Розрахувати геометричні та теплотехнічні параметри камери сухого гасіння коксу.

Сухе гасіння коксу має переваги перед мокрим гасінням, а саме:

- забезпечується більш висока твердість коксу і збільшується на 15-20% вихід великих фракцій;

- підвищується теплота згоряння за рахунок зниження вологи до 1-2% у порівнянні з 5-10% при мокрому гасінні;

- заощаджується близько 40 кг умовного палива на 1 т коксу за рахунок одержання 400 кг пари енергетичних параметрів;

- підвищується енергетична цінність відходів коксу (коксовий пил, горішок);

- знижується витрата води на 1т зробленого коксу;

- поліпшуються умови роботи гасильного вагона і знижується корозія металоконструкцій;

- значно знижуються шкідливі викиди в атмосферу і поліпшується екологічна обстановка на коксохімзаводі.

Метою розрахунку є визначення економії умовного палива при використанні сухого гасіння коксу.

1 – гасильний бункер; 2 – скіп з коксом;

3 – затвір; 4 – збірник пилу;

5 – парогенератор; 6 – вентилятор

 

Рисунок 2.1 – Установка сухого гасіння коксу

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

Продуктивність коксового блоку G_Б=4000 т/добу;

Продуктивність камери гасіння G_К=1000 т/добу;

Разова видача коксу з однієї печі G_Р=10 т;

Температура коксу при завантаженні, t₁=1100 ˚С;

Температура коксу при вивантаженні, t₂=160 ˚С;

Угар коксу при гасінні, φ_K=0,12 %;

Теплота згоряння коксу,Q =28,2 MДж/кг;

Температура газів на виході з камери гасіння, t'=700 ˚С;

Температура газів на вході в камеру гасіння, t''=140 ˚С;

Температура циркулюючих газів, t_ц.=550 ˚С;

Температура повітря, t_ВЗ=15 ˚С;

Зовнішня поверхня камери, F=130 м²;

Температура поверхні камери, t_П=60 ˚С;

Вільний переріз камери, f=62 %;

Об'ємна маса коксу, ρ_K=450 кг/м³;

Питома поверхня коксу, S_F=60 м²;

Гідравлічний діаметр межкускового простору, d_CP=32 м∙ 10^-3;

Вміст вуглецю в коксі, m=0,75 кг/кг;

Радіус шматка коксу, r=0,025 м;

Коефіцієнт теплопровідності коксу, λ=0,41 Вт∙м/K;

Кількість печей у батареї, n=40;

Тривалість циклічної зупинки, τ_Ц=0,71 год;

Період коксування, τ_К=13 год;

Кількість циклічних зупинок, Z=2.

 

РОЗРАХУНОК

Прихід тепла

1. Тепло охолодження коксу

де G – кількість охолоджуваного коксу, кг/c;

C₁,С₂ – теплоємність коксу при температурі завантаження і вивантаження відповідно, кДж/(кг∙K) (табл 2.1, ст 13);

Q_г.к. – тепло коксу, що надходить до установки, Вт;

Q_х.к. – тепло коксу, що залишає установку, Вт.

 

2. Тепло угару коксу

,

де φ_к – угар коксу при гасінні;

– теплота згоряння коксу, кДж/кг;

 

3. Тепло нагрівання циркулюючих інертних газів

, Вт,

де V_ц.г. – обсяг газів, що циркулюють у системі, м³/с;

С',C''- теплоємність газів на виході і вході до камери гасіння, Дж/(м³·K);

t', t'' – температури газів на виході і вході до камери гасіння, ºС.

 

4. Втрати тепла з витоком газів у атмосферу

де С_ц._г. – теплоємність циркулюючих газів, що йдуть в атмосферу кДж/(м³×К);

t_ц.г. – температура циркулюючих газів, ºС;

С_в.з. – теплоємність повітря, кДж/(м³×К);

t_в.з. – температура повітря, ºС;

V_в.з. – обсяг повітря для спалювання (угару) 1кг коксу по реакції
С + О₂ = СО₂, м³/кг:

, м³/кг,

де m – коефіцієнт, що враховує вміст вуглецю в коксі кг/кг;

4,76 – обсяг повітря, що припадає на 1м³ кисню, м³.

 

5. Втрати тепла в атмосферу поверхнею камери гасіння

Q_п = (α_из + α_к)·(t_п – t_вз)·F=23×(60-15)×130=134550, Вт,

де α_из і α_к – коефіцієнти тепловіддачі випромінюванням і конвекцією в атмосферу. Для практичних розрахунків можна прийняти α_из + α_к = 23Вт/(м²·K);

t_п – температура (середня) поверхні камери, °С.

 

6. З рівняння теплового балансу

Q_о.к. + Q_у.к. = Q_ц.м. + Q_у.м. + Q_п

визначаємо обсяг газів, що циркулюють у системі:

=13,45×(1008-190)=11002,1 кВт.

Коефіцієнт корисної дії камери гасіння η_к.т. розраховується без урахування тепла угару коксу:

.

З урахуванням втрат тепла обмуровуванням котла і газоходами, що складають 1,5–2%, ККД установки сухого гасіння складе
η_у=η_к.т.(0,95 0,98)=0,91×0,965=0,878 (87,8 %).

 

7. Час гасіння коксу визначається по рівнянню:

,

де ρ_к – об'ємна маса коксу, кг/м³;

1,1 – коефіцієнт об'ємного розпушення засипі в рухливому шарі;

∆t_cp – середня логарифмічна різниця температур коксу і газу, ˚С;

S_F – питома поверхня коксу, м²/м³;

K_F – коефіцієнт теплопередачі, що розраховується по формулі:

,

де r – радіус шматка коксу, м;

λ – середній коефіцієнт теплопровідності шматка коксу, Вт/м∙K;

α_F – сумарний коефіцієнт теплопередачі від коксу до газу, Вт/м²∙K.

α_F = α_из + α_к,

де α_из – коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від коксу до газу, що для практичних розрахунків можна прийняти рівним 2,3 Вт/м²∙K;

α_к – коефіцієнт теплопередачі конвекцією від коксу до газу, Вт/м²∙K;

,

де W₀ – швидкість газів у міжкусковому просторі, м/с;

d_cp – гідравлічний діаметр міжкускового простору, м.

м/с,

де F_к – перетин камери гасіння, приймається в інтервалі 25-35 м² з наступним уточненням;

f_св – вільний перетин камери, частка від загального перетину F_к.

.

α_F = α_из + α_к=2,3+28,2=30,5 .

.

 

9. Обсяг робочої частини камери (без урахування форкамери):

, м³,

де τ_р – розрахункова тривалість гасіння, що з обліком долідного коефіцієнта 1,7, що враховує нерівномірність сходу коксу і розподілу дуття, дорівнює τ_р = 1,7∙ τ;

M_vk – об'ємна маса коксу, кг/м³.

 

10. Перетин камери гасіння розраховується по формулі:

, м²,

де W – швидкість газу приведена до нормальних умов. У розрахунку на вільний перетин камери швидкість газу допускається в межах 0,5 – 0,9 м/с.

Порівняти отримане значення F_к із прийнятим у пункті 8 і при великому відхиленні (більше 10%) зробити перерахування, починаючи з пункту 8.

 

11. Висота робочої частини камери

, м.

 

12. Обсяг форкамери V_ф визначається з умови безупинної роботи парогенератора без зниження продуктивності по парі:

, м³,

де τ_ц – тривалість циклічної зупинки, г;

n – кількість печей у батареї, шт;

G_p – разова видача коксу з однієї печі, кг;

τ_к – період коксування, год;

2 – кількість батарей у блоці;

Z – кількість циклічних зупинок;

K – розрахункова кількість камер гасіння.

Величина K визначається по формулі:

,

де G_б і G_к – продуктивність коксового блоку і камер гасіння.

 

13. Економія умовного палива складе:

кг/кг.

 

Таблиця 2.1 – Теплоємність коксу

 

t, ˚C
C, кДж/кг∙K	1,521	1,488	1,455	1,422	0,996	0,963	0,930	0,897

 

Таблиця 2.2 – Теплоємність циркулюючих газів

t, ˚C
C, кДж/м^3∙K	1,35	1,36	1,37	1,39	1,41	1,43	1,44	1,46	1,48

 

Варіанти завдання для розрахунку наведені в додатку В.
Розрахункова робота №3

«Використання ВЕР печей малої теплової потужності»

 

Для промислових печей малої теплової потужності (до 1МВт), до яких відносяться різні термічні печі, сушильні агрегати й ін., що використовують хімічну енергію палива, виникають труднощі при виборі й установці стандартних рекуператорів через малу витрату продуктів згоряння і невеликий перетин димового тракту.

