Тепловой расчет и эксергетический анализ парогенераторов химической промышленности
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра промышленной
теплоэнергетики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ
РАБОТЕ
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Выполнил: ст. Валитов И.И.
Проверил: доц., канд. техн. Наук Латыпов Р.Ш.
Уфа 2006
Содержание
Введение
. Исходные данные
. Принципиальная схема котельного агрегата
3.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
.1 Расчет
процесса горения топлива в топке котла
.2 Расчет
процесса горения и ht - диаграмма
продуктов сгорания топлива
.3 Тепловой
баланс котельного агрегата
.4 Упрощенный
эксергетический баланс котельного агрегата
. ТЕПЛОВОЙ
РАСЧЕТ КОТЛА - УТИЛИЗАТОРА
.1 Выбор типа
котла - утилизатора
.2 Расчет
поверхности теплообмена котла - утилизатора
.3
Термодинамическая эффективность работы котла - утилизатора
.4
Графическая зависимость по исследовательской задаче
.5
Термодинамическая эффективность совместной работы котельного агрегата с котлом
- утилизатором
Заключение
Литература
Введение
Наука, изучающая процессы получения и использования теплоты в различных
производствах, а также машин и аппаратов, предназначенных для этих целей,
называется теплотехникой.
В настоящее время роль теплотехники значительно возросла в связи с
необходимостью экономного использования топливно - энергетических ресурсов,
решения проблем охраны окружающей среды и создания безотходных технологий.
Принятый Федеральный закон “Об энергосбережении” (№ 28 - ФЗ от 03.04.1996
г.) предусматривает комплекс мер, в том числе по подготовке кадров,
направленных на координальное изменение ситуации в области энергоиспользования.
В реализации этого закона большая роль отводится специалистам любого
технического профиля, чем и объясняется особая актуальность теплотехнической
подготовки соответствующих инженерных кадров, в том числе и технологических
специальностей.
Оценка потенциала энергосбережения свидетельствует о возможностях
российской экономики к 2010 г. сократить потребность в энергоресурсах в
результате роста эффективности их использования в размере 350…360 млн.т
условного топлива при ожидаемом энергопотреблении на уровне 1050 млн. т у.т..
Нефтеперерабатывающая, нефтехимическая и химическая промышленности
являются наиболее энергоемкими отраслями народного хозяйства. В себестоимости
производства отдельных видов продукции в этих отраслях промышленности на долю
энергетических затрат приходится от 10 до 60 %, например, на переработку 1 т
нефти затрачивается 165 - 180 кг условного топлива.
Энергетическое хозяйство НПЗ и НХЗ включает собственно энергетические
установки (ТЭЦ, котельные, компрессорные, утилизационные, холодильные,
теплонасосные установки и др.), энергетические элементы комбинированных энерго
- химико - технологических систем (ЭХТС), производящих технологическую и
энергетическую продукцию.
В данной работе на примере котельного агрегата рассматриваются методы
расчета процесса сжигания и расхода топлива, КПД, теплового и эксергетического
балансов. Экономия топлива при его сжигании является одной из важнейших задач в
решении топливно - энергетической проблемы.
Вопросы экономии топлива и рационального использования теплоты решаются в
курсовой работе применением в схеме установки экономайзера,
воздухоподогревателя, котла - утилизатора.
1. Исходные данные
Ставропольский
природный газ
Исследовательская
задача:
Используя
аналитические выражения построить зависимость влияния температуры уходящих
газов tух на КПД
брутто котельного агрегата при ух =const
2. Принципиальная схема котельного агрегата [1]
В
котельном агрегате вода подается питательным насосом 1 в подогреватель (
водяной экономайзер) 2, где за счет теплоты дымовых газов (показаны пунктиром)
подогревается до температуры кипения . Из
экономайзера вода попадает через барабан 5 и опускные трубы 4 в систему
испарительных трубок 3, которые расположены в топке котла. В испарительных
трубках в результате подвода теплоты от продуктов горения часть воды
превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная эмульсия возвращается в барабан
5, где разделяется на сухой насыщенный пар и воду, которая опять возвращается в
испарительный контур. Полученный таким образом сухой насыщенный пар из верхней
части барабана поступает в пароперегреватель 6, где за счет теплоты горячих
дымовых газов перегревается до требуемой температуры перегретого пара .
Таким
образом, процесс получения перегретого пара состоит из трех п последовательных
стадий: подогрев воды до температуры кипения, парообразования и е перегрева
пара до требуемой температуры. Все эти стадии протекают при постоянном
давлении.
3.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
.1
Расчет процесса горения топлива в топке котла
Коэффициент
избытка воздуха за установкой
,
.
Теоретическое
количество воздуха, необходимого для полного сгорания газообразного топлива
,
.
Объем
трехатомных газов
,
.
Теоретический
объем азота
,
.
Объем
избытка воздуха в топочном пространстве
,
.
Объем
водяных паров
,
Объемное
количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива
,
.
Плотность
топливного газа при нормальных условиях
,
.
Массовое
количество дымовых газов, образующихся при сжигании газообразного топлива
,
.
Определим
калориметрическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов
сгорания при температуре
Таблица 1 Средние изобарные теплоемкости газов при различных температурах
t, °С С,кДж/(м3*°С)
|
150
|
308.781
|
1400
|
2000
|
C’CO2
|
1,7188
|
1,8686
|
2,3136
|
2,4221
|
C’N2
|
1,3021
|
1,3117
|
1,4407
|
1,4888
|
C’H2O
|
1,51375
|
1,5444
|
1,828
|
1,9628
|
C’ВОЗ
|
1,0375
|
1,3182
|
1,4528
|
1,5010
|
,
где
, , , -
Средние объемные изобарные теплоемкости углекислого газа, азота, водяных паров
и воздуха;
Энтальпию
продуктов сгорания при калориметрической температуре определяем из
уравнения теплового баланса топки, для двух случаев
а.
с воздухоподогревателем
,
где
- физическое тепло топлива, ввиду его малости можно
принять ;
-
физическое тепло воздуха;
,
где
- температура воздуха;
-
средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха при;
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Зная
и по ht -
диаграмме определяем калориметрические температуры горения и
Определяем
энтальпию уходящих газов
а.
с воздухоподогревателем
,
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Для
этого случая определяем приближенное значение температуры уходящих газов без воздухоподогревателя из уравнения теплового
баланса последнего
,
где
1,295 и 1,293 - плотности дымовых газов и воздуха при нормальных условиях;
-
средняя изобарная массовая теплоемкость газов, принимаем ;
-
средняя изобарная массовая теплоемкость воздуха, принимаем ;
Отсюда
,
.
;
.07≈2865.4
3.2 Расчет процесса горения и ht - диаграмма продуктов сгорания топлива
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ
СН4
|
С2Н6
|
СЗН8
|
С4Н10
|
98.000
|
0.400
|
0.200
|
0.000
|
С5Н12
|
Н2S
|
Н2
|
Н20
|
0.000
|
0.000
|
0.200
|
0.000
|
02
|
СО
|
СО2
|
N2
|
0.000
|
0.100
|
0.000
|
1.300
|
Q -
НИЗШАЯ ТЕПЛОТВОРНАЯ СПОСОБНОСТЬ, кДж/м3 Q = 35500.000
ОПРЕДЕЛЯЕМ ЭНТАЛЬПИЮ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Т/А
|
1.0
|
1.2
|
1.4
|
1.6
|
1.8
|
0.0
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
100.0
|
1462.88
|
1713.23
|
1963.58
|
2213.94
|
2464.29
|
200.0
|
2945.50
|
3448.84
|
3952.18
|
4455.53
|
4958.87
|
300.0
|
4484.47
|
5245.40
|
6006.32
|
6767.24
|
7528.17
|
400.0
|
6054.31
|
7078.00
|
8101.69
|
9125.38
|
10149.07
|
500.0
|
7666.91
|
8959.93
|
10252.95
|
11545.97
|
12839.00
|
600.0
|
9322.04
|
10889.77
|
12457.50
|
14025.24
|
15592.97
|
700.0
|
11018.23
|
12866.73
|
14715.24
|
16563.74
|
18412.24
|
1400.0
|
23767.72
|
27689.62
|
31611.53
|
35533.43
|
39455.34
|
1500.0
|
25680.20
|
29909.44
|
34138.69
|
38367.94
|
42597.19
|
1600.0
|
27609.39
|
32148.33
|
36687.27
|
41226.21
|
45765.16
|
1700.0
|
29558.80
|
34408.34
|
39257.88
|
44107.42
|
48956.97
|
1800.0
|
31512.65
|
36675.52
|
41838.39
|
47001.26
|
52164.13
|
1900.0
|
33485.11
|
38961.87
|
44438.63
|
49915.38
|
55392.14
|
2000.0
|
35464.42
|
41257.51
|
47050.60
|
52843.69
|
58636.78
|
2100.0
|
37459.51
|
43568.11
|
49676.71
|
55785.31
|
61893.91
|
2200.0
|
39461.14
|
45888.06
|
52314.97
|
58741.89
|
65168.80
|
2300.0
|
41463.04
|
48208.99
|
54954.94
|
61700.89
|
68446.84
|
2400.0
|
43480.41
|
50547.70
|
57615.00
|
64682.29
|
71749.59
|
2500.0
|
45497.64
|
52884.26
|
60270.89
|
67657.51
|
75044.14
|
Т/А
|
2.0
|
3.0
|
3 .5
|
4.0
|
4.5
|
0.0
|
000
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
100.0
|
2714.64
|
3966.41
|
4592.29
|
5218.18
|
5844.06
|
200.0
|
5462.21
|
7978.93
|
9237.28
|
10495.64
|
11754.00
|
300.0
|
8289.09
|
12093.71
|
13996.02
|
15898.33
|
17800.64
|
400.0
|
11172.76
|
16291.20
|
18850.43
|
21409.65
|
23968.88
|
500.0
|
14132.02
|
20597.13
|
23829.68
|
27062 .24
|
30294.79
|
600.0
|
17160.70
|
24999.36
|
28918.69
|
32838.03
|
36757.36
|
700.0
|
20260.74
|
34124.50
|
38745.75
|
43367.00
|
1400.0
|
43377.25
|
62986.77
|
72791.54
|
82596.30
|
92401.07
|
1500.0
|
46826.43
|
67972.67
|
78545.78
|
89118.90
|
99692.02
|
1600.0
|
50304.10
|
72998.82
|
84346.17
|
95693.53
|
107040.89
|
1700.0
|
53806.51
|
78054.22
|
90178.07
|
102301.93
|
114425.78
|
1800.0
|
57326.99
|
83141.34
|
96048.51
|
108955.68
|
121862.86
|
1900.0
|
60868.90
|
88252.70
|
101944.60
|
115636.50
|
129328.40
|
2000.0
|
64429.87
|
93395.33
|
107878.05
|
122360.78
|
136843.51
|
2100.0 2200.0 2300.0
2400.0
|
68002.51 71595.72 75192.79
78816.88
|
98545.52 103730.30
108922.54 114153.35
|
113817.02 119797.58
125787.42 131821.59
|
129088.52 135864.87
142652.29 149489.83
|
144360.02 151932.16
159517.17 167158.06
|
Т/А
|
5.0
|
5.5
|
6.0
|
6.5
|
7.0
|
0.0
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
100.0
|
6469.94
|
7095.83
|
7721.71
|
8347.59
|
8973.47
|
200.0
|
13012.35
|
14270.71
|
15529.07
|
16787.43
|
18045.78
|
300.0
|
19702.95
|
21605.26
|
23507.57
|
25409.88
|
27312.19
|
400.0
|
26528.10
|
29087.32
|
31646.55
|
34205.77
|
36765.00
|
500.0
|
33527.35
|
36759.90
|
39992.46
|
43225.01
|
46457.56
|
600.0
|
40676.69
|
44596.02
|
48515.35
|
52434.68
|
56354.01
|
700.0
|
47988.25
|
52609.51
|
57230.76
|
61852.01
|
66473.26
|
1400.0
|
102205.83
|
112010.59
|
121815.36
|
131620.12
|
141424.89
|
1500.0
|
110265.14
|
120838.25
|
131411.37
|
141984.49
|
152557.61
|
1600.0
|
118388.25
|
129735.60
|
141082.96
|
152430.32
|
163777.68
|
1700.0
|
126549.64
|
138673.49
|
150797.35
|
162921.20
|
175045.05
|
1800.0
|
134770.03
|
147677.20
|
160584.37
|
173491.55
|
186398.72
|
1900.0
|
143020.30
|
156712.20
|
170404.10
|
184095.99
|
197787.89
|
2000.0
|
151326.23
|
165808.96
|
180291.69
|
194774.42
|
209257.14
|
2100.0
|
159631.52
|
174903.02
|
190174.52
|
205446.02
|
220717.53
|
2200.0
|
167999.45
|
184066.74
|
200134.03
|
216201.31
|
232268.60
|
2300.0
|
176382.04
|
193246.91
|
210111.79
|
226976.66
|
243841.54
|
2400.0
|
184826.30
|
202494.54
|
220162.77
|
237831.01
|
255499.25
|
2500.0
|
193230.14
|
211696.70
|
230163.26
|
248629.83
|
267096.39
|
СУММА ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА И ФИЗИЧЕСКОЙ ТЕПЛОТЫ ПОДОГРЕТОГО ВОЗДУХА
Т/А
|
1.0
|
1.2
|
1.4
|
1.6
|
1.8
|
|
0.0
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
|
100.0
|
36729.01
|
36974.81
|
37220.61
|
37466.41
|
37712.21
|
|
200.0
|
37970.68
|
38464.81
|
38958.95
|
39453.08
|
39947.22
|
|
300.0
|
39234.65
|
39981.58
|
40728.51
|
41475.44
|
42222.37
|
|
400.0
|
40523.76
|
41528.52
|
42533.27
|
43538.02
|
44542.77
|
|
500.0
|
41844.92
|
43113.90
|
44382.88
|
45651.86
|
46920.85
|
|
600.0
|
43192.15
|
44730.58
|
46269.01
|
47807.44
|
49345.87
|
|
700.0
|
44568.78
|
46382.54
|
48196.30
|
50010.05
|
51823.81
|
|
Т/А
|
2.0
|
3 .0
|
3.5
|
4.0
|
4.5
|
|
0.0
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
35500.00
|
|
100.0
|
37958.01
|
39187.02
|
39801.52
|
40416.02
|
41030.52
|
|
200.0
|
40441.35
|
42912.03
|
44147.36
|
45382.70
|
46618.04
|
|
300.0
|
42969.30
|
46703.95
|
48571.27
|
50438.60
|
52305.92
|
|
400.0
|
45547.53
|
50571.29
|
53083.17
|
55595.05
|
58106.93
|
|
500.0
|
48189.83
|
54534.75
|
57707.20
|
60879.66
|
64052.12
|
|
600.0
|
50884.31
|
58576.46
|
62422.53
|
66268.61
|
70114.69
|
|
700.0
|
53637.56
|
62706.35
|
67240.74
|
71775.13
|
76309.52
|
|
Т/А
|
5.0
|
5.5
|
6.0
|
6.5
|
7.0
|
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
|
35500.00 41645.03 47853.38 54173.25 60618.81 67224.58 73960.76 80843.91
|
35500.00 42259.53 49088.71 56040.57 63130.70 70397.03 77806.84 85378.30
|
35500.00 42874.03 50324.05 57907.90 65642.58 73569.49 81652.92 89912.69
|
35500.00 43488.54 51559.39 59775.22 68154.46 76741.95 85498.99 94447.09
|
35500.00 44103.04 52794.73 61642.54 70666.34 79914.41 89345.07 98981.48
|
h,
кДж/м3
ht - диаграмма
продуктов сгорания топлива
ht - диаграмма
продуктов сгорания топлива
3.3 Тепловой баланс котельного агрегата
Расчет теплового баланса производится по уравнению
, (3.1)
где
- располагаемая или внесенная в котельный агрегат
теплота;
- низшая
теплота сгорания топлива;
-
полезно использованная в котельном агрегате теплота;
- потери
теплоты с уходящими газами;
- потери
теплоты от химической неполноты сгорания топлива;
- потери
теплоты от механической неполноты сгорания топлива;
- потери
теплоты от наружного охлаждения;
- потери
с физическим теплом шлака;
Разделив
обе части уравнения (3.1) на и
умножив на 100, получим уравнение теплового баланса
,
в
котором величина , численно равна КПД котельного агрегата.
При
сжигании газообразного топлива принимаем
;
;
Зная
коэффициент , выбираем горелку. Нам подходит горелка с
незавершенным предварительным смешением, с потерей теплоты от химической
неполноты сгорания .
По
паропроизводительности котельного агрегата, которая равна можно определить потери тепла на наружное охлаждение .
,
,
,
,
,
.
Потери
теплоты с уходящими газами определяем для двух случаев [1]
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
где
при ;
КПД
брутто котельного агрегата
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Часовой
расход натурального топлива
а.
с воздухоподогревателем
,
где
D - паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч;
-
энтальпия перегретого пара, определяется по таблицам термодинамических свойств
воды и водяного пара по и ;
-
энтальпия питательной воды при температуре и ;
-
энтальпия котловой воды в котельном агрегате, определяется при температуре и ;
,
.
Часовой
расход условного топлива
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
3.4
Упрощенный эксергетический баланс котельного агрегата
Эксергия
топлива с достаточной для приближенных практических расчетов точностью может
быть принята равной низшей теплоте сгорания топлива
,
.
Эксергия
теплоты продуктов сгорания топлива, образующихся в топке котла
а.
с воздухоподогревателем
,
.
где
- температура окружающего воздуха, ;
-
калориметрическая температура горения, ;
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Потери
при адиабатном горении (без учета потери эксергии за счет теплообмена топки с
окружающей средой)
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
или
в %
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Определяем
уменьшение эксергия продуктов сгорания за счет [1] теплообмена в нагревательно
- испарительной части котла.
а.
с воздухоподогревателем
,
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Приращение
эксергии в процессе превращения воды в перегретый пар
а.
с воздухоподогревателем
,
где
- удельная энтропия перегретого пара и питательной
воды, определяются по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара
.
б.
без воздухоподогревателя
.
или
в % а. с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Потеря
эксергии от теплообмена по водопаровому тракту
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
или
в %
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Уменьшение
эксергии продуктов сгорания за счет теплообмена в воздухоподогревателе
,
.
Увеличение
эксергии воздуха в воздухоподогревателе
,
.
Потеря
эксергии за счет теплообмена в воздухоподогревателе
,
.
или
в %
,
.
Составим
эксергетический баланс котельного агрегата и определим эксергию уходящих газов
а.
с воздухоподогревателем
,
Отсюда
.
б.
без воздухоподогревателя [1]
,
Отсюда
,
.
или
в %
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
Определим
среднетермодинамическую температуру при теплоподводе
,
.
Эксергетический
КПД котельного агрегата, оценим через среднетермодинамическую температуру при
тепловоде
а.
с воздухоподогревателем
,
.
б.
без воздухоподогревателя
,
.
4.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА - УТИЛИЗАТОРА [1]
.1
Расход газов через котел - утилизатор
,
.
где
- объем газов;
-
часовой расход топлива без воздухоподогревателя;
По
расходу газов через котел - утилизатор выбираем по каталогу его тип.
; ; ;
где
- наружный диаметр дымогарных труб;
-
внутренний диаметр дымогарных труб;
- число
дымогарных труб;
Определяем
среднюю температуру продуктов сгорания в котле - утилизаторе
,
.
Выписываем
теплофизические свойства продуктов сгорания при
;; ;
Вычисляем
площадь поперечного (“живого”) сечения дымогарных труб
,
.
Определяем
скорость газов в дымогарных трубах
,
.
Условие
выполняется, так как рекомендуемая скорость газов от до .
По
скорости газов в дымогарных трубах выбираем котел утилизатор. В данном случае
нам подходит 2 котла- утилизатора КУ-16.
.2
Расчет поверхности теплообмена котла - утилизатора
Коэффициент
теплоотдачи газов к стенкам дымогарных труб.
,
.
где
и -
поправочные коэффициенты; [1]
- при
охлаждении;
Коэффициент
теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы испарительной части котла
- утилизатора
,
.
где
- коэффициент загрязнения поверхности нагрева;
Теплота,
отданная газами в котле - утилизаторе
,
.
Выписываем
из технической характеристики котла - утилизатора параметры получаемого пара
(перегретого), питательной воды и давление в котле утилизаторе
; ; ;
где
- температура перегретого пара;
-
температура питательной воды;
- давление
в котле - утилизаторе;
Из
таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара определяем параметры пара
при и ; и
питательной воды при и ;
Паропроизводительность
котла - утилизатора при 5% потерях теплоты в окружающую среду
а.
