2.5. Расчёт потерь теплоты, кпд и расхода топлива.
Тепловой баланс котла (общий вид):
Qрр= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6,
где Qрр= Qсн=36746 кДж/м3
Q1 – полезно использованное тепло, кДж/м3;
Q2 – потери с уходящими газами, кДж/м3;
Q3 –потери от химической неполноты сгорания, кДж/м3;
Q4 – потери от механической неполноты сгорания, кДж/м3;
Q5 – потери от наружнего охлаждения, кДж/м3;
Q6 – потери от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке, кДж/м3.
Давление в котле: Р = 14 атмосфер;
Температура питательной воды: tп.в. = 104 0С;
Процент продувки: pпр. = 3 %
Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в котельном агрегате, отнесённое к 1 кг насыщенного пара:
ΔH
= (Hн
– Нп.в.)
+
*(Нк.в.
– Нп.в.),
где Нн = 2790 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара;
Нп.в. = 436 кДж/кг – энтальпия питательной воды;
Нк.в. = 830 кДж/кг – энтальпия котловой воды.
ΔН
= (2790 – 436) +
*(830
- 436) = 2365,8 кДж/кг
Температуру уходящих газов принимаем равной θу.г. = 140 0С, тогда потери тепла с уходящими газами:
q2
=
,
где q4 = 0 (при сжигании газа);
Ну.г. = 2760,6 кДж/м3 – определяется по таблице 2.2 при θу.г. = 140 0С и αу.г.=αЭ=1,35;
Н0х.в. – энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, (tх.в. = 30 0С), определяется по формуле:
Н0х.в. = 39,8*V0 = 39,8*9,73 = 387,25 кДж/м3
q2
=
= 6,1 %
q3 = 0,5 % - при сжигании газа (таблица 4.4 [1]);
q4 = 0 - (таблица 4.4 [1]);
q5 = 1,2 % - (таблица 4.4 [1]).
Определяем коэффициент сохранения тепла φ:
φ=1-
= 1 -
= 0,0988
КПД брутто парового котла (из уравнения теплового баланса):
ηбр.=100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6) = 100 – (6,1+0,5+0+1,2+0) = 92,2 %
Определим расход топлива:
Вр
=
=
= 1746 м3/ч
= 0,485 м3/с
Основные конструктивные характеристики котла ДЕ-25-14ГМ, необходимые для теплового расчёта топки и газоходов:
Таблица 2.3.
ВЕЛИЧИНА |
КОТЁЛ ДЕ-25-14ГМ |
1 |
2 |
Объём топки, м3 |
29 |
Площaдь поверхности стен топки, м2 |
64,22 |
Диaметр экрaнных труб, мм |
51 х 2,5 |
Шaг труб боковых экрaнов, мм |
55 |
Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева, м2 |
60,46 |
Площадь поверхности нaгрева конвективных пучков, м2: - 1 конвективный пучок – 2 конвективный пучок |
16,36 196,0 |
Диаметр труб конвективного пучка, мм |
51 х 2,5 |
Рaсположение труб конвективного пучкa |
1 пучок - шахматное; 2 пучок - коридорное |
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2 |
1 пучок – 1,245; 2 пучок – 0,851 |
Поперечный шаг труб, мм |
110 |
Продольный шаг труб, мм |
110 |
2.6. Тепловой расчёт топки.
Полезное тепловыделение в топке:
,
где
,
=0, т.к. рециркуляция продуктов сгорания
отсутствует;
,
т.к. воздух вне агрегата не подогревается.
Теплота, вносимая с воздухом в топку для котлов без воздухоподогревателя:
QB=αT*H0х.в.=1,1*387,25=425,98 кДж/кг
QT=
кДж/м3
По таблице 2.2. при значениях αТ.=1,1 и полезном тепловыделении в топке QT=36988,3 кДж/м3 методом интерполирования находим теоретическую температуру горения в топке: θт.г.=1880 0С. Для определения температуры на выходе из топки строим таблицу 2.4.
Таблица 2.4.
Величина |
Обозначение |
Расчётная формула |
Расчёт |
Результат |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Объём топочного пространства, м3 |
VT. |
По конструктивным характеристикам котла |
----- |
29 |
Общая площадь ограждающих поверхностей, м2 |
Fст. |
----- |
64,22 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя, м |
S |
3,6* |
3,6* |
1,626 |
Лучевоспринимающая поверхность нагрева, м2 |
FЛ |
По конструктивным характеристикам котла |
----- |
60,46 |
Степень экранирования топки |
ψ |
|
|
0,94 |
Температура газов на выходе из топки, 0С |
θТ” |
Принимается |
----- |
1240 |
Энтальпия газов на выходе из топки, кДж/м3 |
НТ” |
Таблица 2.2. |
----- |
23071 |
Суммарная объёмная доля трехатомных газов |
rп |
Таблица 2.1. |
----- |
0,272 |
Давление в топочной камере, МПа |
РТ. |
Принимается РТ. =0,01 Мпа для котлов без наддува |
0,1 |
|
Парциальное давление трёхатомных газов, МПа |
рп. |
rП.*РТ. |
0,272*0,1 |
0,0272 |
Суммарная поглощательная способность трёх- атомных газов, м*МПа |
рп.*S |
рп.*S |
0,0272*1,626 |
0,044 |
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м*МПа)-1 |
kг. |
Номограмма 5.4. [1] |
----- |
7,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м*МПа)-1 |
kc. |
0,3*(2-αт.)*(1,6* где
Для
газа:
= 0,12*Ʃ |
1,56 |
|
Коэффициент ослабления лучей топочной средой, (м*МПа)-1 |
k |
kг* rп+ kc. |
7,5*0,272+1,56 |
3,6 |
Параметр m |
m |
Таблица 5.2. [1] |
----- |
0,25 |
Степень черноты светящейся части факела |
асв. |
1-е-( kг* rп+ kс)*рс |
0,89 |
|
Степень черноты трёхатомных газов |
аг |
1-е-kг* rп+ kс |
0,23 |
|
Степень черноты факела |
аф. |
m*acв+(1-m)*aг. |
0,25*0,89+(1--0,25)*0,23 |
0,4 |
Коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева |
ζ |
Таблица 5.1. [1] |
----- |
0,65 |
Угловой коэффициент |
χ |
Рисунок 5.3. [1] |
----- |
0,95 |
Коэффициент тепловой эффективности экранов |
ψср. |
χ*ζ |
0,95*0,65 |
0,62 |
Степень черноты топки |
ат. |
|
|
0,52 |
Параметр |
М |
0,54-0,2*ХТ. |
0,54-0,2*0,75 |
0,39 |
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания на 1 м3 газа при н.у., кДж/м3*К |
Vс.ср. |
|
|
21,746 |
Действительная температура газов на выходе из топки, 0С |
θ”т |
По номограмме рисунка 5.7. [1] |
----- |
1240 |
Удельная нагрузка топочного объёма, кВт/м3 |
qv |
|
|
614,5 |
Тепло, переданное излучением в топке, кДж/м3 |
Qл |
φ*(QT
-
|
0,988*(36988,3--23071) |
13750,3 |
- 0,5)*
,
=1513 К
* CmHn
= 3
)