Определение КПД котельного агрегата нетто

Курсовая работа

на тему: «Определение КПД котельного агрегата нетто»

Задание на курсовую работу (проект)

1. Определить КПД котельного агрегата брутто () по данным испытаний и сравнить с нормативным значением.

2. Определить часовой расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата.

3. Определить температуру точки росы по данным анализа топлива.

4. Определить мощность электродвигателей тягодутьевых машин (дутьевого вентилятора, дымососа).

5. Определить мощность электродвигателя питательного насоса.

6. Определить КПД котельного агрегата нетто ().

7. Определить неточность в определении расхода топлива, если термопара показывает температуру острого пара (t_о) за котлом на 5÷10 ⁰С выше.

8. Для данного котельного агрегата составить типовую схему размещения точек измерений при балансовых испытаниях.

1. Определение КПД котельного агрегата брутто по данным испытаний

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто определяется по обратному балансу, %.

,

а) Потери тепла от механического недожога определяются по формуле, %

где =0,1% – зольность топлива на рабочую массу;

– доля золы топлива в шлаке и провале;

– доля золы топлива в уносе;

- содержание горючих в шлаке;

-содержание горючих в уносе;

Для мазута ;

– располагаемое тепло на 1 кг твердого или жидкого топлива, кДж/кг

Для технических расчетов определяется как =38799,4+209,34=39008,74 кДж/кг

где =38799,4 кДж/кг – низшая теплота сгорания топлива

– физическое тепло топлива, кДж/кг,

=2,326*90=209,34 кДж/кг,

где – теплоемкость топлива

– температура топлива, ^оС.

= кДж/кгּК

где =3,0% – влажность топлива на рабочую массу

– теплоемкость сухой массы топлива, Дж/кгּК.

Теплоемкость мазута при температуре t определяется

при t<100 ⁰С 1,89+0,0053t, кДж/кгּК

при t<100–150 ⁰C 1,3+0,0112t, кДж/кгּК

Температура подогретого мазута принимается равной

Следовательно, при , 1,89+0,0053*90=2,367 кДж/кгּК

б) Потери тепла с уходящими газами определяется, %

= %

где = 39008,74 – кДж/кг – располагаемое тепло на 1 кг твердого топлива,

- энтальпия уходящих газов при соответствующем коэффициенте избытка воздуха и температуре , кДж/кг,

2620,47 + (1,3167–1)*2321,97 = 3355,84 кДж/кг

Значения = 2620,47 кДж/кг, = 2321,97 кДж/кг

кДж/кг кДж/кг

=1,1667+0,15=1,3167 кДж/кг

где;

= – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

=3,0% – содержание кислорода на выходе из топки

= кДж/кг

в) Потери тепла от химического недожога, %

= =

, , - содержание в уходящих газах продуктов неполного сгорания топлива, %

где – объем сухих газов

=14,296–1,408=12,888 м³/кг

где - объем дымовых газов

=1,563+8,09+1,408+(1,3167–1)*10,214=14,296 м³/кг

где - объем трехатомных газов

=

=0,0186*(83,0+0,375*2,8)=1,563м³/кг

где теоретический объем азота

=0,79*10,214+0,08*0,3=8,09 м³/кг

где – теоретически необходимый для полного сгорания топлива объем воздуха,

= =0,0889 (83,0+0,375*2,8)+0,265*10,4–0,0333*0,4=10,214 м³/кг

где – объем водяных паров

= 1,356+0,016 (1,3167–1)*10,214=1,408 м³/кг

где – теоретический объем водяных паров

=0,111*10,4+0,0124*3,0+0,0161*10,214=1,356 м³/кг

г) Потери тепла от наружного охлаждения q₅ определяем по рис. 1.

Рис. 1. Потери тепла от наружного охлаждения

1 – котельный агрегат (с хвостовыми поверхностями); 2 – собственно котел (без хвостовых поверхностей).

q₅₌0,65%

д) Потери с физическим теплом шлаков для твердого топлива, %

Для мазута

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто

=

=100 – (5,186+0,596+0,02+0,65+0)=93,548%

2. Определяем часовой расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, кг/ч

= кг/ч =3,8 кг/с

где - тепло полезно-использованное в котельном агрегате

=

=160000 (3476,9–924,24)+0,05*160000 (1491,3–924,24)=499155200 кДж/час

где =160000 кг/час – паропроизводительность котельного агрегата

– величина непрерывной продувки, принимаем ;

=1491,3 кДж/кг – энтальпия продувочной воды

=3476,9 кДж/кг-энтальпия перегретого пара

=924,24 кДж/кг – энтальпия питательной воды

Энтальпия перегретого пара i₀ определяется по давлению Р₀=10 МПа и температуре t₀=5408С

Энтальпия питательной воды определяется по температуре питательной воды =215 ^оС и давлению =13 МПа.

Для барабанных котельных агрегатов =1,3*10=13 МПа

Энтальпия продувочной воды определяется по давлению в барабане =1,2*10=12 МПа

3. Определение удельного расхода условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла

Удельный расход условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла определяется по формуле:

где – расход условного топлива, кгут/ч:

кгут/ч,

где – теплотворная способность топлива, кДж/кг;

– тепло полезно использованное в котельном агрегате, кДж/ч.