а) б)

 

Рисунок 3.1 – Рекуператори панельного типу:

а) трубчасті; б) коробчаті.

 

Найбільш раціональною конструкцією утилізаторів тепла продуктів згоряння є секційні рекуператори панельного типу (рисунок 3.1).

Рекуператори панельного типу розташовуються уздовж бічних поверхонь і зводу димовідводячого тракту печі, не створюючи помітного аеродинамічного опору (рисунок 3.2), що дозволяє експлуатувати такі печі без димососа.

Основна мета розрахунку при використанні рекуператорів панельного типу – визначення температури підігріву повітря і води при розташовуваній активній поверхні рекуператора.

 

ЗАВДАННЯ

Визначити температуру підігріву повітря в трубчастому рекуператорі панельного типу, секції якого розташовані уздовж бічних поверхонь і зводу димового борову печі.

 

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Температура продуктів згоряння на вході в рекуператор =650˚С.

– Витрата споживаного піччю природного газу V = 300м³/год.

– Перетин димового борову а·b = 0,7·0,5 м².

– Довжина прямої ділянки тракту l = 7м.

– Початкова температура повітря =20˚С.

– Коефіцієнт витрати повітря α = 1.15.

 

Рисунок 3.2 – Розташування рекуператора панельного типу в тракті печі

РОЗРАХУНОК

1. Температуру підігріву повітря в рекуператорі можна визначити, вирішуючи основне рівняння для теплообмінників:

Q_в = к·F·Δt,

де Q_в – кількість тепла, переданого від продуктів згоряння повітрю, Вт;

к – коефіцієнт теплопередачі, Вт/м²·К;

F – теплообмінна поверхня рекуператора, м²;

Dt – средньологарифмічна різниця температур.

У цьому рівнянні три невідомих: Q, к, Δt, тому для рішення проблеми необхідно дати числове значення хоча б одному з невідомих.

Приймемо в першому наближенні температуру підігріву повітря 250˚С і визначимо кінцеву температуру продуктів згоряння:

,

де Q_в = V_в·с_в· кВт

У даному розрахунку: 9,0 м³/м³ – середнє значення витрати повітря при спалюванні 1 м³ природного газу звичайного складу; 1,33кДж/(м³·К) – теплоємність повітря.

, кВт,

де 10,5 м³/м³ – середнє значення кількості продуктів згоряння, що утворюються при згорянні 1 м³ природного газу;

1,45 кДж/м³·К – теплоємність продуктів згоряння.

Звідси:

.

2. Середньологарифмічна різниця температур при прямоточному русі теплоносіїв:

.

3. Коефіцієнт теплопередачі визначається по формулі:

.

Тепловий опір на кілька порядків менше інших складових, що входять у формулу теплопередачі, тому величину ''к'' визначимо по спрощеному виразу:

.

Визначимо коефіцієнти передачі тепла конвекцією і випромінюванням від продуктів згоряння до трубок рекуператора і конвекцією від стінок рекуператора повітрю.

Величину визначимо по критериальній формулі:

де Pr_д=0,62 – середнє значення критерію Прандтля для продуктів згоряння звичайного складу [1].

Критерій Рейнольдса для продуктів згоряння складе:

,

де D – приведений діаметр борова, розрахований по формулі:

м;

, м/c;

;

Величина υ_д визначається по середній температурі = 546˚С [1].

Критерій Nu_д визначається:

Nu_д = 0,023·49679^0,8·0,62^0,4 =108,5.

Звідси:

, Вт/м²·К,

де λ_д = 0,0706 Вт/м·К – теплопровідність продуктів згоряння при середній температурі = 546˚С [1].

4. Величина визначається по формулі:

де ε_д=0,25 – ступінь чорності для середнього складу продуктів згоряння, при температурі ≈ 500˚С і товщині газового шару 0,5 м [1];

ε_ст = 0,8 – ступінь чорності для вогнетривких матеріалів;

= 446˚С – приймається орієнтовно на 100˚С менше, ніж температура газового середовища.

Звідси

 

, Вт/м²∙К.

5. Коефіцієнт передачі тепла конвекцією при русі повітря у трубках рекуператора визначається по формулі:

,

де .

