Термодинамический анализ эффективности агрегатов энерготехнологических систем (стр. 7 из 7)
Массовый выброс окислов азота в г/с (в пересчете на NО2) рассчитывается по приближенной формуле
, (7.2)где
– низшая теплота сгорания смеси горючих газов, КДж/м3; 
– суммарный расход указанной смеси, м3/с; b – поправочный коэффициент, учитывающий вид топлива и особенности сжигания (в данном случае принимается b=1); 
– выход NО2 на 1МДж теплоты, выделяющейся при сгорании, г/МДж. Значения при сжигании газообразного топлива определяются по формулам:для котлов паропроизводительностью
= 20 … 265 кг/с 
, (7.3)для котлов паропроизводительностью
= 8 … 20 кг/с 
, (7.4)При сжигании газового топлива SО2 образуется в ходе реакции окисления Н2S. В данном случае последний компонент присутствует только в составе отходящих газов, поэтому объем
в расчете на 1м3 смеси отходящих газов с природным составляет 
, (7.5)Объемный выброс диоксида серы в единицу времени
, м3/с: 
. (7.6)Массовый выброс диоксида серы
, г/с:
, (7.7)где
– атмосферное давление; 
– универсальная газовая постоянная; 
– молекулярная масса SO2.8.1 Расчет экономии топлива
Как уже отмечалось ранее, использование вторичных энергоресурсов, имеющихся практически во всех отраслях промышленности, где применяются теплотехнологические процессы, позволяет обеспечить значительную экономию топлива и энергии.
Экономия топлива за счет использования отходящих газов сажевого производства в котле-утилизаторе для выработки пара определяется по формуле
, (8.1)где
– расход природного газа в смеси с отходящими газами; 
– количество природного газа, которое потребовалось бы без использования отходящих газов для выработки такого же количества пара тех же параметров, что и в котле-утилизаторе.Величина
приближенно вычисляется по формуле 
, (8.2)Где
.Теплота, вносимая подогретым воздухом в топку (в расчете на 1м3 природного газа),
, (8.3)где
– объем воздуха необходимый для сжигания 1м3 природного газа при a=1.На практике часто экономию топлива выражают в тоннах так называемого условного топлива, теплота сгорания которого составляет 29300 кДж/кг:
. (8.4)ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Назначение котла-утилизатора.
2. Устройство котла-утилизатора типа ПКК, назначение его отдельных элементов.
3. Методика расчета процесса сгорания в котле-утилизаторе.
4. Как рассчитываются энтальпии воздуха и продуктов сгорания?
5. Тепловой баланс котла-утилизатора.
6. Коэффициент использования теплоты и его вычисление.
7. Что включает в себя располагаемая теплота?.
8. Методика расчета действительной паропроизводительности котла.
9. Адиабатная температура горения и ее вычисление.
10. Понятие эксергии.
11. Каковы цели эксергетического анализа котла-утилизатора?
12. Виды эксергии и расчетные формулы.
13. Эксергетический баланс котла-утилизатора.
14. Эксергетический КПД.
15. Формула для приближенного вычисления эксергии потока продуктов сгорания.
16. Формулы для вычисления эксергий потоков перегретого пара и питательной воды.
17. Виды потерь эксергии в котле.
18. Методика расчета дымовой трубы.
19. Методика расчета экономии топлива.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица П 1
Интерполяционные формулы для средних объемных теплоемкостей в изобарном процессе при атмосферном давлении 0,1013 МПа (линейная зависимость)
| ГАЗ |  = аi + bi t, кДж / (м3×К) |
| ВОЗДУХ |  = 1,287 + 1,201×10 -4t |
| H2 |  = 1,28 + 5,23×10-5t |
| N2 |  = 1,306 + 1,107×10-4t |
| О2 |  = 1,313 + 1,577×10-4t |
| СО |  = 1,291 + 1,21×10-4t |
| СО2 |  = 1,7132 + 4,723×10-4t |
| Н2О |  = 1,473 + 2,498×10 –4t |
| СН4 |  = 1,5491 + 1,181×10-3t |
| Н2S |  = 1,5072 + 3,266×10-4t |
Здесь t в °С.
Таблица П 2
Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
| р, МПа | 0,1 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| tН, °С | 99,63 | 151,85 | 179,88 | 198,28 | 212,37 | 223,94 | 233,84 | 242,54 | 250,33 | 257,41 |
| h¢,кДж/кг | 417,5 | 640,1 | 762,6 | 844,7 | 908,6 | 962,0 | 1008,4 | 1049,8 | 1087,5 | 1122,2 |
| h¢¢,кДж/кг | 2,6757 | 2748,5 | 2777,0 | 2790,4 | 2797,4 | 2800,8 | 2801,9 | 2801,3 | 2799,4 | 2796,5 |
Таблица П3
Термодинамические свойства воды и перегретого пара
| t,°C | р = 2,0 МПа | р = 2,5 МПа | р = 4,5 МПа | ||||||
| n,м3/кг | h,кДж/кг | s, кДж/(кг×К) | n,м3/кг | h,кДж/кг | s, кДж/(кг×К) | n,м3/кг | h,кДж/кг | s, кДж/(кг×К) | |
| 0 | 0,00010 | 2,0 | 0,0000 | 0,00010 | 2,5 | 0,0000 | 0,00010 | 4,5 | 0,0002 |
| 50 | 0,00101 | 211,0 | 0,7026 | 0,00101 | 211,4 | 0,7023 | 0,00101 | 213,1 | 0,7014 |
| 100 | 0,00104 | 420,5 | 1,3054 | 0,00104 | 420,9 | 1,3050 | 0,00104 | 422,4 | 1,3034 |
| 150 | 0,00109 | 633,1 | 1,8399 | 0,00109 | 633,4 | 1,8394 | 0,00109 | 634,6 | 1,8372 |
| 200 | 0,00115 | 852,6 | 2,3300 | 0,00115 | 852,8 | 2,3292 | 0,00115 | 853,6 | 2,3260 |
| 250 | 0,1115 | 2902,5 | 6,5460 | 0,08701 | 2879,9 | 6,4087 | 0,00125 | 1085,8 | 2,7923 |
| 300 | 0,1255 | 3024,0 | 6,7679 | 0,09892 | 3009,4 | 6,6454 | 0,05136 | 2943,9 | 6,2848 |
| 350 | 0,1386 | 3137,2 | 6,9574 | 0,1098 | 3126,6 | 6,8415 | 0,05840 | 3081,3 | 6,5149 |
| 400 | 0,1512 | 3248,1 | 7,1285 | 0,1201 | 3239,9 | 7,0165 | 0,06473 | 3205,8 | 6,7071 |
| 450 | 0,1635 | 3357,7 | 7,2855 | 0,1301 | 3351,0 | 7,1758 | 0,07070 | 3323,8 | 6,8763 |
Примечание. Числовые значения выше разграничительной линии относятся к воде, ниже – к перегретому пару.
* Теплота подогрева воздуха в воздухоподогревателе в выражении (4.33) не учитывается, так как это же количество теплоты отдается продуктами сгорания воздуху в воздухоподогревателе в пределах котельного агрегата, т. е. осуществляется регенерация (возврат) теплоты.
* Продувка – это вывод из котла небольшого количества воды с большой концентрацией растворимых накипеобразующих солей.