Характеристика чугунных экономайзеров

Таблица 3

Характеристика чугунных экономайзеров

Параметры	Тип экономайзера (рекомендуемый для котла ДЕ-16)
ЭБ1-300	ЭБ-330
Поверхность нагрева, м2	302,4	330,4
Число колонок
Длина экономайзерной трубы, м
t воды, мин. oСвх./вых.	100/140	100/140
Номинальный расход воды, т/ч	11,0	17,6
Масса, кг
Импульсная камера
Диаметр, мм
Кол-во
Тип короба (рекомендуемый)
Топливо – каменный уголь
Габариты (без импульсной камеры и короба)
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Рекомендуемые типы котлов	КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23); КЕ-10-14(24); ДЕ-16-14(24)	КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23); КЕ-10-14(24);ДЕ-16-14(24)

 

3.Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха

 

3.1.Расчет объемов продуктов сгорания и воздуха [3, стр.21]

 

Теоретически необходимый объем воздуха, это то количества воздуха, которое необходимо для полного сгорания 1 м³ газообразного топлива при условии, что весь кислород, содержащийся в воздухе прореагировал с топливом.

 

Определим теоретический объем воздуха:

0,0476*((1+4/4)*91,9+(2+6/4)*2,1+(3+8/4)*1,3+(4+10/4)*0,4+(5+12/4)*0,1)=9,56998 м³/кг

Определим теоретический объем продуктов сгорания:

1. азот

2. трехатомный газ

3. водяной пар

4. продукты сгорания

Результаты расчета объемов продуктов сгорания и воздуха приведены в таблице 4.

 

Таблица 4

Результат расчета объемов продуктов сгорания и воздуха

 

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула	Размерность	Результат
Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения				9,57
Теоретический объем азота				7,59
Объем сухих трехатомных газов				1,033
Теоретический объем водяных паров				2,145
Теоретический объем продуктов сгорания				10,769

3.2.Расчет продуктов сгорания в поверхностях нагрева[3, стр.21]

Как правило, теоретический объем воздуха рассчитывается для рабочей массы топлива, но в топку подается воздуха больше, чем теоретически необходимо. Коэффициент избытка воздуха в топке принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше атмосферного давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 30 °С, а значения присосов воздуха – по нормативным данным.

Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к соответствующих присосов воздуха ∆α, а в результате такого суммирования имеем – ∑ ∆α.

Коэффициент избытка воздуха за газоходом:

 

, где по прил.9, [3] принимается 0,15

Средний коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до α' и после α'' газохода.

Коэффициент избытка воздуха средний:

 

Далее проводят расчет действительных объемов продуктов сгорания по газоходам. Расчеты выполняют на 1 кг топлива.

Объём водяных паров на поверхностях нагрева:

 

 

Объем продуктов сгорания:

 

 

Объемная доля сухих трехатомных газов :

 

, где

 

Объемная доля водяных паров:

 

, где

 

Суммарная объемная доля трехатомных газов:

 

 

Результаты расчета продуктов сгорания в поверхностях нагрева приведены в таблице 5.

Таблица 5

Результатрасчета действительных продуктов сгорания в поверхностях нагрева

 

№	Наименование величин	Обозначение	Расчетная формула	Размерность	Газоходы
Топка, фестон	Конвективные пучки	Экономайзер
	Коэффициент избытка воздуха за газоходом		i=αm+∑∆α(0,15)	-	-	0,15	0,15
	Коэффициент избытка воздуха средний		( + )/2	-	1,05	1,125	1,275
	Объем водяных паров	VH2O	V0H2O+ 0,0161·( –1)·Vо	м3/кг	2,153	2,164	2,187
	Объем продуктов сгорания	Vг	+( –1)·Vо	м3/кг	11,25	11,98	13,44
	Объемная доля сухих трехатомных газов	rRO2	VRO2/ Vг	-	0,092	0,086	0,077
	Объемная доля водяных паров	rH2O	VH2O/ Vг	-	0,19	0,18	0,16
	Суммарная объемная доля трехатомных газов	rn	rRO2 + rH2O	-	0,283	0,267	0,24

 

 

 

3.3. Расчет энтальпий продуктов сгорания и воздуха [3, стр.31]

Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. С помощью изменения энтальпии продуктов сгорания определяют количество переданной теплоты от продуктов сгорания к поверхности нагрева.

При расчете котельных агрегатов количество переданной теплоты принято определять через энтальпию продуктов сгорания, которые образуются при сжигании 1 м3 топлива. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагрева при действительных коэффициентах избытка воздуха, когда α > 1. Причем расчет производят для всего возможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100…2000 °С.

В таблице 6 приведены энтальпии 1 м³ сухих трехатомных газов , азота , водяных паров , при различных температурах [3, прил.6]

Таблица 6

Энтальпии 1 м³воздуха и газов

Температура,
	1704,5	1093,5	1334,5	1101,5
		261,5	305,5		172,5
		261,5	305,5		172,5

Для каждой поверхности нагрева рекомендуется определять значения энтальпий лишь в пределах, немного превышающих реально возможные температуры. Температуру топочных газов, °С, задают в диапазонах: для топочной камеры и фестона – 2100…800, для конвективных пучков – 900…200, для водяного экономайзера – 300…100.

