Главная страница
Навигация по странице:

  • Принципиальная схема котельного агрегата

  • Теплотехнические расчеты котельного агрегата Расчет процесса горения топлива в топке котла

  • Расчет процесса горения и - диаграмма продуктов сгорания топлива

  • курс лоиха. Некоторые положения эксергетического анализа. Другие методы расчета эксергии


    Скачать 0.61 Mb.
    НазваниеНекоторые положения эксергетического анализа. Другие методы расчета эксергии
    Дата10.05.2022
    Размер0.61 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлакурс лоиха.docx
    ТипРеферат
    #520283
    страница2 из 4
    1   2   3   4

    Актуальность применения эксергетического анализа на энергетических объектах

    Для разработки и обоснования методики оценки проектных решений реконструкции промышленных котельных на базе эксергетического анализа работы оборудования, позволяющей снизить, объем режимно-наладочных испытаний котельного оборудования была исследована степень совершенствования процесса после рационального распределения долей воздуха .

    Величины, входящие в состав уравнения эксергетического баланса, могут служить для определения КПД исследуемого энергетического процесса. Этот КПД носит название эксергетического КПД в отличие от термического КПД, рассчитываемого при помощи составляющих энергетического баланса.

    В обоих случаях общий принцип расчёта КПД: нужно составить дробь, в числитель которой подставляются составляющие баланса, выражающие полезный эффект процесса, а в знаменатель - те составляющие, которые определяют расходы, связанные с проведением процесса. Однако способы расчёта числителя и знаменателя дроби различны при определении эксергетического и термического КПД.

    При расчёте термического КПД не учитывается различное качество разных видов энергии и способов её проявления. В связи с этим термический КПД является только показателем, позволяющим сравнить однотипные процессы, но не определяет степени совершенствования процесса.

    Так, например, коэффициент полезного действия парового котла имеет значение, лишь немного меньше единицы (0,8-0,9), а термический КПД парового цикла значительно меньше единицы (0,3-0,4). По существу, количество энергии, сообщённой в котле циркулирующему рабочему телу, ненамного меньше химической энергии сжигаемого топлива, но качество энергии произведенного пара намного ниже качества энергии топлива.

    При расчёте эксергетического коэффициента полезного действия, как полезный эффект, так и расходы, связанные с проведением процесса, выражаются при помощи эксергии или работы, благодаря правильной оценке качества различных видов энергии эксергетический КПД является мерой степени совершенства процесса. Чем меньше необратимость рассматриваемых изменений, тем большую величину имеет этот КПД. В пределе для идеального обратимого процесса он равняется единице.

    Принципиальная схема котельного агрегата

    В котельном агрегате вода подается питательным насосом 1 в подогреватель ( водяной экономайзер) 2, где за счет теплоты дымовых газов (показаны пунктиром) подогревается до температуры кипения . Из экономайзера вода попадает через барабан 5 и опускные трубы 4 в систему испарительных трубок 3, которые расположены в топке котла. В испарительных трубках в результате подвода теплоты от продуктов горения часть воды превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная эмульсия возвращается в барабан 5, где разделяется на сухой насыщенный пар и воду, которая опять возвращается в испарительный контур. Полученный таким образом сухой насыщенный пар из верхней части барабана поступает в пароперегреватель 6, где за счет теплоты горячих дымовых газов перегревается до требуемой температуры перегретого пара .

    Таким образом, процесс получения перегретого пара состоит из трех п последовательных стадий: подогрев воды до температуры кипения, парообразования и е перегрева пара до требуемой температуры. Все эти стадии протекают при постоянном давлении.

    Теплотехнические расчеты котельного агрегата

    Расчет процесса горения топлива в топке котла

    Коэффициент избытка воздуха за установкой

    ,

    Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания  газообразного топлива

    ,

    м3/м3.

    Объем трехатомных газов

    ,

     м3/м3.

    Теоретический объем азота

    ,

     м3/м3.

    Объем избытка воздуха в топочном пространстве

    ,

    м3/м3.

    Объем водяных паров

    ,

     м3/м3.

