Расчет экономической эффективности установки экономайзера на котельной хлебозавода (стр. 2 из 3)
ηп=1
t¹см= (0,04*(2683-427) / 6,19*4,19) + 75,6 = 6,1+75,6 = 79°С чему соответствует энтальпия t¹см=331 кДж/кг.
Расчет деаэратора.
Для расчета деаэратора, пользуясь принципиальной тепловой схемой котельной, составим его эскиз (выкопировку из схемы) с указанием всех входящих и выходящих потоков
Dвып=0,04 кг/сек Dс=3,12 кг/сек iкп=410 кДж/кг
iвып=2683 кДж/кг iроу=2683 кДж/кг
Gсм=6,19 кг/сек Dр=0,08 кг/сек iсм=331 кДж/кгiхр=2638 кДж/кг
Gхво=4,38 кг/секGд=14,33 кг/сек iхво=105 кДж/кгi1пв=436 кДж/кг
Составим уравнение теплового баланса деаэратора, рассматривая (по часовой стрелке) сначала входящие в деаэратор потоки, а затем выходящие:
Dс*iкп+Dд*iроу+Dр*iхр+Gхво*iхво+Gсм*iсм= Gд*i1пв+Dвып*iвып (19)
Гдеiхво=Св*t¹¹св=4,19*25=105 кДж/кг – энтальпия химически очищенной воды.
В заключение расчета тепловой схемы котельной необходимо определить уточненный суммарный расход пара на деаэрацию питательной воды Dд и на подогрев сырой воды перед водоподготовительной установкой (ВПУ) Dпсв. Он составляет Dд+ Dпсв=0,96+0,17=1,13 кг/с,
Что близко к ранее принятому значению = 1,17 кг/с; различие величин составляет.
Если уточненный расход пара Dд+ Dпсв отличается от принятой в начале расчета величины не более, чем на 3-5 %, расчет считаем законченным.
Суммарное количество пара, которое должны выработать котельные агрегаты, составит
DΣ = Dт + Dс + Dпсв + Dд +
D1 кг/с(21)3. Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельных
Учитывая, что в данной работе график годового расхода пара на производится, при расчете условно принимаем, что максимальная нагрузка на котельную равна суммарной производительности котлов DΣ. Эта величину берем из расчета принципиальной тепловой схемы.
Подбирая производительность и число котельных агрегатов типа ДЕ, руководствуемся следующими соображениями:
а) при выводе из работы одного агрегата остальные должны обеспечивать максимальную потребность в паре DΣ;
б) общее количество котлоагрегатов, не считая резервного парового котла, не должна превышать трех, т.е.
Где Dк.а. – номинальная производительность котлоагрегатов, кг/с.;
в) устанавливаемые котлоагрегаты должны иметь одинаковую номинальную производительность.
Котельные агрегаты типа ДЕ выбираем по таблице по производительности:
| Наименование | ДЕ-2,5-14 | ДЕ-4-14 | ДЕ-6,5-14 | ДЕ-10-14 | ДЕ-16-14 |
| Номинальная производительность | Без экономайзера | ||||
| Dк.а. кг/с | 0,695 | 1,11 | 1,8 | 2,78 | 4,46 |
Исходя из того, что потребности в паре составляют: DΣ= 13,2 кг/с, выбираем котлоагрегат ДЕ-16-14 в количестве 3 шт. не считая резервного.
4. Тепловой баланс котельного агрегата
Тепловой баланс котельного агрегата составляется для определения его К.П.Д. и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии котлоагрегата.
Уравнение теплового баланса:
Qрр=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 кДж/кг, кДж/м3(22)
Где Qрр – располагаемая теплота, кДж/кг или кДж/м3;
Q1 – теплота, полезно воспринятая в котлоагрегате поверхностями нагрева, кДж/кг или кДж/м3;
ΣQпот= Q2+Q3+Q4+Q5 – потери теплоты соответственно с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механической неполноты сгорания, от ухода в окружающую среду;
Q6 - потери с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м3.
Qрр ≈Qнс, кДж/м3
Qнс – низшая теплота сгорания сухого газа = 36090 кДж/м3.
Потеря теплоты с уходящими газами Q2 определяется как разность энтальпии продуктов сгорания на выходе из котельного агрегата уходящих газов (Iух) и холодного воздуха (αух* Iхв).
Q2 = (Iух -αух* Iхв)*(100-g4)/100, кДж/м3. (23)
Множитель (100-g4)/100, вводится в данную формулу в связи с тем что энтальпия уходящих газов и воздуха определяется для 1 кг действительно сожженного топлива, а не для 1 кг топлива, поступившего в топку.
Энтальпия уходящих газов на 1 кг топлива (Iух) подсчитывается по формуле:
Iух = (I°ух +(αух-1)* I°в, кДж/м3.(24)
Здесь:
Iух=VRO2*(CVух)СО2+V°N2*(CVух)N2+ V°H2O* (CVух)H2O
В условияз задана температура газов перед экономайзером т.е. на выходе из котла:
Vух = 280°С.
