Концентрации тепловых нагрузок
 Скачать 5.63 Mb.
|
 - Qпот = 23430-(2446+117,15+1405,8+281,1+246,01) = 18933,94 кДж/кг.Правильность вычисления проверяется по формуле:  = (Q1/Q )∙100%, (2.26) = (Q1/Q )∙100 = (18933,94/23430)∙100= 80,81%.Расход топлива Определим расход топлива, требуемый для обеспечения номинальной мощности котла по формуле:  (2.27)Расход топлива, которое подаётся в топку котла, рассчитанный по формуле (2.27) является фактическим. Однако, в процессе горения из-за механической неполноты сгорания часть топлива не используется, поэтому при подсчёте продуктов горения и количества необходимого воздуха вводится следующая поправка  и, следовательно, расчётный расход топлива при производстве тепловых расчётов принимается равным: .Для сравнения различных видов топлива по их тепловому эффекту и облегчения экономических расчетов введено понятие условного топлива. За условное топливо принимается топливо, низшая теплота сгорания которого: Qут=29300 кДж/кг. Пересчет расхода натурального топлива (В) в условное (Вут) производится по формуле: Вут=Вр  =Вр , (2.28)Вут=  Коэффициент сохранения теплоты. = 1 –  = .(2.29)3. Тепловой расчет Целью теплового расчета является, определение теплообмена в топке и действительной температуры на выходе из топки. Расчет топки При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств. Конструктивные характеристики топки Таблица 3.1 - Конструктивные характеристики топки
Полезное тепловыделение в топке Полезное тепловыделение в топке, отнесенное к 1 м3 сжигаемого топлива, подсчитывают по формуле: Qm=  , (3.1)Qm=  кДж/кг.Теоретическая температура сгорания Под теоретический температурой сгорания понимают температуру, которую имели бы дымовые газы, если бы процесс горения в топке протекал мгновенно при отсутствии теплообмена и вся теплоты, выделенная в топке, пошла бы на нагревание газов. При адиабатных условиях в топке полезное тепловыделение будет равно теоретической энтальпии продуктов сгорания, т.е. Qm=hm  кДж/кг. (3.2)Зная теоретическую энтальпию продуктов сгорания (hm), теоретическую температуру сгорания (tm) определяют по h-t диаграмме при коэффициенте избытка воздуха m. tm= 1700оС. Задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки (tm). Для промышленных паровых и водогрейных котлов рекомендуется принимать температуру продуктов сгорания на выходе из топки при сжигании: Твёрдого топлива – 850 – 950оС, принимаем tm= 950оС. Коэффициент тепловой эффективности экранов Ψ=х∙ ξ, (3.3) где ξ – коэффициент загрязнения, учитывающий снижения тепловосприятие экранных поверхностей нагрева из–за загрязнения [1]; x – угловой коэффициент отношение количества энергии посылаемой на обучаемую поверхность к энергии излучения всей сферической излучающей поверхности [1]. Ψ= 1∙0,6=0,6. Эффективность толщины излучающего слоя. s = 3,6∙ Vт/ Fст, (3.4) где Vт – объем топочной камеры, м³ (табл. 3.1); Fст – площадь поверхности стен топочной камеры, м³ (табл. 3.1). s = 3,6∙61,6/111,7=1,98 м. Коэффициент ослабления лучевой. При сжигании твёрдого топлива: k=kr∙rп +kзл∙µзл+kк, (3.5) где rп– суммарная объемная доля трехатомных газов, из табл. 2.4; kr – коэффициент ослабления лучевой трехатомными газами,(мМПа)-1; kзл–коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы [1];  зл – средняя массовая концентрация золы [1].k = 5,02∙0,2+0,058∙1,69+0,15 = 1,25 (мМПа)-1. Коэффициент ослабления лучевой трехатомными газами kr=  , (3.6)гдеrН2О – объемная доля водяных паров из табл. 2.4; рп= rпр – парциальное давление трехатомных газов, МПа; р – давление в топочной камере котлоагрегата, р =0,1 МПа; S – толщина излучающего слоя, м Т"m – абсолютная температура на выходе из топки, К. kr=  (мМПа)-1.Для твёрдого топлива Суммарная оптическая толщина среды kps=1,250,11,98=0,247 Степень черноты факела  =  =0,22[1]Степень черноты факела Для твердого топлива  , (3.7) = 0,62.где R – площадь зеркала горения, определяется по формуле:  (3.8) =19,2 м2.qЗ.Г. – удельная нагрузка зеркала горения принимается [1] Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки: При сжигании твёрдого топлива: М=0,59-0,5хГ, (3.9) М=0,59 где хГ - относительное положение максимума [1]; для слоевых топок хГ = 0. Максимальное значение М принимаем не более 0,5. Относительное положение максимума температуры для большенства топлив определяется как отношение высоты размещения горелок к общей высоте топки. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг твердого топлива при нормальных условиях Vcср=  ,кДж(м3К), (3.10)Vcср =  = 14,24 .Действительная температура на выходе из топки  , (3.11)где Тm – теоретическая температура горения (п. 3.1.3) Тm=tm + 273K; Ψ – среднее значение коэффициента эффективности экранов; Fпов – площадь поверхности стен топочной камеры из табл.3.1, м³;  – степень черноты топки;Vccр – суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг твердого топлива, при нормальных условиях, кДж/кг ; φ – коэффициент сохранение теплоты; Вр – расчетный расход топлива по формуле,Вр= Вр/3600 кг/с.  = 935оСПолученную температуруtm= 935оСсравнивается с температурой принятой ранееtm= 950оС. Расхождение между полученной температурой и ранее принятой на выходе из топки не превысило  100 оС, расчет считается оконченным.Определяем придельную нагрузку топочного объема: для твёрдого топлива qv=Вр∙ Qрр/R, кВт/кг, (3.12) qv= 1.5∙23430/19,2=1403кВт/м³, где Вр - расчетный расход топлива, кг/с; Qрр – располагаемая теплота топлива, кДж/кг; Vт – объем топки, м³ (табл. 3.1). Количество теплоты, переданное излучением поверхностями нагрева топки, отнесенное к 1 кг или 1 м3 топлива, определяется по формуле: Qл = (Qm– hm), (3.13) где Qл – количество теплоты, переданное излучением, кДж/кг; Qm - полезное тепловыделение в топке, равное теоретической энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг; hm - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки (определяется по значению температуры продуктов сгорания на выходе из топки (tm) по h-t диаграмме); - коэффициент сохранения теплоты. Qл = (23282-12400) ∙ 0,986 = 10532 кДж/кг. 4. Расчет ивыбор вспомогательного оборудования 4.1 Расчет и выбор вентилятора Производительностью вентилятора называют объем перемещаемый вентилятором воздуха в единицу времени. Необходимая расчетная производительность вентилятора определяется с учетом условий всасывания, т.е. избыточного давления или разряжения и температуры перед вентилятором, и представляет собой действительный объем воздуха, который должен перемещать вентилятор. Определяем расход воздуха по формуле:  ,где Вр – расчетный расход топлива, кг/с; Vо – теоретическое количество воздуха, м3/кг; mи пл – присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления; вп – присос воздуха в воздухоподогревателе; tв – температура воздуха, оС. VВ =  = 9,8 м3/с.Определяемрасчетную производительность: Qp = 1Vв  3600 = 1,05 9,8  3600 = 33534 м3/ч,где Vв – расход воздуха м3/с; 1 – коэффициент запаса по производительности, принимается [1]; рб – барометрическое давление в месте установки вентилятора, Па [4]. Напор, который должен развивать вентилятор (  ) и дымосос ( ) зависит от вида и способа сжигания топлива, типа сожигательного устройства, протяжённости и конфигурации воздуховодов и газоходов. Эти характеристики определяются при аэродинамическом расчете котельного агрегата. Для их приближенных расчетов можно взять сумму следующих значений.Вентилятор должен обеспечить напор воздуха для преодоления сопротивления воздуховодов, трубного пучка воздухоподогревателя 2,5…3,5 кПа. Расчетное полное давление, которое должен создать вентилятор: Нр = 2Нр/9,81 = 1,1 4905/9,81 =550 Па, где 1 – коэффициент запаса по напору, принимается [1]; Нр – перепад полных давлений, для вентилятора, Па [5]. По расчетным данным Qp и Нр выбираем вентилятор по напорной характеристике из [2] – ВДН – 12,5 - 1500 – вентилятор дутьевой центробежный одностороннего всасывания, из листовой углеродистой стали. Техническая характеристика вентилятора ВДН- 12,5 - 1500 представлена в табл. 4.1. Таблица 4.1 - Техническая характеристика вентилятора ВДН – 12,5– 1500
4.2 Расчет ивыбор дымососа Производительностью дымососа называют объем перемещаемый дымососом продуктов сгорания в единицу времени. Необходимая расчетная производительность дымососа определяется с учетом условий всасывания, т.е. избыточного давления или разряжения и температуры перед дымососом, и представляет собой действительный объем продуктов сгорания, который должен перемещать дымосос. Расход продуктов сгорания:  ,где Вр – расчетный расход топлива, кг/с; Vг.ух – объем продуктов сгорания за котельным агрегатом,м3/кг ; Vо – теоретическое количество воздуха, м3/кг; – присос воздуха в газаходах; tух – температура продуктов сгорания за котельным агрегатом , оС. Vд =  = 7,43м3/с.Расчетная производительность: Qp = 1Vд 3600 =1,057,43 3600 = 27804м3/ч,где Vд – расход продуктов сгорания м3/с; 1 – коэффициент запаса по производительности, принимается [1]; рб – барометрическое давление в месте установки дымососа, Па. Расчетное полное давление, которое должен создать вентилятор: Нр = 2Нр/9,81 = 1,12506/9,81 = 281Па, где 1 – коэффициент запаса по напору, принимается [1]; Нр – перепад полных давлений, для дымососа, Па[1]. По расчетным данным Qp и Нр выбираем дымосос по напорной характеристике из [2]ДН – 11,2Х - 1500– дымосос центробежный одностороннего всасывания, из листовой углеродистой стали. Техническая характеристика дымососа ДН –11,2Х - 1500 представлена в табл. 4.2. Таблица 4.2 – Техническая характеристика дымососа ДН –11,2Х - 1500
