5 Расчет теоретических и действительных объемов продуктов сгорания
Для определения объемов продуктов сгорания необходимо знать элементарный состав топлива.
Котлоагрегат работает на буром угле следующего состава:
%; 
%;
%; 
%;
%; 
%;
%; 
%.
Количество воздуха,
необходимое для полного сгорания 1 кг
топлива при условии безостаточного
использования кислорода, называют
теоретически необходимым объемом
воздуха
и определяют по процентному составу
топлива:
(15)
.
Объем трехатомных газов:
(16)
.
Объем азота:
(17)
.
Объем водяных паров:
(18)
.
Теоретически полный объем продуктов сгорания:
.
(19)
.
Для повышения
полноты сгорания действительный объем
воздуха подаваемого в топку, всегда
несколько больше теоретического
,
причем отношение этих объемов называют
коэффициентом избытка воздуха
.
при наличии экономайзера вследствие
присосов коэффициент избытка воздуха
в выходном сечении экономайзера
возрастает на величину
,
т.е.
.
Коэффициент
избытка воздуха на выходе из топочной
камеры задан:
= 1,50 (см. Приложение, таблица 2). Величина
присосов воздуха в газоходе экономайзера
=
0,10.
Далее расчет производится для двух вариантов конструкции котлоагрегата:
с установкой экономайзера
без установки экономайзера
Коэффициент избытка воздуха уходящих газов:
- с установкой
экономайзера;
- без установки
экономайзера.
Действительный объем водяных паров:
;
(20)
;
.
Действительный объем продуктов сгорания:
;
(21)
;
;
6 Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха.
Для определения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать их состав и объем, а также температуру, которая различна для вариантов С и Б и задана в задании.
Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.
С) С установкой экономайзера.
Температура
уходящих газов
= 165 ºС.
;
;
;
.
Энтальпия действительных объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:
(22)
кДж/кг;
(23)
кДж/кг.
Энтальпия
действительных объемов продуктов
сгорания при температуре
:
(24)
кДж/кг.
Б) Без установки экономайзера.
Температура
уходящих газов
= 325 ºС.
;
;
;
;
кДж/кг;
кДж/кг.
Энтальпия
действительных объемов продуктов
сгорания при температуре
:
кДж/кг.
7 Тепловой баланс котельного агрегата
Тепловой баланс составляется для определения КПД котлоагрегата и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии котлоагрегата.
Уравнение теплового баланса:
,
(25)
где
–
располагаемое тепло, кДж/кг;
– теплота, полезно воспринимаемая в
котлоагрегате поверхностями нагрева,
кДж/кг;
- потери тепла соответственно с уходящими
газами, от химической неполноты сгорания,
от механического недожога, в окружающую
среду, с физическим теплом шлаков,
кДж/кг.
В курсовом проекте
не учитывается тепло горячего воздуха,
подаваемого в топку и подогреваемого
вне котлоагрегата, а также тепло парового
дутья, затраты тепла на размораживание
смерзшегося топлива и т.д. Поэтому можно
принять:
,
кДж/кг.
Приняв располагаемое тепло за 100%, выражение (25) можно записать в таком виде:
(26)
Если известны потери тепла в котлоагрегате, его коэффициент полезного действия брутто определяется из выражения:
(27)
Используемое
топливо имеет низшую расчетную теплоту
сгорания
=15,8 МДж/кг.
Из таблицы 5 для бурого угля, сжигаемого в слоевой топке имеем:
- потери от химической
неполноты сгорания
= 1,0%;
- потери от
механической неполноты сгорания
= 7,0%;
- температура
холодного воздуха
= 29 ºС.
Энтальпия теоретического объема холодного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива:
кДж/кг.
Здесь температуру
холодного воздуха примять равной
.
Удельная теплоемкость 1
воздуха в интервале температур 0 – 100
°С составляет
= 1,3
.
Составление теплового баланса производим отдельно для двух вариантов конструкции.
С) С экономайзером.
Потери теплоты с уходящими газами:
(28)
кДж/кг;
(29)
%.
Из таблицы 6 /1/ для
выбранного в результате расчета тепловой
схемы котельной котлоагрегата ДКВР-20-13
имеем:
=
1,3%.
Потери тепла с физическим теплом шлаков q6 в курсовом проекте можно пренебречь.
%.
Из расчета тепловой схемы имеем:
=
2,78 кг/с;
=
2768,60 кДж/кг;
=
438,31 кДж/кг;
=
828,6 кДж/кг;
=
4,5%.
Расход топлива, подаваемого в топку:
(30)
кг/с.
Расход полностью сгоревшего в топке топлива:
(31)
кг/с.
Б) Без экономайзера.
Потери теплоты с уходящими газами:
кДж/кг;
%.
Из таблицы 6
= 0,5%.
%.
Расход топлива,
подаваемого в топку в данном варианте,
изменится только за счет изменения
,
поэтому:
кг/с.
Расчетный расход топлива:
кг/с.