    Объемное количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании   топлива

    ,

    . м3/м3.

    Плотность топливного газа при нормальных условиях

    ,

    кг/м3.

    Массовое количество дымовых газов, образующихся при сжигании газообразного топлива

    ,

     кг/м3.

    Определим калориметрическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов сгорания при температуре 1400 и 2000 °С

    ,

    кДж/кг,

    кДж/кг.

    где  ,  ,  ,   - Средние объемные изобарные теплоемкости углекислого газа, азота, водяных паров и воздуха;

    Энтальпию продуктов сгорания   при калориметрической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки, для двух случаев

    а. с воздухоподогревателем

    ,

     кДж/м3.

    где  - физическое тепло топлива, ввиду его малости можно принять  ;

     - физическое тепло воздуха;

    ,

    кДж/м3.

    где   - температура воздуха;

     - средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха при ;

    б. без воздухоподогревателя

    ,

    кДж/м3

    Зная   и   по ht – диаграмме определяем калориметрические температуры горения   и 

    Построили диаграмму  - продуктов сгорания и определили   и  , которые равны  °С и  °С.

    Определяем энтальпию уходящих газов

    а. с воздухоподогревателем

    ,



    б. без воздухоподогревателя

    ,



    Для этого случая определяем приближенное значение температуры уходящих газов   без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего

    ,

    где 1,295 и 1,293 – плотности дымовых газов и воздуха при нормальных условиях;

     - средняя изобарная массовая теплоемкость газов,

    принимаем  ;

     - средняя изобарная массовая теплоемкость воздуха,

    принимаем  ;

    отсюда

    ,

    °С.

    Расчет процесса горения и  - диаграмма продуктов сгорания топлива

    Исходные данные содержание компонентов смеси

    CH4

    C2H6

    C3H8

    C4H10

    98.000

    0,400

    0.200

    0.000

    C5H12

    H2S

    H2

    H2O

    0.000

    0.000

    0.000

    0.000

    O2

    CO

    CO2

    N2

    0.000

    0.100

    0.000

    1.300

    Q – НИЗШАЯ ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ, кДж/м3 Q = 36700.000
    Определяем энтальпию продуктов сгорания


