Ильмурзина Женя

Исходные данные для расчёта

Котёл ДЕ-25-14 паропроизводительностью 25 т/ч вырабатывает насыщенный пар с рабочим абсолютным давлением Р=1,4 МПа. Питательная вода поступает при температуре t_пв=100°С. Котёл оборудован индивидуальным экономайзером системы ВТИ БВЭС-IV-I. Непрерывная продувка котля составляет 3%. Основное топливо - природный газ, резервное топливо – мазут марки М100.

Характеристика топлива:

CH₄ – 94,9%

C₂H₆ – 3,2%

C₃H₈ – 0,4%

С₄Н₁₀ – 0,1%

С₅Н₁₂ (и более тяжёлые) – 0,1%

N₂ – 0,9%

СО₂ – 0,4%

Теплота сгорания низшая сухого газа:

Плотность газа при 0°С и 760 мм. рт. ст.:

Влагосодержание на 1 м³ сухого газа при t=10°C принимаем

d_г=10 г/м³

Определение присосов воздуха

Таблица 1

Участки газового тракта.	Δα	α^’’
топка	0,1	1,1
первый конвективный пучок	0,05	1,15
второй конвективный пучок	0,1	1,25
экономайзер	0,1	1,35

Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания

Теоретический объём воздуха необходимого для полного сгорания топлива:

где m – число атомов углерода,

n – число атомов водорода.

Теоретический объём азота в продуктах сгорания:

С учётом избыточного воздуха:

(теоретический объём двухатомных газов равен теоретическому объёму азота).

Объём водяных паров:

С учётом избыточного воздуха:

Объем трёхатомных газов:

Определяем объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов и другие характеристики продуктов сгорания в участках нагрева котла.

Результаты сводим в таблицу 2:

Таблица 2

Наименование величины	Расчётная формула	топка	1-й конвективный пучок	2-й конвективный пучок	Экономайзер
Коэффициент избытка воздуха за газоходом, α		1,1	1,15	1,25	1,35
Коэффициент избытка воздуха средний, α_ср		1,1	1,125	1,2	1,3
Избыточное количество воздуха,		0,973	1,217	1,947	2,92
Действительный объём водяных паров,		2,199	2,202	2,214	2,23
Действительный суммарный объём продуктов сгорания,		11,903	12,15	12,892	13,880
Объёмная доля трёхатомных газов,		0,087	0,085	0,08	0,074
Объёмная доля водяных паров,		0,185	0,181	0,172	0,161
Суммарная объёмная доля трёхатомных компонентов		0,271	0,266	0,252	0,235

Энтальпии теоретического объёма воздуха и продуктов сгорания.

Таблица 3

Температура, °С	V⁰=9,734 м³	V_RO2=1,034 м³	V_N2⁰=7,697 м³	V_H2O⁰=2,183 м³	I_г⁰= V_RO₂+ V_N₂⁰+ V_H₂_O⁰ м³
Температура, °С	I_в⁰=V⁰·(ct)_в	I_RO2=V_RO2·(cυ)_RO2	I⁰_N2=V_N2⁰·(cυ)_N2	I⁰_H2O=V_H2O⁰·(cυ)_N2	I_г⁰= V_RO₂+ V_N₂⁰+ V_H₂_O⁰ м³
30	379,63
100	1284,89	174,75	1000,61	329,63	1504,99
200	2589,24	369,14	2001,22	663,63	3033,99
300	3922,8	578	3017,22	1010,73	4605,96
400	5275,83	798,25	4056,32	1366,56	6221,13
500	6658,06	1029,86	5110,81	1733,3	7873,97
600	8079,22	1263,55	6188,39	2110,96	9562,89
700	9529,59	1510,67	7281,36	2503,9	11295,94
800	10999,42	1761,94	8412,82	2914,30	13089,06
900	12469,25	2017,33	9567,37	3326,89	14911,59
1000	13978,02	2276,87	10729,62	3765,68	16772,16
1100	15525,73	2540,54	11891,87	4204,46	18636,861
1200	17073,436	2809,38	13046,42	4651,97	20507,77
1300	18796,35	3077,18	14239,45	5116,96	22433,59
1400	20207,78	3350,16	15463,27	5584,11	24397,55
1500	21794,426	3623,14	16656,3	6066,56	26346
1600	23390,802	3895,08	17880,13	6551,18	28326,39
1700	24977,44	4172,19	19103,95	7044,54	30320,69
1800	26564,09	4449,3	20335,47	7548,81	32333,59
1900	28199,398	4726,41	21590,09	8050,9	34367,4
2000	29824,98	5007,66	22813,9	8570,46	36392,03
2100	31528,43	5288,91	24068,52	9083,46	38440,89
2200	33085,87	5570,16	25323,13	9603,02	40496,31

Энтальпии продуктов сгорания при α>1.