Для обчислення швидкості повітря в рекуператорі визначаємо площу перетину всіх трубок. При обраному діаметрі трубок d = 0,05м і кроці між трубками, рівному діаметру трубок, загальна кількість трубок, яку можна розмістити по периметру борова, крім подини, буде дорівнює:

трубок.

При товщині стінок труби 2 мм живий перетин усіх трубок складе:

м².

Швидкість повітря в трубках рекуператора:

м/с.

Звідси:

,

де υ_в визначено при , [1].

Критерій Nu_в для повітря:

Nu_в = 0,018∙ 63082^0,8 = 124,5.

Звідси:

.

6. Визначимо коефіцієнт теплопередачі від продуктів згоряння повітрю в рекуператорі:

, Вт/м²∙К.

7. Визначимо уточнену кількість тепла, передану від продуктів згоряння до повітря:

Q = к F∙ Δt = 26,8∙20,9∙439 = 245893 Вт = 245,9 кВт,

де F = n∙ π∙ d∙ l = 19∙3,14∙0,05∙7 = 20,9, м².

8. Визначимо температуру підігріву повітря в рекуператорі:

.

Розрахунки показали, що прийняте значення температури підігріву повітря і розрахункове відрізняються не більш, ніж на 5% (максимально припустиме відхилення для даного розрахунку) і перерахування не потрібно. Таким чином, для даних умов роботи печі, максимальна температура підігріву повітря в рекуператорі складає 266°С.

Дані для розрахунку наведені в додатку Г.

Розрахункова робота №4

«Розрахунок енергозберігаючої установки в доменному виробництві»

 

Схема енергозберігаючої установки заснована на комплексному використанні надлишкового тиску, фізичного і хімічного тепла продуктів згоряння, що відходять.

З доменної печі 1 газ надходить на очищення 2, потім направляється в каупер 3, де спалюється, а продукти згоряння нагрівають вогнетривку насадку 4, регенеративні теплообмінники.

На виході з каупера продукти згоряння доменного газу, маючи високу температуру і тиск, проходять послідовно теплообмінник 5, газотурбінну установку 6, а потім котел-утилізатор 8 і викидаються в димар 11.

повітря

Атмосферне повітря стискується турбокомпресором 7. Частина стиснутого повітря, нагрівається в теплообміннику 5 та направляється в топку каупера для організації спалювання доменного газу. Інша частина направляється в насадку каупера, де нагрівається до високої температури і потім подається у фурмену зону доменної печі 1.

 

1 – доменна піч; 2 – сухе газоочищення (циклон); 3 – повітрянагрівач (каупер); 4 – регенеративна насадка; 5 – рекуперативний теплообмінник;

6 – газотурбінна установка; 7 – турбокомпресор; 8 – котел-утилізатор;

9 – парова турбіна; 10 – електронагрівач; 11 – димар

 

Рисунок 4.1 – Схема комбінованої установки стиснення і нагрівання доменного дуття і вироблення пари електроенергетичних параметрів

 

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

 

1. Теплоємності: C_вз = 1,34; С_г = 1,46; С_пс = 1,57,

2. Витрата дуття:

3. Обсяг доменної печі: V = 2000 м³

4. Тиск дуття: Р_д = 0,5 МПа

5. Температура дуття: t_д = 1202˚С

6. Температура доменного газу на виході з печі: t_г = 302˚С

7. Температура холодного повітря:

8. Температура продуктів згоряння під куполом каупера:

9. Склад доменного газу: CO = 22,1%; Н₂ = 15,4%; СН₄ = 0,3%;

N₂ = 35,05%; СО₂ = 22,1 %; Н₂О=11,75%.

10. Внутрішній ККД газової турбіни і повітряного турбокомпресора: h=0,9;

11. Коефіцієнт використання тепла в топковій камері каупера: η = 0,85;

12.Склад продуктів згоряння доменного газу, (у % по об¢єму):

CO₂ = 19,5; H₂O = 14,3; N₂ = 64,6; O₂ = 1,6.

13.Тиск продуктів згоряння перед і після газової турбіни:

.

