Тепловой баланс парового котла. КПД котла

Теплота, выделяемая топливом, не полностью исполь­зуется для нагрева рабочего тела котла. Часть теплоты теряется. Эффективность использования энергии в котле определяет его КПД. Различают КПД брутто и нетто. КПД котла (брутто) назы­вают выраженное в процентах отношение полезно использованной теплоты к количеству располагаемой теплоты вводимого в котел топлива.

Полезно использованная теплота слагается из теплоты нагрева питательной воды до состояния перегретого пара и теплоты допол­нительного нагрева пара промежуточного перегрева. Теплота может быть затрачена на подогрев части рабочего тела, впоследст­вии выводимого из котла (например, продувочная вода). Полное количество полезно использованной (воспринятой рабочим телом) в котле теплоты

Qn - D (І - і"пв) + Dim (І"пп - inn) 4~ Dnp (t"np - in»)»

Где D, D„n и Dnp - расход соответственно свежего пара, пара промежуточного перегрева и продувочной воды, кг/с; і, і„в, inn и /Пр - энтальпия соответственно свежего пара, питательной

2* 35 воды, пара промежуточного перегрева на выходе и входе в котел и продувочной воды, МДж/кг.

Энтальпия рабочего тела і ~ ct, где с - массовая теплоемкость, МДж/(кг-°С). Количество теплоты, поступившее в котел в расчете на единицу массы (или объема для газообразного топлива) исход­ного топлива, называют располагаемой теплотой топлива;

Qp = Qk ~Ь QВ. ВИ + ЇТЛ + Сф ----- Qk>

Где QB. вн - теплота, внесенная в топку с воздухом (при его на­греве вне котла); ітл - физическая теплота топлива, численно равная произведению теплоемкости топлива на его температуру; Фф ~ Оф (г"ф - 2,5) - теплота, вносимая в топку с паром, ис­пользуемым для распыливания жидкого топлива (вводится лишь при установке паровых форсунок при сжигании жидкого топлива); Сф и і"ф - соответственно расход (на 1 кг топлива) и энтальпия пара; QK - 0,0406 k (С02)к - теплота, затраченная на разложе­ние карбонатов топлива; (СОг)к- содержание углекислоты кар­бонатов.

Для газообразного топлива два последних члена отсутствуют.

Полное количество"вносимой в котел теплоты

Где В - расход топлива в котле, кг/с.

В соответствии с определением КПД брутто

Вследствие тепловых потерь в котле Qn < Qp.

При определении КПД нетто дополнительно учитываются (вычитаются из Qn) затраты энергии на работу основного и вспо­могательного оборудования (насосы, вентиляторы, дымососы, мельницы и т. д.), т. е. затраты энергии на собственные нужды .

Тепловые потери в котле зависят от эффективности процесса горения топлива в топке и передачи теплоты от продуктов сгора­ния к рабочему телу в поверхностях нагрева. Рассмотрим состав­ляющие потерь теплоты в котле.

Продукты сгорания выходят из последней поверхности нагрева котла при температуре #ух, значительно превышающей темпера­туру воздуха, поступающего из атмосферы в котел. Потери теп­лоты с уходящими газами равны разности энтальпий конечного состояния газов и воздуха, входящего в котел.

Если в уходящих газах содержатся горючие газообразные элементы (Н2, СН4 и др.) или продукты неполного сгорания СО, то имеют место потери с химическим недожогом топлива. Вели­чина этих потерь определяется количеством и теплотой сгорания указанных горючих элементов.

Поскольку частицы твердого топлива могут совсем не участ­вовать в химической реакции, потери теплоты с твердым непро - реагировавшим топливом называют потерями с механическим недожогом.

Наружная поверхность стен котла имеет более высокую тем­пературу, чем окружающая среда. Потери теплоты вследствие теплоотдачи от стен котла к окружающему воздуху называют по­терями в окружающую среду. И, наконец, в котлах имеют место потери теплоты со шлаком, выводимым из топки с высокой темпе­ратурой.

