Расчет топлива и продуктов сгорания за котлом КВГМ-180-150

Элементарный состав рабочей массы топлива, %

Метан СН₄=92,8

Двуокись углерода СО₂=0,1

Этан С₂Н₆=3,9

Сероводород Н₂S=0

Пропан С₃Н₈=1,0

Кислород О₂=0

Бутан С₄Н₁₀=0,4

Окись углерода СО=0

Пентан С₅Н₁₂=0,3

Водород Н₂=0

Азот N₂=1,5

Теплота сгорания низшая сухого газа, МДж/м³

Q^c_н=37300

Объем воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива, м³/ м³

 

V^o_в=0,0476 [0,5CO+0,5 Н₂+1,5 Н₂S+Σ (m+n/4)* C_mn – О₂] = 0,0476 [0,5*0+0,5*0+1,5*0+(1+4/4)*92,8+(2+6/4)*3,9+(3+8/4)*1+(4+10/4)*0,4+(5+12/4)*0,3) – 0]=9,5724

 

Объем продуктов сгорания, которые образовались вовремя сгорания топлива с теоретическим объемом воздуха, м³/ м³

– теоретический объем азота

 

V^o_N2=0,79 V^o_в+0,01N₂=0,79*9,5724+0,01*1,5=7,5772

– теоретический объем трехатомных газов

 

V^o_RО2=0,01 (СО₂+СО+ Н₂S+ Σm C_mH_n) = 0,01(0,1+0+0+92,8+2*3,9+3*1+4*0,4+5*0,3)=1,068

 

– теоретический объем водяных паров

 

V^o_Н2О=0,01 (Н₂+ Н₂S+Σn/2 C_mH_n+0,124d_г*0,124 d_в V^o_в) = 0,01 (0+0+2*92,8+3*3,9+4*1+5*0,4+6*0,3+0,124*10+0,124*13*9,5724)=2,2177

 

Для принятой конструкции и компоновки поверхностей нагрева используется присосы воздуха в газоходах:

– конвективная поверхность Δ ά _к.п.=1,2

Избытки воздуха в газоходах:

В конце топки α_т=1,1

Полный объем продуктов сгорания при горении топлива с избытком воздуха, с учетом присосов, м³/ м³

 

V^o_г= V^o_RО2+ V^o_N2+ V^o_Н2О+(ά _ср-1) V^o_в

 

Объем водяных паров при горении топлива с избытком воздуха, с учетом присосов, м³/ м³

 

V_Н2О= V^o_Н2О+0,0161 (ά _ср-1) V^o_в

 

Объемная доля водяных паров

 

r_H2O = V_Н2О/ V^o_г

Объемная доля трехатомных газов

 

r_RO2 = V^o_RО2/ V^o_г

 

Численные значения величин, подсчитанных по приведенным выше формулам, указаны в таблице 2.1

 

Таблица 2.1 – Объемные характеристики продуктов сгорания

Наименование величина и ее обозначение	Газоходы котла
топка	котельный пучок
Коэффициент избытка воздуха, ά»	1,1	1,2
Средний коэф-нт избытка воздуха в газоходе, άср	1,1	1,15
Объем водяных паров в продуктах сгорания, VH2O,м3/м3	2,2331	2,2408
Полный объем продуктов сгорания, Vг,м3/м3	11,8355	12,321
Объемная доля водяных паров, rH2O	0,1887	0,1818
Объемная доля трехатомных газов, rRO2	0,0902	0,0866

 

Энтальпия воздуха (МДж/м³) теоретически необходимого для горения топлива, в пределах возможных температур продуктов сгорания, МДж/м³

 

I^o_в= V^o_в(cν)_в*10^-3

 

где (cν)_в- удельная энтальпия воздуха при соответствующей температуре, кДж/ м³

Энтальпия газообразных продуктов сгорания при горении с теоретическим объемом воздуха в интервале тех же температур, МДж/м³

 

I^o_г= [(cν)_RO2*V_RО2+(cν)_N2* V^o_N2+(cν)_H2O* V^o_Н2О]* 10^-3

 

Численные значения энтальпий, подсчитанных по приведенным выше формулам, указаны в таблице 2.2

 

Таблица 2.2 – Энтальпии воздуха и продуктов сгорания в газоходах котла

ν,°C	Iво, кДж/м3	Iго, кДж/м3	α «т=1,1	α «к.п.=1,2
топка	конвективная поверхность
	966,5408	1267,424
	1958,54	2550,1891
	2978,809	3858,424		3904,831
	4031,752	5190,021		5277,357
	5114,213	6553,705		6687,103
	6214,105	7949,476		7406,527
	7346,704	9385,355		8754,507
	8510,854	10829,26		10135,24
	9701,861	12273,16	10929,18	11542,83
	10905,06	13757,17	12280,78
	1213,42	15281,28	13641,54
	13329,27	16805,4	15009,81
	15840,63	18329,52	17673,58
	16468,8	19893,74	18458,17
	19379,5	21457,97	21525,3
	20836,03	23022,2	23138,25
	22314,26	24586,42	24772,91
	23792,5	26150,65	26407,56
	25273,07	27754,98	28048,57
	26773,01	29359,32	29708,96
	28275,29	30963,65	31371,66
	29777,58	32567,99	33034,37

 

Тепловой баланс котла

 

Изложенные ниже расчеты, выполнены с целью определения коэффициента полезного действия (КПД) котла и расхода топлива.

Теплота сгорания единицы объема сухого газа, МДж/м³

 

Q^c_н=37,300

 

Подогрев топлива и воздуха вне котельного агрегата не предусмотрен. Отсутствует также форсуночное дутье. Поэтому Q_тл=0 Q_в.вн.=0 Q_ф=0.

Тогда располагаемая теплота, МДж/м³

 

Q^р_р= Q^c_н+Q_тл+ Q_в.вн.+ Q_ф=37,300

 

Потери теплоты и коэффициент полезного действия (КПД) котла.

Температура холодного воздуха, °C

t_х.в.=30

Энтальпия теоретически необходимого воздуха, кДж/м³

I^o_х.в.= 382,896

Температура уходящих газов, °C

ν_ух=152

Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах

α _ух=1,28

Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре, кДж/м³

I_ух=1482,38

Потери теплоты с уходящими газами, %

 

q₂=(I_ух- α _ух* I^o_х.в.)(100-q₄)/ Q^р_р=(1482,38–1,28*382,896)(100-0)/37300=2,7

 

Потеря теплоты от химического недожога, %

 

q₃=0,5

 

Потеря теплоты от механического недожога, %

 

q₄=0

 

 

Потеря теплоты поверхностями котла, %

 

q₅=2,8

 

Суммарная потеря теплоты котельным агрегатом, %

 

Σ= q₂+ q₃+ q₄+ q₅=2,7+0,5+0+2,8=6

 

Коэффициент полезного действия котельного агрегата, %

 

η_к.у.=100- Σ q_пот=100–6=94

 

Расход топлива при номинальной тепловой нагрузке.

Тепловая нагрузка при работе котла, МВт

 

Q_к=209

 

Расчет топлива котла при расчетной нагрузке, м³/с

 

В=Q_к*100/(Q^р_р* η_к.у).=209*100/(37,3*94)=5,96

 

Расчетный расход топлива, м³/с

 

В_р=В=5,96

 

Расчет теплообмена в поверхностях нагрева