07 Курсовой проект ОхОкрСр. Учебнометодический комплекс дисциплины Издание шестое

• Название: Учебнометодический комплекс дисциплины Издание шестое
• Дата: 25.11.2021
• Размер: 1.41 Mb.
• Имя файла: 07 Курсовой проект ОхОкрСр.doc
• Тип: Учебно-методический комплекс; #282489
• страница: 2 из 9

Глава 1. Определение количества, теплосодержания и температуры

продуктов сгорания, расхода топлива

Элементарный состав рабочей массы твердого и жидкого топлива или процентный состав газообразного топлива, а также теплота сгорания определяются из справочных данных 1, 2.

Объем продуктов сгорания и теплосодержание рассчитываются на 1 кг твердого или жидкого топлива и на 1м³ газообразного топлива при нормальных условиях.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения:

• 
  твердого и жидкого топлива:
  

(1)

• 
  газообразного топлива:
  

(2)
Теоретические объемы продуктов сгорания:

• 
  для твердого и жидкого топлива:
  

(3)
(4)
(5)

• 
  для газообразного топлива
  

(6)
(7)
(8)
где - влагосодержание газообразного топлива, .
Действительный объем водяных паров при избытке воздуха  1:
(9)
объем дымовых газов:
(10)
Массовая концентрация золовых частиц в продуктах сгорания:
(11)
где - доля золы топлива, уносимой газами, принимается равной:

• 
  для пылеугольных топок с сухим шлакоудалением – 0,95;
  
• 
  для открытых и полуоткрытых топок с жидким шлакоудалением при сжигании: АШ и ПА – 0,85; каменных и тощих углей – 0,8; бурых углей – 0,7.
  

Масса дымовых газов:

• 
  для твердого и жидкого топлива:
  

(12)

• 
  для газообразного топлива:
  

(13)
где - плотность газа, ,

- содержание влаги в топливе, .
Коэффициент избытка воздуха в топке следует выбирать в зависимости от вида сжигаемого топлива (при камерных топках с сухим шлакоудалением):

• 
  для топок, работающих на АШ, ;
  
• 
  для топок, работающих на других твердых топливах, ;
  
• 
  для газомазутных топок
  

Коэффициент избытка воздуха по газоходам котлов определяется как сумма избытка в топке и присосов воздуха, величина присосов воздуха определяется по таблице 1.

Таблица 1

Присосы воздуха в газоходах котельных агрегатов

Газоходы
Топочные камеры пылеугольных и газомазутных котлов	1. Камерные с твердым шлакоудалением и металлической обивкой труб экрана		0,05
	2. Тоже при наличии обмуровки и обшивки		0,07
	3. То же без металлической обшивки		0,1
	4. Камерные с жидким шлакоудалением и газомазутные с металлической обшивкой		0,05
	5. То же без металлической обшивки		0,08
	6. Циклонные под разрежением		0,03
Газоходы конвективных поверхностей нагрева	1. Фестон, ширмовый перегреватель вверху топки, первый котельный пучок		0
	2. Первичный перегреватель		0,03
	3. Промежуточный перегреватель		0,03
	4. Переходная зона прямоточного котла		0,03
	5. Экономайзеры котлов, для каждой ступени		0,02
	6. Воздухоподогреватели: трубчатые, на каждую ступень регенеративные		0,03 0,02
Характеристика пылесистемы
Шаровые барабанные мельницы		1. С промбункером при сушке горячим воздухом	0,1
		2. С промбункером при сушке смесью воздуха и топочных газов	0,12
		3. С прямым вдуванием	0,04
Молотковые мельницы		1. При работе под разрежением	0,04
		2. При работе под давлением горячего воздуха	0
Среднеходные валковые мельницы		При работе под разрежением	0,04
Мельницы-вентиляторы

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются по формулам:
(14)
(15)
(16)
К энтальпии дымовых газов следует добавить энтальпию золы, подсчитанную как:
(17)
если приведенная величина уноса золы из топки . Теплоемкость воздуха, газов и золы берется из справочной литературы [1, 2].

Все полученные значения энтальпий воздуха, газов и золы по газоходам следует свести в таблицу.