4. Температура точки росы определяется по формуле:

где = – приведенная сернистость в рабочей массе топлива

- температура, при которой происходит конденсация водяных паров, находящихся в составе дымовых газов, ⁰С.

=44,198 ⁰С

Парциальное давление водяных паров:

=атм=0,0098 МПа

5. Определение мощности электродвигателя тягодутьевых машин (дутьевого вентилятора и дымососа)

Мощность электродвигателя дутьевого вентилятора и дымососа определяется по формуле, кВт

где = 1,2 – коэффициент запаса мощности;

= 68% – коэффициент полезного действия электродвигателя;

Q – расчетная подача тягодутьевой машины, м³/c.

– напор, развиваемый тягодутьевой машиной.

а) Расчетная подача дутьевого вентилятора

=

=1,1*3,799*10,214 (1,1667–0,02+0,03–0,03) 65,87 м³/с

где - коэффициент запаса;

=718*13,6*9,8=95695 Па – барометрическое давление

- расчетный расход топлива

=3,8 (1–0,01*0,02)=3,799 кг/с

=1,1667 – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

=0,02, =0,03, =0,03 – присосы воздуха в газоходах котельного агрегата

Напор дутьевого вентилятора 1,6кПа

=

б) Расчетная подача дымососа

где = 1,1 – коэффициент запаса;

- коэффициент избытка воздуха за дымососом

Для мазута

- температура дымовых газов за дымососом

Для мазута

Напор дымососа 1,4кПа

=238,3 кВт

6. Определяем мощность электродвигателя питательного насоса

Расчетная подача питательного насоса

=1,2*0,053 м³/с

где =44,44 – паропроизводительность котельного агрегата

=1,2 – коэффициент запаса по производительности котельного агрегата

ρ – плотность воды, кг/м³, =833,33 кг/; =0,0012/кг

Мощность электродвигателя питательного насоса, КВт:

= =861,25 КВт

где

=13 МПа. – напор питательного насоса.

7. КПД котельного агрегата нетто , который учитывает затраты электроэнергии на собственные нужды определяется по формуле:

=%

где В=3,8 кг/с=13,68 т/ч – расход топлива

Q₁=138654,2 Дж/с – тепло полезно использованное в котельном агрегате

W_сн – расход электроэнергии на собственный нужды в котельном цехе

W_сн = N_дв + N_дс + N_пн + W_р + W_пл +W_зу = 186+238,3+861,25=1285,55 кВт

где N_дв=186 кВт – мощность дутьевого вентилятора;

N_дс=238,3 кВт – мощность дымососа;

N_пн=861,25 кВт – мощность питательного насоса;

8. Определим на сколько не точно определен расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, если термопара показывает температуру острого пара (t_o) за котлом на 10 ⁰С выше

По условию задания изменим температуру острого пара:

t₀^* = t₀ +10 = 540 + 10 = 550 °C

По давлению P₀ и t₀^* определяем энтальпию = 3501,9 кДж/кг и с учетом нового значения определяем расход топлива В.

Определим полезно-использованное тепло:

Определим расход топлива:

>

13678,52 кг/ч > 11426,16 кг/ч

кг/ч

9. Для данного котельного агрегата составляем типовую схему размещения точек измерений при балансовых испытаниях котельного агрегата. На схеме необходимо показать точки измерения температур воздуха (t_в), питательной воды (t_п.в.), перегретого пара (t_п), газообразных продуктов сгорания (), точки измерения давления (Р), разряжения (S), отбора проб топлива (ОПТ), уноса (ОПУ), золы (ОПЗ) и т.д. и т.п.

Рис. 2. Типовая схема размещения точек измерений при балансовых испытаниях барабанного газомазутного котла:

Q_рц – расход газообразных продуктов сгорания на рециркуляцию; G_np – расход продувочной воды, С_с – солесодержание питательной, котловой воды и насыщенного пара; К_ф – калорифер; ДРГ – дымосос рециркуляции газов; t_в, t_пв, t_п, t_вп – температура воздуха, питательной воды, пара, воды на впрыск; υ – температура газообразных продуктов сгорания; р – давление; s – разряжение; Q – расход воздуха; G_пв, G_вп, D_п – расходы питательной воды, воды на впрыск и свежего пара; R_x – анализ газов; ОПТ, ОПУ – отборы проб топлива, уноса; Э_сн – расход электроэнергии на собственные нужды; Д – дымосос; ДВ – дутьевой вентилятор.

Список литературы

1. Трембовля В.И., Фигнер Е.Я., Авдеева А.А. Тепломеханические испытания котельных установок. – М.: Энергия, 1991. -416 с.

2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под. ред. А.В. Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.

3. Парилов В.А., Ушаков С.Г. Испытания и наладка паровых котлов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 320 с.

4. Кемельман Д.Н., Эскин Н.Б. Наладка котельных установок. Справочник. – М.: Энергоатомиздат. 1989. -320 с.

5. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций./ Под. ред. А.М. Леонкова, Б.В. Яковлева. – Минск, Беларусь, 1974. – 368 с.