Проверочный расчет котла-утилизатора

Проверочный расчет котла-утилизатора

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание на курсовую работу

. Полезная тепловая нагрузка печи

. Расчет процесса горения топлива в печи

. Коэффициент избытка воздуха

. Объем продуктов сгорания

. Энтальпия продуктов сгорания

. Построение H-t диаграммы продуктов сгорания

. Тепловой баланс процесса горения

. Подбор котла-утилизатора

. Расчет испарительной поверхности

. Расчет экономайзера

Вывод

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В технологической печи АВТ ведется нагрев потока отбензиненного сырья с расходом G c = 75 т/ч.

Температура сырья на входе в печь t c =80 ºС, на выходе из печи tотг = 370 ºС. Доля отгона e= 0.6.

Плотность сырья ρ с = 840 кг/, плотность отгона ρ отг = 790 кг/, остатка ρ ост = 915 кг/.

Температура газов на выходе из печи t г = 660 ºС. Температура топлива, поступающего на горение t т = 150 ºС.

Температура воздуха, поступающего в печь t возд = 200 ºС. В качестве тепловой изоляции используется кирпичная кладка, различных материалов.

Температуры окружающей среды t возд = 5 ºС.

После технологической печи, дымовые газы, являющиеся вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) поступают в котел-утилизатор, где отдают часть теплоты для получения сухого насыщенного пара. КУ состоит из испарительной поверхности, состоящей из 4-х пакетов, и экономайзера (происходит подогрев воды до температуры насыщения). Температура питательной воды t п.в. = 35 ºС.

топливо печь котел утилизатор

2. ПОЛЕЗНАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА ПЕЧИ

Полезная тепловая нагрузка печи складывается из количества тепла, которое передается продукту в печи для его нагрева и частичного испарения.

Полезную тепловую нагрузку рассчитывает по формуле, кВт:

= ·[·(1-е) +  · e - ]

=20,83·[677,809·(1-0,6)+1170,486·0,6-159,403]=20,83[271,124+542,889]= =16955,89

Энтальпия жидкого нефтепродукта определяется по формуле, кДж/кг

=

   159,403

=

=  = 0,84

= =  = 677,809

=  = 0,915

Энтальпия углеводородных газов и паров при невысоких давлениях определяется по формуле, кДж/кг :

. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА В ПЕЧИ

Низшая теплота сгорания определяется по формулам:

для жидкого и твердого топлива, кДж/:

=339·C^P+1030·H^P+109·(O^P-S^P)-25W^P

=339·82,072+1030·10,375+109·(1,521-2,906)-25·3,0=27822,408+10686,25-

,965-75=38282,69

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания:

–       Для 1 кг жидкого и твердого топлива, м³/кг

= 0,0899·(C^P+0,375·S^P)+0,265·H^P-0,0333·O^P

=0,0899·(82,072+0,375·2,906)+0,265·10,375-0,0333·1,521=7,4762+2,7494-

-0,0506=10,175

4. КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА

Для обеспечения полноты сгорания топлива воздух в печь подается с избытком по сравнению с теоретически необходимым

. ОБЪЕМ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

При полном сгорании 1кг жидкого топлива или 1 газообразного  в образующихся газообразных продуктах должны содержаться продукты полного окисления горючих элементов СО2, SO2, Н2О, N2 и избыток кислорода О2.

При сжигании жидкого или газообразного топлива количество продуктов сгорания определяется, /кг:

объем трехатомных газов (СО2 и SO2)

·(C^P+0,374·S^P)

- объем азота

- объем водяных паров

где - удельный расход пара на распыл мазута

 кг пара/кг топлива

0,111

- объем кислорода

18,106

Процентный состав какого-либо компонента в продуктах сгорания

определяется из соотношения

. ЭНТАЛЬПИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Энтальпия продуктов сгорания рассчитываете на 1 кг жидкого или на 1газообразного топлив, кДж/кг (кДж/):

=17889

Энтальпия действительного количества воздуха, кДж/кг (кДж/)

. ПОСТРОЕНИЕ H−t ДИАГРАММЫ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ

Эффективность использования топлива в топочном устройстве определяется двумя основными факторами: полнотой сгорания топлива в топочной камере и глубиной охлаждения продуктов сгорания.

Распределение вносимой в топку теплоты на полезно используемую и тепловые потери производится путем составления теплового баланса.

Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива либо на 1  газообразного топлива.

Располагаемая теплота, кДж/кг (кДж/ )

G_ф.пар (h_пар - r) =0,3(2794,4-1899,6)=268,44

При сжигании жидких и газообразных топлив и  пренебрежимо малы (т.е  и  ).

Наибольшей из потерь, как правило, является потеря теплоты с уходящими газами, %

Потеря теплоты через ограждения () при установившемся режиме

определяются по уравнению теплопередачи через плоскую стенку

 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду, Вт/(·К). Определяется по формуле

Расчет температуры наружной поверхности стенки производится из

равенства тепловых потоков через теплопроводность и теплоотдачу

=

Расход топлива, кг/с, /с

Проверка теплового баланса

=0

9. ПОДБОР КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА

Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора

Общее количество дымовых газов, н/ч

Технические характеристики выбранного котла-утилизатора:

10. РАСЧЕТ ИСПАРИТЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Задаемся двумя температурами газов за испарителем  и

1)

Энтальпия газов на входе в испаритель, кДж/:

Энтальпия газов на выходе из испарителя, кДж/

Расход газов, проходящих через котел, /с

Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси, кВт

Средний температурный напор,

Средняя температура газов,

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(·К)

Скорость движения дымовых газов определяется по формуле

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(·К)

Тепловосприятие испарителя

2)

Энтальпия газов на входе в испаритель, кДж/:

Энтальпия газов на выходе из испарителя, кДж/

Расход газов, проходящих через котел, /с

Средний температурный напор,

Средняя температура газов,

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(·К):

Скорость движения дымовых газов определяется по формуле

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(·К)

Тепловосприятие испарителя

3)  По графику определили =327

=327

Энтальпия газов на входе в испаритель, кДж/:

Энтальпия газов на выходе из испарителя, кДж/

Расход газов, проходящих через котел, /с

Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси, кВт

Средний температурный напор,

Средняя температура газов,

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(·К)

Скорость движения дымовых газов определяется по формуле

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(·К)

Тепловосприятие испарителя

. РАСЧЕТ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Задаемся двумя температурами газов за экономайзером  и

1)  Теплота, отданная дымовыми газами в КУ, кВт:

Энтальпия газов на выходе из экономайзера, кДж/

Количество теплоты, отданное газами в экономайзере, кВт

Паропроизводительность КУ при получении насыщенного пара, кг/с

Средний температурный напор,

Средняя температура газов,

Скорость движения дымовых газов определяется по формуле

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(·К)

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(·К)

Тепловосприятие экономайзера

2)

Энтальпия газов на выходе из экономайзера, кДж/

Количество теплоты, отданное газами в экономайзере, кВт

Паропроизводительность КУ при получении насыщенного пара, кг/с

Средний температурный напор,

Средняя температура газов,

Скорость движения дымовых газов определяется по формуле

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(·К)

Тепловосприятие экономайзера

3).

Вывод

В данной курсовой работе, мы рассчитали тепловую нагрузку печи; процессы горения топлива; составили тепловой баланс печи и рассчитали тепловой к.п.д. и расход топлива; подобрали котел-утилизатор КУ-125 с объемом дымовых газов  нм³/ч; провели расчет испарительной поверхности КУ с определением температуры газов на входе в экономайзер; провели расчет экономайзера КУ с определением температуры газов на выходе из котла-утилизатора.