Соотношение между наиболее токсичными выбросами ТЭС в атмосферу зависит от вида сжигаемого топлива, температурного уровня в топке и способа организации топочного процесса и колеблется для различных котлоагрегатов в достаточно широких пределах.

В качестве определяющего температурного параметра принимается адиабатная температура в зоне горения:
, (18)
где - тепловыделение в зоне горения, ;

- теплота сгорания, ;

и - теплоемкость продуктов горения и воздуха при ожидаемой адиабатной температуре;

- избыток воздуха в зоне горения; для газоплотных котлов принимается равной ;

при наличии присосов
.
При сжигании твердого топлива
;
при сжигании мазута
;
при сжигании природного газа
,

где - приведенная влажность топлива, ;
- температурный коэффициент изменения теплоемкости;
- ожидаемая адиабатная температура, °С.
Теплоемкость воздуха при высокой температуре
(19)
Ожидаемую адиабатную температуру находят по формулам:

- для твердого топлива
(20)
- для мазута и природного газа
(21)
Допустимое расхождение между предварительно принятой и необходимым значением ( ) не должно превышать 50°С, иначе следует принять новое и уточнить значения и .

Полный расход топлива, поступающего в топку котла, определяется из выражения:
(22)
где - полезная тепловая нагрузка котла для парового котла, составляет:
.
Расход перегретого пара задан, а величиной продувки барабана котла задаются в пределах . Энтальпии перегретого пара , питательной воды определяют по соответствующим параметрам.

Для теплофикационного котла


где - расход воды, ;

и - соответственно, энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, .

Располагаемая теплота на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива определяется по формуле


где - теплота, вносимая с топливом, ;
- теплота, вносимая в топку с воздухом, .
Суммарные объемы продуктов сгорания и воздуха, определяются по расчетному расходу топлива с учетом механической неполноты сгорания
(23)

Глава 2. Определение выбросов вредных веществ в атмосферу

2.1. Расчет выбросов твердых частиц
Количество летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасываемых с дымовыми газами, определяется по формуле:
, (24)
где - расход натурального топлива, г/с;

- зольность топлива на рабочую массу, %;

- доля золы в уносе;

- доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителе;

- содержание горючих в уносе, %.

При отсутствии данных по содержанию горючих в уносе количество выбрасываемых твердых частиц рассчитывается по формуле:
,

где - потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %;

- низшая теплота сгорания топлива, ;
32680 – теплота сгорания углерода в .
2.2. Расчет выбросов оксидов серы
Количество оксидов серы и в перерасчете на , выбрасываемых в атмосферу, определяется как:

(25)

где - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

- доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

- доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц;

- расход топлива – твердого и жидкого, г/с, газообразного, л/с.

Доля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле, зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе. Ориентировочные значения при факельном сжигании различных видов топлива представлены в таблице 2.
Таблица 2

Значение доли оксидов серы, улавливаемой в котле

Топливо
Экибастузский уголь	0,02
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок с твердым шлакоудалением	0,5
Прочие угли	0,1
Мазут	0,02
Газ	0,0

Доля оксидов серы ( ), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной нулю, для мокрых – в зависимости от щелочности орошаемой воды.
2.3. Расчет выбросов оксида углерода
Количество оксида углерода, выбрасываемое с дымовыми газами, определяется по формуле:
(26)

где - выход оксида углерода при сжигании топлива (в или ) определяется как


где - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

- коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в продуктах неполного сгорания оксида углерода. Для твердого топлива ; для газа ; для мазута . Значения и принимаются по нормам [1].

2.4. Расчет выбросов оксидов азота
Суммарное количество оксидов азота ( ) в пересчете на полное окисление оксидов азота в диоксид азота ( ) , выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами каждого котла при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива, вычисляется по формуле:

(27)
где - расход натурального топлива, ;

- коэффициент, характеризующий выход оксидов азота;

- коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

- коэффициент, учитывающий конструкцию горелок (для вихревых горелок – 1, для прямоточных – 0,85);

- коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления (при твердом шлакоудалении – 1, при жидком шлакоудалении – 1,6);

- коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи их в топку;

- коэффициент, характеризующий снижение выбросов оксидов азота (при двухступенчатом сжигании) при подаче части воздуха помимо основных горелок;

- степень рециркуляции дымовых газов, %;

- доля оксидов азота, улавливаемых в азотоочистной установке;

- длительность работы азотоочистной установки и котла, ч/год.