Потери теплоты с химическим и механическим недожогом, а также со шлаком относят к топочным потерям; потери теплоты в окружающую среду и с уходящими газами являются общими для котла. Равенство количества располагаемой теплоты сумме количества теплоты, полезно использованной в котле, и тепловых потерь называют тепловым балансом котла Обычно принято тепловой баланс котла составлять для единицы массы (твердого," жидкого) или объема (газообразного) сжигаемого топлива, В этом случае

■QS-=Qi + Q2 + Qa + Q4 + Qe + Qe, (20)

Где Qa - полезно использованная теплота; Q2, Qs, Q4, Q5 и Q, - потери теплоты соответственно с уходящими газами, с химиче­ским и механическим недожогом, в окружающую среду и со шла­ком.

Наиболее распространен тепловой бала не котла в относитель­ном виде. Если располагаемую теплоту принять за 100%, то зави­симость (20) примет вид

100 « qv + Яг + Чг + <7* + Чь + Я«>

Где qx = 100 = Т]бр - относительное количество полезно

Использованной теплоты,%; q2 = 100, qs = 100 и т. д. -

Относительные потери теплоты соответственно с уходящими га­зами, с химической и механической неполнотой горения (с недо­жогом), в окружающую среду и со шлаком.

При организации работы котла необходимо стремиться к сни­жению тепловых потерь. Рассмотрим факторы, от которых зави­сят тепловые потери, и возможности снижения потерь.

Потери теплоты с уходящими газами можно представить в еле-, дующем виде:

Где сг и сХЙ - теплоемкость соответственно газа и холодного воздуха, МДж/(м:1К); Фух и tXB - температура соответственно уходящих из котла газов (после последней поверхности нагрева) и холодного воздуха, 0 С; Vr - объем уходящих газов в расчете на 1 кг топлива, м3/кг; а? х - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах; qt - относительные потери теплоты с меха­ническим недожогом.

Объем уходящих газов

Если принять коэффициент теплоотдачи" конвекцией ah{ = = idem = ак и ts, CTi = idem = tH. ст, то

BQS = aK(tH. рт - tXB)2 F, = q£Ft..

Тепловой поток q меняется незначительно с изменением мощ­ности котла, так как температуру стенки поддерживают на постоян­ном безопасном для человека уровне ст < 55 °С) при помощи изоляции. В то же время увеличение площади поверхности стен Fj котла с ростом его мощности происходит медленнее и hFi/BQp уменьшается, т. е. величина

Дь = - ЩL 100 BQI

Также снижается.

При изменении нагрузки котла температура ст, а следо­вательно, тепловые потоки меняются незначительно. В то же время вносимая с топливом теплота линейно зависит от нагрузки. Потери q& при отклонении нагрузки D от номинальной £)„ (%)

. (24)

Потери с физической теплотой шлака

<76 - атлА* (сОшл/Qj, (25)

Где /шл = 600 °С для ТШУ и *шл == ta +100 °С для ЖШУ; 6ШЯ - теплоемкость шлака.

Определение к.п.д. брутто по методу прямого баланса основано на измерениях количества подведённого и использованного тепла путём непосредственных замеров расхода топлива, пара и его параметров. КПД брутто по методу прямого баланса вычисляется по формуле:

где Q 1 - полезно использованное тепло, кДж/кг; Q- располагаемая теплота, поступающая в котлоагрегат на 1 кг или на 1 м 3 топлива, кДж/кг; q 1 - полезно использованное тепло, отнесенное к располагаемому теплу топлива и представляющее собой к.п.д. брутто, %; D пе - производительность котлоагрегата, кг/с; В - расход топлива в котле, кг/с (м 3 /с); h пе, h пв - соответственно энтальпии перегретого пара и питательной воды, кг/с.

Если при работе котлоагрегата на электростанции во время испытаний имеет место непрерывная продувка и отбор насыщенного пара из барабана котла на собственные нужды, то

где D пр - расход воды на непрерывную продувку, кг/с; D сн - расход насыщенного пара на собственные нужды, кг/с; ,- соответственно энтальпии кипящей воды и насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг.