    Т/А

    1.0

    1.2

    1.4

    1.6

    1.8

    0.0

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    100.0

    1462,075

    1712,302

    1962,529

    2212,756

    2462,984

    200.0

    2943,884

    3446,974

    3950,063

    4453,152

    4956,242

    300.0

    4482,032

    5242,573

    6003,114

    6763,654

    7524,195

    400.0

    6042,497

    7065,550

    8088,603

    9111,656

    10134,709

    500.0

    7662,754

    8955,125

    10247,495

    11539,866

    12832,237

    600.0

    9316,992

    10883,935

    12450,878

    14017,821

    15584,763

    700.0

    11012,272

    12859,842

    14707,412

    16554,982

    18402,552

    1400.0

    23754,819

    27674,749

    31594,680

    35514,610

    39434,541

    1500.0

    25666,249

    29893,366

    34120,483

    38347,600

    42574,717

    1600.0

    27594,377

    32131,034

    36667,691

    41204,348

    45741,005

    1700.0

    29542,715

    34389,814

    39236,913

    44084,013

    48931,112

    1800.0

    31495,488

    36655,757

    41816,026

    46976,294

    52136,563

    1900.0

    33466,855

    38904,961

    44343,066

    49781,172

    55219,277

    2000.0

    35445,070

    41235,243

    47025,416

    52815,590

    58605,763

    2100.0

    37439,057

    43544,581

    49650,105

    55755,629

    61861,153

    2200.0

    39439,580

    45863,258

    52286,936

    58710,615

    65134,293

    2300.0

    41440,367

    48182,919

    54925,472

    61668,024

    68410,576

    2400.0

    43456,609

    50520,344

    57584,079

    64647,814

    71711,550

    2500.0

    45472,713

    52855,617

    60238,522

    67621,427

    75004,332




    Т/А

    2.0

    3.0

    3.5

    4.0

    4.5

    0.0

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    100.0

    2713,211

    3964,347

    4589,915

    5215,483

    5841,051

    200.0

    5459,331

    7974,778

    9232,501

    10490,225

    11747,948

    300.0

    8284,736

    12087,439

    13988,791

    15890,143

    17791,495

    400.0

    11157,762

    16273,028

    18830,661

    21388,294

    23945,927

    500.0

    14124,607

    20586,460

    23817,387

    27048,313

    30279,240

    600.0

    17151,706

    24986,421

    28903,778

    32821,135

    36738,493

    700.0

    20250,122

    29487,972

    34106,897

    38725,822

    43344,747

    1400.0

    43354,471

    62954,123

    72753,949

    82553,775

    92353,601

    1500.0

    46801,834

    67937,418

    78505,211

    89073,003

    99640,796

    1600.0

    50277,662

    72960,947

    84302,589

    95644,232

    106985,875

    1700.0

    53778,212

    78013,709

    90131,457

    102249,206

    114366,954

    1800.0

    57296,832

    83098,175

    95998,847

    108899,518

    121800,190

    1900.0

    60657,383

    87847,911

    101443,175

    115038,439

    128633,703

    2000.0

    64395,936

    93346,802

    107822,235

    122297,667

    136773,100

    2100.0

    67966,677

    98494,296

    113758,106

    129021,916

    144285,726

    2200.0

    71557,972

    103676,363

    119735,559

    135794,755

    151853,951

    2300.0

    75153,128

    108865,890

    125722,270

    142578,651

    159435,031

    2400.0

    78775,285

    114093,961

    131753,299

    149412,637

    167071,975

    2500.0

    82387,237

    119301,761

    137759,023

    156216,285

    174673,547




    Т/А

    5.0

    5.5

    6.0

    6.5

    7.0

    0.0

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    0,000

    100.0

    6466,619

    7092,187

    7717,755

    8343,323

    8968,891

    200.0

    13005,671

    14263,395

    15521,118

    16778,842

    18036,565

    300.0

    19692,846

    21594,198

    23495,550

    25396,902

    27298,254

    400.0

    26503,559

    29061,192

    31618,825

    34176,458

    36734,091

    500.0

    33510,166

    36741,093

    39972,019

    43202,946

    46433,873

    600.0

    40655,850

    44573,207

    48490,564

    52407,922

    56325,279

    700.0

    47963,672

    52582,597

    57201,522

    61820,447

    66439,372

    1400.0

    102153,427

    111953,253

    121753,079

    131552,905

    141352,731

    1500.0

    110208,588

    120776,380

    131344,173

    141911,965

    152479,757

    1600.0

    118327,517

    129669,160

    141010,802

    152352,445

    163694,088

    1700.0

    126484,703

    138602,452

    150720,200

    162837,949

    174955,697

    1800.0

    134700,862

    147601,533

    160502,205

    173402,877

    186303,548

    1900.0

    142228,967

    155824,231

    169419,495

    183014,758

    196610,022

    2000.0

    151248,533

    165723,966

    180199,399

    194674,832

    209150,265

    2100.0

    159549,536

    174813,346

    190077,156

    205340,965

    220604,775

    2200.0

    167913,147

    183972,343

    200031,539

    216090,735

    232149,931

    2300.0

    176291,412

    193147,792

    210004,173

    226860,554

    243716,934

    2400.0

    184731,313

    202390,651

    220049,989

    237709,327

    255368,665

    2500.0

    193130,809

    211588,071

    230045,333

    248502,596

    266959,858

    Сумма теплоты сгорания топлива и физической теплоты подогретого воздуха

    Т/А

    1.0

    1.2

    1.4

    1.6

    1.8

    0.0

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    100.0

    36728,386

    36974,064

    37219,741

    37465,418

    37711,096

    200.0

    37969,431

    38463,317

    38957,203

    39451,089

    39944,975

    300.0

    39232,768

    39979,322

    40725,876

    41472,429

    42218,983

    400.0

    40521,233

    41525,479

    42529,726

    43533,972

    44538,219

    500.0

    41841,720

    43110,064

    44378,408

    45646,752

    46915,096

    600.0

    43188,278

    44725,934

    46263,590

    47801,246

    49338,901

    700.0

    44564,215

    46377,058

    48189,901

    50002,744

    51815,587




    Т/А

    2.0

    3.0

    3.5

    4.0

    4.5

    0.0

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    100.0

    37956,773

    39185,159

    39799,353

    40413,546

    41027,739

    200.0

    40438,862

    42908,292

    44143,008

    45377,723

    46612,439

    300.0

    42965,537

    46698,305

    48564,689

    50431,073

    52297,457

    400.0

    45542,465

    50563,698

    53074,314

    55584,931

    58095,547

    500.0

    48183,440

    54525,159

    57696,019

    60866,879

    64037,739

    600.0

    50876,557

    58564,835

    62408,975

    66253,114

    70097,253

    700.0

    53628,430

    62692,645

    67224,752

    71756,859

    76288,967




    Т/А

    5.0

    5.5

    6.0

    6.5

    7.0

    0.0

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    35500,000

    100.0

    41641,932

    42256,125

    42870,319

    43484,512

    44098,705

    200.0

    47847,154

    49081,870

    50316,585

    51551,300

    52786,016

    300.0

    54163,841

    56030,226

    57896,610

    59762,994

    61629,378

    400.0

    60606,164

    63116,780

    65627,396

    68138,013

    70648,629

    500.0

    67208,599

    70379,459

    73550,319

    76721,179

    79892,039

    600.0

    73941,392

    77785,532

    81629,671

    85473,810

    89317,949

    700.0

    80821,074

    85353,182

    89885,289

    94417,397

    98949,504




    Q=35500 кДж/м3

     






     




    100

     




    200

     




    300

     




    400

     




    500

     




    600

     




    700

     






     






     






     






     






     






     






     






     






     

    3.3 Тепловой баланс котельного агрегата

    Расчет теплового баланса производится по уравнению

    , (3.1)

    где   - располагаемая или внесенная в котельный агрегат теплота;

     - низшая теплота сгорания топлива;

     - полезно использованная в котельном агрегате теплота;

     - потери теплоты с уходящими газами;

     - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

     - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

     - потери теплоты от наружного охлаждения;

     - потери с физическим теплом шлака;

    Разделив обе части уравнения (3.1) на   и умножив на 100, получим уравнение теплового баланса

    ,

    в котором величина

    ,

    численно равна КПД котельного агрегата.

    При сжигании газообразного топлива принимаем

    ;

    ;

    Зная коэффициент αТ=1,20, выбираем горелку. Нам подходит камерная топка для сжигания жидких и газообразных топлив, с потерей теплоты от химической неполноты сгорания q3=2.8%.

    По паропроизводительности котельного агрегата, которая равна D=21 т/ч, можно определить потери тепла на наружное охлаждение q5=1,28%.

    кДж/нм3

    кДж/нм3

    кДж/нм3

    кДж/нм3

    кДж/нм3

    кДж/нм3

    Потери теплоты с уходящими газами определяем для двух случаев [1]

    а. с воздухоподогревателем

    ,

    %.

    б. без воздухоподогревателя

    ,

    %.

    где   при t0=0°C;

    КПД брутто котельного агрегата

    а. с воздухоподогревателем

    ,

    %.

    б. без воздухоподогревателя

    ,

    %.

    Часовой расход натурального топлива

    а. с воздухоподогревателем

    ,

    м3/ч.

    где D – паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч;

     - энтальпия перегретого пара, определяется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара по   и  ;

     - энтальпия питательной воды при температуре   и  ;

     - энтальпия котловой воды в котельном агрегате, определяется при температуре   и  ;

    б. без воздухоподогревателя [1]

    ,

     м3/ч.

    Часовой расход условного топлива

    а. с воздухоподогревателем

    ,

     м3/ч

    б. без воздухоподогревателя

    ,

     м3/ч.

    Диаграмма тепловых потоков



    Диаграмма тепловых потоков (кДж/м3) котельного агрегата

    1   2   3   4


    написать администратору сайта