Таблица 4

t			Участки газового тракта и коэф. избытка воздуха
			топка α=1,1		первый конвективный пучок α=1,15		второй конвективный пучок α=1,25		экономайзер α=1,35
			I, кДж/м³	ΔI, кДж/м³	I, кДж/м³	ΔI, кДж/м³	I, кДж/м³	ΔI, кДж/м³	I, кДж/м³	ΔI, кДж/м³
100	1284,89	1504,99	-	-	-	-	-	-	1954,70	-
200	2589,24	3033,99	-	-	-	-	3681,3	-	3940,22	1985,52
300	3922,80	4605,96	-	-	-	-	5586,66	1905,36	5978,94	2038,72
400	5275,83	6221,13	-	-	7012,50	-	7540,09	1953,43	8067,67	2088,73
500	6658,06	7873,97	-	-	8872,68	1860,17	9538,49	1998,40	10204,29	2136,62
600	8079,22	9562,89	-	-	10774,77	1902,09	11582,70	2044,21	12390,62	2186,33
700	9529,59	11295,94	-	-	12725,38	1950,61	13678,34	2095,64	14631,30	2240,68
800	10999,42	13089,06	14189,00	-	14738,97	2013,59	15838,92	2160,58	16938,86	2307,56
900	12469,25	14911,59	16158,52	1969,51	16781,98	2043,00	18028,90	2189,99	19275,83	2336,97
1000	13978,02	16772,16	18169,96	2011,45	18868,86	2086,89	20266,67	2237,76	21664,47	2388,64
1100	15525,73	18636,86	20189,43	2019,47	20965,72	2096,86	22518,29	2251,63	24070,87	2406,40
1200	17073,44	20507,77	22215,11	2025,68	23068,79	2103,06	24776,13	2257,84	26483,47	2412,61
1300	18796,35	22433,59	24313,23	2098,11	25253,04	2184,26	27132,68	2356,55	29012,31	2528,84
1400	20207,78	24397,55	26418,33	2105,10	27428,72	2175,67	29449,50	2316,82	31470,27	2457,96
1500	21794,43	26346,00	28525,44	2107,11	29615,16	2186,45	31794,61	2345,11	33974,05	2503,78
1600	23390,80	28326,39	30665,47	2140,03	31835,01	2219,85	34174,09	2379,48	36513,17	2539,12
1700	24977,44	30320,69	32818,43	2152,96	34067,31	2232,30	36565,05	2390,96	39062,79	2549,62
1800	26564,09	32333,59	34990,00	2171,57	36318,20	2250,90	38974,61	2409,56	41631,02	2568,23
1900	28199,40	34367,40	37187,34	2197,34	38597,31	2279,11	41417,25	2442,64	44237,19	2606,17
2000	29824,98	36392,03	39374,53	2187,19	40865,78	2268,47	43848,28	2431,03	46830,77	2593,58
2100	31528,43	38440,89	41593,73	2219,21	43170,15	2304,38	46323,00	2474,72	49475,84	2645,07
2200	33085,87	40496,31	43804,90	2211,16	45459,19	2289,04	48767,78	2444,78	52076,36	2600,52

Тепловой расчет

Тепловой баланс составляем в расчёте на 1 м³ топлива с располагаемой теплотой сгорания Q^р_р. При определении Q^р_р учитываем предварительный подогрев воздуха в паровом калорифере.

Расчёт теплового баланса котельного агрегата и расхода топлива

Таблица 5

Наименование	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Единица	Расчет
Располагаемая теплота сгорания топлива	Q^р_р	Q^р_н + Q_в.н , где	кДж/м³	36700+1·(50)=36750
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива	q₃	Табл. 4−5 [2]	%	0,5
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива	q₄	Табл. 4−5 [2]	%	0
Температура уходящих газов	_ух	По выбору, табл. 1−3 [2]	С	150
Энтальпия уходящих газов	I_ух	По I− таблице	кДж/ м³	1985,52
Температура воздуха в котельной	t_х.в.	По выбору	С	30
Теоретическая энтальпия воздуха в котельной	I⁰_х.в.	По I− таблице	кДж/ м³	39·9,734=379,63
Потеря теплоты с уходящими газами	q₂		%
Потеря теплоты от наружного охлаждения	q₅	По рис. 3−1 [2]	%	1,3
Сумма тепловых потерь	Σq	q₅ + q₄ + q₃ + q₂	%	1,3+ 0 + 0,5 +4 = 5,8
КПД котла	_ка	100 - Σq	%	100 – 7,06 = 94,2
Коэффициент сохранения теплоты	φ		−
Паропроизводительность котла	D	По заданию	кг/с	6,94
Давление пара в барабане	р_б	р∙1,1	МПа	1,1
Температура пара	t_пп	По заданию	С	185
Температура питательной воды	t_пв	По заданию	С	100
Энтальпия насыщенного пара	i_пп	Табл. VI−8 [2]	кДж/ м³	2780,4
Энтальпия питательной воды	i_пв	Табл. VI−6 [2]	кДж/ м³	419,8
Значение продувки	р	По выбору	%	3
Энтальпия воды (р_б, t_н)	i_кип	Табл. VI−7 [2]	кДж/ м³	781,1
Полезно использованная теплота	Q_пол	D(i_пп – i_пв) + 0,01D(i_кип – i_пв)p	кВт
Полный расход топлива	В		м³/с
Расчётный расход топлива	В_р	В∙0,01∙(100 – q₄)	м³/с	0,475∙0,01∙(100 -0) = 0,475

1 Делягин Г. Н. и др. Теплогенерирующие установки: Учеб. для вузов/Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. – М.: Стройиздат, 1986. – 559 с., ил.

2 Фокин В. М. Теплогенерирующие установки систем снабжения. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 240 с.

Содержание