Дипломная работа: Проектирование котельной промышленного предприятия
4. Тепловой расчёт парового котла ДЕ-25-14ГМ
4.1 Исходные данные для расчёта
Котёл ДЕ-25-14ГМ паропроизводительностью 25 т/ч вырабатывает насыщенный пар с абсолютным давлением ата. Питательная вода поступает из деаэратора при . Котёл оборудован индивидуальным водяным экономайзером системы ВТИ. Непрерывная продувка котла составляет 3%. Топливом служит природный газ.
Характеристика топлива:
;
;
;
;
(и более тяжёлые) – 0,1%;
;
.
Теплота сгорания низшая сухого газа: кДж/м3.
Плотность газа при 0 Сo и 760 мм.рт.ст.: кг/м3.
Влагосодержание на 1 м3 сухого газа при принимаем равным г/м3.
4.2 Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки: .
– присос воздуха в первый конвективный пучок;
– присос воздуха во второй конвективный пучок;
– присос воздуха в экономайзер.
Таким образом:
4.3 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания
Теоретический объём воздуха, необходимый для полного сгорания :
Где – число атомов углерода;
– число атомов водорода.
м3/м3
Теоретический объём азота в продуктах сгорания (a = 1):
м3/м3
Теоретический объём трёхатомных газов (a = 1):
м3/м3
Теоретический объём водяных паров :
м3/м3
Определяем объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов и другие характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Результаты сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1.
Наименование величины | Расчётная формула | Топка |
1конв. пучок |
2конв. пучок |
Эко-номайзер |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом, a | Пункт 5.2. | 1,1 | 1,15 | 1,25 | 1,35 |
Коэффициент избытка воздуха средний, aср |
1,1 | 1,125 | 1,2 | 1,3 | |
Избыточное количество воздуха, Vоизб, м3/кг |
0,973 | 1,22 | 1,95 | 2,9 | |
Действительный объём водяных паров, , м3/м3 |
2,2 | 2,21 | 2,22 | 2,237 | |
Действительный суммарный объём продуктов сгорания, , м3/м3 |
|
11,913 | 12,166 | 12,91 | 13,9 |
Объёмная доля трёхатомных газов, rRO2 |
VRO2 / Vг |
0,087 | 0,085 | 0,08 | 0,075 |
Объёмная доля водяных паров, rH2O |
VH2O / Vг |
0,185 | 0,182 | 0,172 | 0,164 |
Суммарная объёмная доля, rп |
rRO2 + rH2O |
0,272 | 0,267 | 0,252 | 0,236 |
4.4 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Используем для расчёта следующие формулы:
Энтальпия теоретического объёма воздуха:
,
где (сv)в энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3, принимается из таблицы 3.4. литературы [1].
Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания:
,
где ; ; – также, по таблице 3.4. [1]
Энтальпия избыточного количества воздуха:
Энтальпия продуктов сгорания при :
Результаты расчёта сводим в таблицу 4.2.
Таблица 4.2.
Поверх- ность нагрева |
Темпера- тура после поверхнос- ти нагрева, Co |
Iов, кДж/м3 |
Iог, кДж/м3 |
Iвизб, кДж/м3 |
I, кДж/м3 |
Топка, aт = 1,1 |
2000 | 29910 | 36572 | 2991 | 39563 |
1900 | 28275 | 34540 | 2828 | 37368 | |
1800 | 26640 | 32492 | 2664 | 35156 | |
1700 | 25045 | 30475 | 2505 | 32980 | |
1600 | 23459 | 28474 | 2346 | 30820 | |
1500 | 21863 | 26480 | 2187 | 28666 | |
1400 | 20267 | 24523 | 2027 | 26540 | |
1300 | 18671 | 22547 | 1867 | 24414 | |
1200 | 17124 | 20615 | 1712 | 22327 | |
1100 | 15568 | 18730 | 1557 | 20287 | |
1000 | 14011 | 16851 | 1401 | 18252 | |
1конвект. пучок aк = 1,15 |
1200 | 17124 | 20615 | 2569 | 23184 |
1100 | 15568 | 18730 | 2335 | 21065 | |
1000 | 14011 | 16851 | 2102 | 18953 | |
900 | 12503 | 14986 | 1875 | 16861 | |
800 | 11033 | 13151 | 1655 | 14806 | |
2конвект. пучок aк2 = 1,25 |
1100 | 15568 | 18730 | 3892 | 22622 |
1000 | 14011 | 16851 | 3503 | 20354 | |
900 | 12503 | 14986 | 3123 | 18109 | |
800 | 11033 | 13151 | 2758 | 15909 | |
700 | 9554 | 11353 | 2389 | 13742 | |
600 | 8095 | 9606 | 2024 | 11630 | |
500 | 6674 | 7913 | 1669 | 9582 | |
400 | 5283 | 6246 | 1321 | 7567 | |
300 | 3931 | 4626 | 983 | 5609 | |
Экономай- зер aэ = 1,35 |
400 | 5283 | 6246 | 1849 | 8095 |
300 | 3931 | 4626 | 1376 | 6002 | |
200 | 2598 | 3051 | 909 | 3960 | |
100 | 1294 | 1508 | 453 | 1961 |
4.5 Расчёт потерь теплоты, КПД и расхода топлива
Тепловой баланс котла (общий вид):
,
где кДж/м3
полезно использованное тепло, кДж/м3;
– потери с уходящими газами, кДж/м3;
– потери от химической неполноты сгорания, кДж/м3;
– потери от механической неполноты сгорания, кДж/м3;
– потери от наружного охлаждения, кДж/м3;
– потери от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке, кДж/м3.
Давление в котле: ата;
Температура питательной воды: Cо;
Процент продувки: .
Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в котельном агрегате, отнесённое к 1 кг насыщенного пара: