Тепловой расчет и эксергетический анализ котельного агрегата

               

кДж/м³ .                    

 

         4.6 Потери эксергии от теплообмена по водопаровому тракту

 

                                        dех_п = Δех^I_Г  -  Δех _п.п. ;                                             (29)

 

                                     dex_П = 20964,76 – 15657,23 = 5307,54    кДж/м³ ,

 

или в %                                                                                      (30)

 

                                                             .

 

 

        4.7 Уменьшение эксергии продуктов сгорания за счет теплообмена в воздухонагревателе

 

                            ;                       (31)

 

          

        4.8 Увеличение эксергии воздуха в воздухонагревателе

 

              ;             (32)  

            

 

        4.9  Потери эксергии за счет теплообмена в воздухоподогревателе

 

                                                    dех_ВОЗ = Δех^II_Г  -  Δех _ВОЗ                                      (33)   

 

                                    dex_ВОЗ  = 1309,20 – 682,90 = 626,30  кДж/м³.             

                                                                                     

 

или в %                                                                              (34)

 

                                                                      .

 

 

        4.10 Составим эксергетический баланс котельного агрегата и определим энергию уходящих газов

 

                                      ех_т = Δех_п.п. + dех_гор + dех_п +dех_воз +ех_ух;                                  (35)

 

                               ех_ух= ех_т – (Δех_п.п. + dех_гор + dех_п +dех_воз)  кДж/м³ ;         (36)             

 

                 ex_yx = 36500 – (15657,23+5337,32+5307,54+626,30) = 9571,62 кДж/м³.

 

или в %

                                                               ;                                    (37)

 

                                                       .

 

       4.11 Эксергетический КПД котельного агрегата

 

                                                               ;                                          (38)

 

            

К.

 

        4.12 Эксергетический КПД котельного агрегата

        4.12.1 С воздухоподогревателем

 

                                                         ;                                   (39)

 

             

%.

 

        4.12.2 Без воздухоподогревателя

 

                                                        ;                                 (40)

 

         

%.

 

 

       Рисунок 4 – Эксергетическая диаграмма Грассмана для процесса сжигания топлива

   

 

 

 

 

 

 

 

 

       5 Выбор и расчет газотрубного котла - утилизатора

       5.1 Объем продуктов сгорания принимаем согласно расчету и по расходу газов через котел утилизатор

                                                    ,                                                          (41)

       5.2 Выбор котла - утилизатора

Выбираем котел-утилизатор Г-420. Устанавливаем параллельно 2 котла-утилизатора типа Г-420. Тогда объём продуктов сгорания для каждого котла будет равен

                                      .                      

     5.3 Определяем среднюю температуру в котле утилизаторе

        ,                                       (42)                  

          .

       5.4 Выписываем теплофизические свойства продуктов сгорания при :

;

;

;

.

        5.5 Выбираем скорость движения продуктов сгорания по дымовым трубам

.

       5.6 Определяем площадь поперечного сечения дымовых труб

                                                      

,                                           (43)

.

         5.7 Принимаем из таблиц диаметр дымогарных труб котла-утилизатора и определяем число дымогарных труб

                                                       

,                                                      (44)

.

        5.8 Принимаем полученное значение, так как оно меньше числа требуемых труб

.

       5.9 Коэффициент телепередачи конвекции от продуктов сгорания

                                     

;                        (45)

       где - поправочный коэффициент при охлаждении газов, ;

             - поправочный коэффициент, при l/d ≥ 50, .

.

        5.10 Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы

                                                     ;                                                  (46)

где - коэффициент загрязнения поверхности нагрева.

      .

       5.11 Теплота, переданная продуктами сгорания воде в обоих котлах

                                            ,           (47)

.

        5.12 Определяем величину среднетемпературного напора

                                                 ,                        (48)

        где  - разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;

- разность температур сред  на другом конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

,

,

.

       5.13 Определяем поверхность нагрева каждого котла-утилизатора

                                           ,                                        (49)

.

       5.14 Длинна дымогарных труб

                                                                                                            (50)

.

3,18 < 4,96

 

   5.15 Паропроизводительность каждого котла-утилизатора

                                        

                                   (51)

.

       5.16 Эксергетический К.П.Д.

                     ,                       (52)

.

       5.17 Потери эксергии за счет теплообмена с внешней средой

                    ;                           (53)

 

,

                                        

,                               (54)

,

или в процентах

                                        

;                         (55)

.

        5.18 Эксергетический баланс котельного агрегата с котлом утилизатором

                      

,                (56)

откуда

                      ,                    (57)

,

или в процентах

                                   ,                                             (58)

.

       5.19 Эксергетический К.П.Д котельного агрегата с котлом утилизатором

                                      ,                   (59)

.

 

        Вывод: добавили в систему котел-утилизатор дымовых газов, который позволил увеличить КПД котельного агрегата, поэтому, его наличие благоприятно отражается на энергосбережении и использования вторичных энергоресурсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

    6 Горелочные устройства и их выбор [5]

       Выбираем акустическую газовую горелку (АГГ).

       Сжигание жидкого и газообразного топлива осуществляется с помощью устройств, называемых горелками. Они предназначены для ввода топлива и окислителя (обычно воздуха) в печь или топку, смешения потоков до начала горения или в самом процессе горения и стабилизации факела.

АГГ используются для энергетических топок, для печей пиролиза углеводородного сырья и высокотемпературных трубчатых печей нефтяных технологических процессов. Конструкция АГГ разработана на принципиально новой теоретической основе с применением акустического резонанса. Акустические горелки обладают рядом преимуществ:

- высокая теплопроизводительность  сочетается с равномерным сжиганием газообразного топлива любого состава;

- простота конструкции  и небольшая масса облегчают  их изготовление, монтаж, ремонт, обслуживание;

- равномерное  излучение тепловой энергии в  топке способствует улучшению рабочего режима и увеличению межремонтного пробега;

- в результате  вихревого смешения топливного  газа с воздухом в горелках образуется однородная газовоздушная смесь, сгорающая с малым избытком воздуха;

- горелки пригодны  для подключения к автоматической  системе управления тепловым процессом топки;

- большой ресурс  работы (30000 ч).

 

 

         7 Выбор схемы и описание работы пароперегревателя

       Пароперегреватель – устройство для повышения темперетуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле. Пароперегреватели устанавливают в зоне высокой температуры газов, чтобы обеспечить наиболее высокие выходные температуры пара. Поэтому они работают в тяжелых условиях. При работе котлов температура газов по сечению газохода обычно неравномерна, а следовательно, температура пара по отдельным змеевикам, находящихся в разных зонах, может сильно отличаться.[5]

       Данный пароперегреватель с вертикальными трубами предназначен для повышения температуры пара, поступающего из испарительной части котла. Температура перегретого пара должна поддерживаться постоянной всегда, так как при ее понижении повышается влажность пара в последующих ступенях турбины, а при повышении появляется опасность термических деформация и снижения прочности. Температуру можно поддерживать с помощью пароохладителей. Пароперегреватель этого типа имеет змеевиковую поверхность нагрева с коллекторами 6. Расположение труб 2 вертикальное, а труб 4 потолочное. В соединенном газоходе коллектора 6 пароперегревателя и вертикальные змеевики подвешены  скобами подвески 3  к трубам соответственно потолочного перегревателя 5 и каркасу котла или здания. Дистанционирование труб 2 осуществляется дистанционирующими гребенками 1 и накладками 7.[6]

 

         8 Выбор схемы и описание работы воздухоподогревателя [6]

       Воздухоподогреватель – устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей в топку котла.  Воздухоподогреватель служит для подогрева воздуха перед поступлением его в топку, что улучшает процесс горения, особенно при сжигании влажных топлив.

        Выбираем для нашего котельного агрегата постановку трубчатого однопоточного воздухоподогревателя.

        Данный воздухоподогреватель является трубчатым и выполняется из тонкостенных труб 1, герметично заделанных в отверстие трубных досок с помощью приварки, взрывом или иным способом. Нижняя трубная доска является опорной, устанавливается на колонны каркаса 4.

        По трубам движутся продукты сгорания (v=9-13 м/с), а в межтрубном пространстве в поперечном направлении со скоростью вдвое меньшей проходит воздух. Этим обеспечивается эффективный теплообмен между колоннами. Воздух может совершать несколько перекрестных ходов, для чего устанавливаются промежуточные трубные доски. Снаружи от окружающей среды воздухоподогреватель отделен пропускными коробами 3 и металлическими стенками. При работе котла трубы 1 вследствие нагрева удлиняются, перемещая промежуточные и верхнюю трубные доски. Для обеспечения свободного перемещения трубной системы при сохранении плотности между газоходами и внешней средой, а также между воздушной и газовой средами предусматривается установление компенсаторов, которые выполняют в виде сегментов линз, привариваемых по всему периметру с одной стороны к балкам перепускного короба, а с другой - к стене газохода или к трубной доске.

 

         9 Выбор схемы и описание работы экономайзера