14.Дані для розрахунку котла-утилізатора на газах, що відходять, і

паротурбогенератора:

- тиск перегрітої пари: Р_пп = 5 МПа;

- температура перегрітої пари: t_пп = 452˚С;

- ККД парогенератора: η_пп = 0,98;

- температура продуктів згоряння на виході з котла-утилізатора:

- питома витрата пари на виробництво 1кВт/год електроенергії: d=4 кг/кВт·год.

 

 

РОЗРАХУНОК

 

1. Теоретична витрата повітря для спалювання доменного газу

2.Температура стиснутого повітря після компресора:

де n – показник політропного процесу при стиснення повітря, n = 1,4;

P₀ – атмосферний тиск, Р₀ = 0,1 МПа;

3. Коефіцієнт витрати повітря при спалюванні доменного газу в каупері визначається з рівняння теплового балансу процесу горіння:

звідси:

де – теоретична витрата повітря і продуктів спалювання в каупері,м³/м³;

t_вз t_г t_пс – відповідно температура повітря, доменного газу, продуктів згоряння під куполом каупера, ˚C;

– початкова температура газових середовищ, рівна 22˚C;

С_вз С_г С_пс – теплоємність повітря, доменного газу і продуктів згоряння, кДж/м³·К;

– теплота спалювання доменного газу, кДж/м³;

η_гор – коефіцієнт використання тепла в топковій камері каупера.

 

4. Для визначення α розрахуємо:

 

4.1 Теоретична витрата продуктів згоряння доменного газу:

4.2 Теплота спалювання доменного газу:

звідси

5. Дійсна витрата продуктів згоряння доменного газу:

6. Температура продуктів згоряння за газовою турбіною:

7. Витрата доменного газу на привод дуттєвого компресора визначається з балансу потужності на валу турбокомпресора:

8. Витрата повітря для спалювання доменного газу в каупері:

9. Витрата продуктів згоряння на виході з каупера:

10. Ефективна потужність газової турбіни:

11. Ефективна потужність турбокомпресора:

 

12. Потужність, що витрачається на стиснення повітря для подачі в доменну піч (доменне дуття):

 

13. Потужність, що витрачається на стиск повітря для горіння доменного газу в каупері:

14. Розрахунок паропродуктивності парогенератора на газах, що відходять, після газової турбіни:

15. Встановлена потужність парогенератора:

.

Дані для розрахунку наведені в додатку Д.

Розрахункова робота №5

«Розрахунок установки заглибного горіння»

 

Заглибне горіння – це спосіб спалювання твердого, рідкого чи газоподібного палива в рідкому середовищі. Як рідке середовище використовуються шлак, розплави і розчини солей і ін.

Такий спосіб спалювання палива почав застосовуватися на теплових електростанціях для спалювання вугілля в шлаковому розплаві, а також у різних виробництвах хімічної промисловості.

На рисунку 5.1 наведена схема установки для випарювання агресивних і солевмістних розчинів. В апаратах цього типу випарювання розчинів і конденсація газоподібних речовин, що утворюються в зоні горіння, здійснюється за рахунок тепла продуктів згоряння. Нагрівальні елементи в цих апаратах відсутні.

К.В.Т. палива у випарних установках із заглибними пальниками досягає 90-95%.

1 – відстійник солі; 2 – випарний апарат; 3 – пальник; 4 – вибуховий запобіжний клапан; 5 – теплообмінник-конденсатор; 6 – збірник свіжого розчину; 7 – бак для упареного розчину; 8 – камера згоряння; 9 – свіжий розчин; 10 – конденсат; 11 – димові гази; 12 – газ; 13 – повітря; 14 – сіль

 

Рисунок 5.1 – Принципова схема установки заглибного горіння

 

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Тип розчину – хлорид магнію, MgCl₂;

– Витрата розчину – G_P=1кг/с;

– Теплоємність розчину – С_Р=3,78кДж/кг×К;

– Кількість води, що випарилася – G_в=0,26 кг/с;

– Концентрація розчину після випарювання М_к=35% MgCl₂;

– Початкова температура розчину – t_н=25 ˚С;

– Кінцева температура розчину – t_к=135 ˚С;

– Вологовміст парогазової суміші d=0,62;

– Теплота спалювання палива =35,8 МДж/м³;

– Коефіцієнт витрати повітря α=1,1;

– Паливо – природний газ;

– Діаметр апарата D₀=2,5м.

 

 

РОЗРАХУНОК

1. Ентальпія парогазової суміші при t_пг=t_к+5 (приймаємо температуру парогазової суміші на 5 градусів вище, ніж кінцева температура розчину):

I_пг= ,

де i_n – ентальпія пари при t_к і парціальному тиску, що відповідає заданому ''d'' [1, с.29];

С_пг=1,01 – теплоємність парогазової суміші (приймається).

I_пг= кДж/кг пари.

2. Теплове навантаження (теплова потужність) на заглибний пальник з обліком тепловідводу в навколишнє середовище:

Q_г=1,02[G_в(I_пг – С_рt_к) + G_рC_p(t_к – t_н)] =

=1,02[0,26(2988 – 3,78×135) + 1×3,78(135 – 25)] =1030 кВт.

3. Витрата газоподібного палива:

м³/с.

4. Витрата повітря для спалювання палива:

V_вз = м³/c.

5. Кількість продуктів згоряння:

V_п.с = [ м³/с,

де м³/м³.

6. Температура продуктів згоряння в камері згоряння:

де м³/м³.

7. Об'ємна витрата продуктів згоряння на виході із сопла:

, м³/с.

8. Діаметр камери згоряння:

, м.

де W_К=30 м/с – оптимальна швидкість газового середовища в камері згоряння. За практичними і теоретичними даними вона не повинна бути нижче за швидкість поширення полум'я в газоповітряній суміші.

9. Діаметр сопла зовнішньої частини пальника:

, м.

 

де W_с=50 м/c – гранична швидкість продуктів згоряння (газового потоку) на виході із сопла, прийнята з умови оптимального режиму барботажу (мінімального розбризкування розчину і віднесення крапельок розчину з ванни).

10. Визначимо режим витікання газового середовища в рідку ванну:

де ν_г – коефіцієнт кінематичної в'язкості газоповітряній суміші, зумовлений температурою t_к розчину [1, с.13].

11. Знаходимо з критеріального рівняння, що описує гідродинамічні процеси барботажу, оптимальну глибину занурення пальника, приймаючи умовно, що діаметр газового потоку в рідині дорівнює діаметру апарата:

, м.

12. Середня температура парогазової суміші на виході з рідкої ванни:

.

13. Витрата продуктів згоряння, що беруть участь у барботажі:

, м³/с.

14. Швидкість продуктів згоряння, приведена до поперечного переріза апарата:

, м/с.

15. Режим барботажу рідини в апараті:

.

16. Критерій теплової напруги:

.

17. Теплова напруга при випарюванні розчину:

, кВт/м³.

де λ=0,675 Вт/м·К – теплопровідність розчину.

18. Обсяг розчину, що знаходиться в апараті:

, м³.

19. Повний обсяг апарата при коефіцієнті завантаження η=0,6 складе:

,м³.

Дані для розрахунку наведені в додатку Е.
Розрахункова робота №6

«Розрахунок шкідливих викидів теплової електростанції»

 

Розрахунок кількості шкідливих речовин, що утворюються в топковій камері котельних установок проводять з метою:

– визначення концентрації шкідливих речовин в одиниці об'єму (1 м³) продуктів згоряння і порівняння з граничноприпустимою концентрацією (ГПК) для даного типу речовини;

– вибір методу боротьби зі шкідливими викидами;

– визначення висоти димаря з умови розсіювання.

Для виконання розрахункової роботи використовуються наступні технічні і технологічні характеристики котельної установки:

– електрична потужність електростанції Е=3×10⁶ кВт;

– коефіцієнт корисної дії (ККД) електростанції ККД=0,62;

– тип палива: Антрацит;

– теплота спалювання палива, =22000 кДж/кг;

– зольність палива, А_р=20%;

– вміст летючої сірки, =1,7 %;

– паропродуктивність Д_ном – номінальна, Д_фак – фактична, т/год:

Д_ном=3500 т/год, Д_фак=3000 т/год;

– тип пальника – прямоточний;

– ступінь рециркуляції димових газів, r=0,15;

– ефективність впливу рециркуляції димових газів β ₃ по №1;

– ступінь вловлювання золи і твердих часток у золовловлювачах, η_з.у.=0,97;

– коефіцієнт підсмоктування атмосферного повітря в котельний агрегат, a=1,2.

 

 

РОЗРАХУНОК

1 Розрахунок горіння палива

1.1 Кількість вугілля, що спалюється в одиницю часу:

, кг/с.

