1 Расчетные характеристики топлива

1.1 Сжигаемое топливо: уголь Кузнецкого бассейн, 2СС, Р, СШ [1,таблица I, № 33].

1.2 Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния, %

для заданного твердого или жидкого топлива [1,таблица I, № 33]:

W^r_т=8,5%;

А^r_т=16,5%;

S^r _{(о+р) т}=0,4%;

С^r_т=66%;

Н^r_т=3,5%;

N^r_т=1,6%;

О^r_т =3,5%.

W^r_т+ А^r_т +S^r_(о+р)т+ С^r_т+ Н^r_т+ N^r_т+ О^r_т=100%;

8,5+16,5+0,4+66+3,5+1,6+3,5=100%.

1.3 Низшая теплота сгорания:

Q _т=25,33 МДж/кг

[1,таблица I, № 33].

2 Материальный баланс рабочих веществ в котле

Целью данного раздела является определение объемов продуктов сгорания, зависящих от характеристик рабочего топлива, и их энтальпий в различных частях котельного агрегата.

При определении расхода окислителя (кислорода, воздуха) учитывают, что для твердого топлива, состав рабочей массы которого задается в процентах, горючими составляющими являются углерод, водород и сера:

С^Р + Н^Р + S^Р_Ор+К + О^Р + N^P + A^P + W^P = 100 , % ;

66 + 3,5 + 0,4 + 3,5 + 1,6 + 16,5 + 8,5 = 100 , % .

2.1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания.

2.1.1 При сжигании твердого топлива теоретическое количество расходуемого на горение сухого воздуха V_B⁰, м³/кг, определяется по формуле[1, п.4-02]:

V_О^Н = 0,0889·(С^Р + 0,375·S^P_Ор+К) + 0,265·Н^Р – 0,0333·О^Р;

V_О^Н = 0,0889·(66+ 0,375·0,4) + 0,265·3,5 – 0,0333·3,5 = 6,692 м³/кг.

Так как обеспечить идеальное смешение воздуха с топливом в процессе подготовки топлива к сжиганию не удается, то для более полного выгорания топлива воздух в топку котла подают в количестве V_B⁰ < V_B.

2.1.2 Действительное количество воздуха, поступающее в топку, м³/кг

V_B = α_T·V_B⁰,

где α_T – коэффициент избытка (расхода) воздуха, зависящий от вида сжигаемого топлива, его качества, степени измельчения, способа сжигания, а также от конструкции топочного устройства; выбирается по [1,стр.176,табл.XXI] α_T = 1,3.

V_B = 1,3·6,692 = 8,6996 м³/кг.

2.1.3 Объемы продуктов сгорания, получающиеся при полном сгорании каменного угля [1, п.4-05]:

- трехатомных газов:

;

;

- азота:

;

;

- водяных паров:

;

.

2.2 Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки α_т

Принимаем в зависимости от типа топочного устройства и рода сжигаемого топлива по данным таблиц:

В нашем случаи α_т=1,3.

2.3 Присосы воздуха по принятой компоновке поверхностей нагрева по отдельным газоходам (Δα):

Принимаются в зависимости от принятой компоновки поверхностей нагрева и являются табличными данными.

Таблица 2.1 – Присосы воздуха для отдельных элементов газового тракта

Элементы газового тракта	∆α
Фестон	0
Камера догорания (охлаждения)	0
Пароперегреватель	0,03
КП1	0,05
КП2+КП3	0,2
Экономайзер	0,2

2.3.1 Присосы воздуха в газоход фестона:

Δα_ф = 0.

2.3.2 Присосы воздуха в газоход камеры догорания:

Δα_{кам. дог} = 0.

2.3.3 Присосы воздуха в газоход пароперегревателя:

Δα_пп = 0,03.

2.3.4 Присосы воздух в газоход первого котельного пучка:

Δα_кп1 =0,05.

2.3.5 Присосы воздуха в газоход второго и третьего котельного пучка:

Δα_кп2+кп3= Δα_кп2+ Δα_кп3=0,1+0,1=0,2.

2.3.6 Присосы воздух в газоход экономайзера:

Δα_эк =0,2.

2.4 Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева в соответствии с принятой компоновкой поверхностей нагрева:

где i – номер поверхности нагрева по ходу дымовых газов.

2.4.1 Избыток воздуха за фестоном:

.

2.4.2 Избыток воздуха за камерой догорания:

2.4.3 Избыток воздуха за пароперегревателем:

2.4.4 Избыток воздуха за первым котельным пучком:

2.4.5 Избыток воздуха за вторым и третьим котельным пучком:

2.4.6 Избыток воздуха за водяным экономайзером:

2.5 Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе каждой поверхности нагрева в соответствии с принятой их компоновкой:

где .