Для водогрейного котла к.п.д. определяется по формуле:

, % (3) где D в - расход сетевой воды через котел, кг/с; h пр, h обр - соответственно энтальпии прямой и обратной сетевой воды, кДж/кг.

Располагаемое тепло топлива определяется по формуле:

КДж/кг (кДж/м 3) (4)

где - низшая удельная теплота сгорания рабочей массы твёрдого, жидкого или сухой массы газообразного топлива, кДж/кг или кДж/нм 3 ; Q в. вн - тепло, внесённое в котлоагрегат воздухом, при нагреве в калорифере, кДж/кг; Q тл - физическое тепло топлива, кДж/кг; Q ф - тепло, поступаемое в котлоагрегат с паровым дутьём (форсуночным паром).

Состав топлива и величина должна определяться в химической лаборатории, а для известной марки топлива может быть принята по справочным данным.

Физическое тепло топлива может быть найдено по формуле:

, (5)

где t тл - температура рабочего топлива, о С; С тл - теплоёмкость топлива, кДж/(кг о С).

Теплоёмкость жидкого топлива зависит от температуры и определяется для мазута по приближенной формуле:

С тл =4,187(0,415 + 0,0006 t тл) , (6)

Физическое тепло топлива учитывается в тех случаях, когда оно предварительно нагрето посторонним источником тепла (паровой нагрев мазута и т.д.)

Тепло, затраченное на нагрев воздуха, поступающего в котлоагрегат, кДж/кг или кДж/нм 3 .

, (7)

где - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому расходу воздуха
;
- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на выходе из калорифера и на входе в него (холодного воздуха), кДж/кг или кДж/м 3 .

Тепло, вносимое в котёл паровым дутьём, определяется по формуле:

Q ф =G ф (h ф -2510),

где G ф - выход пара, идущего на дутьё или распыливание топлива, кг/кг; h ф - энтальпия этого пара кДж/кг.

КПД брутто котла по методу прямого баланса рассчитывается по формуле (I) или (2).

Для определения энтальпии пара и питательной воды по таблицам перегретого пара и воды необходимо знать их давление и температуру.

Давление пара и питательной воды, замеряется по приборам на щите управления котла. Температура перегретого пара и питательной воды замеряется термопарами, установленными на паропроводе и входном коллекторе водяного экономайзера. Вторичные показывающие или самопишущие приборы расположены на тепловом щите.

Теплоэлектроцентраль вырабатывала электроэнергии Э выр =56∙10 10 кДж/год и отпустила тепла внешним потребителям Q отп =5,48∙10 11 кДж/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии и 1 МДж тепла, если расход пара из котла Д=77,4∙10кг/год, испарительность топлива Н=8,6 кг/кг, КПД котельной установки η ку =0,885 и тепловой эквивалент сжигаемого топлива Э=0,88.

Определить расход пара на конденсационную турбину, без учета расхода пара в регенеративные отборы, если электрическая мощность Nэ=100 МВт, начальные параметры Р 1 =13 МПа, t 1 =540 °С, конечное давление Р 2 =0,005 МПа, степень сухости в конце политропного процесса расширения пара в турбине х=0,9 и η эм =0,98.

На сколько процентов увеличится термический КПД регенеративного цикла, если температура воды после ПВД поддет повышена с 200 °С до260°С? Начальные параметры пара за котлом Р 0 =14МПа, t 0 =540. Энтальпия пара в конденсаторе h к =2350 кДж/кг. Давление, создаваемое питательными насосами, Р пн =18 МПа.

Для турбины мощностью Р э =1200 МВт приняты параметры пара Р 0 =30 МПа, t 0 =650°С, Р к =5,5кПа. Турбинная установка проектируется с двумя промежуточными перегревателями до t пп =565°С. Температура питательной воды t пв =280°С. Частота вращения турбоагрегата n=50 1/с. Оценив КПД и выбрав давление пара на линиях промежуточного перегрева, построить процесс расширения пара в h,s диаграмме. Определить КПД турбоустановки с учетом регенеративного подогрева питательной воды, приняв, что число подогревателей z=10. Определить расходы пара через турбину G 1 и в конденсаторе G к.

