Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект

по дисциплине "Котельные установки и парогенераторы"

студента гр. МТ-14                   ШавловаИ.С.

Тема курсового проекта: Расчет тепловых процессов топки котла

Срок сдачи студентом законченной курсовой работы «09» __ноября__ 2017 г.

Исходные условия и данные на курсовой проект:

_Паропроизводительность котла    Д = 4000 кг/ч;

_Давление пара Рк = __1,3_ Мпа;

_Вид топлива - ___Мазут М100_____________________________________

_Тип топки - _____Камерная_______________________________________

Цель работы: закрепление и углубление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины "Котельные установки и парогенераторы"

Задачи работы: самостоятельное выполнение студентом расчета тепловых процессов топки котла в соответствии с заданием на курсовой проект

Руководитель                                      __к.т.н., доцент                   _Соловьев А.К.__

                     (уч. степень, звание)         (подпись)  (фамилия, имя, отчество)

Задание к исполнению принял           _______________         «04»    сентября  2017 г.

Введение

В этом курсовом проекте, рассмотрены основы поверочного расчета топочных камер. При заданной производительности котла, параметрах пара, экономичности котла. Для этих величин выполняется компоновка поверхности нагрева, определяются размеры конвективных и радиационных поверхностей, обеспечивающих требуемую производительность с заданным КПД.

Поверочный расчет выполняется для заданной существующей конструкции топки с целью определения показателей ее работы. В результате поверочного расчета определяется: расход топлива, температура газов в зоне горения топлива, температура уходящих газов на выходе из топки, геометрические параметры топки, площади поверхностей топки и камеры догорания.

Исходные данные для выполнения расчета заданы индивидуальным заданием: паропроизводительность котла, рабочее давление пара, тип топки, вид топлива и основные данные по его составу. Проект состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка включает в себя следующие разделы:

- задание на проектирование топки котла;

- описание конструкции типов топок паровых котлов;

-краткая характеристика заданного топлива и расчет объемов воздуха, продуктов сгорания и построение I-t диаграммы;

-составление теплового баланса и определение расхода топлива;

- определение температуры газов в зоне горения топлива;

- расчет геометрических параметров топки;

-определение площади поверхностей топки и камеры догорания;

- расчет температуры газов на выходе из топки;

- выводы.

Графическая часть проекта представляет чертеж топки котла, выполненный на листе формата А-4.

Краткая теория к заданию.

Таблица 1-Исходные данные для расчета

Описание конструкциикамерной топки парового котла

Камерная топка – топка парового котла, выполненная обычно в виде прямоугольной призматической камеры, в которой топливо сгорает в струе воздуха (в факеле). В таких топках сжигают твёрдое пылевидное топливо под котлами пар производительностью от 50 до 2500 т/ч и более, а также газообразное и жидкое топливо - под котлами той же и меньшей производительности. Устанавливают камерную топку и к крупным водогрейным котлам.

Рисунок 1-Схема камерной топки

Методика сжигания в камерной топке

В камерных топках твердое топливо сжигается непосредственно в топочном объеме. Для того чтобы частицы топлива в течение своего короткого пребывания в топочном объеме успели полностью сгореть, необходимо подавать их в топочную камеру в тонко измельченном виде, чем достигается увеличение поверхности соприкосновения топлива с воздухом. Измельчение топлива до пылевидного состояния осуществляется в специальных угольных мельницах. Для производительной и бесперебойной работы мельниц измельчаемое в них топливо должно быть подвергнуто сушке. Таким образом, котлы с камерными топками для сжигания твердого топлива должны быть снабжены системой устройств пылеприготовления. В этих устройствах топливо проходит следующие стадии подготовки: дробление, сушку и измельчение, для осуществления, которых в систему пылеприготовления входит ряд элементов и транспортирующих звеньев. Приготовленное пылевидное топливо первичным воздухом подается в горелки топки для сжигания.

Краткая характеристика топлива

Мазут М100 – как и любое другое топливо в современном мире, мазут становится всё более востребованным и дефицитным, что подтверждают постоянно растущие цены на это вещество, являющееся продуктом переработки сырой нефти. Получают эту жидкость еще на первом этапе перегонки «черного золота»: примерно половина сырья идет на образование легкой керосиновой, бензиновой или газовой фракции, в то время как остающаяся тяжелая масса и получает название мазута. Вязкое вещество темно-коричневого цвета сохраняет характерный запах, однако его основные потребительские характеристики определяются исключительно качеством исходного сырья – сырой нефти.

Таблица 2-Исходные данные для расчета

Расчет тепловых процессов топки котла

Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива

Рабочая масса углей находится по следующим отношениям, %

Теплота сгорания топлива Q_н^р определяется по зависимостям:

– для углей и мазута, кДж/кг

(1)

Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания одного килограмма угля или мазута, или одного кубического метра газа определяется по уравнениям:

– для углей и мазута, м³/кг

(2)

Коэффициент избытка воздуха в топке α_т для камерных топок при сжигании мазута α_т = 1,1. Действительный расход воздуха, м³/кг.

(3)

Избыточный объем воздуха, м³/кг.

(4)

Объем сухих трехатомных газов, образующихся при сгорании топлива:

– для углей и мазута, м³/кг

(5)

где =  – удельная масса газа при нормальных условиях, кг/м³;

 – молекулярная масса СО₂ и SO₂.

Объем двухатомных газов (азота):

– для угля и мазута, м³/кг,

(6)

Объем водяных паров:

– для угля и мазута, м³/кг

(7)

где 0,02 – объемная доля водяных паров в воздухе

Полный объем дымовых газов, м³/кг.

(8)

Объемная доля сухих трехатомных газов

(9)

Объемная доля водяных паров

(10)

Общая объемная доля трехатомных газов

(11)