Загрузка...
тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов
Федеральное
агентство по образования и науке РФ
Иркутский
государственный технический университет
Кафедра
теплоэнергетики
Расчетно-графическая
работа
по дисциплине
"анализ теплотехнической эффективности оборудования" на тему:
"тепловой
баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов"
Выполнил:
студент гр. ТЭ-06-1
Константинов В.В.
Проверил:
доцент кафедры ТЭ
Картавская В.М.
Иркутск 2009 г.
Введение
Полнота передачи
располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется
коэффициентом полезного действия (КПД) котла брутто. Коэффициент полезного
действия котла брутто можно определить, установив сумму тепловых потерь при его
работе [4]:
Такой метод определения
называют методом обратного баланса. Погрешность определения КПД методом
обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая
из них определяется со значительной погрешностью [5] ,
но относительная доля тепловых потерь составляет около десятой части общей
теплоты топлива.
Среднестатистические
данные по тепловым потерям q3, q4, q5 приведены в нормативном методе
тепловых расчетов, потери теплоты топлива q2, q6 определяются расчетом.
Наибольшее q2. Она составляет q2 = 4,5-12,0%. При сжигании
малореакционных твердых топлив (каменный уголь) в зависимости от способа
сжигания могут оказаться значительными потери теплоты с механическим недожогом
топлива (q4=2-5%). Остальные потери в сумме не
превышают обычно 1%.
Целью
расчетно-графической работы является определение КПД котла по упрощенной
методике теплотехнических расчетов Равича и оценка погрешности его расчетов
относительно расчетного.
Задание
Составить тепловой баланс
котлоагрегата по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. и
определить КПД котла.
Исходные данные
Доля золы топлива в
уносе: аун=0,95;
Содержание горючих в золе-уносе:
сун=3 %.
Таблица 1. техническая характеристика
котлоагрегата
Основные сведения
Характеристика
Марка котлоагрегата
ГОСТ 3619-69
Е-50-3,9
Заводская
БКЗ-50-3,9
Производительность
т/ч
50
параметры пара
Давление на выходе Р, МПа
3,9
температура t,
°С
440
Топливо
Березовскийбурый уголь
Расчетный КПД брутто , %
91,8
температура уходящих газов, ºС
145
Таблица 2. Расчетные характеристики топлива из [3]
Месторождение
Марка
Элементарный состав на рабочую массу
топлива, %
Низшая теплота сгорания , МДж/кг,(ккал/кг)
Выход летучих
,%
Березовское
Б2Р
Влажность, WP
Зольность , AP
Сера, SP
Углерод, CP
Водород, HP
Азот, NP
Кислород, OP
15,67
(3740)
48,0
33,0
5,4
0,26
36,3
4,3
0,6
1.
Расчет
объемов воздуха и продуктов горения
Расчет объемов воздуха и
продуктов горения ведется на 1кг рабочего топлива при нормальных условиях (0оС
и 101,3 кПа) по [6].
Теоретический объем
сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при α=1,
определяется по формуле
м3/кг.
Теоретические объемы
продуктов горения (при α=1):
объем трехатомных газов
м3/кг;
объем водяных паров
м3/кг;
объем азота
м3/кг;
объем влажных газов
м3/кг;
объем сухих газов
м3/кг.
Действительные объемы
воздуха и продуктов сгорания (при αух=1,4):
объем водяных паров
м3/кг;
объем дымовых газов
м3/кг;
объем сухих газов
м3/кг;
м3/кг.
2. Определение обобщенных характеристик топлива
Жаропроизводительность
топлива – температура, до которой нагревались бы образующиеся продукты
сгорания, если бы сгорание происходило в адиабатических условиях без подогрева
воздуха и при стехиометрическом [соответствующем строго реакции горения (α=1)]
расходе воздуха по [6].
Жаропроизводительность
топлива без учета влаги в воздухе по [4]
ºС,
где =4,5563 м3/кг – объем влажных
газов.
Жаропроизводительность
топлива с учетом влаги в воздухе по [4]
ºС.
Жаропроизводительность
топлива с учетом расхода теплоты на расплавление золы и влаги, содержащейся в
воздухе по [4]:
ºС.
Максимальное
теплосодержание сухих продуктов горения топлива по[4]
ккал/м3.
Изменение объема сухих
продуктов горения в действительных условиях и при теоретических по[4]
.
Соотношение объемов
влажных и сухих продуктов горения при α=1 по[4]
.
Отношение средней
теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном
интервале от 0ºС до tух=145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до tмакс=2042,26ºС по табл. 14-12 [5] c‘ = 0,835.