1.2 Кількість продуктів згоряння на виході з топки:

C + O₂ → CO₂

1.3 Кількість СО₂ у продуктах згоряння (по реакції):

12 кг С ― 22,4 м³ СО₂

В(1 – А^р) ―

, м³/с.

1.4 Кількість кисню, необхідна для спалювання вугілля (по реакції):

12 кг С ― 22,4 м³ О₂

В(1 – А_р) ―

, м³/с.

1.5 Кількість азоту в продуктах згоряння:

, м³/с.

1.6 Кількість продуктів згоряння:

, м³/с,

де α – коефіцієнт підсмоктування атмосферного повітря в топковий простір котла.

 

2 Розрахунок викиду окислів азоту

2.1 Інтенсивність викиду NО_x для котлів агрегатів визначається по емпіричній формулі:

, кг/с,

де β₁ – коефіцієнт, що враховує вплив якості вугілля, що спалюється, (палива), вмісту азоту в паливі і шлакозоловидалення на вихід окислів азоту. За експериментальним даним цей коефіцієнт дорівнює:

β₁ = 0,85 – для природного газу;

β₁ = 0,7 – 0,8 – для мазуту;

β₁ = 0,55 – для антрациту при сухому шлаковидаленні;

β₁ = 0,7 – для бурого вугілля;

β₁ = 0,95 – для донецького вугілля марок Д і Г;

β₁ = 1,4 – для кузнецького вугілля марок Д і Г і торфу;

β₂ – коефіцієнт, що враховує вплив конструкції пальника:

β₂ = 0,85 – для прямоточних пальників;

β₂ = 1,0 – для вихрових пальників;

к – коефіцієнт, що характеризує вихід окислів азоту на 1т спаленого умовного палива, кг/т

– для котлів паропродуктивністю понад 70 т/год,

де Д_фак – фактична паропродуктивність, т/год;

Д_ном – номінальна паропродуктивність, т/год.

– для котлів паропродуктивністю менш 70 т/год.

– для водогрійних котлів, де Q_фак і Q_ном , ГДж/рік.

.

β₃ – коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу рециркулюючих газів у залежності від умов їхньої подачі в топковий простір котла:

№ 1 - β₃ = 0,002 – подача газу в під топки;

№ 2 - β₃ = 0,015 – подача газу в під пальники;

№ 3 - β₃ = 0,020 – подача газу по зовнішньому каналу пальників;

№ 4 - β₃ = 0,025 – подача газу в повітряне дуття;

№ 5 - β₃ = 0,030 – подача газу в розсічку двох повітряних потоків;

№ 6 - β₃ = 0,010 – подача газу в первинну аеросуміш;

№ 7 - β₃ = 0,005 – подача газу у вторинне повітря.

β₃ = 0,002.

q₄ – втрата тепла від механічного недопалу.

2.2 Концентрація окислів азоту в продуктах згоряння складе:

, г/м³.

 

3 Розрахунок викиду окислів сірки

3.1 Інтенсивність викидів окислів сірки визначається по вмісту летючої сірки в паливі:

, г/с,

де В_р – витрата палива, кг/с;

− летюча сірка в паливі, =1,7 %;.

− частка окислів сірки, що уловлюється летючою золою в газоходах котла, залежить від виду палива, його зольності і вмісту вільного лугу в летючій золі. Чим більше зольність А^р і вміст СаО і МgO в летючій золі, тим більше значення :

= 0 – при спалюванні природного газу;

= 0,02 – при спалюванні мазуту;

= 0,10 – при спалюванні антрациту, бурих і кам'яних вугіль;

= 0,15 – при спалюванні торфу;

= 0,50 – при спалюванні сланців.

= 0,10.

Величина залежить від РН зрошуваної води і показує частку SO₂, що вловлюється в мокрому золовловлювачі:

= 0,020 – 0,030 – для лужної води в мокрому золоуловлювачі;

= 0,015 – для нейтральної води в мокрому золоуловлювачі.

=0,025.

, г/с,

3.2 Концентрація окислів сірки в продуктах згоряння:

, г/м³.

 

4 Розрахунок викиду твердих часток золи

4.1 Інтенсивність викиду твердих часток визначається по формулі:

де а_ун – частка золи і твердих часток недопалу палива, що уноситься газами з топки в газ