Принципиальная схема котла Задание В соответствии с заданной маркой котла и заданным видом топлива составить материальный, тепловой и эксергетический балансы парового котла. Привести принципиальную схему котла с указанием всех его элементов. Начальные параметры Вариант 10. Котел: Е-50-3,9-400 Температура питательной воды - =140  Величина продувки– Р=2% Температура перегретого пара -  Топливо – №8(донецкий). Влажность пыли Wп=3+0,14N=3+0.14*18=5.52 Влажность воздуха Wв=0,6+0,01*18=0,78 Температура угольной пыли tп=80+18*0,05=80,9 Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель tвп=30+18*0,01=30,18 Бассейн, месторождение | Класс или продукт обогащения | Состав рабочей массы топлива, % |  |  |  |  |  |  |  | Донецкий | Каменный уголь | 5,0 | 20,9 | 2,4 | 66,6 | 2,6 | 1,0 | 1,5 | =1,2 Материальный баланс Для твердого топливо состав рабочей массы нужно пересчитывать, поскольку в топку приходит пыль. 100%=5,0%+20,9%+2,4%+66,6%+2,6%+1,0%+1,5%    Пересчитанный состав топлива Бассейн, месторождение | Класс или продукт обогащения | Состав рабочей массы топлива, % |  |  |  |  |  |  |  | Донецкий | Каменный уголь | 5,52 | 20,785 | 2,387 | 66,234 | 2,586 | 0,995 | 1,493 | 100%=5,52%+20,785%+2,387%+66,234%+2,586%+0,995%+1,493% 1) Теоретический расход сухого воздуха, необходимый для сжигания 1кг топлива определяем по формуле:   2) Действительный объем воздуха, необходимый для горения:   3) Объем дымовых газов определяем как сумму объемов трехатомных газов, азота, кислорода и водяных паров. Объем трехатомных газов:   Объем азота:   Объем кислорода:   Объем водяных паров:   4) За счет термического разложения минеральной части остаток массы золы уменьшается. Это учитывается с помощью коэффициента угар ,  Коэффициент уноса определяется в зависимости от паропроизводительности и вида топлива: . Масса золы определяется по формуле:   5) Масса шлака определяется по формуле:   6) Масса, переходящая в газ из минеральной части:   7) Плотности образующихся при горении веществ:   На основании расчета процесса горения определяем массу продуктов сгорания путем умножения полученных объемов на плотность образующихся веществ, а результаты расчетов заносим в таблицу. Приход | кг/кг | Расход | кг/кг | 1.Топливо:  | 1.Продукты горения: |  | 0,0239 | Масса трехатомных газов:  | 1,598 |  | 0,66234 |  | 0,20785 | Масса азота:  | 7,85 |  | 0,02586 |  | 0,00995 | Масса кислорода:  | 0,396 |  | 0,01493 | Масса водяных паров:  | 0,387 |  | 0,0552 | 2.Масса золы,  |  | 3.Масса шлака,  | 0,00915 | 2.Воздух: 0.79*7.924*1.25  | 9.77 | 4.Масса, переходящая в газ из минеральной части,  |  | Итого: | 10.77 | Итого: | 10,5 | | | | | | Определим погрешность материального баланса:  Тепловой баланс Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата. В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту. Запишем уравнение теплового баланса в общем виде:  Приходная часть теплового баланса для заданного вида топлива запишется в виде: Qприх.=Qрр=Qнр+ Qфт+ Qвв+ Qф– Qк где -располагаемое количество теплоты;  – низшая теплота сгорания топлива;  Qфт– физическая теплота топлива, кДж/кг; – кол-во теплоты, которое вносит в-ух;  Qф– теплота, внесенная паром на распыл мазута, кДж/кг Qк– теплота, идущая на разложение карбонатов в сланцах, кДж/кг 1) Низшая теплота сгорания для новой влажности пыли определяется по формуле Менделеева: =338 +1025 -108,5 ( - ) - 25 = 338 * 62.234+1025*2.586+108,5(1.493-2.387) -25* 5.52=24996.7  2) Рассчитаем физическую теплоту топлива. Определим физическую теплоту топлива:  где Ст – теплоемкость рабочего топлива, кДж/кг * ˚С. - температура топлива,  Для вычисления рабочей теплоемкости сначала находят теплоемкость на сухой состав ( ) по температуре топлива. Определим её по таблице. Методом интерполяции определим при температуре пыли   Теперь вычислим по следующей формуле:   И тогда:  3) Qвв= 0, т.к воздух в калорифере не подогревается. 