Отношение средней
теплоемкости 1м3 воздуха в температурном интервале от 0ºС до tух=145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом
продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до tмакс =2042,26ºС по табл. 14-12 [5] k = 0,79.
Содержание трехатомных
газов в сухих газах по [4]
.
Максимальное содержание
трехатомных газов в сухих газах по[4]
.
3. Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических
расчетов Равича М.Б. и КПД (брутто) котлоагрегата
Составление теплового
баланса котлоагрегата заключается в установлении равенства между поступившим в
агрегат количеством теплоты, называемым располагаемой теплотой , и суммой полезно использованной теплоты и тепловых потерь .
На основании теплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход топлива.
Общее уравнение теплового
баланса имеет вид (в абсолютных величинах), кДж/кг:
.
Принимая за 100%, находим составляющие баланса (qi) в относительных единицах. Тогда .
КПД котлоагрегата
(брутто) по обратному балансу
,
где q2=6,22% – потери теплоты с уходящими
газами; q3 = 0% – потери теплоты в котлоагрегате
с химическим недожогом; q4 = 0,33%
– потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива; q5 = 0,935% – потери теплоты от
наружного охлаждения; q6 = 0,00096%
– потери с физической теплотой шлаков.
Относительная погрешность
определения КПД котлоагрегата (брутто) методом обратного баланса составила:
.
потери теплоты с
уходящими газами по [4]
,
где tух=145ºС – температура уходящих газов; tхв=30ºС –
температура холодного воздуха; t’макс =2015,86ºС – жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе; c‘=0,835-отношение
средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном
интервале от 0ºС до tух=145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до tмакс =2042,26ºС по табл. 14-12 [5]; h
– изменение объема сухих продуктов горения в реальных условиях и при
теоритических;– соотношение объемов влажных и сухих
продуктов горения при α=1; k = 0,79 отношение средней теплоемкости 1м3
воздуха в температурном интервале от 0ºС до tух=145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом
продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до tмакс =2042,26ºС по табл. 14-12 [5].
потери теплоты в
котлоагрегате по [4] с химическим недожогом отсутствуют q3=0%.
потери теплоты по [4] в
котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива
%,
где Qун – теплота сгорания уноса, отнесенная
к 1м3/кг продуктов горения, ккал/м3; P – максимальное теплосодержание сухих
продуктов горения топлива, ккал/м3.
Теплота сгорания уноса, отнесенная
к 1м3 продуктов горения [4]:
ккал/м3,
где aун=0,95 – доля золы топлива в уносе; сун=3%
– содержание горючих в золе-уносе.
потери теплоты от наружного
охлаждения котлоагрегата принимаются по рис. 4-9 из [2] при номинальной
нагрузке (50т/ч) и составляют .
Потери с физической
теплотой шлаков рассчитываются по формуле [6]
,
где ашл=1
– аун = 1–0,95=0,05 –
доля золы в шлаке по табл.2.6 из [6]; (сt)шл=0,56 кДж/кг – энтальпия шлака при
твердом шлакоудалении при температуре tшл=600ºС по табл.3.5 из [6].
Заключение
В расчетно-графической
работе были определены тепловые потери топлива, которые составили:
q2 = 6,22% – потери теплоты с уходящими газами;
q4 = 0,33% – потери теплоты в котлоагрегате от
механической неполноты сгорания топлива;
q5 = 0,935% – потери теплоты от наружного охлаждения;
q6 = 0,00096% – потери с физической теплотой шлаков.
Из анализа тепловых
потерь следует, что в современных паровых котлах наибольшее q2, которые в основном и
определяют величину КПД.
В соответствии с
рассчитанной суммой тепловых потерь котла () по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. был
определен коэффициент полезного действия котла брутто, который составил . Относительная погрешность определения КПД
котла (брутто) этим методом по сравнению с расчетным (92,51%) составила .
Список
литературы
1. Исаев А.В. тепловой баланс паротурбинной установки (ПТУ).
Курсовая работа по дисциплине "анализ теплотехнической эффективности
оборудования"
2. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций/
под ред. А.М. Леонкова. – Минск: Беларусь, 1974. – 368 с.
3. Сорокина Л.А. топливо и основы теории горения: учеб.
пособие / Л.А. Сорокина. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. – 78 с.
4. Практические занятия по дисциплине "анализ
теплотехнической эффективности оборудования", 2007.
5. Трембовля В.И. Теплотехнические испытания котельных
установок / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, Л.А. Авдеева. – М.: Энергия, 1977. –
269 с.
6. Сорокина Л.А. Котельные установки и парогенераторы: учеб.
пособие / Л.А. Сорокина, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ,
2002. – 146 с