Энтальпия теоретического объема воздуха, :

, где

Для топочной камеры:

1)при ,

2)при ,

 

Для водяного экономайзера:

3)при ,

4)при ,

 

 

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания :

где , ,

 

Для топочной камеры:

1)при ,

2)при ,

 

Для водяного экономайзера:

3)при ,

4)при ,

 

Энтальпия избыточного количества воздуха :

 

Для топочной камеры, где α _т = 1,05:

1)

2)

Для водяного экономайзера, где α _эк = α_ух=1,275:

3)

4)

Общую энтальпию продуктов сгорания (приα > 1),при соответствующих температурах и коэффициентах избытка воздуха, вычисляют суммированием числовых значений:

Для топочной камеры и фестона:

1)

2)

 

Для водяного экономайзера:

3)

4)

 

Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания и воздуха представлены в таблице 7.

 

Таблица 7

Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания и воздуха

Поверхность нагрева, коэффициент избытка воздуха за ней	№	Температура за поверхностьюJ, ˚С	Энтальпия, кДж/кг или
Топочная камера и фестон α т = 1,05
Водяной экономайзер α эк = αух=1,275

 

По расчетным данным таблицы 7 на миллиметровой бумаге, в удобном для прочтения масштабе, строят I-ϑ диаграмму энтальпий продуктов сгорания. Построенная диаграмма I – ϑ, для продуктов сгорания данного вида топлива позволяет в последующих расчетах по температуре топочных газов определять их энтальпию или, наоборот, по энтальпии продуктов сгорания – их температуру.

4.тепловой баланс котельного агрегата[3, стр.33]

Тепловой баланс представляет собой соотношение, связывающее приход и расход теплоты в агрегате. При тепловом расчете тепловой баланс составляют на 1 м³ израсходованного газообразного топлива, или в процентах от введенной теплоты.

Тепловой баланс котельного агрегата выражается равенством между поступившим в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом , и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь

,

– часть располагаемой теплоты затрачивается на подогрев и испарение воды, а также на перегрев пара. Это полезно используемая теплота.

Другая часть теплоты, которая не может быть использована, составляет тепловые потери:

– потери тепла с уходящими газами, ;

– потери тепла с химическим недожогом топлива в котле, ;

– потери тепла от механического недожога (только для котлов на твердом топливе), ;

- потери тепла в окружающую среду за счет теплообмена, ;

На основании теплового баланса вычисляются коэффициент полезного действия котла (КПД) брутто и необходимый расход топлива.

 

Вычислим располагаемое тепло топлива Q^Р_Р = Q^Р_нгде:

Потери теплоты от наружного охлаждения ограждающих конструкций, при номинальной нагрузке ( ) определяют по таблице приведенной ниже.

Вычислим потери тепла с уходящими газамиq₂:

Вычислим количество теплоты полезно используемое в агрегатеQ_ка:

 

Коэффициент полезного действия (КПД) брутто парового котла учитывает только тепловые потери, т.е. показывает тепловое совершенство котельной установки. КПД брутто определяется из уравнения обратного теплового баланса.

 

Вычислим КПД котельного агрегата:

Чтобы повысить КПД котельного агрегата нужно свести до минимума тепловые потери.

 

Вычислим полный расход топливаB:

 

Вычислим коэффициент сохранения теплоты φ, учитывающий потери от наружного охлаждения:

 

Результаты расчета и справочные данные приведены в таблице 4.1.

 

Таблица 8.

Тепловой баланс котельного агрегата

 

№	Наименование величин	Обозначение	Расчетная формула	Размерность	Расчет
	Располагаемое тепло топлива	QРР	QРР = QРн	кДж/кг
	От химического недожога	q3	По приложению 13,[3]	%	0,5
	В окружающую среду	q5	По таблице10,[3]	%	1,5
	Температура уходящих газов	ух	По характеристике котла	˚С
	Энтальпия	Iух	По I – диаграмме	кДж/кг
	Энтальпия теоретического объема холодного воздуха	I0хв	По I– диаграмме	кДж/кг	380,9
	Потеря тепла с уходящими газами	q2	(Iух- αухI0хв)(100-q4)/ QРР	%	6,9
	КПД котельного агрегата	ηка	100 - Σ qi	%	91,1
	Расчетная производительность	Dнп	По характеристике котла	кг/с	4,17
	Давление насыщенного пара	рнп	По характеристике котла	МПа	1,4
	Температура насыщения	tн	По приложению 7,[3]	˚С
	Температура котловой воды	tкв	По приложению 7,[3]	˚С
	Температура продувочной воды	tпр.в	По приложению 7,[3]	˚С
	Энтальпия насыщенного пара	iнп	По приложению 7,[3]	кДж/кг
	Энтальпия кипящей воды в барабане котла	iкип	По приложению 7,[3]	кДж/кг
	Температура питательной воды	tпв	По характеристике котла	˚С
	Энтальпия питательной воды	iпв	4,187·tпв	кДж/кг	418,7
	Расход воды на продувку	Dпр	0,05·Dнп	кг/с	0,2085
	Тепло полезно используемое в агрегате	Qка	Dнп(iнп-iпв)+ Dпр(iкип- iпв)	Вт
	Полный расход топлива	B	(Qка/ ηкаQРР)100	кг/с	0,344
	Коэффициент сохранения теплоты				0,984