№ | ФИО | Коэффициент пересчета | Нагрузка, % |
Трушачкина | 0,962 |
6. Сроки выполнения отдельных частей семестровой работы, таблица 2.
Таблица 2
Календарный план
№ | Наименование разделов курсового проекта | Срок выполнения разделов проекта | Отметка руководителя о выполнении |
Принципиальная схема котельного агрегата | |||
Графическая часть | |||
Расчет теплообмена в топке котельного агрегата | |||
Расчет теплообмена конвективных поверхностей нагрева |
Руководитель __________________________________________ / К.В. Осинцев /
Студент _____________________________________________ / Е.А. Трушачкина /
1 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания
В качестве основного вида топлива на исследуемой котельной используется природный газ.
Состав природного газа в % по объему, приводим в таблице 1.
Таблица 1 – Состав природного газа в % по объему
Метан СН4 | Этан С2Н6 | Пропан С3Н8 | Бутан С4Н10 | Пентан С5Н12 | Азот N2 | Диоксид углерода СО2 | Кислород О2 |
94,07 | 2,093 | 1,02 | 0,092 | 0,012 | 2,658 | 0,038 | 0,008 |
Плотность топлива при нормальных условиях:
В процессе теплового расчета водогрейного котла определяются теоретический и действительный объем воздуха, а так же продуктов сгорания.
Теоретический объем воздуха, который необходим для сгорания топлива в процессе сжигания газа при определяется по формуле(1):
, м3/м3 (1)
где n – число атомов водорода;
m – число атомов углерода.
![]() |
Определим теоретический объем продуктов сгорания по формуле (1):
Теоретический объем водяного пара(2):
,м3/м3(2)
где dг.тл. – влагосодержание в газообразном топливе, отнесенное к 1м3 сухого газа, г/м3; принимается dг.тл. = 10 г/м3
|
,м3/м3
Теоретический объем содержания азота в продуктах сгорания(3):
, м3/м3 (3)
м3/м3
Теоретический объем содержания трехатомных газов в продуктах сгорания(4):
, м3/м3 (4)
VRO2 = 0,01∙ [0,038+94,07+2∙2,093+3∙1,02+4∙0,092+5∙0,012] = 1,018 м3/м3
Общий теоретический объем продуктов сгорания(5):
м3/м3 (5)
м3/м3
Действительный объем продуктов сгорания рассчитывается с учетом коэффициента избытка воздуха в топке , а так же объема присосов воздуха по газоходам котельных агрегатов. Величина коэффициента избытка воздуха на выходе из топки принимается для камерной топки при сжигании газа - 1,06 [1], величина присоса воздуха
в газоходах котлоагрегата при номинальной нагрузке принимается равной:
· конвективный пучок котла
· чугунный экономайзер с обшивкой
· газоход стальной (на 10м длины) .
Принципиальная схема работы котельного агрегата и коэффициент избытка воздуха показаны на рисунке 1.
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Рисунок 1 – Принципиальная схема работы котла КВ-ГМ-23,26-150: 1 – газомазутная горелка; 2 – топочная камера; 3 – экономайзер; 4 – конвективный пучок; 5 – экранные трубы.
Значение действительного суммарного объема продуктов сгорания природного газа определяется (для среднего коэффициента избытка воздуха в газоходе котла для поверхности нагрева) с помощью формулы(6):
, м3/м3 (6)
Нахождение величины действительного объема продуктов сгорания и его состава по газоходам приведем на примере топки. Результаты приводим в виде таблицы 2.
|
Таблица 2 – Нахождение действительного объема продуктов сгорания
Характеристика | Аналитическое выражение формулы | Теоретический объем
![]() ![]() | ||
Газоход | ||||
Топка | Конвективный пучок | Экономайзер | ||
Коэффициент избытка воздушной смеси после поверхности нагрева | ![]() | 1,06 | 1,14 | 1,3 |
Средний коэффициент избытка воздушной смеси в газоходе | ![]() ![]() | 1,06 | 1,1 | 1,22 |
Избыточное количество воздушной смеси, м3/м3 | ![]() ![]() | 0,575 | 0,958 | 2,108 |
Объем водяного пара, м3/м3 | VН2О = ![]() ![]() | 2,166 | 2,172 | 2,191 |
Общий объем продуктов сгорания, м3/м3 | ![]() ![]() | 11,354 | 11,743 | 12,912 |
Объемная доля трехатомного газа | ![]() ![]() | 0,089 | 0,087 | 0,079 |
Объемная доля водяного пара | ![]() ![]() | 0,190 | 0,184 | 0,167 |
Суммарная объемная доля | ![]() ![]() | 0,279 | 0,271 | 0,246 |
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпия теоретических объемов воздуха для выбранного диапазона температур вычисляют по нижеприведенной формуле(7):
, кДж/кг (7)
где (ct)в – энтальпия 1м3 воздуха,
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания (8):
, кДж/м3 (8)
где – энтальпия 1м3 трехатомного газа, объема азота и
водяного пара, кДж/м3.