5. Охрана окружающей среды Взаимодействие энергетики с окружающей средой происходит на всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добычи, переработки и транспортировки преобразования и использования энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафт литосферы, потреблением и загрязнением вод морей, рек, озёр, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, твердых, жидких и газообразных веществ во все среды, так и использованием электрической и тепловой энергии от общих сетей и автономных источников. Современный этап проблемы взаимодействия энергетики с окружающей средой следует рассматривать как результат сложного исторического развития этих взаимодействующих больших систем. Основные принципы охраны окружающей среды допускают воздействие предприятий на природную среду, исходя из требований в области охраны окружающей среды. При этом снижение негативного воздействия на окружающую среду должно достигаться на основе использования наилучших существующих технологий с учётом экономических социальных факторов. Общие требования в области охраны окружающей среды при эксплуатации предприятий в главе 8 федерального закона «Об охране окружающей среды». Законом определено, что эксплуатация предприятий и других объектов, оказывающих прямое или косвенное негативное воздействие на окружающую среду, осуществляется в соответствии с требованиями в области охраны окружающей среды. При этом должны предусматриваться мероприятия по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, обеспечению экологической безопасности. В соответствии с требованиями федерального закона «Об охране окружающей среды» юридические и физические лица, осуществляющие эксплуатацию предприятий, обязаны соблюдать утверждённые технологии и требования в области охраны окружающей среды и обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды на основе применения технических средств и технологий обезвреживания выбросов и сбросов загрязняющих веществ, а также иных наилучших существующих технологий, обеспечивающих выполнение требований в области охраны окружающей среды. Предельно допустимый выброс (ПДВ) – норматив предельно допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух. Он утанавливеатся для каждого стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учётом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии не превышения данных источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов. Заключение Курсовой проект на тему «Тепловой расчет котельного агрегата КВ-ТС-20-150П» разработан в полном объеме в соответствии требований ГОСТ стандарта ССПО, действующими нормами и правилами устройства и безопасной эксплуатации котлов. Объем графической части составляет 2 листов и 44 листапояснительной записки ф. А 4. Проект выполнен в соответствиисо СП 89.13330.2016. При разработке проекта были учтены: климатические условия, вид сжигаемого топлива, параметры теплоносителей. В технологической части курсового проекта приведено описание, дана техническая характеристика котельного агрегатаКВ-ТС-20-150П, работающего на твёрдом топливе, топочного устройства –ТЧЗМ 2-2,7/6,5. При тепловом расчете котла определены основные характеристики топлива – элементарный состав твёрдого топлива, низшая теплота сгорания топлива,объем теоретически необходимого количества воздуха для горения, объемы и энтальпии продуктов сгорания. КПД брутто – =80,81 %.Расчетный расход топлива – ВР = 4160,3 кг/ч. Условный расход топлива – Ву = 3228кг/ч. Проведен поверочный тепловой расчет топки, расчет и выбор вспомогательного оборудования. В результате теплового расчета определены: интенсивность передачи теплоты продуктами сгорания воде, температуры продуктов сгорания на выходе из топки. Список литературы топка энергетический энтальпия Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. – Л.: Энергоатомиздат, 2011. – 280 с., ил. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатации. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 432 с. СП 89.13330.2016 Котельные установки (СНиП II – 35 – 76) – М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2018. – 93 с. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (ПБ 10-574-03). Серия 10. Выпуск 24/ Колл.авт.- М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003.-216 с. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства НИИЭиинформэнергомаш/ Каталог. – М.: 1975. – 1 с. Парогенераторы производительностью 2,5…25 т/ч [Электронный ресурс]: методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Генераторы тепла и автономное теплоснабжение» для студентов бакалавриата очной формы обучения направления подготовки 08.03.01 Строительство/ — Электрон.текстовые данные.— М.: Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2016.— 48 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/62626.html.— ЭБС «IPRbooks». Гаврилова А.А. Теплогенерирующие установки: конструкция, принцип работы котлов типа Е (ДЕ) и тепловой расчёт котла Е (ДЕ)-10-14ГМ [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Гаврилова А.А., Салов А.Г.— Электрон.текстовые данные.— Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2015.— 104 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/49895.html.— ЭБС «IPRbooks». Энергосбережение и энергоэффективность экономики Кузбасса: сб. статей /ред. кол. : В.П. Мазикин, Г.П. Незнанов, Ю.А. Янсон; ГУ «Кузбасский центр энергосбережения». – Кемерово: АРФ, 2006. – Вып.2. – 219 с. |