Теплоносителем в КУ являются дымовые газы, покинувшие печь. В результате протекания процесса теплообмена в котле-утилизаторе температура дымовых газов снижается от t´1 до t´2. Питательная вода поступает в КУ с блока водоподготовки, пройдя необходимую очистку от солей жесткости и деарацию. На выходе из котла-утилизатора образуется водяной пар (нас.). Параметры работы КУ выбираются таким образом, чтобы температура полученного пара соответствовала температуре входа в печь, так как образовавшийся поток вводится в основной поток, поступающий с ТЭЦ. За КУ установлен воздухоподогреватель, служащий для подогрева воздуха, подаваемого в топку для обеспечения процесса горения.
После воздухоподогревателя дымовые газы поступают в контактный аппарат с активной насадкой (КТАН), где их температура снижается от t3 до температуры t4. Съем теплоты дымовых газов осуществляется двумя раздельными потоками воды. Один поток поступает в непосредственный контакт, а другой через стенку змеевика.
Перемещение продуктов сгорания осуществляется за счет дымососа, а воздуха – за счет работы вентилятора.
Температура водяного пара: t1-на входе в печь; t2-на выходе из печи.
Температура дымовых газов: tух - на выходе из печи; t1'- на входе в КУ; t2'- на выходе из КУ; t3’ - на входе в ВП; t4’-на выходе из ВП; t5’- на входе в скруббер; t6’- на выходе из скруббера.
4. Технологический расчет печи
4.1. Подготовка исходных данных по топливному газу и водяному пару
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3. Молекулярная масса смеси газов в топливе:
Массовая доля газов в топливе:
; ,
,
,
.
4.1.4. Удельная газовая постоянная для каждого из газов в смеси: .
,
4.1.5. Плотность топливного газа при н.у. и при рабочих условиях:
4.1.6. Удельный объем топливного газа:
.
4.1.7. Парциальное давление газов в смеси:
4.1.8. Определение свойств водяного пара
Известно, что:
производительность печи по водяному пару G=4,5 кг/с,
давление пера на входе Р1=1.0 МПа ≈ 10 бар = 9,87ат,
температура пара на входе в печь t1=179ºС,
температура пара на выходе из печи t2=730ºС.
По таблице [1] определяем свойства кипящей воды и сухого насыщенного пара
Таблица 1
t,ºC
Р=10 bar
730
ts=1790C
v′′=0,1980
h′′=2775,25
s′′=6,5990
v
h
s
0,4709
3988,61
8,3446
Изменение энтальпии:
Н – изменение энтальпии, приходящееся на 4,5кг.
Изменение энтропии:
Расчётным методом определим энтальпию перегретого пара и сравним её значение с табличным.
Ошибка по энтальпии:
Ошибка по температуре кипения:
Изменение внутренней энергии: ,
Рассчитанные по полиномиальным уравнениям:
4.2. Расчет процесса горения в печи
4.2.1. Определение основных характеристик топлива:
Значения взяты из таблицы 1.
Таблица 1
Низшая теплота сгорания топлива
Компонент
, МДж/м3
СН4
35.84
С2Н6
63.8
С3Н8
91,32
С4Н10
118.73
С5Н12
146.1
СО2
12.65
4.2.2. Элементарный состав топлива определяем по формулам:
4.2.3. Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания единицы количества топлива , кг/кг, вычисляется по формуле:
, где:
α=1,16 – коэффициент избытка воздуха.
4.2.4. Количество продуктов сгорания:
или .
Рассчитаем объем продуктов сгорания , а также содержание каждого компонента в массовых () и объемных () долях по формулам:
, ,
,
Результаты расчетов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование
CO2
H2O
N2
O2
Σ
масса i-го комп. кг/кг
1,5253
0,9259
7,8828
0,3093
10,64
масс. %,
14,3312
8,6991
74,0635
2,9061
100
объем i-го комп., м3/кг
0,7763
1,1512
6,3032
0,2165
8,4473
объем. %,
9,1905
13,6281
74,6181
2,5632
100
4.2.4. Рассчитаем энтальпию продуктов сгорания:
, где:
t – температура, К,
- теплоемкость i-го компонента, кДж/(кг٠К),
mi – масса i-го компонента, кг/кг
Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3
t, 0C
T, K
ct , п.с., кДж/(кг٠К)
Ht , п.с., кДж/кг
0
273
11,4391
0,0000
100
373
11,5414
1154,1390
200
473
11,6559
2331,1712
300
573
11,7946
3538,3688
400
673
11,9381
4775,2492
500
773
12,0820
5404,5230
600
873
12,2349
6040,9895
700
973
12,3919
7340,9414
800
1073
12,5416
8674,3359
1000
1273
12,8120
10033,2439
1500
1773
13,8046
12812,0027
Построим график зависимости H t, п.с. = f(t):
Рис. 2. График зависимости H t, п.с. = f(t).
4.3 Тепловой баланс печи, определение КПД печи и расхода топлива.
4.3.1. Полезная тепловая нагрузка печи , Вт:
