2. Характеристика топлива
Составляем таблицу «Расчётные характеристика газообразного топлива». Значения принимаем по[1]приложения стр.61. табл. IV.
Таблица 1. «Расчётные характеристика газообразного топлива».
Попутные газы газопровод Мострансгаз (кольцо) |
Состав газа по объему, % |
Низшая теплота сгорания |
Плотность при 0°С и 101.3 кПа
|
||||||||||||||
CH4 |
С2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
C6H14 |
CO |
CO2 |
N2 |
O2 |
H2S. |
H2 |
Qi кДж/м3 |
Qi ккал/м3 |
Р кг/м3 |
|||
38.00 |
25.10 |
12.50 |
3.30 |
1.30 1.30 | |
| |
| |
| |
18.70 |
| |
1.10
|
| |
46.89 |
11199 |
1.196 |
|||
Описание топлива:
В качестве топлива в котельном агрегате используется попутные газы, поступающий из газопровода Мострансгаз (кольцо)
Попутный газ считается побочным веществом, образующимся при добыче нефти. Он является смесью неорганических и углеводородных соединений, которые выделяет "черное золото". Основные сложности с его использованием вызваны отсутствием в районах добычи перерабатывающей и транспортной инфраструктуры, крупных местных потребителей. В связи с этим до недавнего времени попутный газ, как правило, сжигался, загрязняя окружающую среду.
Нефть и газ по выходе из скважины проходят через газосепараторы, в которых попутный газ отделяется от нестабильной нефти, направляемой на дальнейшую переработку.
Попутные газы являются ценным сырьем для промышленного нефтехимического синтеза. Качественно они не отличаются по составу от природных газов, однако количественное отличие весьма существенное.
3. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания
Состав и теплота сгорания.
Топливом для проектированных котлов является природный или попутный газ. Расчетные характеристики газа на сухую массу принимаются по таблице и заносятся в таблицу расчетных характеристик газообразного топлива. Составляем таблицу «Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла». Значения принимаем по[1]приложения с.67. табл. XVII. Коэффициент избытка воздуха в топке принимаем пределах αт=1.1.
Таблица 2. «Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла».
Показатель |
Условное обозначение |
Величина |
1. Коэффициент избытка воздуха в топке |
αт |
1.1 |
2 Присосы: - в топку; |
∆αт |
0.07 |
- в первый конвективный пучок и пароперегреватель; |
∆αк.пI |
0.05 |
- во второй конвективный пучок; |
∆αк.пII |
0.1 |
- в водяной экономайзер и газоходы за котлом |
∆αэк |
0.08 |
Где, αт - коэффициент избытка воздуха в топке;
∆αт – присосы в топку;
∆αк.пI– присосы в первый конвективный пучок и пароперегреватели;
∆αк.пII– присосы во второй конвективный пучок;
∆αэк– присосы в водяной экономайзер и газоходы за котлом.
Составляем таблицу «Избытки воздуха и присосы по газоходам котла».
Значения ∆αпринимаем из таблицы 2.
Таблица 3.«Избытки воздуха и присосы по газоходам котла»
Наименование котла |
α" |
∆α |
αср |
1.Топка |
1.1 |
0.07 |
1.1 |
2.Первый конвективный пучок и пароперегреватель |
1.15 |
0.05 |
1.125 |
3.Второй конвективный пучок |
1.25 |
0.1 |
1.2 |
4.Экономайзер и газоходы за котлом |
1.33 |
0.08 |
1.29 |
α"т=αт;
α"к.пI= αт+∆α"к.пI= 1.1+0.05=1.15;(1)
α"к.пII=αт+∆α"к.пI++∆α"к.пII=1.1+0.05+0.1=1.25;(2)
α"эк=α"т+∆α"к.пI++∆α"к.пII=1.1+0.05+0.1+0.08=1.33.(3)
αсрт=αт=1.1;(4)
αсрк.пI=αт+α"к.пI/2=1.1+1.15/2=1.125;(5)
αсрк.пII=α"к.пI+α"к.пII/2=1.15+1.25/2=1.2;(6)
αсрэк=α"к.пII+α"эк/2=1.25+1.33/2=1.29.(7)
Где, α"т – коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева топки;
α"к.пI- коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева первого конвективного пучка;
α"к.пII- коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева
второго конвективного пучка;
α"эк - коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева
экономайзера.