Определить удельный расход теплоты на выработку 1 МДж электроэнергии (для условного топлива) для КЭС с тремя турбогенераторами мощностью N=75*10 3 кВт, Каждый с коэффициентом использования установленной мощности k н =0,64, если станция израсходовала В= 670*10 6 кг/ггод каменного угля с низшей теплотой сгорания Q н р =20500 кДж/кг.

Теплоэлектроцентраль израсходовала В тэц =92*10 6 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q н р =27500 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Эвыр=64*10 10 кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Q отп =4,55*10 11 кДж/год. Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и тепла, если расход на собственные нужды 6% от выработанной энергии, КПД котельной установки η ку =0,87 и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд В сн =4,5*10 6 кг/год.

Определить выработку э/э на базе внешнего теплового потребления для турбина ПТ за сутки, если начальные параметры пара Р 0 = 13МПа, t 0 =540°С. Расход пара в промышленный отбор Д п =100т/ч с энтальпией 3000 кДж/кг. Расход пара в теплофикационный отбор 80 т/ч с энтальпией 2680 кДж/кг. Электромеханический КПД η эм =0,97.

При испытании конденсационной турбины малой мощности, работающей без отборов пара были измерены мощность на зажимах генератора Р э = 3940 кВт, расход пара G=4,65 кг/с, параметры свежего пара р к =4,5 кПа. Чему равны удельные расходы пара d э и теплоты q э, электрические КПД: относительный (турбоагрегата) η ол и абсолютный(турбоустановки) η э?

Определить теоретический (термический) КПД паротурбинных циклов при следующих параметрах пара:

1. р 0 =9,0 МПа, t 0 =520°С,p к =5,0 кПа;

2. р 0 =3,0 МПа, сухой насыщенный пар,p к =5,0 кПа;

3. р 0 =13,0 МПа, t 0 =540°С,с промежуточным перегревом пара при р п.п =2,5 МПа; до t пп =540°С;p к =5,0 кПа;

4. р 0 =6,0 МПа, сухой насыщенный пар с внешней сепарацией и промежуточным перегревом свежим паром при рразд=1,0 МПа; до t пп =260°С;p к =5,0 кПа;

Определить, на сколько увеличится термический КПД в результате понижения конечного давления. Начальные параметры пара р 0 =13 МПа, t 0 =540 °С, давление отработавшего пара Р к =0,1 МПа. В результате понижения давления располагаемый перепад тепла увеличился на 200 кДж/кг. Найти так же новое значение конечного давления.

Конденсационная эл.станция работает при начальных параметрах пара перед турбинами Р 0 =8,8 МПа, t 0 =535°С и давлением пара в конденсаторе Р к = 4*103 Па. Определить на сколько повысится КПД станции брутто (без учета работы питательных насосов) с увеличением начальных параметров пара до Р0=10 МПа и t0=560°С, если известно КПД котельной установки η ку =0,9 ; η тр =0,97; η о i =0,84; η м =0,98; ηг=0,98.

Определить термический КПД регенеративного цикла, если началны параметры пара Р 0 =14 МПа, t 0 =570°С, температура питательной воды t пв =235°С. Давление, создаваемое питательным насосом Р пн =18 МПа. Давление в конденсаторе Р к = 0,005 МПа. Относительный внутренний КПД η о i =0,8.

Определить термический КПД цикла Ренкина при нор­мальных параметрах р о =12,7 МПа, t o =56O°C и давлении в конденса­торе р к =3,4 кПа.

Определить внутренний абсолютный КПД турбоустановки, работающей по циклу Ренкина, при начальных параметрах 8,8 МПа, 500 °С и р к =3,4 кПа. Принять io =0,8.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Каждый учащийся выполняет вариант контрольной работы в завимости от последней цифры присвоенного ему шифра в соответствии с таблицей.

Работа, выполненная не по своему варианту.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Для выполнения контрольной работы необходимо сначала прорабо­тать соответствующий материал предмета по учебнику, разобрать реше­ние типовых задач и примеров по данному разделу, а также проверить свои знания, проработав вопросы и задачи для самоконтроля, имеющие­ся по каждой теме предмета в методических указаниях.

