Объемы воздуха и продуктов сгорания

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях (О °С и 101, 3 кПа).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (α = 1) принимаются по таблице XIII Приложения и заносятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. -Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Условное обозначение	Величина, м³ /м³
1. Теоретический объем воздуха
2. Теоретические объемы продуктов сгорания: -трехатомных газов;
- азота;
-водяных паров

Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1 определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице 2.5.

Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.

Т а б л и ц а 2.5 -Действительные объемы газов (м³ /м³ ) и их объемные доли при α > 1

Величина	Поверхность нагрева
	топка	первый конвективный пучок	второй конвективный пучок	экономайзер
1. α = α _ср
2. = +0, 0161 (α -1)
3. = + + +(α - 1)
4. r =
5. r =
6. r_п.= r + r
7. G_r

Пояснения к таблице 2.5

Коэффициент избытка воздуха α = α _ср принимается по таблице 2.3;

= , берутся из таблицы 2.4, м³/м³;

- объем водяных паров при α > 1, м³ /кг;

- объем дымовых газов при α > 1, м³/кг;

r - объемная доля водяных паров;

r - объемная доля трехатомных газов;

r_п- объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

G_r - масса дымовых газов,

где – плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м³ принимается по таблице 2.1

d_г.тл..=10 гр./м³. – влагосодержание газообразное топлива, отнесенное к 1м³сухого газа.

2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания считаются для каждого значения коэффициента избытка воздуха α в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе.

Заполняются таблицы 2.6 и 2.7.

Таблица 2.6 – Энтальпии 1 м³воздуха и продуктов сгорания

,	(сθ )со₂	(сθ )N₂	(сθ )н₂о	(сθ )в
кДж/м³

Таблица 2.6 заполняется только в том случае, если теоретическая энтальпия продуктов сгорания считается по формуле (2.2).

Пояснения к таблице 2.6

Энтальпии 1 м³ углекислого газа (сθ )со₂, азота (сθ )N₂, водяных паров (сθ )н₂о и воздуха (сθ )в принимаются по данным таблицы XlV Приложения.

Таблица 2.7 - Энтальпии воздуха и продуктов сгорания при α > 1

Поверхности нагрева	θ _(t)°С	I_о.Г	I_о.В	(α -1) I_о.В	I_Г	∆ I_Г
		кДж/м³
Топка, вход в первый конвективный пучок и пароперегреватель α _т=






Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) α _к.п.1=




Второй конвективный пучок (вход в экономайзер) α _к.п.ll ⁼


Экономайзер α _эк.=

Пояснения к таблице 2.7

Данные для расчета энтальпий принимаются из таблиц 2.4 и 2.6.

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов θ, °С, принимается по таблице XVI Приложения или рассчитывается по формуле:

I_о.Г = (сθ )со₂ + (2.2)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания газа при температуре t, °С, принимается по таблице XVI Приложения или определяется по формуле:

I_о.В= (сθ )в, кДж/м³(2.3)

Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1 м³ топлива при температуре θ, °С:

I_Г= I_о.Г + (α -1) I_о.В, кДж/м³ (2.4)

Изменение энтальпии газов:

∆ I_{Г =}I_Гi-1- I_Гi, кДж/м³, (2.5)

где I_Гi- расчетное значение энтальпии, кДж/м³;

I_Гi-1- предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии, кДж/м³.

Показатель ∆ I_Гснижается по мере уменьшения температуры газов θ, °С. Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в расчете энтальпий.

Таблицей 2.7 придется постоянно пользоваться в дальнейших расчетах. По ней определяется энтальпия по известной температуре или температура по известной энтальпии. Расчеты ведутся методом интерполяции по следующим формулам:

- энтальпия по заданной температуре θ

I = + I_min, кДж/м³ (2.6)

или

I = I_max- , кДж/м³ (2.7)

температура по заданной энтальпии I

θ = +θ _min, °С (2.8)

или

θ = θ _max - , °С (2.9)

где энтальпии газов I_max_,I_min принимаются по графе I_Г, а энтальпии воздуха - I_max_,I_min по графе I_о.В.таблицы 2.7.

