Учебная работа. Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
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; tмакс =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]; t)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

Учебная работа. Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов