Часовой и удельный расход топлива

Тип работы:
Практическая работа
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1. Определение потерь КПД и часового расхода топлива

Цель: 1. Приобрести навыки по расчету КПД и часового расхода топлива; 2. Закрепить навыки пользования справочной литературой.

Ход работы:

1 Определяют располагаемую теплоту для топлива, кДж/кг, по формуле:

где — низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг;

— теплота, внесенная в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром, отработанным паром или другим теплоносителем в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателем, кДж/кг;

— физическая теплота, внесенная топливом, кДж/кг;

— теплота, вносимая в агрегат при паровом распыливании мазута, кДж/кг;

— теплота, затраченная на разложение карбонатов (учитывается только при сжигании сланцев).

Принимают =0; =0; =0; =0.

2 Определяют потерю теплоты от механической неполноты горения. Для газа q4=0.

3 Определяют потерю теплоты с уходящими газами при сжигании топлива q2, %, по формуле:

где Iух — энтальпия уходящих газов, определяется по таблице 2.1 при соответствующих значениях и выбранной температуре уходящих газов

— энтальпия теоретического объема холодного воздуха, при tв=, кДж/кг, определяется по формуле:

— коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, берется из практической работы 1 в сечении газохода после последней поверхности нагрева =Iвн=1,31;

4 Определяют потерю теплоты от химической неполноты сгорания при сжигании топлива q3=0,5;

5 Определяют потерю теплоты от наружного охлаждения при сжигании газа q5, %, по формуле:

где q5ном =1,7- потеря теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла, определяется по таблице 6 в приложении В;

Dном =10- номинальная нагрузка парового котла, т/ч;

D=10 — расчетная нагрузка парового котла, т/ч.

6 Определяют полезную мощность парового котла Qпг, кВт, по формуле:

(3. 5)

где =2,8кг/с — расход выработанного перегретого пара, кг/с;

=2,8кг/с — расход выработанного насыщенного пара, кг/с;

— энтальпия перегретого пара, питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла, кДж/кг;

p=3% - непрерывная продувка парового котла, %, учитывается только при p> 2

7 Определяют потерю теплоты в виде физической теплоты шлаков и потерю от охлаждения балок и панелей топки, не включенных в циркуляционный контур котла при сжигании газа q6, %, по формуле:

,

где =0, =0,3

8 Определяют КПД брутто парового котла, %, из уравнения обратного теплового баланса по формуле:

)

9 Определяют расход топлива Bпг, кг/с, подаваемого в топку парового котла, из уравнения прямого теплового баланса, по формуле:

10 Определяют расчетный расход топлива для газообразного топлива в нашем случае Врпг=0,46;

11 Для последующих расчетов определяют коэффициент сохранения теплоты, по формуле:

2. Изучение конструкции топки

Цель: Изучить конструкцию топки.

Ход работы:

Классификация топочных устройств

Все топочные процессы разделяются на три типа: слоевой, факельный, вихревой (циклонный). Факельный и вихревой способы могут быть объединены в 1 камерный. Выбор способа сжигания топлива зависит от мощности и конструкции парового и водогрейного котла.

Виды топлива и свойств залы

Сжигание топлива производится в топочном устройстве (топке) представляющем собой сочетание системы горелок или механизмов с топочной камерой, которая предназначена для организации процесса горения. Слоевые топки применяются только для сжигания твердого топлива, они весьма разнообразны по конструкции. Классифицировать слоевые топки можно по различным признакам: по характеру обслуживания, размещению и состоянию слоя топлива, направлению движения топлива и воздуха.

Рисунок 1.1 — Слоевая топка

Рисунок 1.2 — Факельная топка

Рисунок 1.3 — Вихревая топка

Зависимости от характера обслуживания слоевые топки разделяются на топки с ручным забросом топлива, полумеханические и механические. Механической топкой называют топочное устройство, в котором все операции (подача топлива, удаление шлаков, а при необходимости шуровка топлива) выполняется механизмами, если при обслуживании топки имеется доля ручного труда, то топка называется полумеханическая.

В зависимости от размещения и состояния слоя топлива, топки можно разделить на топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным лежащим слоем топлива.

Топки с движущейся колосниковой решеткой и перемещающейся вместе с ней топливом.

Топки с неподвижной колосниковой решеткой и движущейся по ней топливу. В зависимости от взаимного направления движения потоков топлива и воздуха различают топки со встречной, поперечной и параллельной схемой движения топлива и воздуха.

Топки для сжигания жидкого топлива.

В топках промышленных паровых и водогрейных котлов в качестве аварийного топлива обычно сжигается мазут разных марок.

Для сжигания мазута необходимо его предварительная подготовка: уменьшение вязкости и распыление, при котором обеспечивается испарение мазута. Горение жидкого топлива происходит только в газовой фазе. Горению топлива должно предшествовать его испарение, смешение с его окислителем. Прогрев горючей смеси до температур, при которых обеспечивается большая интенсивность протекающих реакций горение.

Распыление и распределение жидкого топлива в потоке окислителя (воздуха) производится в элементе горелки называемой форсункой. Под горелкой понимается устройство, состоящее из форсунки воздуха направляющего аппарата и амбразуры. Форсунки можно классифицировать по различным признакам чаще всего их классифицируют по способу распыления топлива. Форсунки, в которых распыление топлива производится за счет потенциальной энергии струи мазута, находящегося под давлением, называются механическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется кинетическая энергия распыляющего агента (воздух, пар) называется пневматическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется механическая энергия вращающегося распылителя (диск) называются ротационными.

К форсункам предъявляется ряд требований, основными из которых являются:

1) Надежность

2) Устойчивость зажигания и стабильность фронта горения в широких диапазонах изменения нагрузки котла.

3) Обеспечение заданной мощности котла и температура перегретого пара.

4) Обеспечение полного горения при минимальных коэффициентах избытка воздуха в широких диапазонах изменения нагрузки.

5) Простота изготовления, ремонта обслуживания.

6) Быстрота перехода в другой вид топлива.

Механические форсунки имеют узкий диапазон регулирования мощности, так как при сжигании давления мазута заметно ухудшается качество распыления. Пневматические форсунки с паровым распылением создают шум и расходуют большое количество пара (от 0,3- 1 кг пара на 1 кг мазута). Комбинированные паромеханические форсунки обеспечивают удовлетворительное распыление мазута в диапазоне изменения мощности форсунки от 20 до 100% и имеют расход пара 0, 03 кг на 1 кг мазута. Форсунки с паровым распылением мазута могут применяться для кратковременной работы, например для растопки котла. Ротационные форсунки в настоящее время находят все более широкое применение, особенно для водогрейных котлов.

Рис.

3. Изучение горелочных устройств для различных типов горелок

Цель: Изучит горелочные устройства для различных типов горелок.

Ход работы:

Газовые горелки — устройство, обеспечивающее подачу определенного количества горючего газа и окислителя предназначенного для создания условий смешения их транспортировки образовавшейся смеси к месту сжигания и сгорания газа.

Есть горелки, у которых к месту сгорания подается только газ или газ и воздух, но без предварительного смешения их внутри горелки.

Требования, предъявляемые к горелки

1) Создание условий для полного сгорания газа с минимальным избытком воздуха и выходом вредных веществ в продуктах сгорания.

2) Обеспечение необходимой теплопередачи и максимального использования теплоты газового топлива. Наличие в пределах регулирования. Отсутствие сильного шума.

Простота конструкции, удобство ремонта и безопасность в эксплуатации.

Возможность применения автоматики регулирования и безопасности.

Основные технических характеристики горелок:

1) тепловая мощность- количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании часового расхода газа проходящего через горелку: различают номинальную, максимальную и минимальную тепловую мощность горелок.

Номинальная тепловая мощность- максимально допустимая мощность при длительном работе горелки с минимальным коэффициентом избытка воздуха.

Минимальная тепловая мощность- определяет тот нижний предел работы горелки с коэффициентом избытка воздуха равным 1,1 при котором горелка работает устойчиво.

Максимальная тепловая мощность составляет 0,9 от мощности соответствующей верхнему пределу работы горелки.

2) Шумовая характеристика уровень звукового давления создаваемого при работе горелок.

3) Давление газа и воздуха перед горелкой подразделяется на номинальное, максимальное, минимальное.

4) Номинальная относительная длина факел- расстояние по оси факела от выходного сечения горелки до топки, где концентрация СО при коэффициенте избытка воздуха =1 составляет 95% от максимального значения.

5) коэффициент избытка первичного воздуха показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания подается в горелку.

6) коэффициент избытка вторичного воздуха показывает, какая часть воздуха от теоретически необходимого для сгорания газа подается в топку или непосредственно к пламени из окружающего пространства.

По способу подачи воздуха и коэффициента избытка первичного воздуха горелки могут быть разделены на диффузионные = 0; инжекционные 1, 1; с принудительной подачей воздуха (дутьевые).

Диффузионные горелки наиболее просты в устройстве, представляют собой трубу с просверленными отверстиями. Газ вытекает из отверстий, а необходимый для горения воздух в качестве вторичного притекает полностью из окружающего пространства. В диффузионных горелках процессы смешения газа с воздухом и горения свершается параллельно на входе газа из горелок. Домашние горелки являются диффузионными.

Особенностью диффузионных горелок является:

1) Обеспечение длинного пламени со сравнительно невысокой температурой (при использовании в качестве топлива углеводородных газах пламя желто- белого цвета.

2) Наличие продуктов сгорания несгоревших частиц топлива химическая неполнота сгорания.

3) Необходимость иметь большой объем топочной камеры.

Достоинством горелок этого типа является малогабаритность и простота конструкции. Удобство и безопасность эксплуатации широкий диапазон регулирования мощности. К недостатка горелок относится повышенный по сравнению с другими видами горелок коэффициент избытка воздуха, ухудшение условий догорания газа и выделение при сжигании углеводородных газов продуктов неполного сгорания. Диффузионные горелки применяют для сжигания искусственных газов, при этом на сжигание 1 м горючего газа требуется небольшое количество воздуха эти горелки обычно с небольшим расходом газа. В горелках этого типа можно сжигать природные и сжиженные углеводородные газы, где требуется длинный факел с равномерной температурой по его длине: печи мартеновские, стекловаренные печи.

Инжекционные горелки — горелки, у которых необходимый для горения, воздух поступает полностью 1 или частично 1 в качестве первичного, а подача его осуществляется за счет кинетической энергии струи газа, вытекающей из сопла.

У инжекционных горелок процессы смешения газа с воздухом частично разделены или полностью разделены. Инжекционные горелки обеспечивают хорошее смешение газа с воздухом. Инжекционные горелки с 1 работают на среднем давлении газа 10−90 кПа.

Рисунок 2.1 — Диффузионная горелка

часовой расход топливо горелка

Горелка с принудительной подачей воздуха, воздух необходимый для горения нагнетается принудительным вентилятором или компрессором.

Газ из газопровода подается в газораспределительное устройство, а из него через сопло вытекает в закрученный поток воздуха, здесь происходит смешение газа с воздухом. Подготовленная газовоздушная смесь подается через насадку к месту сжигания. К особенностям горелок этого типа относятся: возможность создавать горелки на любые расходы газа; возможность работать при любом давлении в топке; меньшая удельная металлоемкость по сравнению с инжекционными горелками; обладание большим коэффициентом предельного регулирования.

4. Расчёт энтальпии уходящих дымовых газов

Цель:

1. Приобрести навыки по расчёту энтальпии уходящих дымовых газов.

2. Закрепить навыки пользования справочной литературой.

Ход работы:

Исходные данные:

Выбирают следующие диапазоны температур:

топка 900? С — 1400? С,

пароперегреватель 500? С — 1000? С,

конвективные пучки 200? С — 700? С,

водяной экономайзер 200? С — 300? С,

воздухоподогреватель 100? С — 200? С

1 Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур для мазута кДж/кг, по формуле

где — энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3, принимается для каждой выбранной температуры;

— теоретический объём воздуха, необходимого для горения м3/кг.

2 Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур при сжигании мазута кДж/кг, по формуле

где — энтальпия 1 м3 трёхатомных газов, теоретического объёма трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров, принимаются для каждой их выбранной температуры кДж/м3;

— объём трёхатомных газов, теоретический объём азота и водяного пара, м3/кг.

3 Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур при сжигании мазута, кДж/кг по формуле

4 Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха кДж/кг, по формуле

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты расчётов энтальпий продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата

Поверхность нагрева

Темп. после пове. нагрева? С

1

2

3

4

5

6

Верх топочной камеры фестон,

1400

9206,86

7562,356

2094,665

9657,021

1300

4824,366

6951,252

1929,746

8880,998

1200

4424,64

6352,873

1769,856

8122,729

1100

4022,4

5767,352

1608,96

7376,312

1000

3620,16

5185,334

1448,064

6633,398

900

3230,49

4608,204

1292,196

5900,4

Пароперегреватель

1000

3620,16

5185,334

1448,064

6633,398

900

3230,49

4608,204

1292,196

5900,4

800

2850,876

4041,462

1140,35

5181,812

700

2468,748

3485,454

987,499

4472,953

600

2091,648

2944,52

836,659

3781,179

500

1724,604

2422,209

689,842

3112,051

Конвективные пучки

700

2468,748

3485,454

987,499

4472,953

600

2091,648

2944,52

836,659

3781,179

500

1724,604

2422,209

689,842

3112,051

400

1365,102

1907,712

546,041

2453,753

300

1015,656

1409,241

406,262

1815,503

200

671,238

926,242

268,495

1194,737

Водяной экон.

300

1015,656

1409,241

406,262

1815,503

200

671,238

926,242

268,495

1194,737

Воздухоподогреватель

200

671,238

926,242

268,495

1194,737

100

334,362

455,841

133,745

589,585

1.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой