Определить расчетный расход топлива подаваемого в топочную камеру парового теплогенератора (котлоагрегата)

1. Определение расчетного расхода топлива, подаваемого в топочную камеру теплогенератора.
1.1. Определяем располагаемую теплоту топлива. Для большинства видов достаточно сухих и малозольных топлив и газового топлива располагаемую теплоту можно принимать:
Qрр= Qрн (1)
где Qрн – низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг.
Qрр= Qрн=19090 кДж/кг.
Расчетный расход топлива (Вр, кг/с) определяется с учетом механической неполноты сгорания
Вр=В(1- q4/100) (2)
где В – натуральный (полный) расход топлива, кг/с; q4 – потери тепла от механической неполноты сгорания, %.
Аркагалинский уголь добывается в Магаданской области (№135).
Уголь марки Д является длиннопламенным , относится к каменным углям и антрацитам.
Паропроизводительность котла по заданию Dпе=20 кг/с= 72 т/ч.
Это соответствует котлу БКЗ-75-39. Котельный агрегат блочной конструкции типа БКЗ-75-39ФБ с естественной циркуляцией, твердым шлакоудалением, поэтому q4=6% (таблица П3).
Натуральный расход топлива (для парового котла):
В=QкаQpp∙кбр100 , кг/с (3)
где Qка – расход (количество) полезно использованной (в котлоагрегате) теплоты, кВт; Qрр- располагаемая теплота топлива; кДж/кг; кбр – КПД
котлоагрегата «брутто».
Расход полезно использованной (в котлоагрегате) теплоты
Qка= Dnе(hпп-hпв) - Dnр(hкв-hпв), кДж/кг (4)
где Dnе =20 кг/с– паропроизводительность теплогенератора , hпп, hпв, hкв – энтальпии перегретого пара, питательной и котловой воды, кДж/кг;
Dпр – расход непрерывной продувки, кг/с.
Энтальпия перегретого пара определяется по давлению и температуре перегретого пара (табл. П4).
рпп=40 бар=4МПа; tпп=430℃ hпп=3284 кДж/кг
Энтальпия питательной воды определяется при tпв =145℃ по табл. П5 при р = 1,2рпп=1,240= 48 бар~4,8 МПа hпв=613,5 кДж/кг
Энтальпия котловой (продувочной) воды (hкв) определяется по табл. П6 при р =1,1 pпп=1,140=44 бар~4,4 МПа hкв=1115 кДж/кг
Расход непрерывной продувки определяется по формуле :
Dnр=0,01Р Dnе (5)
где Р=3% -величина непрерывной продувки-по заданию .
Dnр=0,013 20=0,6 кг/с
Qка= 20(3284-613,5) – 0,6(1115-613,5)= 53109,1 кДж/кг
КПД котлоагрегата «брутто» определяется по формуле
кбр=100-(q2+q3+q4+q5+q6),% (6)
где q2 – потери теплоты с уходящими газами;
q3 =0– (таблица П3)потери теплоты от химической неполноты сгорания (химический недожог);
q4= 62% – потери теплоты от механической неполноты сгорания (механический недожог);
q5=0,8% – потери теплоты в окружающую среду- по заданию;
q6 – потери теплоты с физической теплотой шлаков .
Потери с физической теплотой шлака можно принимать q6 = 0
Потери теплоты с уходящими газами в процентах определяем по формуле:
q2=(hух -αух h хв )(100-q4)Qpp, % (7)
где hух – энтальпия уходящих (дымовых) газов на выходе из последнего газохода котлоагрегата, кДж/кг; αух =1,33– коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом- по заданию; hхв – энтальпия холодного воздуха, кДж/кг.
Энтальпия уходящих газов
hух=Vгсг tух (8)
где Vг – объем уходящих (дымовых) газов на выходе из последнего газохода котлоагрегата, м3 /кг; сг – теплоемкость дымовых газов среднего состава при температуре tух (табл . П1), кДж/(м3 ·К);
tух =140℃– температура уходящих газов – по заданию.
Здесь действительный объем дымовых газов
Vг= V0г+( αух-1) V0в (9)
где, согласно заданию, V0г =5,71 м3/кг – теоретическое количество (объем) уходящих дымовых газов, V0в =5,09 м3/кг – теоретическое количество воздуха, для сгорания 1 кг топлива, м3 /кг.
Vг= 5,71+( 1,33-1) 5,09=7,39 м3 /кг.
Теплоемкость дымовых газов среднего состава при температуре уходящих газов tух =140℃ определяется интерполяцией по табл. П1 сг=1,397 кДж/(м3 ℃)
Энтальпия уходящих газов hух=7,391,397 140=1445,75 кДж/кг
Энтальпию холодного воздуха определяем по формуле
hхв= V0в св tхв (10)
где tхв =30℃– температура воздуха в котельной-по заданию ;
св=1,299 кДж/(м3 ℃) – теплоемкость воздуха при температуре tхв =30℃– (берем из табл. П2).
hхв= 5,09 1,299 30=198,4 кДж/кг
q2=(1445,75-1,33198,4 )(100-6)19090 =5,82 %
В итоге кбр=100-(5,82+0+6+0,8+0)=87,38%
В=53109,119090∙87,38100=3,184 кг/с- натуральный (полный) расход топлива.
Расчетный расход топлива Вр=3,184(1 -6/100)=2,993~3 кг/с.
Ответ : Вр=3 кг/с.
Ответы на вопросы к задаче 1
1) Что входит в состав котельного агрегата? Объясните (нарисовав принципиальную схему рассчитываемой котельной установки) назначение основных элементов котлоагрегата.
Ответ :
На рис. 1 изображена принципиальная схема источника тепловой энергии, работающего на твердом топливе