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:

В контрольную работу обязательно выписывать контрольные вопросы и условия задач.

Решение задач сопровождать краткими пояснениями и, по воз­можности, графиками и схемами. В пояснениях указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу и откуда они берутся(из условий задачи, из справочника, определены ранее и т.д.).

Вычисления должны даваться в подробном развернутом виде.

Решение задач должно выполняться только в единицах СИ. При всех исходных и вычисленных величинах обязательно должны называться единицы измерения.

Вычисления производить с точностью до третьего знака.

Ответы на контрольные вопросы надо давать сжато, конкретно, объясняя выводы и обосновывая их схемами и графиками.

В тетради должны быть оставлены поля, а также свободное место после каждого ответа на вопрос или решения задачи для замечаний, а в конце работы - место для рецензии.

В конце работы необходимо привести список литературы, которым пользовались при выполнении контрольных работ, с обязательным указанием года издания учебника.

Вариант I

Контрольная работа 1

1.Каковы основные направления развития энергетики Казахстана?

2.Принципиальная тепловая схема ТЭЦ при отпуске тепла с техно­логическим паром отопительной нагрузкой.

3. Задача I (см. табл.1).

4. Задача:2 (см. табл.2).

Контрольная работа 2

1. Требования, предъявляемые к размещению зданий и сооружений на площадке ТЭС.

2. Оборотная система водоснабжения. Достоинства и недостатки таких схем.

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 2

Контрольная работа I

1. Технологическая схема ТЭС на твердом топливе. Назначение и краткая характеристика технологического оборудования ТЭС.

2. Схемы включения питательных насосов. Дать сравнительную ха­рактеристику электропривода и турбопривода питательных насосов.

3.Задача I (см.табл.1).

4.Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа 2

1. Каковы пути повышения экономичности современных ТЭС?

2. Энергетическая сущность коэффициента недовыработки мощности паром отбора.

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 3

Контрольная работа I

1. Какие механизмы относятся к наиболее ответственным меха­низмам собственных нужд? Почему с повышением начальных параметров пара расход электроэнергии на собственные нужды увеличивается?

2.Теплофикационная установка для подогрева сетевой воды на ТЭЦ и ее оборудование.

3. Задача I (см.табл.1).

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа 2

1.Перечислить и описать существующие типы компоновок главного корпуса электростанции.

2. Какие компоненты органического топлива при его сжигании приводят
к образованию токсичных веществ?

3.Задача 3 (см.табл.3).

4.Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 4

Контрольная работа I

1.Какие типы регенеративных подогревателей вы знаете? Каковы их конструктивные особенности? В чем отличие смешивающих подогревателей от поверхностных, какой из этих типов обеспечивает более высокую тепловую экономичность цикла и почему?

2. В каком виде находится сера в твердом и жидком топливе? Какой вид органического топлива экологически самый чистый? Почему?

3. Задача 1(см.табл.1).

4. Задача 2(см.табл.2).

Контрольная работа 2

1. Каковы основные типы охладительных оборотных систем водоснабжения? Каковы преимущества и недостатки каждой из них?

2. В чем заключается принцип действия ПГУ?

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 5

Контрольная работа I

I. Какие виды деаэрации питательной воды на станциях вы знаете, в чем сущность термической деаэрации воды? Конструкции колонок тер­мических деаэраторов. Схемы включения деаэраторов повышенного дав­ления в тепловую схему станции.

2. Схемы отвода дренажей регенеративных подогревателей.

3. Задача 1 (см.табл.1)

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа 2

1.От каких факторов зависит связывание диоксида серы в уходящих
газах котлов?

2. Назначение и состав испарительной установки ТЭС. Конструк­ция испарителя.

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 6

Контрольная работа 1

1.Какие потери пара и конденсата на ТЭС существуют? Способы восполнения потерь пара и конденсата на КЭС и ТЭЦ.

2.Блочная схема КЭС. Требования, предъявляемые к маневреннос­ти блоков.

3. Задача I (см.табл.1).

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа. 2

1.Влияние начального давления пара на тепловую экономичность станции.

