Тепловой расчет котлов ДКВР (стр. 1 из 4)
Введение
В руководстве изложена методика теплового расчета котлов типа ДКВР, не содержащих пароперегревателя. Некоторые величины, входящие в расчет (например, коэффициенты ослабления излучения дымовыми газами, коэффициенты теплоотдачи при обтекании конвективных пучков и др.), вычисляются с помощью программы «BoilerTools».
Задание по курсовому проекту должно содержать параметры пара на выходе из агрегата и его паропроизводительность, температуру питательной воды и состав топлива. Для выполнения теплового расчета понадобятся чертежи котлоагрегата и значения ряда параметров, характеризующих процессы в котельной установке. Эти материалы опубликованы на сайте кафедры. Рекомендуется так же использовать нормативный метод [1].
Объем и состав дымовых газов
Для твердогои жидкого топлива объемы воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к одному килограмму топлива, вычисляются по приведенным ниже формулам.
По составу топлива определяется минимально необходимое количество воздуха Vвзо для полного сжигания топлива
Vвзо = 0,0889 (Cp + 0,375Sp)+ 0,265H p − 0,0333Op
В приведенной формуле H p,Cp,Opи S p - состав рабочей массы топлива, выраженный в процентах.
В результате полного сжигания топлива в этом количестве воздуха образуются продукты сгорания, объем которых, отнесенный к килограмму топлива, равен: азот
N p
o
VN2 = 0,79Vвз + 0,8
100трехатомные газы
C p + 0,375S p
VRO2 = 1,866
100
водяные пары
VH Oo2 = 0,111H p + 0,0124W p + 0,0161Vвзo
Здесь W p - содержание влаги в рабочей массе топлива, выраженное в процентах.
Для газообразного топлива аналогичные величины определяются по следующим формулам:
минимально необходимое количество воздуха для полного сжигания газа
Vвзo = 0,0476 0,⎡⎢ 5CO + 0,5H 2 +1,5H S2 + ∑⎛⎜⎝m + 
n4⎞⎟⎠C Hm n −O2 ⎦⎥⎤
⎣
содержание азота в продуктах сгорания
o N2
VN2 = 0,79Vвз +
100
содержание трехатомных газов в продуктах сгорания
VRO2 = 0,01[CO2 +CO + H S2 +∑mC Hm n]
содержание водяных паров в продуктах сгорания
VH Oo2 = 0,01⎡⎢⎣H S H2 + 2 +∑ n2 C Hm n + 0,124dT ⎥⎦⎤+ 0,0161Vвзo
Здесь C Hm n ,H 2 ,CO и др. – состав газообразного топлива, отнесенный к кубическому метру топлива, выраженный в процентах, dT - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к кубическому метру топлива.
При избытке воздуха α>1объем водяных паров в продуктах сгорания равен
VH O2 =VH Oo2 + 0,0161(α−1)Vвзo
Полный объем дымовых газов равен
VГ =VRO2 +VN2 +VH O2 + −(α 1)Vвзo
It –диаграмма продуктов сгорания
Задаются коэффициент избытка воздуха в топкеαТ и всеми присосами Δα по ходу дымовых газов.
Эти параметры приведены в таблицах ниже.
Коэффициент избытка воздуха
| топливо и способ сжигания | αT |
| Топки для сжигания газов и мазута | 1,10 |
| Сжигание твердого топлива в слое | 1,30 – 1,50 |
Присосы воздуха в газоходах котла
| газоходы котла | Δα |
| Топочные камеры газомазутных котлов | 0,05 – 0,10 |
| Топочные камеры слоевых топок | 0,10 – 0,30 |
| Котельный пучок | 0,05 – 0,10 |
| Экономайзер чугунный | 0,10 – 0,20 |
Вычисляется действительное количество воздуха Vд , подаваемого в топку
Vд =αТVвзо
Выполняется расчет энтальпий продуктов сгорания для температур в диапазоне 100 – 2000 С. Для этого удобно вначале вычислить энтальпию продуктов сгорания при α=1.
