Основы теплового расчета парогенераторов, используемых на теплоэлектростанциях

Основы теплового расчета парогенераторов, используемых на теплоэлектростанциях

Оглавление

котел теплоэлектростанция топливо горение

1. Теоретическая часть

. Расчетная часть

.1 Материальный баланс горения

.2 Тепловой баланс

.3 Низшая теплота сгорания топлива

.4 Принципиальная схема

Список литературы

1. Теоретическая часть

Тепловой расчет парогенераторов, используемых на ТЭС

Задание.

. Составить материальный баланс парового котла.

. Составить тепловой баланс парового котла.

. Определить Q низш. раб.

. Привести принципиальную схему котла с указанием всех его элементов.

Исходные данные:

Тип котла: Е - 35 - 3,9 - 440 КТ

Температура питательной воды: t_пв= 145^оС

Вариант N6

Температура угольной пыли: t_п=80 + 1*0.05=80.05 ^оС

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель: t_вп=30 + 6*0.01=30.06 ^оС

Влажность воздуха: W^в=0.6+0.01*6,5=0.665%

Влажность пыли: W^П=3+ 0.14*6,5=3.91%

Величина продувки: P=2 %

Состав рабочий массы топлива: (пример для одного варианта)

Низшая теплота сгорания топлива: кДж/кг.

Коэффициент пересчета:

Новый состав рабочий массы топлива:

Определим новую теплоту сгорания топлива:

 кДж/кг.

2. Расчётная часть

.1 Материальный баланс горения

Расчет количества воздуха, необходимого для полного горения топлива, и расчет количества образующихся продуктов сгорания проводятся на основе закона сохранения массы веществ, участвующих в процессе.

Для горения топлива этот закон представляют в виде материального баланса горения, отнеся его к массе 1 кг твердого, жидкого или массе 1 м³ газообразного топлива.

) Теоретический расход сухого воздуха, необходимый для сжигания твердого или жидкого топлив, определяется по формуле:

2) Практический расход воздуха:

α- коэффициент избытка воздуха для котлов паропроизводительностью 35 т/ч и работающих на бурых углях равен 1,2

) Рассчитаем объем дымовых газов:

) Рассчитаем общий объем дымовых газов:

) Масса золы определяется:

где α_ун - доля золя топлива, уносимой газами по справочной литературе α_ун=0.95

α_уг - коэффициент угара; принимается α_уг=0.88

) Масса шлака определяется:

) Масса, переходящая в газ из минеральной части:

) На основании расчета процесса горения определяется масса продуктов сгорания умножения полученных объемов на плотность образующихся веществ, а результаты расчетов заносим в таблицу 1

Зная массу веществ поступающих на горение - , суммарную массу полученных продуктов горения - , рассчитаем невязку (относительную ошибку) расчетов:

2.2 Тепловой баланс

Запишем уравнение теплового баланса в общем виде:

1) Приходная часть теплового баланса в общем случае записывается в виде:

где  - располагаемое количество теплоты, МДж/кг.

 - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

 - физическая теплота топлива, МДж/кг.

 - теплота внесенная воздухом, МДж/кг.

а) Определим низшую теплоту сгорания топлива:

 кДж/кг.

б) Определим физическую теплоту топлива:

где  - теплоемкость рабочего топлива, КДж/(кг*К)

 - температура топлива, ˚С.

где  - теплоемкость твердого топлива, определяется из таблиц в зависимости от температуры топлива.  кДж/(кг*К).

 - влажность топлива.

По формуле:

 кДж/(кг*К)

Значит

 КДж/кг.

Приходная часть теплового баланса по формуле будет равна:

 кДж/кг.

) Расходная часть теплового баланса в общем случае записывается в виде:

где  - полезно используемое количество теплоты, МДж/кг.

 - потери тепла с уходящими газами, МДж/кг.

 - потери тепла от химического недожога топлива, МДж/кг.

 - потери тепла от механического недожога топлива, МДж/кг.

 - потери тепла в окружающую среду, МДж/кг.

а) Определим полезно используемое количество теплоты.

где  - паропроизводительность, кг/с.

 - продувка, %.

, ,  - соответственно энтальпия пара, питательной воды, продувочный воды, кДж/кг. Определяются из справочной литературы.

 кДж/кг. (Определяется при Мпа и ˚С)

 кДж/кг. (Определяется при ˚С).

 кДж/кг. (Определяется при МПа)

 - расход топлива, кг/с.

Затем определяем  по формуле:

б) Определим потери теплоты с уходящими газами:

где  - величина механического недожога, %.

 - избыток воздуха в уходящих газах. α_ух =1,20

 - энтальпия продуктов сгорания, КДж/кг.

, м³/кг

, м³/кг

, м³/кг

, м³/кг

Выбираем удельные энтальпии по температуре ух. газов равной 140 ^ОС для данного вида топлива и давления.

 - удельная энтальпия H2O, КДж/ м³

 ,КДж/ м³

- удельная энтальпия RO2, КДж/ м³

 , КДж/ м³

 - удельная энтальпия N2, КДж/ м³

 ,КДж/ м³

 , кДж/м³

 - определяется по таблицам при температуре уходящих газов равной 130 ˚С.

Тогда по формуле:

, кДж/кг.

Определим  по формуле:

 кДж/кг.

q₂=5.9%

в) Определим потери тепла от химического недожога топлива:

- определяется из справочной литературы в зависимости от марки топлива,

%

 кДж/кг

г) Определи потери тепла от механического недожога топлива:

- определяется из справочной литературы в зависимости от марки топлива, паропроизводительности котла, типа топки.

%.

 кДж/кг.

д) Определим потери тепла в окружающую среду:

 - определяется из справочной литературы.

%.

 кДж/кг.

е) Определим потери тепла с физической теплотой шлака:

где  - доля шлакоулавливания в топочной камере;

 =1- =0.05, где

Температура шлака для твердого шлакоудаления, принимаем из справочной литературы:

_шл.=600 ^оС

 - зольность топлива.

 - энтальпия шлака, кДж/кг. Принимаем из справочной литературы:

(при t_шл.)=560.2 кДж/кг

Определим  по формуле:

 кДж/кг

q₆=0.04835%

)Расходная часть теплового баланса по формуле:

) Приравняем приходную и расходную часть теплового баланса и определим расход топлива.

В = 0.7197кг/с

Тогда  кДж/кг

3) В табличной форме запишем тепловой баланс.

1.Распологаемое количество теплоты

.9778121.Полезно используемое количество теплоты

.Потери теплоты с уходящими газами

.Потери теплоты от химического недожога топлива

.Потери теплоты от механического недожога топлива

.Потери теплоты в окружающую среду

.Потери теплоты с физической теплотой шлака

.2292

.144049

.419889

.679556

.523755

Определим погрешность

) Определим КПД брутто:

%

2.3 Низшая теплота сгорания топлива

Определим низшую теплоту сгорания топлива:

 кДж/кг.

2.4 Принципиальная схема котла

В данном задании задан котел с естественной циркуляцией Е-35-3,9-440 КТ, где

- паропроизводительность котла, т/час

,9 - давление перегретого пара, МПа

- температура перегретого пара, ^ОС

Топливо на котором работает котел - бурый уголь. Вид шлакоудаления - твердое.

Выбираем следующую принципиальную схему котла:

Обозначения

- ВЗП (воздухоподогреватель) II ступени

- ВЗП I ступени

- ВЭК (водяной экономайзер) II ступени

- ВЭК I ступени

- Топочная камера

- Горелочное устройство

- Опускные трубы

- Экранные трубы

- Фестон

- Пароперегреватель

- Барабан

Пароперегреватель котла среднего давления с параметрами пара P=3,90 МПа, t=450 С обычно конвективный, с вертикальными змеевиками; он размещается за фестоном или за конвективным испарительным пучком. Для защиты металла выходных змеевиков от чрезмерно высокой температуры пароперегреватель выполняют по смешанной противоточно-прямоточной схеме. Выравнивание температуры пар, поступающего в прямоточную часть пароперегревателя осуществляется в выходном коллекторе прямоточной части. При наличии перед пароперегревателем только фестона неравномерность температур по ширине топки сохраняется и на входе продуктов сгорания в пароперегреватель. Повышенная местная температура продуктов сгорания может явиться причиной шлакования пароперегревателя, которое также возможно и при общем увеличении температур в топке. В целях уменьшения опасности зашлакования пароперегревателя применяется разрядка его передних рядов - фестование.

Т.к. температура подогрева воздуха для бурых углей составляет 350 - 400 ^ОС то выбираем двухступенчатую компановку воздухоподогревателя и экономайзера.

Список литературы

1. Липов Ю.М. Компоновка и тепловой расчёт парового котла / Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208с.

. Сидельковский Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий / Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 528с.

. Ривкин Таблицы / Ривкин. - М.: Энергоатомиздат.

. Кузнецов В. Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод) / В. Кузнецов. - М.: Энергия, 1973. - 296с.