По таблице № 4 методических указаний, методом интерполирования определяем энтальпию газов, входящих в формулу:
(CVух)СО2 = 170/100*280 = 476 кДж/м3
(CVух)N2 = 130/100*280 = 364 кДж/м3
(CVух)H2O= 132/100*280 = 367 кДж/м3
Далее определяем объемы газов (V)
А) VСO2 – это объем 3-х атомных газов, например СО2,
VСO2=0,01866*(28,7%+0,375*2,7)=0,01866*(29,7)= 0,55 м³/кг
Б) V°N2= 0,79 V°+0.008 Np – это объем азота уходящих газов
V°N2=0,79* V°+0,008*0,5%=0,79* V°+0,005
Однако V° - это теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания при d=1 газообразного топлива.
V°= 0,0883*29,7+0,583-0,286= 2,92 м³/кг
Тогда: V°N2=0,79*V°+0,005=0,79*2,92+0,005= 2,9 м³/кг.
Г) находим количество водяных паров в уходящих газах:
VH2O=0,111 Нр+0,0124Wр+0,0161 V°=
=0,111*2,2%+0,0124*3,2%*2,92=0,24+0,397+0,05=0,67 м³/кг.
Находим значение (I°ух) по формуле:
I°ух=0,55*442+2,3*338+0,69*392=243,1+777,4+270,9=1521,4 кДж/кг.
Определяем (I°хв) энтальпия холодного газа
Здесь V°=2,92 м³/кг
Удельную теплоемкость воздуха при Vхв=30°С принимаем равной
С = 1,3 кДж/кг К
Отсюда
I°хв=2,92*1,3*30= 113,9 кДж/кг
Находим (I°в) – энтальпия теоретически необходимого воздуха:
I°в= V°*(CVух)H2O=2,92*367= 1071,64 кДж/кг.
Далее находим (Iух):
Iух= I° + (α ух-1)* I°в= 1521,4+(1-1)*1071,64= 1521,4 кДж/кг.
Определяем значение Q2:
Q2=( Iух- α ух* I°хв)*(100-g4 )/100(25)
Где g4-0% по таблице №5 методических указаний
Q2=(1521,4-1*113,9)*(100-0)/100= 15107,5 кДж/кг.
Затем определяем: g2= Q2/ Qнс*100%
Где Qнс=36090 кДж/кг по условию:
g2=15107,5/36090*100%= 41 %
g3 - 1,5 % по условию.
Потеря теплоты теплоагрегатом в окружающую среду (от наружного охлаждения) g5 для стационарных агрегатов принимается по данным рис.7
g5 = 2 % для котлоагрегата с экономайзером
g5 = 1 % для котлоагрегата без экономайзера
g 6 – потеря теплоты шлака для газообразного топлива пренебрегаем.
После нахождения всех потерь определяем коэффициент полезного действия котлоагрегатов (брутто):
ηбрка= g1=100-( g2+ g3+ g4+ g5) %(26)
ηбркА=100-(41+1,5+0+2)= 55,5 % для котлоагрегата с экономайзером,
ηбркА=100-(41+1,5+0+1)= 56,5 % для котлоагрегата без экономайзеа.
Расход натурального топлива находим по формуле:
, кг/с*м³/с(27)Где Dка- номинальная производительность котлоагрегата, кг/с;
Iх- энтальпия пара, выходящего из котлоагрегата, кДж/кг;
Iпв- 436 кДж/кг – энтальпия питательной воды на входе в агреагат;
Iкв - энтальпия кипящей воды, кДж/кг.
Энтальпия Iкв находится по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара по величине давления в котле, Iкв=835°С для котлоагрегата с экономайзером для котлоагрегата без экономайзера
С учетом потери g4 расчетный расход полностью сгоревшего в топке газообразного топлива составит:
, кг/с(28) 
для котлоагрегата с экономайзером
для котлоагрегата без экономайзера.
Условный расход топлива определяется из зависимости:
для котлоагрегата с экономайзером
для котлоагрегата без экономайзера.
5. Тепловой расчет водяного экономайзера
Исходные данные для расчета водяного экономайзера:
Для определения температуры воды на выходе из экономайзера от дымовых газов (тепловосприятие экономайзера). Она определяется из уравнения теплового баланса экономайзера:
Qэ=|I1э –I11э+∆αэ *V°в (CV)хв|*Ч, кДж/м3(29)
Где I1э =I1ух=3477 кДж/м3 – энтальпия уходящих газов на входе в экономайзера;
I11э =I11ух=1743 кДж/м3 – энтальпия газов на выходе из экономайзера;
α – коэффициент сохранения тепла, учитывающий потери теплоты экономайзером в окружающую среду.
Ч=(100-g5)/100=(100-2)/100=0,98
Qэ=(3477-1743+45,07)*0,98=1743 кДж/м3
Находим энтальпию воды I2пв выходящей из экономайзера, из выражения:
, кДж/м3(30)Где I1пв – энтальпия воды на входе в экономайзер (на выходе из деаэратора)