Тепловой расчет парового котельного агрегата

Исходные данные для расчета:

Котел ДЕ-10-14ГМ – вертикально водотрубный двух барабанный;

Паропроизводительность - D=10 т/ч;

Абсолютное давление пара на выходе из котла - P_k=1,4 мПа;

Температура питательной воды - t’_п.в=100°С;

Температура насыщенного пара - t’_н.п=194,1°С;

Непрерывная продувка - ρ=3%;

Сжигание топлива производится факельным способом;

Котел работает на газовом топливе.

1.1. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание

Состав природного газа месторождения Березовское, Тюменская область [1,таб.1.4,стр.11] по объему в %:

· метан CH₄=95,1%,

· этан C₂H₆=1,1%,

· пропан C₃H₈=0,3%,

· бутан C₄H₁₀=0,1%,

· пентан С₅Н₁₂=0,1%

· азот N₂=3%,

· углекислота CO₂=0,4%.

Низшая теплота сгорания сухого газа: Q_н^с= =8430 ккал/м³=35321,7 кДж/м³ .

Плотность газа при нормальных условиях ρ_г^с=0,737 кг/м³.

Влагосодержание на 1м³ сухого газа при t=10^оС принимаем равным d_r=10 г/м³.

Количество присасываемого воздуха выбираем в соответствии с данными таблицы II.27[1,c.106,116].Значение коэффициента избытка воздуха в топке α_т=1,15, а все остальные определяются равными:

α_к = α_т+0,1 = 1,15+0,1 = 1,25;

Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения:

Теоретический объем трехатомных газов:

Теоретический объем двухатомных газов находим по уравнению:

.

Теоретический объем водяных паров находим по уравнению:

;

Объем избыточного воздуха для разных пунктов котельного агрегата определяется по формуле:

∆V=(α-1)V_o,м³/м³;

· при α=α_т=1,15: ∆V = (1,15-1)9,3772 = 1,41 м³/м³,

· при α=α_к=1,25: ∆V = (1,25-1)9,3772 = 2,35 м³/м³,

· при α=α_э^’=1,35: ∆V = (1,35-1)9,3772 = 3,29 м³/м³,

· при α=α_э^’’=1,45: ∆V = (1,45-1)9,3772 = 4,23 м³/м³.

Действительный объем сухих газов:

;

· при α=α_т=1,15: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 1,41= 9,88 м³/м³,

· при α=α_к=1,25: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 2,35 = 10,83 м³/м³,

· при α=α_э^’=1,35: V_с.г. = 0,995 + 7,44 + 3,29 = 11,77 м³/м³,

· при α=α_э^’’=1,45: V_с.г. = 0,995 + 7,44+ 4,23 = 12,71 м³/м³.

Действительный объем водяных паров:

;

· при α=α_т=1,15: = 2,12 + [0,016(1,15-1)9,3772] = 2,14 м³/м³,

· при α=α_к=1,25: = 2,12 + [0,016(1,25-1) 9,3772] = 2,157 м³/м³,

· при α=α_э^’=1,35: =2,12 + [0,016(1,35-1) 9,3772] = 2,173 м³/м³,

· при α=α_э^’’=1,45: = 2,12 + [0,016(1,45-1) 9,3772] = 2,188 м³/м³.

Общий объем дымовых газов:

;

· при α=α_т=1,15: = 9,88 + 2,14 = 11,98 м³/м³,

· при α= α_к=1,25: = 10,83 + 2,157 = 12,94 м³/м³,

· при α= α_э^’=1,35: = 11,77 + 2,173 = 13,88 м³/м³,

· при α= α_э^’’=1,45: = 12,71 + 2,188 = 14,84 м³/м³.

Объемная доля трехатомных газов:

;

· при α=α_т=1,15: = 0,995/11,98 = 0,083,

· при α= α_к=1,25: = 0,995/12,93 = 0,077,

· при α= α_э^’=1,35: = 0,995/13,88 = 0,072,

· при α= α_э^’’=1,45: = 0,995/14,84 = 0,067.

Объемная доля водяных паров:

· при α=α_т=1,15: = 2,14/11,98 = 0,179

· при α= α_к=1,25: = 2,157/12,93 = 0,167,

· при α= α_э^’=1,35: = 2,173/13,88 = 0,156,

· при α= α_э^’’=1,45: = 2,188/14,84 = 0,147.

Общая объемная доля трехатомных газов:

· при α=α_т=1,15: = 0,083 + 0,179 = 0,262,

· при α= α_к=1,25: = 0,077 + 0,167 = 0,244,

· при α= α_э^’=1,35: = 0,072 + 0,156 = 0,228,

· при α= α_э^’’=1,45: = 0,067 + 0,147 = 0,214.

Все подсчитанные величины заносим в таблицу 1:

Таблица 1.

Наименование величин в м3/м3	Формула для расчета	Коэффициент избытка воздуха
αт=1,15	αк=1,25	αэ’=1,35	αэ’’=1,45
Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания		9,4	9,4	9,4	9,4
Величина (α-1)	(α-1)	0,15	0,25	0,35	0,45
Объем избыточного воздуха	∆V=(α-1)Vo	1,41	2,35	3,29	4,23
Избыточный объем водяных паров	[0,016 (α-1)Vo]	0,023	0,038	0,053	0,068
Теоретический объем трехатомных газов		0,995	0,995	0,995	0,995
Теоретический объем двухатомных газов		7,47	7,47	7,47	7,47
Действительный объем сухих газов		9,88	10,83	11,77	12,71
Теоретический объем водяных паров		2,11	2,11	2,11	2,11
Действительный объем водяных паров		2,13	2,15	2,16	2,18
Общий объем дымовых газов		12,02	12,98	13,93	14,89
Объемная доля трехатомных газов		0,083	0,077	0,072	0,067
Объемная доля водяных паров		0,177	0,166	0,155	0,146
Общая объемная доля трехатомных газов		0,26	0,24	0,227	0,213
Температура точки росы		66,5	64,6	63,7	61,7

Для подсчета величин теплосодержаний дымовых газов и воздуха в отдельных газоходах котельного агрегата и для построения I- -диаграммы задаемся следующими температурами дымовых газов и воздуха:

· при коэффициенте избытка воздуха α_т=1,15:

^оС и 900^оС;

· при коэффициенте избытка воздуха α_к=1,25:

^оС и 500^оС;

· при коэффициенте избытка воздуха α_э^’=1,35:

^оС и 300^оС;

· при коэффициенте избытка воздуха α_э^’’=1,45:

^оС и 100^оС;

Температуру воздуха в котельной принимаем t_в=30^оС.

Подсчет производим по уравнению:

Значения теплоемкостей берем из таблицы III.2 [1,c.124].

Все полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2.