IГo = (ct)N2VN2 + (ct)RO2VRO2 + (ct)H O H O2 V 2
Здесь (ct) - произведение средней теплоемкости газа в интервале температур 0 - t и температуры газа t .
Затем вычисляется энтальпия продуктов сгоранияIГ при заданной температуре и коэффициенте избытка воздуха α по формуле
IГ = IГo + (α−1)(ct)вз взV о
Коэффициент избытка воздуха возрастает по мере движения продуктов сгорания по тракту котлоагрегата вследствие присосов. Для коэффициента избытка воздуха в топке αТ энтальпия продуктов сгорания строится в диапазоне температур 1500 – 2000 С. На выходе из топки коэффициент избытка увеличивается на величину присосов ΔαТ . Следует построить кривую для значения α=αТ + ΔαТ в диапазоне температур 700 – 1200 С. На выходе из конвективного пучка коэффициент избытка воздуха α=αТ + ΔαТ + ΔαК , где ΔαК - присосы в конвективном пучке.
Для этого значения αследует построить кривую энтальпии продуктов сгорания для температур 300 – 700 С. Коэффициент избытка воздуха уходящих газов равен
αух =αТ + ΔαТ + ΔαК + ΔαЭ
где ΔαЭ - присосы в экономайзере. Кривая энтальпии для этого значения коэффициента избытка воздуха строится в температурном диапазоне 100 – 400 С.
Так выполняется построение It -диаграмма дымовых газов.
Расход топлива
Вычисляется располагаемое тепло, отнесенное к единице топлива (килограмму или кубометру)
QРР = QНР +Qф
Здесь QНР - теплота сгорания топлива, Qф = сТ Тt - физическое тепло топлива, равное произведению теплоемкости топлива и его температуры. Теплоемкости топлива приведены в таблице
Теплоемкость топлив
| топливо | теплоемкость |
| Газ | 1,60 – 1,80 кДж/м3 С |
| Мазут | 1,75 – 1,85 кДж/кг С |
| Уголь | 0,95 – 1,10 кДж/кг С |
Задается температура уходящих газов tух . Если не предполагается устанавливать экономайзер, то температура дымовых газов на выходе из котла принимается на 30 – 40 С выше температуры кипения воды в барабане котла, При использовании экономайзера - согласно таблице, приведенной ниже.
Для твердых топлив температура уходящих газов выбирается по приведенной влажности топлива W П . Она равна
W П = 4,19 10⋅ 3 W Р 
QНР
где QНР - теплота сгорания топлива, кДж/кг (куб.м), W Р - влажность рабочей массы топлива.
Температура уходящих газов
| топливо | tух, С |
| угли с W П <= 3,0 и природный газ | 120 – 130 |
| угли с W П = 3,0-20 | 140 – 150 |
| мазут | 150 - 160 |
Затем вычисляются потери тепла с уходящими газами
Q2 = −Iух αух взIо
где Iвзо - энтальпия минимально необходимого количества воздуха для полного сгорания топлива (α= 1) , отнесенная к температуре в котельной (температуру воздуха в котельной принять 30 С, при этой температуре (ct)вз = 34,0 кДж/м3 ). На It –диаграмме продуктов сгорания для определения энтальпии уходящих газов используется кривая, соответствующая αух .
Далее вычисляется значение q2 , равное
Q2
q2 = 
P ⋅100% . QP
Затем задаются величины химического недожога топлива q3 и механического уноса топлива q4 .
Соответствующая информация приведена в таблице.
Потери с механическим уносом и химическим недожогом
| топливо и способ сжигания | q3 , % | q4 , % |
| Сжигание мазута и газа | 0,5 | 0,0 |
| Сжигание твердого топлива в слое | 0,5 – 1,0 | 5,0 – 8,0 |
Потери тепла в окружающую среду q5 находятся с помощью графика, представленного на рис.1. По оси абсцисс указана паропроизводительность котла. Кривая 1 относится к котлу с хвостовыми поверхностями, кривая 2 – собственно к котлу (без хвостовых поверхностей).