в случае получения перегретого пара
,
.
Температура
газов на входе в нагревательный участок определяется
из теплового баланса последнего
,
Отсюда
,
.
где
- КПД котла - утилизатора, ;
-
теплоемкость воды, равная ;
Температура
газов на выходе из участка перегрева определяется
по уравнению теплового баланса участка (при получении перегретого пара)
,
Отсюда
,
.
Средний
температурный напор
а.
нагревательного участка
,
.
б.
испарительного участка
,
.
в.
участка перегрева [1]
,
.
Поверхность
нагрева котла - утилизатора
а.
нагревательного участка
,
.
б.
испарительного участка
,
.
где
- теплота парообразования, определяется по таблицам
термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения пара при ;
в.
участка перегрева
,
.
Общая
поверхность нагрева котла - утилизатора
,
.
Длина
труб
,
где
- число котлов - утилизаторов;
.
.3
Термодинамическая эффективность работы котла - утилизатора
Уменьшение
эксергии продуктов сгорания в котле - утилизаторе [1]
,
.
Приращение
эксергии пара, образующегося в котле - утилизаторе
а.
в случае получения перегретого пара
,
.
Потери
эксергии в котле - утилизаторе
,
.
Эксергетический
КПД котла - утилизатора
,
.
.4
Графическая зависимость по исследовательской задаче
Используя
аналитические выражения построить зависимость влияния температуры уходящих
газов tух на КПД
брутто котельного агрегата при ух =const
Расчетные
формулы:
,
Составим
таблицу:
tух
|
150
|
175
|
200
|
225
|
250
|
275
|
300
|
89,6788,3186,9585,5784,1882,7881,36
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 Термодинамическая эффективность совместной работы котельного агрегата
с котлом - утилизатором
Составляем эксергетический баланс котельного агрегата без
воздухоподогревателя, но с котлом - утилизатором
,
,
.
или
в %
,
.
При
использовании котельного агрегата с воздухоподогревателем, эксергия уходящих
газов составляет или -
меньше, чем при использовании котла - утилизатора, т.е. работа совершаемая
уходящими газами в процессе, в первом случае меньше.
Таким
образом, использование котлов - утилизаторов делает работу котельного -
агрегата эффективнее и энергетически совершеннее.
термодинамический
котельный агрегат утилизатор
Заключение
В данной работе произведен расчет котельного агрегата и котла -
утилизатора, применяемых в химической нефтяной промышленности. Эти установки
отличаются высокой эффективностью процесса сжигания и расхода топлива.
Приведены диаграммы тепловых потоков и диаграмма Грассмана - Шаргута для
эксергетического баланса котельного аппарата, график изменения температур вдоль
поверхности нагрева котла - утилизатора.
Также приведен расчет процесса горения на ЭВМ и ht - диаграмма продуктов сгорания топлива. Исследована
зависимость влияния температуры подогрева воздуха в воздухоподогревателе на
калориметрическую температуру горения топлива и построена графическая
зависимость.
Проведен тепловой расчет котла - утилизатора и подобран котел -
утилизатор типа КУ - 16.
Сегодня экономические факторы заставляют резко увеличить степень
использования добывания топлива. Выгоднее вкладывать средства на увеличение
добычи топлива, чтобы продолжать расходовать его с низкой эффективностью, а в
разработку технологических процессов, обеспечивающих более экономное его
использование.
Список использованной литературы
1. Латыпов
Р.Ш. Шарафиев Р.Г. Техническая термодинамика и энерготехнология химических
производств: Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1988. - 344 с.
. Чечеткин
А.В. Занемонец Н.А. Теплотехника. - М.: Высшая школа, 1986. - 264 с.
. Алабовский
А.Н., Константинов С.М., Недужий И.Н. Теплотехника. - Киев: Высшая школа. 1986.
- 256 с.
. Ривкин
С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара:
Справочник. - М.: Энероиздат, 1984. - 80 с.
. Роддатис
К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой
производительности. - М.: Энергия, 1975. - 240 с.
.
Теплотехнический справочник. - М.: Энергия, 1975, 1976.