Коэффициент вычисляется в зависимости от паропроизводительности котлов при сжигании газа и мазута во всем диапазоне нагрузок:

• 
  для котлов паропроизводительностью от 30 до 200 т/ч:
  

• 
  для котлов паропроизводительностью в 200 т/ч и более:
  

где - номинальная и фактическая паропроизводительности;

• 
  для водогрейных котлов:
  

где - номинальная и фактическая тепловая производительность котла, .

При сжигании твердого топлива в формулы вместо и подставляются и .

Значение коэффициента при сжигании твердого топлива определяется следующим образом:

при

при

где - содержание азота в топливе на горючую массу, %.

При сжигании жидкого и газообразного топлива значение принимается равным:

при

при

при

Значение коэффициента при номинальной нагрузке котла и степени рециркуляции менее 20% принимают равными:

при вводе рециркуляционных газов в топки (при расположении горелок на вертикальных экранах);

при вводе через шлицы под горелками;

по наружному каналу горелок и 0,035 при вводе в воздушное дутье в рассечку двух воздушных потоков, если сжигается жидкое и газообразное топливо.

При сжигании твердого топлива при вводе газов рециркуляции в первичную аэросмесь и равно 0,005 при вводе во вторичный воздух, если организовано высокотемпературное сжигание. При низкотемпературном сжигании величина .

Для расчета загрязнения атмосферы выбросами диоксида и оксида азота в суммарном содержании их величину следует определять из выражений:
,
,
где - молекулярные веса и .

Глава 3. Расчет и выбор золоулавливающей установки
В процессе работы над проектом необходимо произвести расчет и выбор золоулавливающей установки (ЗУ), так как очистка дымовых газов не только снижает выбросы золы в атмосферу, но и повышает надежность работы рабочих колес дымососов.
3.1. Циклоны
Для расчета и выбора циклонов необходимы следующие данные:

- объемный расход дымовых газов, ;

- динамическая вязкость газов при рабочей температуре, ;

- плотность газов при рабочих условиях, ;

- дисперсный состав золы, задаваемый двумя параметрами: медианным диаметром , мкм и логарифмом среднеквадратичного отклонения, ;

- концентрация золы в газах ;

- плотность частиц золы ;

- требуемая степень очистки .

Расчет проводится методом последовательных приближений в следующем порядке:

1. 
   Задавшись типом циклона, по таблице 3 определяется скорость газа в ЗУ .
   

Таблица 3

Параметры, определяющие эффективность циклонов

Параметры	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
	8,5	6	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
	4,5	3,5	3,5	3,5	2	1,7	2

2. 
   Определяется необходимая площадь сечения циклона
   

, м².

3. 
   Вычисляется диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов N:
   

4. 
   Определяется действительная скорость газа в ЗУ:
   

Скорость в ЗУ не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной.

5. 
   Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона или групп циклонов:
   

где - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, выбираемый по таблице 4;

индекс «С» означает, что циклон работает в гидравлический сети;

индекс «П» – без сети, т.е прямо на выхлоп в атмосферу;

- поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяется по таблице 5;

- поправочный коэффициент на запыленность газов, определяется по таблице 6;

- поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу. Для одиночных циклонов .

Таблица 4

Значение коэффициента сопротивления (D = 500 мм)

Марка циклона		Без дополнительных устройств		С выходной улиткой,	С отводом 90
ЦН-11	0,59	245	250	235	245	250
ЦН-15	-	155	163	150	155	160
ЦН-15У	-	165	170	158	165	170
ЦН-24	-	75	80	73	15	80
СДК-ЦН-33	0,33	520	600	500	-	560
СК-ЦН-34	0,34	1050	1150	-	-	-
СК-ЦН-34М	0,22	-	2800	-	-	-