4. Определение количества котлоагрегатов котельной

Выбирая количество котлоагрегатов, устанавливаемых в котельной, условно принимаем, что максимальная тепловая нагрузка котельной соответствует суммарной паропроизводительности всех котлоагрегатов. При выборе числа котлов следует руководствоваться следующими соображениями

1) число котлов должно быть минимальным, но не меньше двух, причем один из них резервный (может быть меньшей производительности);

2) устанавливаемые котлоагрегаты должны по возможности иметь одинаковую номинальную паропроизводительность;

3) котлы должны обеспечивать генерацию острого пара требуемых потребителю параметров – давления и температуры.

Может оказаться, что один из котлоагрегатов будет недогружен, в этом случае он является резервным.

В курсовом проекте используются котельные агрегаты типа КЕ, которые имеют номинальную паропроизводительность D_ка, кг/с, согласно таблице 2. Паровые котлы средней мощности типа КЕ для сжигания твердых топлив выпускаются вместо котлов типа ДКВР с 1977 г.

Таблица 2 – Паропроизводительность котлоагрегатов типа КЕ

Марка котла	КЕ-2,5-13	КЕ-4,0-13	КЕ-6,5-13	КЕ-10-13	КЕ-10-23
, кг/с	0,695	1,11	1,80	2,78	2,78
Примечание: при работе на газообразном топливе или мазуте паропроизводительность котлоагрегатов может быть увеличена на 25…30 %

Выбираем котлы типа КЕ-10-23. Это котлы с естественной циркуляцией (буква Е) паропроизводительностью 10 т/ч пара давлением 23 ат (23 кгс/см²) или приблизительно 2,3 МПа. Количество котлоагрегатов Z в котельной определяется по их суммарной паропроизводительности¹

.

В котельной устанавливается семь котлов КЕ-10-23, из которых седьмой котел в расчетном режиме недогружен (резервный).

5. Расчет объемов продуктов сгорания

5.1. Исходные данные и порядок расчета

Для определения объемов продуктов сгорания необходимо знать элементарный состав топлива (твердого – угля или жидкого – мазута). Вид топлива указан в задании. Элементарный состав топлив приведен в таблице 3.

Минимальное количество воздуха, необходимое для полного (стехиометрического) сгорания 1 кг топлива при условии полного использования кислорода, содержащегося в воздухе и топливе, называют теоретически необходимым количеством (объемом) воздуха , н.м³/кг (т.е. число "нормальных" кубометров воздуха необходимых для полного сгорания килограмма топлива) и определяют по процентному элементарному составу топлива по его рабочей массе (индекс "р")

, н.м³/кг.

При расчете объемов продуктов сгорания вместо буквенных обозначений элементов подставляют значения их процентного содержания в топливе.

Объемы газообразных продуктов сгорания и воздуха приведены к нормальным условиям: температуре t_ну = 0 С и давлению p_ну = 101325 Па = 760 мм рт.ст.), что показывается обозначением н.м³ – "нормальный" кубометр газа, т.е. кубический метр газа при нормальных условиях. Однако в большинстве случаев при расчетах это обозначение подразумевается.

Таблица 3 – Элементарный состав используемых топлив

Вид топлива	Состав топлива по его рабочей массе, %								Низшая теплота сгорания , МДж/кг
Каменный уголь	13,0	19,6	2,4	1,6	50,6	3,7	1,1	8,0	20,3
Бурый уголь	17,0	24,9	0,7	0,5	41,8	3,0	1,0	11,1	15,8
Мазут 40	3,0	0,3	-	0,5	85,3	10,2	0,3	0,4	40,7
Мазут 100	1,5	0,15	-	1,5	85,1	9,5	1,75	0,5	40,5
Антрацит	8,5	22,9	-	1,7	63,8	1,2	0,6	1,3	22,6

Теоретические объемы продуктов полного сгорания 1 кг топлива определяются по следующим формулам

1. объем трехатомных газов (CO₂, SO₂)

, м³/кг; (18)

2. объем азота

, м³/кг; (19)

3. объем водяных паров (вода из воздуха, топлива и от сгорания водорода)

, м³/кг. (20)

Следовательно, объем продуктов полного стехиометрического (теоретического) сгорания топлива равен

, м³/кг. (21)

Для обеспечения полноты реальных процессов сжигания топлива действительное количество (объем) воздуха V_в, м³/кг, подаваемого в топочную камеру (топку) всегда несколько больше теоретического , причем отношение этих количеств (объемов) называется коэффициентом избытка воздуха .

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры _т зависит от вида сжигаемого топлива и дан в задании. Если в газоходе котла после топки установлен экономайзер, то вследствие присосов воздуха в области экономайзера (давление в газоходе ниже атмосферного) коэффициент избытка воздуха в выходном сечении экономайзера возрастает на величину _э. Следовательно, коэффициент избытка воздуха в уходящих газах будет равен . При отсутствии экономайзера . Величина присосов воздуха в газоходе в проекте принимается _э = 0,1.

Расчет действительных объемов продуктов сгорания в курсовом проекте производится для двух вариантов конструкции котлоагрегата.

1) Вариант "С" – с установкой экономайзера (обозначается индексом "с").

2) Вариант "Б" – без установки экономайзера (обозначается индексом "б").

В курсовом проекте влагосодержание атмосферного воздуха принято равным d_в = 10 г/кг (в граммах влаги, т.е. водяного пара на 1 кг сухого воздуха) и учтено третьим слагаемым при определении теоретического объема водяных паров. В связи с тем, что в реальном случае всегда , действительный объем водяных паров будет больше теоретического

, м³/кг. (22)

При определении действительного объема продуктов сгорания необходимо учесть объем не участвующего в процессе горения избыточного воздуха

, м³/кг. (23)