Энтальпия избыточного воздуха для всего диапазона температур t определяется по формуле(9):
, кДж/м3 (9)
Энтальпия продуктов сгорания, соответствующая коэффициенту избытка воздуха ,определяется по формуле (10):
, кДж/м3 (10)
где Нзл – энтальпия золы, Нзл = 0.
Результаты расчета энтальпий воздуха, а так же продуктов сгорания по газоходам агрегата сведем в таблицу 3, которая приведена ниже.
|
Таблица 3 –Результаты расчетов энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата
Температура | Энтальпия воздуха | Энтальпия п.с. | Эффективное значение | |||||
Т, оС |
![]() |
![]() | ![]() | |||||
Топка 1,06 | Конвективный
пучок
![]() | Экономайзер
![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||
1264,56 | 1485,10 | 1560,97 | - | 1611,56 | - | 1763,30 | - |
2548,28 | 2993,85 | 3146,75 | 1585,77 | 3248,68 | 1637,12 | 3554,47 | 1791,17 | |
3860,74 | 4544,99 | 4776,63 | 1629,89 | 4931,06 | 1682,39 | 5394,35 | 1839,88 | |
5192,36 | 6138,74 | 6450,28 | 1673,65 | 6657,98 | 1726,91 | 7281,06 | 1886,71 | |
6552,72 | 7769,67 | 8162,83 | 1712,55 | 8424,94 | 1766,97 | 9211,27 | 1930,21 | |
7951,40 | 9436,20 | 9913,28 | 1750,45 | 10231,34 | 1806,40 | 11185,51 | 1974,24 | |
9378,82 | 11146,25 | 11708,98 | 1795,70 | 12084,13 | 1852,79 | 13209,59 | 2024,08 | |
10825,40 | 12915,60 | 13565,12 | 1856,14 | 13998,14 | 1914,01 | 15297,19 | 2087,60 | |
12271,98 | 14713,97 | 15450,29 | 1885,16 | 15941,17 | 1943,03 | 17413,81 | 2116,62 | |
13756,88 | 16549,89 | 17375,30 | 1925,01 | 17925,58 | 1984,41 | 19576,40 | 2162,60 | |
15280,10 | 18389,88 | 19306,69 | 1931,38 | 19917,89 | 1992,31 | 21751,50 | 2175,10 | |
16803,32 | 20236,00 | 21244,20 | 1937,51 | 21916,33 | 1998,44 | 23932,73 | 2181,23 | |
18498,98 | 22136,33 | 23246,27 | 2002,07 | 23986,23 | 2069,90 | 26206,11 | 2273,38 | |
19888,08 | 24074,28 | 25267,56 | 2021,30 | 26063,09 | 2076,86 | 28449,66 | 2243,55 | |
21449,62 | 25996,96 | 27283,94 | 2016,37 | 28141,92 | 2078,83 | 30715,88 | 2266,22 | |
23020,74 | 27951,15 | 29332,39 | 2048,46 | 30253,22 | 2111,30 | 33015,71 | 2299,84 | |
24582,28 | 29919,06 | 31394,00 | 2061,60 | 32377,29 | 2124,06 | 35327,16 | 2311,45 | |
26143,82 | 31905,35 | 33473,98 | 2079,98 | 34519,73 | 2142,44 | 37656,99 | 2329,83 | |
27753,26 | 33912,27 | 35577,47 | 2103,49 | 36687,60 | 2167,86 | 40017,99 | 2361,00 | |
29353,12 | 35910,14 | 37671,33 | 2093,86 | 38845,45 | 2157,86 | 42367,83 | 2349,84 | |
31029,62 | 37931,91 | 39793,69 | 2122,36 | 41034,87 | 2189,42 | 44758,43 | 2390,60 | |
32562,42 | 39960,16 | 41913,91 | 2120,22 | 43216,40 | 2181,53 | 47123,89 | 2365,47 |
![]() |
2 Тепловой расчет водогрейного котельного агрегатаКВГМ-23,26-150
Тепловой баланс парогенератора можно охарактеризовать равенством прихода и расхода тепла. Тепловую эффективность котлоагрегата и его качество работы описывается коэффициентом полезного действия – КПД.
Приходную часть теплового баланса котельного агрегата определяют по формуле(4.11):
![]() |
, кДж/м3(ккал/м3) (11)
где Qрр– располагаемая теплота;
Qнр– наименьшая теплота сгорания топлива для газа;
Qнс– наименьшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м3; принимаем для газа Qнс= 33603,8 кДж/м3 (8020 ккал/м3);
Qф.т.– физическая теплота топлива, принимаем Qф.т.= 0, потому что топливом является газ;
Qт.в.– физическая теплота воздуха, которая подается в топку котельного агрегата в процессе подогрева его вне котлоагрегата, принимаем Qт.в.= 0, потомучто воздух перед подачей в котел дополнительно не подогревается;
Qпар.– теплота, которая вносится в котлоагрегат в процессе парового распиливания жидкого топлива, кДж/кг – принимаем Qпар.= 0, потому что в качестве топлива используется газ.
Располагаемая теплота для котла КВГМ-23,26-150 составит:
Расходная часть теплового баланса котельного агрегата складывается из нижеприведенных составляющих:
(12)
Тепловой баланс котельного агрегата формируется применительно к установленному тепловому режиму, при этом потеря теплоты выражается в процентах располагаемой теплоты:
(13)
Разделив уравнение (11)на Qрр получаем его в ниже представленном виде:
(14)
где q1– полезная использованная в котельном агрегате теплота;
q2– потери теплоты с уходящим газом;
q3– потери теплоты от химической неполноты сгорания газа;
q4– потери теплоты от механической неполноты сгорания газа;
q5– потери теплоты от наружного охлаждения;
– потери от физической теплоты, которая содержится вудаляемом шлаке и от потерь от охлаждения панелей;
q6шл.= 0, так как в качестве топлива используется газ;
q6охл= 0, так как охлаждение элементов котельного агрегата КВГМ-23,26-150
не предусмотрено его конструкцией.
КПД котельного агрегата рассчитывается с помощью уравнения обратного баланса(15):
, % (15)
Потери теплоты с уходящими газами q2 определяется по формуле(16):
, % (16)
где Нух– энтальпия уходящих газов из котельного агрегата, определяющаяся из таблицы 3 по температуре уходящих газов 155 ˚С: Нух = 2748,44 кДж/м3;
Нх.в.о– энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре
30 оС. Данная величина определяется по формуле(17):
, кДж/м3 (17)
кДж/м3
Потери теплоты из-за химического недожога q3 для применяемого топлива –природного газа–равны примерно 0,5 %.
Потери теплоты из-за механического недожога q4 для применяемого топлива принимаем q4 = 0.
.
Потеря теплоты из-за наружного охлаждения q5(18):
![]() |
(18)
где q5ном – потеря теплоты из-за наружного охлаждения при номинальной нагрузке
котельного агрегата КВГМ-23,26-150: q5ном=0,9512%;
Nном– номинальная нагрузка котла, т/ч;
N– расчётная нагрузка котла, т/ч.
Рассчитаем значение коэффициента полезного действия котла(15):
Суммарная потеря тепла в котле определяется по формуле(19):
, % (19)
Для дальнейших расчетов определяется коэффициент потери теплоты(20):
, (20)
Величина полного количества теплоты, которая полезно отдается в котлоагрегате, определяется по формуле(21):
, кВт (21)
где – номинальная мощность котла КВГМ-23,26-150,
23,26 МВт
кВт
Расход топлива, которое подается в топку котлоагрегата, определяется по выражению(22):
, м3/ч (м3/с) (22)
Расчетный расход топлива (23):
Вр = В∙(100-q4)/100, (23)
Вр = 0,634∙(100-0)/100 = 0,634 м3/ с