Анализ теплотехнической эффективности оборудования

Потери теплоты с  уходящими газами по [4]

,

где  – энтальпия холодного воздуха.

Потери теплоты в  котлоагрегате по [4] с химическим недожогом q₃=0%.

Потери теплоты  в  котлоагрегате от механической неполноты  сгорания топлива для бурого угля %.

Потери теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата  принимаются по рис. 4-9  из [2] при  номинальной нагрузке (75т/ч) и составляют .

Потери теплоты с  физическим теплом удаления шлаков в  случае жидкого шлакоудаления из [3]

=0,00236.

_{где – доля шлакоудаления в топочной камере;}

  a_ун=0,95 – доля золы топлива в уносе;

(сt)_шл=0,56 кДж/кг – энтальпия шлака при твердом шлакоудалении при температуре  t_шл=600ºС по табл.3.5 из [2]

Таким образом, потери теплоты с физической теплотой шлака .

 
       Относительная погрешность определения КПД котлоагрегата (брутто) методом обратного баланса составила:

 

Определение жаропроизводительности топлива

Жаропроизводительность топлива - это температура, до которой нагревались бы образующиеся продукты сгорания, если бы горение происходило в адиабатических условиях без подогрева воздуха при .

Жаропроизводительность  топлива без учета влаги в  воздухе 

.

Жаропроизводительность  топлива с учетом влаги в воздухе  по [6]

 ºС.

Жаропроизводительность  топлива с учетом расхода теплоты  на расплавление золы и влаги, содержащейся в воздухе по [6]:

 ºС.

 

Изменение объема сухих продуктов горения в действительных условиях и при теоретических по[6]

.

Определение теоретической, калориметрической и расчетной  температур горения топлива

 

Температура, которая  имела бы место при сжигании топлива в калориметрической бомбе, называется калориметрической и определяется по  формуле из [3]:

.

Температура, которая  имела бы место в условиях полного  отсутствия теплообмена между продуктами сгорания и поверхностями нагрева, называется теоретической температурой сгорания топлива с учетом диссоциации:

При сжигании твердого топлива  теплотой диссоциации пренебрегаю  и рассчитываю теоретическую  температуру по энтальпиям воздуха и продуктов сгорания, с учетом подачи в топку горячего воздуха .

Теоретическую температуру горения  определяю с помощью энтальпий, рассчитанных по формуле [1]

 

1. При температуре газов и воздуха 200⁰С:

Теоретическая энтальпия воздуха

где  , – удельные энтальпии продуктов сгорания воздуха из[6]

Теоретическая энтальпия продуктов  сгорания

Энтальпия продуктов сгорания при a=1,4

2. При температуре газов и воздуха 1800⁰С:

Теоретическая энтальпия воздуха

 

 

 

Теоретическая энтальпия продуктов  сгорания

 

Энтальпия продуктов сгорания при a=1,4

3. При температуре газов и воздуха 2000⁰С:

Теоретическая энтальпия воздуха

Теоретическая энтальпия продуктов  сгорания

Энтальпия продуктов сгорания при a=1,4

4. При температуре газов и воздуха 2100⁰С:

Теоретическая энтальпия воздуха

Теоретическая энтальпия продуктов  сгорания

Энтальпия продуктов сгорания при a=1,4

5. При температуре газов и воздуха 2200⁰С:

Теоретическая энтальпия воздуха

Теоретическая энтальпия продуктов сгорания

Энтальпия продуктов сгорания при a=1,4

 

Таблица 8 – Энтальпия продуктов сгорания и воздуха

Энтальпия кДж/кг	Температура продуктов сгорания, 0С
	200		1800	2000		2100	2200
	795,5	8143,25		9135,08	9935,76			10132,27
	1114,11	12049,58		3568,25	14336			17563,74
	1432,31	15306,88		17222,28	18310,3			21616,65

 

При : ,

При : .

При : ,

При : .

По полученным значениям энтальпий  газа, методом интерполяции, определяю теоретическую температуру горения:

При : ,

При : .

Расчетная температура  сгорания топлива

При ,

При .

