Определить объем продуктов полного сгорания единицы топлива на выходе из топки котла, а также теоретический и действительный объемы воздуха, необходимого для горения.
Дано:
Тип котла - КВ-ГМ-10
aТ = 1,1
Средний состав природного газа и его теплота сгорания
Газопровод
Состав газа, % по объему
QCH ,
МДж/нм3
? ,
кг/м3
СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 N2 CO2
Саратов-Москва
78,2 4,4 2,2 0,7 0,2 14,2 0,1
34,16
0,879
Решение:
Теоретический объем необходимого для горения воздуха, подаваемого в топку на рассчитываемую единицу топлива (1 кг или 1 нм3), может быть рассчитан по следующему соотношению, м3:
Действительные объемы водяных паров (VH2O) можно определить по формуле,
VH2O = VOH2O + 0,0161*(aТ - 1)*VO.
VH2O = 1,98 + 0,0161*(1,1 - 1)*8,99 = 1,99 м3/нм3
Задача Љ2
Определить КПД котла при сжигании в нем известного топлива (данные задачи 1) и потери теплоты в процентах с уходящими газами, от химической и механической неполноты сгорания, в окружающую среду и с физической теплотой шлака. Рассчитать полезную тепловую мощность котла и расход топлива.
Дано:
Характеристика водогрейного котла
Наименование
Марка котла
КВ-ГМ-10
Паропроизводительность, т/ч
-
Расход воды через котел, т/ч
123,5
Рабочее давление, МПа
2,5
Температура (насыщенного) пара
или воды на выходе из котла, оС
150
Температура питательной воды, оС
-
Температура воды на входе в котел, оС
70
Температура уходящих газов (для котлов
ДЕ и КЕ с экономайзером), оС
190
При работе котельного агрегата вся поступившая в него теплота QPP, обычно равная низшей теплоте сгорания топлива, расходуется на выработку полезной теплоты Q1, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных тепловых потерь. Тепловой баланс котельного агрегата на единицу рассчитываемого топлива (кДж/кг или кДж/нм3) имеет вид
QPP = QСН = 34,16 МДж/нм3
или в относительных величинах (процентах)
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6,
где q1 - полезная теплота, содержащаяся в паре или в горячей воде;
q2 - потери теплоты с уходящими газами;
q3 - потери теплоты от химической неполноты сгорания;
q4 - потери теплоты от механической неполноты сгорания;
q5 - потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата;
q6 - потери с физической теплотой удаляемого шлака, охлаждения панелей и балок, не включенных к циркуляционный контур котла.
Потери теплоты с уходящими газами q2 определяются по формуле, %
(IУХ - aУХ * IОХВ)*(100 - q4)
q2 = ------------ ,
QPP
где IУХ - энтальпия уходящих газов, определяемая по температуре уходящих газов, кДж/кг или кДж/нм3;
aУХ - коэффициент избытка воздуха для последней поверхности нагрева котла;
IОХВ - энтальпия теоретического объема холодного воздуха (при расчетах обычно принимается tХВ = 30 оС), кДж/кг или кДж/нм3
IОХВ = 39,8*VO
Температура уходящих газов для котлов может быть принята из табл.. Энтальпию уходящих газов можно ориентировочно определить по соотношению, кДж/кг или кДж/нм3
Потери теплоты от химической (q3) и механической (q4) неполноты сгорания ориентировочно могут быть взяты при сжигании жидкого или газообразного топлива соответственно 0,5 % и 0 %, при сжигании углей - 0,5 - 1 % и 3 - 11 %.
q3 = 0,5 % q4 = 0 %
Потери теплоты от наружного охлаждения (q5), обусловленная передачей теплоты через обмуровку агрегата наружному воздуху, может быть определена из рис. 2.1 по известной производительности котла.
Полезная тепловая мощность котла может быть определена по формуле, МВт:
для водогрейного
Q1 = G*(iГВ - iХВ)*10-3,
где G - расход вырабатываемого пара паровым котлом или горячей воды, проходящей через водогрейный котел, кг/с;
iГВ, iХВ - энтальпия воды на выходе из водогрейного котла и на входе в него, кДж/кг.
G = (125,3*1000)/3600 = 34,81 кг/с
iГВ = 150*4,19 = 628,5 кДж/кг
iХВ = 70*4,19 = 293,3 кДж/кг
Q1 = 34,81*(628,5 - 293,3)*10-3 = 11,67 МВт
Находим значение q5 по графику
q5 = 1,4 %
Потеря теплоты со шлаком и от охлаждения балок и панелей (q6), не включенных в циркуляционный контур котла, зависит от зольности топлива, величины уноса, типа топочного устройства и т.д. В связи с этим при расчете котлов, работающих на жидком и газообразном топливе эти потери принимаются равными нулю, а при работе на угле в пределах 5-8 %.
Коэффициент полезного действия котла по выработанной теплоте, называемой КПД брутто, может быть определен по уравнению обратного теплового баланса, %
?К = q1 = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6).
?К = 100 - (8,24 + 0,5 + 0 + 1,4 + 0) = 89,86 %
Расход топлива B, подаваемого в топку котла, рассчитывается по формуле, кг/с или нм3/с
B = Q1 / QPP * ?К.
В = 11,67 /(34,16*0,8986) = 0,38 нм3/с
Вопросы
4. Для чего предназначены фестон и деаэратор в ТГУ?
В ТГУ фестон нужен для перегрева насыщенного пара.
Деаэратор предназначен для удаления корозийноактивных газов.