Часовой и удельный расход топлива

Часовой и удельный расход топлива

1.Определение потерь КПД и часового расхода топлива

Цель: 1. Приобрести навыки по расчету КПД и часового расхода топлива; 2. Закрепить навыки пользования справочной литературой.

Ход работы:

1 Определяют располагаемую теплоту для топлива , кДж/кг, по формуле:

где  - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг;

 - теплота, внесенная в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром, отработанным паром или другим теплоносителем в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателем, кДж/кг;

 - физическая теплота, внесенная топливом, кДж/кг;

 - теплота, вносимая в агрегат при паровом распыливании мазута, кДж/кг;

 - теплота, затраченная на разложение карбонатов (учитывается только при сжигании сланцев).

Принимают =0; =0; =0; =0.

2 Определяют потерю теплоты от механической неполноты горения. Для газа q₄=0.

Определяют потерю теплоты с уходящими газами при сжигании топлива q₂, %, по формуле:

где I_ух - энтальпия уходящих газов, определяется по таблице 2.1 при соответствующих значениях  и выбранной температуре уходящих газов  

 - энтальпия теоретического объема холодного воздуха, при t_в= , кДж/кг, определяется по формуле:

 - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, берется из практической работы 1 в сечении газохода после последней поверхности нагрева =I_вн=1,31;

4 Определяют потерю теплоты от химической неполноты сгорания при сжигании топлива q₃=0,5;

Определяют потерю теплоты от наружного охлаждения при сжигании газа q₅, %, по формуле:

где q_5ном =1,7- потеря теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла, определяется по таблице 6 в приложении В;

D_ном =10- номинальная нагрузка парового котла, т/ч;

D=10 - расчетная нагрузка парового котла, т/ч.

6 Определяют полезную мощность парового котла Q_пг, кВт, по формуле:

 (3.5)

где =2,8кг/с - расход выработанного перегретого пара, кг/с;

=2,8кг/с - расход выработанного насыщенного пара, кг/с;

 - энтальпия перегретого пара, питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла, кДж/кг;

p=3% - непрерывная продувка парового котла, %, учитывается только при p>2

7 Определяют потерю теплоты в виде физической теплоты шлаков и потерю от охлаждения балок и панелей топки, не включенных в циркуляционный контур котла при сжигании газа q₆, %, по формуле:

,

где =0, =0,3

Определяют КПД брутто парового котла , %, из уравнения обратного теплового баланса по формуле:

)

9 Определяют расход топлива B_пг, кг/с, подаваемого в топку парового котла, из уравнения прямого теплового баланса, по формуле:

10 Определяют расчетный расход топлива для газообразного топлива в нашем случае В_р=В_пг=0,46;

Для последующих расчетов определяют коэффициент сохранения теплоты , по формуле:

2.Изучение конструкции топки

Цель: Изучить конструкцию топки.

Ход работы:

Классификация топочных устройств

Все топочные процессы разделяются на три типа: слоевой, факельный, вихревой (циклонный). Факельный и вихревой способы могут быть объединены в 1 камерный. Выбор способа сжигания топлива зависит от мощности и конструкции парового и водогрейного котла.

Виды топлива и свойств залы

Сжигание топлива производится в топочном устройстве (топке) представляющем собой сочетание системы горелок или механизмов с топочной камерой, которая предназначена для организации процесса горения. Слоевые топки применяются только для сжигания твердого топлива, они весьма разнообразны по конструкции. Классифицировать слоевые топки можно по различным признакам: по характеру обслуживания, размещению и состоянию слоя топлива, направлению движения топлива и воздуха.

Рисунок 1.1 - Слоевая топка

Рисунок 1.2 - Факельная топка

Рисунок 1.3 - Вихревая топка

Зависимости от характера обслуживания слоевые топки разделяются на топки с ручным забросом топлива, полумеханические и механические. Механической топкой называют топочное устройство, в котором все операции (подача топлива, удаление шлаков, а при необходимости шуровка топлива) выполняется механизмами, если при обслуживании топки имеется доля ручного труда, то топка называется полумеханическая.

В зависимости от размещения и состояния слоя топлива, топки можно разделить на топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным лежащим слоем топлива.

Топки с движущейся колосниковой решеткой и перемещающейся вместе с ней топливом.

Топки с неподвижной колосниковой решеткой и движущейся по ней топливу. В зависимости от взаимного направления движения потоков топлива и воздуха различают топки со встречной, поперечной и параллельной схемой движения топлива и воздуха.

Топки для сжигания жидкого топлива.

В топках промышленных паровых и водогрейных котлов в качестве аварийного топлива обычно сжигается мазут разных марок.

Распыление и распределение жидкого топлива в потоке окислителя (воздуха) производится в элементе горелки называемой форсункой. Под горелкой понимается устройство, состоящее из форсунки воздуха направляющего аппарата и амбразуры. Форсунки можно классифицировать по различным признакам чаще всего их классифицируют по способу распыления топлива. Форсунки, в которых распыление топлива производится за счет потенциальной энергии струи мазута, находящегося под давлением, называются механическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется кинетическая энергия распыляющего агента (воздух, пар) называется пневматическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется механическая энергия вращающегося распылителя (диск) называются ротационными.

К форсункам предъявляется ряд требований, основными из которых являются:

) Надежность

) Устойчивость зажигания и стабильность фронта горения в широких диапазонах изменения нагрузки котла.

) Обеспечение заданной мощности котла и температура перегретого пара.

) Обеспечение полного горения при минимальных коэффициентах избытка воздуха в широких диапазонах изменения нагрузки.

) Простота изготовления, ремонта обслуживания.

) Быстрота перехода в другой вид топлива.

Механические форсунки имеют узкий диапазон регулирования мощности, так как при сжигании давления мазута заметно ухудшается качество распыления. Пневматические форсунки с паровым распылением создают шум и расходуют большое количество пара( от 0,3- 1 кг пара на 1 кг мазута). Комбинированные паромеханические форсунки обеспечивают удовлетворительное распыление мазута в диапазоне изменения мощности форсунки от 20 до 100% и имеют расход пара 0, 03кг на 1 кг мазута. Форсунки с паровым распылением мазута могут применяться для кратковременной работы, например для растопки котла. Ротационные форсунки в настоящее время находят все более широкое применение, особенно для водогрейных котлов.

Рис.

3.Изучение горелочных устройств для различных типов горелок

Цель: Изучит горелочные устройства для различных типов горелок.

Ход работы:

Газовые горелки - устройство, обеспечивающее подачу определенного количества горючего газа и окислителя предназначенного для создания условий смешения их транспортировки образовавшейся смеси к месту сжигания и сгорания газа.

Есть горелки, у которых к месту сгорания подается только газ или газ и воздух, но без предварительного смешения их внутри горелки.

Требования, предъявляемые к горелки

) Создание условий для полного сгорания газа с минимальным избытком воздуха и выходом вредных веществ в продуктах сгорания.

) Обеспечение необходимой теплопередачи и максимального использования теплоты газового топлива. Наличие в пределах регулирования. Отсутствие сильного шума.

Простота конструкции, удобство ремонта и безопасность в эксплуатации.

Возможность применения автоматики регулирования и безопасности.

Основные технических характеристики горелок:

) тепловая мощность- количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании часового расхода газа проходящего через горелку: различают номинальную, максимальную и минимальную тепловую мощность горелок.

Номинальная тепловая мощность- максимально допустимая мощность при длительном работе горелки с минимальным коэффициентом избытка воздуха.

Минимальная тепловая мощность- определяет тот нижний предел работы горелки с коэффициентом избытка воздуха равным 1,1 при котором горелка работает устойчиво.

Максимальная тепловая мощность составляет 0,9 от мощности соответствующей верхнему пределу работы горелки.

) Шумовая характеристика уровень звукового давления создаваемого при работе горелок.

) Давление газа и воздуха перед горелкой подразделяется на номинальное, максимальное, минимальное.

4) Номинальная относительная длина факел- расстояние по оси факела от выходного сечения горелки до топки, где концентрация СО при коэффициенте избытка воздуха =1 составляет 95% от максимального значения.

) коэффициент избытка первичного воздуха показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания подается в горелку.

) коэффициент избытка вторичного воздуха показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания газа подается в топку или непосредственно к пламени из окружающего пространства.

По способу подачи воздуха и коэффициента избытка первичного воздуха горелки могут быть разделены на диффузионные = 0; инжекционные 1, 1; с принудительной подачей воздуха (дутьевые).

Диффузионные горелки наиболее просты в устройстве, представляют собой трубу с просверленными отверстиями. Газ вытекает из отверстий, а необходимый для горения воздух в качестве вторичного притекает полностью из окружающего пространства. В диффузионных горелках процессы смешения газа с воздухом и горения свершается параллельно на входе газа из горелок. Домашние горелки являются диффузионными.

Особенностью диффузионных горелок является:

) Обеспечение длинного пламени со сравнительно невысокой температурой ( при использовании в качестве топлива углеводородных газах пламя желто- белого цвета.

) Наличие продуктов сгорания несгоревших частиц топлива химическая неполнота сгорания.

) Необходимость иметь большой объем топочной камеры.

Достоинством горелок этого типа является малогабаритность и простота конструкции. Удобство и безопасность эксплуатации широкий диапазон регулирования мощности. К недостатка горелок относится повышенный по сравнению с другими видами горелок коэффициент избытка воздуха, ухудшение условий догорания газа и выделение при сжигании углеводородных газов продуктов неполного сгорания. Диффузионные горелки применяют для сжигания искусственных газов, при этом на сжигание 1м горючего газа требуется небольшое количество воздуха эти горелки обычно с небольшим расходом газа. В горелках этого типа можно сжигать природные и сжиженные углеводородные газы, где требуется длинный факел с равномерной температурой по его длине: печи мартеновские, стекловаренные печи.

Инжекционные горелки - горелки, у которых необходимый для горения, воздух поступает полностью 1 или частично 1 в качестве первичного, а подача его осуществляется за счет кинетической энергии струи газа, вытекающей из сопла.

У инжекционных горелок процессы смешения газа с воздухом частично разделены или полностью разделены. Инжекционные горелки обеспечивают хорошее смешение газа с воздухом. Инжекционные горелки с 1 работают на среднем давлении газа 10-90 кПа.

Рисунок 2.1 - Диффузионная горелка

часовой расход топливо горелка

Горелка с принудительной подачей воздуха, воздух необходимый для горения нагнетается принудительным вентилятором или компрессором.

Газ из газопровода подается в газораспределительное устройство, а из него через сопло вытекает в закрученный поток воздуха, здесь происходит смешение газа с воздухом. Подготовленная газовоздушная смесь подается через насадку к месту сжигания. К особенностям горелок этого типа относятся: возможность создавать горелки на любые расходы газа; возможность работать при любом давлении в топке; меньшая удельная металлоемкость по сравнению с инжекционными горелками; обладание большим коэффициентом предельного регулирования.

4.Расчёт энтальпии уходящих дымовых газов

Цель:

. Приобрести навыки по расчёту энтальпии уходящих дымовых газов.

. Закрепить навыки пользования справочной литературой.

Ход работы:

Исходные данные:

Выбирают следующие диапазоны температур:

топка 900ºС - 1400ºС,

пароперегреватель 500ºС - 1000ºС,

конвективные пучки 200ºС - 700ºС,

водяной экономайзер 200ºС - 300ºС,

воздухоподогреватель 100ºС - 200ºС

1 Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур для мазута кДж/кг, по формуле

где  - энтальпия 1м³ воздуха, кДж/м³, принимается для каждой выбранной температуры;

 - теоретический объём воздуха, необходимого для горения м³/кг.

2 Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур при сжигании мазута  кДж/кг, по формуле

где  - энтальпия 1м³ трёхатомных газов, теоретического объёма трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров, принимаются для каждой их выбранной температуры кДж/м³;

 - объём трёхатомных газов, теоретический объём азота и водяного пара, м³/кг.

3 Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур при сжигании мазута , кДж/кг по формуле

4 Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха  кДж/кг, по формуле

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты расчётов энтальпий продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата

1.