Определение теплоты сгорания топлива  по элементарному составу

 

Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы в случае сжигания твёрдого или жидкого топлива в единицы объёма в случае сжигания газообразного топлива, называется теплотой сгорания топлива.

Для расчета теплотворной способности топлива использую формулу Менделеева

Табличные данные , а при расчете по формуле Менделеева

(погрешность расчетов 

Заключение

 

В курсовой работе рассмотрена  возможность совместной работы выбранного оборудования (котельной – два котла и паротурбинной установок с двумя турбинами П-6-3,43/0,49) и проведена оценка эффективности их работы.

Выбраны четыре котла типа Е-75-3,9ГМ, которые подходят по техническим параметрам (t_o = 435ºС, P_о = 3,43 МПа) для четырех турбин П-6-3,43/0,49.

Построен цикл Ренкина  в T,S и h,S – диаграммах (рис.4,5) и определены параметры основных точек рабочего цикла (табл.7). Рассчитаны технологические  и эксплуатационные  показатели ПТУ. Основные показатели составили:

термический КПД цикла  Ренкина ;

абсолютный внутренний КПД   .

Увеличить термический  КПД цикла Ренкина ПТУ можно, снизив значение энтальпии отработавшего  пара и увеличив значение энтальпии  питательной воды (обеспечить качественный регенеративный подогрев). Коэффициент использования топлива является показателем эффективности работы ПТУ, возрастает с увеличением производственной нагрузки. Принятая к расчёту ПТУ имеет перспективу улучшения экономических показателей.

Также определили удельный расход пара на турбину , расход топлива  на выработку электрической энергии  и коэффициенты использования топлива:

 –  в теплофикационном режиме;

 – в конденсационном режиме.

Уточнен состав оборудования ПТУ (два котла  марки  Е-75-3,9ГМ и  две турбины типа П-6-3,43/0,49). Выполнены расчеты:

теплового баланса  и  КПД (брутто) котла ;

тепловые потери (q₂=7,04%;  q₃ = 0% ; q₄ = 0,67%;  q₅ = 0,953% ; q₆ = 0,0023% );

расход топлива, подаваемого  в топку .

Для оценки эффективности  использования теплоты продуктов  сгорания выполнены расчеты:

жаропроизводительности  топлива: с учетом ( ) без учета влаги в воздухе ( ) и с учетом расхода теплоты на расплавление  золы и испарение влаги, содержащейся в воздухе ( );

температур горения  топлива: калориметрической ( ), теоретической (при и при ) и расчетной (при и при );

 теплоты сгорания топлива ( ) по элементарному составу по формуле Менделеева. Погрешность расчета составила 14,8% .

При определении потерь тепловой энергии ПТУ не учитывались  расходы теплоты на собственные нужды котлоагрегатов и турбин, потери теплоты в турбинах, кроме того, теплота отработавшего в турбинах пара из конденсатора полностью отводится в окружающую среду. При расчёте теплового баланса имеют место так же погрешности в расчётах параметров пара, питательной воды, конденсата.

В соответствии с этим потери тепловой энергии составили              Q_пот=20,58% от теплоты, выработанной котлоагрегатом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Картавская В.М., Коваль Т.В. Анализ теплотехнической эффективности оборудования: учеб. пособие. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 160 с.

2. Сорокина Л.А. Топливо  и основы теории горения: учеб. пособие. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. – 78 с.

3. Липов Ю.М., Самойлов  Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка  и тепловой расчёт парового  котла. – М.: Энергоатомиздат, 1998 г. – 208 с.

4. Кудряшов А.Н. Тепловой расчёт паровой турбины: учеб. пособие. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. – 87 с.

5. Александров А.А.  Таблицы теплофизических свойств  воды и водяного пара. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 168 с. .

6 Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций/под ред. А.М. Леонкова. – Мн.: Беларусь, 1974. – 368 с.

7. Исаев А.В. Тепловой  баланс паротурбинной установки  (ПТУ). Курсовая работа по дисциплине «Анализ теплотехнической эффективности оборудования»