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·CP+1030·HP+109·(OP-SP)-25WP
=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·(CP+0,375·SP)+0,265·HP-0,0333·OP
=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)
·(CP+0,374·SP)
- 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/ )
Gф.пар
(hпар
- 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:
Тип КУ и их количество
|
Расход дымовых газов нм3/с
|
Давление пара, МПа
|
Температура, .С
|
Площадь нагрева,
|
Площадь живого сечения для прохода
продуктов сгорания,
|
|
|
|
Газов перед котлом
|
насыщенного пара
|
Питательной воды
|
Испарительный пакет
|
Экономайзер
|
Испарительный пакет
|
Экономайзер
|
КУ-125
1 шт
|
120
|
1,9
|
660
|
209,79
|
35
|
1270
|
615
|
13,8
|
9,8
|
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.