αсрт – средний избыток воздуха в газоходе котла топки;
αсрк.пI-средний избыток воздуха в газоходе котлапервого конвективного пучка;
αсрк.пII- средний избыток воздуха в газоходе котла второго конвективного пучка;
αсрэк - средний избыток воздуха в газоходе котла экономайзера;
α"т – коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева топки;
α"к.пI- коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева первого конвективного пучка;
α"к.пII- коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева
второго конвективного пучка;
α"эк - коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева экономайзера.
Составляем таблицу «Объемы воздуха и продуктов сгорания газообразных топлив».Значения принимаем по[1]приложения стр.62. табл. XIII.
Таблица 4.«Объёмы воздуха и продуктов сгорания газообразных топлив».
Газопровод |
Vн0
|
VнRO2 |
Vн0.N2 |
Vн0.Н2О |
м3/м3 при α=1, t=0 °C и p=101,3 кпа |
||||
Мострансгаз (кольцо) |
12.37 |
1.47 |
9.96 |
2.47 |
Составляем таблицу«Действительные объёмы газов» (м3/ м3).
Таблица 5.«Действительные объёмы газов» (м3/ м3).
Величина |
Поверхность нагрева |
|||
топка |
Первый конвективный пучок |
Второй конвективный пучок |
Экономайзер |
|
1. α=αср |
1.1 |
1.125 |
1.2 |
1.29 |
2.VнН2О=Vн0.H2O+0.0161×(α-1)×Vн0, М3/М3(8) |
2.489 |
2.494 |
2.509 |
2.527 |
3. Vгн=VнRO2+ Vн0.N2+ Vн0.H2O+(α-1)×Vн0(9) |
14.676 |
14.99 |
15.933 |
17.064 |
4. rH2O= VнН2О/ Vгн(10) |
0.169 |
0.166
|
0.157 |
0.148 |
5. rRO2= VнRO2/Vгн(11) |
0.067 |
0.066 |
0.062 |
0.058 |
6. rn=rH2O+rRO2 |
0.236 |
0.232 |
0.219 |
0.206 |
7. Gг=ρсг.тл+dг.тл/1000+1.306×α×Vн0 |
18.504 |
18.908 |
20.120 |
21.574 |
1. α=αср;
2. VнН2О=Vн0.H2O+0.0161× (α-1)×Vн0=2.47+0.0161×(1.1-1)×12.37=2.489 м3/кг;
VнН2О=Vн0.H2O+0.0161× (α-1)×Vн0=2.47+0.0161×(1.125-1)×12.37=2.494 м3/кг;
VнН2О=Vн0.H2O+0.0161× (α-1)×Vн0=2.47+0.0161×(1.2-1)×12.37=2.509 м3/кг;
VнН2О=Vн0.H2O+0.0161× (α-1)×Vн0=2.47+0.0161×(1.29-1)×12.37=2.527 м3/кг;
Vг н=Vн RO2+ Vн0.N2+Vн H2O+( α -1)×Vн0=0.99+9.96+2.489+(1.1-1)× 12.37=14.676м3/кг;
Vгн=VнRO2+ Vн0.N2+VнH2O +( α -1)×Vн0=0.99+9.96+2.494+(1.125-1)× 12.37=14.99м3/кг;