2.Основные типы станций, использующих возобновляемые энерге­тические ресурсы.

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 7

Контрольная работа 1

1.Какие виды потребителей электрической энергии вы знаете и каково их влияние на график электрической нагрузки? Какие методы используются для покрытия провалов нагрузки в энергетике?

2.Влияние конечного давления на тепловую экономичность станции.

3. Задача I (см.табл.1).

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа 2

1. Что называется генеральным планом тепловой электростанции? Основные требования, предъявляемые к компоновке генплана ТЭС.

2. Что такое локальное и глобальное загрязнение атмосферного воздуха?

Какие деревья наиболее чувствительны к SO 2 ? Что такое ПДК?

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 8

Контрольная работа 1

1.Назвать условия, соблюдение которых обеспечит экономию топлива при повышении начальных параметров пара. Чем определяются технические пределы повышения начальных параметров пара?

2.Каковы основные принципы конструирования ПВД и ПНД? Основные схемы возврата дренажей ПНД и ПВД в цикл.

3. Задача 1 (см.табл.1).

4. Задача 2 (см..табл.2).

Контрольная работа 2

1. В чем состоят особенности компоновок машинного и котельного делений блочных ТЭС?

2.Каковы основные технико-экономические показатели тепловых
электростанций?

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 9

Контрольная работа 1

1.Как влияет применение промперегрева пара на величину начального давления пара, термического КПД цикла? Принципиальные схемы установок с промежуточным перегревом пара.

2.Принцип вакуумной деаэрации.

3. Задача I (см.табл.1).

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа 2

1. Как классифицируются золоулавливающие установки? Каковы их КПД?

2. Станционные трубопроводы. Требования, предъявляемые к тру­бопроводам электростанции.

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Вариант 10

Контрольная работа 1

1. Регенеративный подогрев как способ повышения тепловой эко­номичности ТЭС. Оптимальная температура подогрева питательной воды

2. Каковы назначение системы технического водоснабжения и ее основные потребители? Какие существуют системы водоснабжения?

3. Задача I (см.табл.1).

4. Задача 2 (см.табл.2).

Контрольная работа_2

1. Какие помещения входят в состав главного корпуса ТЭС?

2.Каковы особенности нагрева сетевой воды на ТЭЦ с турбинами типа "Т" и "ПТ" ?

3. Задача 3 (см.табл.3).

4. Задача 4 (см.табл.4).

Курсовая работа

на тему: «Определение КПД котельного агрегата нетто»

Задание на курсовую работу (проект)

1. Определение КПД котельного агрегата брутто
по данным испытаний

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто определяется по обратному балансу, %.

а) Потери тепла от механического недожога определяются по формуле , %

где
=0,1% – зольность топлива на рабочую массу;

– доля золы топлива в шлаке и провале;

– доля золы топлива в уносе;

Содержание горючих в шлаке;

-содержание горючих в уносе;

Для мазута
;

– располагаемое тепло на 1 кг твердого или жидкого топлива, кДж/кг

Для технических расчетов определяется как
=38799,4+209,34=39008,74 кДж/кг

где
=38799,4 кДж/кг – низшая теплота сгорания топлива

– физическое тепло топлива, кДж/кг,

=2,326*90=209,34 кДж/кг,

где
– теплоемкость топлива

– температура топлива, о С.

=
кДж/кгּК

где
=3,0% – влажность топлива на рабочую массу

– теплоемкость сухой массы топлива, Дж/кгּК.

Теплоемкость мазута при температуре t определяется

при t1,89+0,0053t, кДж/кгּК

при t1,3+0,0112t, кДж/кгּК

Температура подогретого мазута принимается равной

Следовательно, при
,
1,89+0,0053*90=2,367 кДж/кгּК

б) Потери тепла с уходящими газами определяется, %

= %

где = 39008,74 – кДж/кг – располагаемое тепло на 1 кг твердого топлива,

- энтальпия уходящих газов при соответствующем коэффициенте избытка воздуха
и температуре
, кДж/кг,