2.5.1 В газоходе топки и фестона:

2.5.2 В газоходе камеры догорания:

2.5.3 В газоходе пароперегревателя:

2.5.4 В газоходе первого котельного пучка:

2.5.5 В газоходе второго и третьего котельного пучка:

2.5.6 В газоходе водяного экономайзера:

2.6 Объём водяных паров в дымовых газах при избытке воздуха α>1:

.

2.7 Объём дымовых газов, образующихся при избытке воздуха α>1:

.

2.8 Объёмная доля сухих трёхатомных газов:

.

2.9 Объёмная доля водяных паров:

.

2.10 Суммарная объёмная доля трёхатомных газов:

.

2.11 Доля золы топлива, уносимой дымовыми газами из топки в конвективные газоходы парогенератора.

Выбирается в зависимости от типа топлива и топки и является табличным данным α_ун = 15.

2.12 Масса дымовых газов при сжигании твёрдого топлива:

.

2.13 Безразмерная концентрация золы в дымовых газах:

.

2.14 Результаты расчётов по п.п. 2.6 … 2.13. для отдельных газоходов сводим в таблицу 2.2:

Таблица 2.2 - Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

величина	размер-ность	VОН = 6,692 = 5,299 = 1,234 = 0,6016
		топка и фестон	Камера охлаждения (догорания)	ПП	КП1	КП2+КП3	Экономайзер (чугунный) без обшивки
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева α" = αТ + ΣΔαi		1,3	1,3	1,33	1,38	1,58	1,78
Средний коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева		1,300	1,300	1,315	1,355	1,480	1,680
Объем водяных паров	м3/кг	0,634	0,634	0,636	0,640	0,653	0,675
Полный объем газов	м3/кг	9,175	9,175	9,277	9,549	10,398	11,758
Объемная доля трехатомных газов		0,1345	0,1345	0,1330	0,1292	0,1187	0,1049
		0,0691	0,0691	0,0685	0,0670	0,0628	0,0574
		0,2036	0,2036	0,2015	0,1962	0,1815	0,1623
GГ = 1 – 0,01 Ar + 1,306 αCP VОН		12,197	12,197	12,328	12,677	13,770	15,518
Безразмерная концентрация золовых частиц μ3Л = 0,01 Ar aУН / GГ		0,2029	0,2029	0,2008	0,1952	0,1797	0,1595

3 ЭНТАЛЬПИЯ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

3.1 Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха

3.2 Энтальпия теоретического объема дымовых газов

3.3 Энтальпия золы в дымовых газах

3.4 Энтальпия дымовых газов

.

t,ْ C	Iо.r кДж/кг (кДж/м3)	Iо.в кДж/кг (кДж/м3)	Iзл кДж/кг	I=Io.r+(αi''-1)Io.в+Iзл кДж/кг (кДж/м3)
				Топка и фестон		Камера охлаждения (догорания)		ПП		КП1		КП2+КП3		Экономайзер (чугунный)
				I	ΔI	I	ΔI	I	ΔI	I	ΔI	I	ΔI	I	ΔI
100	991,8185	888,0284	199,98											1884
200	2010,1654	1786,764	418,5225									3465,0		3822,4	1937,9
300	3061,0888	2696,876	653,4							4739,3		5278,7	1813,7	5818,1	1995,7
400	4137,3566	3627,064	891					6225,3		6406,6	1667,3	7132,1	1853,4	7857,5	2039,4
500	5245,471	4584,02	1133,55					7891,7	1666,5	8120,9	1714,3	9037,8	1905,7	9954,6	2097,1
600	6383,5964	5554,36	1386			9435,9		9602,5	1710,8	9880,3	1759,3	10991,1	1953,4
700	7548,6324	6551,468	1638,45			11152,5	1716,6	11349,1	1746,5	11676,6	1796,4	12986,9	1995,8
800	8733,4444	7555,268	1898,325			12898,3	1745,8	13125,0	1775,9
900	9945,7686	8585,836	2165,625	14687,1		14687,1	1788,8
1000	11175,4008	9623,096	2435,4	16497,7	1810,6	16497,7	1810,6
1100	12410,001	10673,74	2715,075	18327,2	1829,5
1200	13670,1842	11737,768	2984,85	20176,4	1849,2
1300	14902,8154	12808,488	3368,475	22113,8	1937,5
1400	16182,1114	13892,529	3917,925	24267,8	2154,0
1500	17472,1824	14983,388	4353,525	26320,7	2052,9
1600	18771,8252	16080,876	4643,1	28239,2	1918,5
1700	20085,7064	17178,364	5108,4	30347,6	2108,4
1800	21403,2588	18282,544	5410,35	32298,4	1950,8
1900	22722,616	19400,108	5907,825	34450,5	2152,1
2000	24050,9126	20517,672	6217,2	36423,4	1972,9

Таблица 3.1 - Энтальпии продуктов сгорания ( -таблица)

Рисунок 3.1 - диаграмма воздуха и продуктов сгорания