Vгн=VнRO2+ Vн0.N2+VнH2O+(α-1)×Vн0=0.99+9.96+2.509+(1.2-1)× 12.37=15.933м3/кг;
Vгн=VнRO2+Vн0.N2+VнH2O+(α-1)×Vн0=0.99+9.96+2.527+(1.29-1)× 12.37=17.064м3/кг;
4.rH2O= VнН2О/Vгн=2.489/14.676=0.169;
rH2O= VнН2О/Vгн=2.494/14.99=0.166;
rH2O= VнН2О/Vгн=2.509/15.933=0.157;
rH2O= VнН2О/Vгн=2.527/17.064=0.148;
5. rRO2= VнRO2/Vгн=0.99/14.676=0.067:
rRO2= VнRO2/Vгн=0.99/14.99=0.066;
rRO2= VнRO2/Vгн=0.99/15.933=0.062;
rRO2= VнRO2/Vгн=0.99/17.064=0.058;
6.rn=rH2O+rRO2=0.169+0.067=0.236;
rn=rH2O+ rRO2=0.166+0.066=0.232;
rn=rH2O+ rRO2=0.157+0.062=0.219;
rn=rH2O+ rRO2=0.148+0.058=0.206;
7.Gг=ρсг.тл+dг.тл/1000+1.306×α×Vн0=0.724+10/1000+1.306×1.1×12.37=18.504кг/м3;
Gг=ρсг.тл+dг.тл/1000+1.306×α×Vн0=0.724+10/1000+1.306×1.125×12.37=18.908кг/м3;
Gг=ρсг.тл+dг.тл/1000+1.306×α×Vн0=0.724+10/1000+1.306×1.2×12.37=20.120кг/м3;
Gг=ρсг.тл+dг.тл/1000+1.306×α×Vн0=0.724+10/1000+1.306×1.29×12.37=21.574кг/м3.
Где, α=αср – коэффициент избытка воздуха;
VнН2О – объём водяных паров;
Vгн– объёмы дымовых газов;
rH2O– объёмная доля водяных паров;
rRO2– объёмная доля трёхатомных газов;
rn– объёмная доля водяных паров и трёхатомных газов;
Gг – масса дымовых паров.
Составляем таблицу «Энтальпия 1м3 воздуха и продуктов сгорания». Значения принимаем по [1] приложения стр.63. табл. XIV.
Таблица 6. «Энтальпия 1м3 воздуха и продуктов сгорания».
ϑ, t°C |
(c ϑ)CO2 |
(c ϑ)N2 |
(c ϑ)Н2О |
(c ϑ)в |
кДж/м3 |
||||
2200 |
5386 |
3289 |
4402 |
3402 |
2000 |
4448 |
2965 |
3926 |
3066 |
1800 |
4305 |
2644 |
3458 |
2732 |
1600 |
3769 |
2324 |
3002 |
2403 |
1400 |
3239 |
2009 |
2559 |
2076 |
1200 |
2717 |
1705 |
2132 |
1754 |
1000 |
2213 |
1398 |
1723 |
1438 |
800 |
1712 |
1098 |
1334 |
1129 |
600 |
1231 |
808 |
969 |
830 |
400 |
776 |
529 |
626 |
542 |
200 |
360,0 |
261,0 |
304,0 |
267,0 |
100 |
171,7 |
130,1 |
150,5 |
132,7 |
Составляем таблицу «Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α>1»
Значение ϑ(t), °C, I0.г, I0.впринимаем по [1] приложения стр.65. табл. XVI
Таблица 7. «Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α>1».