2620,47 + (1,3167–1)*2321,97 = 3355,84 кДж/кг

Значения = 2620,47 кДж/кг, = 2321,97 кДж/кг

КДж/кг кДж/кг

=1,1667+0,15=1,3167 кДж/кг

где
;

=
– коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

3,0% – содержание кислорода на выходе из топки

=
кДж/кг

в) Потери тепла от химического недожога, %

,
,
- содержание в уходящих газах продуктов неполного сгорания топлива, %

где – объем сухих газов

=14,296–1,408=12,888 м 3 /кг

где - объем дымовых газов

1,563+8,09+1,408+(1,3167–1)*10,214=14,296 м 3 /кг

где
- объем трехатомных газов

0,0186*(83,0+0,375*2,8)=1,563м 3 /кг

где теоретический объем азота

0,79*10,214+0,08*0,3=8,09 м 3 /кг

где
– теоретически необходимый для полного сгорания топлива объем воздуха,

0,0889 (83,0+0,375*2,8)+0,265*10,4–0,0333*0,4=10,214 м 3 /кг

где
– объем водяных паров

1,356+0,016 (1,3167–1)*10,214=1,408 м 3 /кг

где
– теоретический объем водяных паров

0,111*10,4+0,0124*3,0+0,0161*10,214=1,356 м 3 /кг

г) Потери тепла от наружного охлаждения q 5 определяем по рис. 1.

Рис. 1. Потери тепла от наружного охлаждения

1 – котельный агрегат (с хвостовыми поверхностями); 2 – собственно котел (без хвостовых поверхностей).

д) Потери с физическим теплом шлаков для твердого топлива, %

Для мазута

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто

100 – (5,186+0,596+0,02+0,65+0)=93,548%

2. Определяем часовой расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, кг/ч

=
кг/ч =3,8 кг/с

где - тепло полезно-использованное в котельном агрегате

160000 (3476,9–924,24)+0,05*160000 (1491,3–924,24)=499155200 кДж/час

где =160000 кг/час – паропроизводительность котельного агрегата

– величина непрерывной продувки, принимаем
;

=1491,3 кДж/кг – энтальпия продувочной воды

=3476,9 кДж/кг-энтальпия перегретого пара

=924,24 кДж/кг – энтальпия питательной воды

Энтальпия перегретого пара i 0 определяется по давлению Р 0 =10 МПа и температуре t 0 =540С

Энтальпия питательной воды определяется по температуре питательной воды =215 о С и давлению
=13 МПа.

Для барабанных котельных агрегатов
=1,3*10=13 МПа

Энтальпия продувочной воды определяется по давлению в барабане
=1,2*10=12 МПа

3. Определение удельного расхода условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла

Удельный расход условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла определяется по формуле:

где – расход условного топлива, кгут/ч:

где – теплотворная способность топлива, кДж/кг;

– тепло полезно использованное в котельном агрегате, кДж/ч.

4. Температура точки росы определяется по формуле:

где
=
– приведенная сернистость в рабочей массе топлива

- температура, при которой происходит конденсация водяных паров, находящихся в составе дымовых газов, 0 С.

Парциальное давление водяных паров:

=
атм=0,0098 МПа

5. Определение мощности электродвигателя тягодутьевых машин (дутьевого вентилятора и дымососа)

Мощность электродвигателя дутьевого вентилятора и дымососа определяется по формуле, кВт

где = 1,2 – коэффициент запаса мощности;

= 68% – коэффициент полезного действия электродвигателя;

Q – расчетная подача тягодутьевой машины, м 3 /c.

– напор, развиваемый тягодутьевой машиной.