Примеры расчета интерполяцией

Исходные данные для расчета (из I-θ таблицы)

θ _(t)°С	I_о.В, кДж/м³	I_Г, кДж/м

Расчеты:

а) при известной температуре газов θ = 540 °С

I_Г=

кДж/м³;

б) при известной энтальпии газов I_Г= 8420 кДж/м³

θ = = 434, 4 °С

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА И РАСХОД ТОПЛИВА

Тепловой баланс котла

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемого располагаемым теплом Q_p, и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆ .

На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м³ ) топлива при температуре 0 °С и давлении 101, 3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_p + Q_в.вн+ Q_ф = Q₁ + Q₂ + Q₃+Q₄+ Q₅+ Q₆, кДж/м³

где О_р - располагаемое тепло топлива, кДж/м ³;

Q_b_._bh - тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/м³;

Q_ф - тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/м³;

Q₁ - полезно использованное тепло, кДж/м³;

Q₂ - потеря тепла с уходящими газами, кДж/м³;

Q₃- потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₄ - потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₅- потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/м³;

Q₆- потеря с теплом шлака, кДж/м³.

В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутствие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q_b_._bh_,Q_ф, Q₄и Q₆равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

Q_p = Q₁ + Q₂ + Q₃+ Q₅, кДж/м³(3.1)

Располагаемое тепло 1м³газообразного топлива

Q_р = Q_i ^d+ i_тл, кДж/м³(3.2)

где Q_i ^d - низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м³ (таблица 2.1);

i_тл - физическое тепло топлива, кДж/м³. Учитывается в том случае, когда топливо предварительно подогревается посторонним источником тепла (например, паровой подогрев мазута).

В условиях курсового проектирования i_тл = 0, следовательно,

Q_р = Q_i ^d+ i_тл, кДж/м³ (3.3)

Тепловые потери и КПД котла

Потери тепла обычно выражают в процентах от располагаемого тепла топлива:

q₂ = · 100%; q₃ = · 100% и т. д. (3.4)

Потеря тепла с уходящими газами в окружающую среду (атмосферу) определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева (экономайзера в условиях курсового проектирования) и холодного воздуха:

(3.5)

где I_ух = I^{´ ´}_эк - энтальпия уходящих газов, кДж/м³.

Определяется интерполяцией по данным таблицы 2.7 по заданной температуре уходящих газов θ _ух, °С,

, кДж/м³ (3.6)

α _yx = α ^{´ ´}_эк. - коэффициент избытка воздуха за экономайзером (таблица 2.3, пункт 4);

I_О.хв.- энтальпия холодного воздуха,

I_О.хв.= (сθ )в V_О^Н= 39, 8 V_О^Н, кДж/м³ (3.7)

где (сθ )в = 39.8 кДж/м³ — энтальпия 1 м³ холодного воздуха при t_XB = 30 °С;

V_О^Н-теоретический объем воздуха, м³/м³ (таблица 2.4, пункт 1).

Потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, q_3, %, обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах (СО, Н2, СН₄ и др.).

Для проектируемых котлов принять q₃ = 0, 5%.

Потеря тепла от наружного охлаждения q₅, %, принимается по таблице 3.1 в зависимости от паропроизводительности котла D, кг/с,

, (3.8)

где D, т/ч, из исходных данных задания.

Таблица 3.1 - Потеря теплоты от наружного охлаждения парового котла с хвостовыми

Номинальная паропроизводительность котла D, кг/с (т/ч)	Потеря теплоты q₅, %
1, 67 (6)	2, 4
2, 78 (10)	1, 7
4, 16(15)	1, 5
5, 55 (20)	1, 3
6, 94 (25)	1, 25

Суммарная потеря теплоты в котле:

Σ q = q₂ + q₃ + q₅, % (3.9)

Коэффициент полезного действия котла (брутто)

, % (3.10)

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