Поверхности Нагрева |
ϑ(t), °C |
I0.г |
I0.в |
(α-1)I0.в |
Iг |
∆Iг |
кДж/м3 |
||||||
Топка, вход в первичный конвективный пучок и пароперегреватель αт=1.1 |
2000 |
46305 |
37923 |
3792.3 |
50097.3 |
--- |
1800 |
41165 |
33792 |
3379.2 |
44544.2 |
5553.1 |
|
1600 |
36068 |
29722 |
2972.2 |
39040.2 |
5504 |
|
1400 |
31062 |
25678 |
2567.8 |
33629.8 |
5410.4 |
|
1200 |
26217 |
21695 |
2169.5 |
28386.5 |
5243.3 |
|
1000 |
21113 |
17786 |
1778.6 |
22891.6 |
5494.9 |
|
800 |
16732 |
13964 |
1396.4 |
18128.4 |
4763.2 |
|
Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) αк.пI=1.125 |
1000 |
21113 |
17786 |
2223.25 |
23336.25 |
--- |
800 |
16732 |
13964 |
1745.5 |
18477.5 |
4858.75 |
|
600 |
12239 |
10266 |
1283.25 |
13522.25 |
4955.25 |
|
400 |
7919 |
6704 |
838 |
8757 |
4765.25 |
|
200 |
3876 |
3302 |
412.75 |
4288.75 |
4468.25 |
|
Второй конвективный пучок(вход в экономайзер) αк.пII=1.2 |
600 |
12239 |
10266 |
2053.2 |
14292.2 |
--- |
400 |
7919 |
6704 |
1340.8 |
9259.8 |
5032.4 |
|
200 |
3876 |
3302 |
660.4 |
4536.4 |
4723.4 |
|
Экономайзер αэк=1.29
|
400 |
7919 |
6704 |
1944.16 |
9863.16 |
--- |
200 |
3876 |
3302 |
957.58 |
4833.58 |
5029.58 |
|
100 |
1918 |
1641 |
475.89 |
2393.89 |
2439.69 |
|
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=46305+(1.1-1)×37923=50097.3; (15)
Iг= I0.г+(α-1)×I0.в=41165+(1.1-1)×33792 =44544.2;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=36068+(1.1-1)×29722=39040.2;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=31062+(1.1-1)×25678=33629.8;
Iг= I0.г+(α-1)×I0.в=26217+(1.1-1)×21695=28386.5;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=21113+(1.1-1)× 17786=22891.6;
Iг= I0.г+(α-1)×I0.в=16732+(1.1-1)× 13964=18128.4;
Iг= I0.г+(α-1)×I0.в=21113+(1.125-1)× 17786=23336.25;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=16732+(1.125-1)× 13964=18477.5;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=12239+(1.125-1)× 10266=13522.25;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=7919+(1.125-1)× 6704=8757;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=3876+(1.125-1)× 3302=4288.75;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=12239+(1.2-1)× 10266=14292.2;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=7919+(1.2-1)× 6704=9259.8;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=3876+(1.2-1)× 3302=4536.4;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=7919+(1.29-1)× 6704=9863.16;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=3876+(1.29-1)× 3302=4833.58;
Iг= I0.г+(α-1)× I0.в=1918+(1.29-1)× 1641=2393.89.
∆Iг=Iгi-1-Iгi=50097.3-44544.2=5553.1; (16)
∆Iг=Iгi-1-Iгi=44544.2-39040.2=5504;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=39040.2-33629.8=5410.4;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=33629.8-28386.5=5243.3;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=28386.5-22891.6=5494.9;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=22891.6-18128.4=4763.2.
∆Iг=Iгi-1-Iгi=23336.25-18477.5=4858.75;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=18477.5-13522.25=4955.25
∆Iг=Iгi-1-Iгi=13522.25-8757=4765.25;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=8757-4288.75=4468.25.
∆Iг=Iгi-1-Iгi=14292.2-9259.8=5032.4;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=9259.8-4536.4=4723.4.
∆Iг=Iгi-1-Iгi=9863.16-4833.58=5029.58;
∆Iг=Iгi-1-Iгi=4833.58-2393.89=2439.69.
Где, Iг –энтальпия газа;
I0.в – энтальпия воздуха;
Iгi– расчётное значение энтальпии;
Iгi-1 – предыдущие по отношению к расчётному значение энтальпии.