4) Теплота Qхв, внесенная холодным воздухом при tвп= 30,18 ˚С: Qхв=α* Vв0*(сt)вп, где (сt)вп – удельная энтальпия воздуха, взятая при температуре воздуха на входе в воздухоподогреватель (tвп=30,18 ˚С); Используя Таблицу 5 и интерполируя, получаем: (сt)пв=0+ (132,4-0)*30,18/100= 39,72 кДж/м3 ; Получаем: Qхв=1,2 * 6.603*39,72 = 314.725 кДж/кг. 5) Подставляя посчитанные значения в формулу для расчета , получим:   В итоге: Qприх = Qрр + Qхв = 25108.9 + 314.725= 25423.625 кДж/кг. 6) Определим расходную часть теплового баланса, которая в общем случае записывается в виде: , где – полезно используемое количество теплоты;  – потери тепла с уходящими газами;  - потери тепла от химического недожога топлива;  - потери тепла от механического недожога топлива;  - потери тепла в окружающую среду;  - потери тепла с физической теплотой шлака;  4) Определение полезно используемого количества теплоты: Так как вторичный пароперегреватель отсутствует, то будем производить расчеты по формуле: , где – паропроизводительность котла;  - энтальпия перегретого пара; . Определяется по температуре и давлению перегретого пара. Определяется по таблицам. – энтальпия питательной воды; . Находится на линии насыщения по температуре питательной воды. Определяется по таблицам. – энтальпия котловой воды; . Находится на линии насыщения по давлению воды в барабане. Определяется по таблицам. – продувка; %. - расход топлива. , ,   7) Определение потерь тепла с уходящими газами: , где – механический недожог топлива. – удельная энтальпия воздуха;  – энтальпия продуктов сгорания; . Определяется по формуле:  Где – удельная энтальпия трехатомных газов;  - удельная энтальпия азота;  - удельная энтальпия кислорода;  – удельная энтальпия водяных паров;  – определяются из таблицы 8 при температуре уходящих газов. Определяем удельные энтальпии продуктов сгорания при температуре уходящих газов ( ):      Тогда:    Тогда:  7) Определение потерь тепла от химической неполноты сгорания топлива:  Обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного сгорания, содержащихся в уходящих газах. Величина определяется в зависимости от вида топки и топлива.  Тогда  8) Определение потерь тепла от механического недожога топлива: – определяется по справочной литературе в зависимости от марки топлива, паропроизводительности котла, типа топки.   9) Определение потерь тепла в окружающую среду:  Величина определяется из графика потерь теплоты от наружного ограждения. . Тогда  10) Определение потерь тепла с физической теплотой шлака:  где qпл– удельная теплота плавления шлака (qпл≈0); (сt)шл – удельная энтальпия шлака. энтальпия шлака (сt)шл берется из Таблицы 5 при tшл=600 ˚С и равна (сt)шл =560,2 кДж/кг; αшл – доля золы топлива в шлаке, αун = 0,95    11) Теперь подставляем полученные данные в формулу и находим В. Qрр+ Qхв= Q1./В + Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 , откуда Q1/В= Qрр+ Qхв– Q2– Q3– Q4– Q5– Q6=25423.625 – 110.32 – 125.544 – 376.65– 225.98 – 5.822 =24579.309 кДж/кг В = 36596.29/24579.309=1,489кг/с, Тогда  12) Определяем коэффициент полезного действия котла:   Результаты расчета сводим в таблицу. Приход |  | Расход |  |  | 24996.7 | 1. Полезно используемое количество теплоты,  | (96.6788%) | 2.Потери теплоты с уходящими газами,  | (0.43395%) |  |  | 3.Потери теплоты от химического недожога топлива,  | (0.4938%) | 4.Потери теплоты от механического недожога топлива,  | (1.4816%) |  | | 5.Потери теплоты в окружающую среду,  | (0.8889%) |  | 314.725 | 6.Потери теплоты с физической теплотой шлака,  | (0.0229%) | Итого | 25423.625 | Итого | 25422.08 |  Литература 1. Ривкин С. Л., Александров А.А. Термодинамический анализ воды и водяного пара. Справочник. – М .: Энергоатомиздат, 2001г. – 80 с. 2. Сидельковский Л.Н. , Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. – Москва.: Энергоатомиздат 1988г. - 527с. 3. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. – М.: Академия, 2007г. – 348 с. 4. Соколов Б.А. Паровые и водогрейные котлы малой и средней мощности. – М.: Академия, 2008г. – 421 с. 5. Любова Т.С., Любов С.К. Методические указания к выполнению расчетного задания по дисциплине «Теплогенерирующие установки промышленных предприятий». - Смоленск: РИО филиала ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске, 2010г. – 24 с. Принципиальная схема котла Е50-3.9-400  Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе: 1 – горелки; 2 – топочная камера; 3 – топочный экран; 4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – фестон; 7 – пароперегреватель; 8 – конвективный газоход; 9 – экономайзер;10 – трубчатый воздухоподогреватель; 11 – нижние коллектора топочных экранов |