а) Расчетная подача дутьевого вентилятора

1,1*3,799*10,214 (1,1667–0,02+0,03–0,03)
65,87 м 3 /с

где
- коэффициент запаса;

=718*13,6*9,8=95695 Па – барометрическое давление

- расчетный расход топлива

= 3,8 (1–0,01*0,02)=3,799 кг/с

=1,1667 – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

0,02,
=0,03,
=0,03 – присосы воздуха в газоходах котельного агрегата

Напор дутьевого вентилятора
1,6кПа

=

б) Расчетная подача дымососа

где = 1,1 – коэффициент запаса;

- коэффициент избытка воздуха за дымососом

Для мазута

- температура дымовых газов за дымососом

Для мазута

Напор дымососа
1,4кПа

=
238,3 кВт

6. Определяем мощность электродвигателя питательного насоса

Расчетная подача питательного насоса

=1,2*0,053 м 3 /с

где =44,44 – паропроизводительность котельного агрегата

1,2 – коэффициент запаса по производительности котельного агрегата

ρ – плотность воды, кг/м 3 ,
=833,33 кг/
; =0,0012/кг

Мощность электродвигателя питательного насоса, КВт:

=
=861,25 КВт

где

=13 МПа. – напор питательного насоса.

7. КПД котельного агрегата нетто
, который учитывает затраты электроэнергии на собственные нужды определяется по формуле:

=
%

где В=3,8 кг/с=13,68 т/ч – расход топлива

Q 1 =138654,2 Дж/с – тепло полезно использованное в котельном агрегате

W сн – расход электроэнергии на собственный нужды в котельном цехе

W сн = N дв + N дс + N пн + W р + W пл +W зу = 186+238,3+861,25=1285,55 кВт

где N дв =186 кВт – мощность дутьевого вентилятора;

N дс =238,3 кВт – мощность дымососа;

N пн =861,25 кВт – мощность питательного насоса;

8. Определим на сколько не точно определен расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, если термопара показывает температуру острого пара (t o ) за котлом на 10 0 С выше

По условию задания изменим температуру острого пара:), точки измерения давления (Р), разряжения (S), отбора проб топлива (ОПТ), уноса (ОПУ), золы (ОПЗ) и т.д. и т.п.

Рис. 2. Типовая схема размещения точек измерений при балансовых испытаниях барабанного газомазутного котла:

Q рц – расход газообразных продуктов сгорания на рециркуляцию; G np – расход продувочной воды, С с – солесодержание питательной, котловой воды и насыщенного пара; К ф – калорифер; ДРГ – дымосос рециркуляции газов; t в, t пв, t п, t вп – температура воздуха, питательной воды, пара, воды на впрыск; υ – температура газообразных продуктов сгорания; р – давление; s – разряжение; Q – расход воздуха; G пв, G вп, D п – расходы питательной воды, воды на впрыск и свежего пара; R x – анализ газов; ОПТ, ОПУ – отборы проб топлива, уноса; Э сн – расход электроэнергии на собственные нужды; Д – дымосос; ДВ – дутьевой вентилятор.

Список литературы

Трембовля В.И., Фигнер Е.Я., Авдеева А.А. Тепломеханические испытания котельных установок. – М.: Энергия, 1991. -416 с.

Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под. ред. А.В. Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.

Парилов В.А., Ушаков С.Г. Испытания и наладка паровых котлов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 320 с.

Кемельман Д.Н., Эскин Н.Б. Наладка котельных установок. Справочник. – М.: Энергоатомиздат. 1989. -320 с.

Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций./ Под. ред. А.М. Леонкова, Б.В. Яковлева. – Минск, Беларусь, 1974. – 368 с.

1. Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 котельной Речицкого пивзавода

   Дипломная работа >> Физика

   Теплового баланса котельного агрегата служит для определения часового расхода топлива на котельный агрегат . В настоящем разделе... и т. п. К экономическим показателям работы котельной установки относятся КПД брутто и нетто , удельный расход условного топлива...

2. Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование

   Книга >> Промышленность, производство

   Ее под определенным давлением (см. т.4 на рис. 2.1) в нагревательные трубы котельного агрегата КА. В... расхода на собственные нужды) и КПД КЭС нетто (с учётом расходов на собственные... турбиной, МПа 4,32 5,88 6,46 КПД (нетто ), % 29,7 31,7 31,3 Реакторы с...

3. Индивидуальное задание по изучению оборудования и процессов теплоэнергетических установок

   Реферат >> Физика

   Работающего на неперегретом паре. 2. Определение КПД котла Мгновенный КПД котла – это соотношение полезной... степень его технического совершенства, а КПД -нетто - коммерческую экономичность. Для котельного агрегата