Котельные установки и парогенераторы

Состав топлива

Задача 1. Определить состав горючей массы угля марки Г6, если его элементарный состав рабочей массы: ; ; ; ; ; ; .

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 28,1 29,1 33 29,1 25,6 20 29,1 29,1 30 45

Нp, %; 3,2 2,2 3,5 2,4 2,2 2,2 2 2 3 5

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 7,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 9 8,7

Ap, %; 24,5 26 20,5 23,5 34 27,6 23,5 23,7 23,5 12,8

Wp, %; 33 30 30,6 33 26 38 33 33 31 25

Характеристики топлива

Задача 2. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы бурого угля состава: СР; Нр; SPл; Nр; Ор ; АР и WP.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 28,1 29,1 33 29,1 25,6 20 29,1 29,1 30 45

Нp, %; 3,2 2,2 3,5 2,4 2,2 2,2 2 2 3 5

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 7,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 9 8,7

Ap, %; 24,5 26 20,5 23,5 34 27,6 23,5 23,7 23,5 12,8

Wp, %; 33 30 30,6 33 26 38 33 33 31 25

Тепловой баланс, к.п.д. и расход топлива котельного агрегата

Тепловой баланс котельного агрегата.

Задача 3. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=13,5 кг/с сжигается подмосковный уголь состава: Cp; Hp; ; Np; Op; Ap; Wp. Составить тепловой баланс котельного агрегата, если температура топлива при входе в топку tp=20ºC, натуральный расход топлива B=4 кг/с, давление перегретого пара pп.п=4 МПа, температура перегретого пара tп.п=450ºC, температура питательной воды tп.в=150ºC, величина непрерывной продувки P=4%, теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива Vo=2,98 м3/кг, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода Vг.ух=4,86 м3/кг, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода tух=160ºC, средняя объемная теплоемкость газов cг.ух=1,415 кДж/(м3•К), коэффициент избытка воздуха за последним газоходом αух=1,48, температура воздуха в котельной tв=30ºC, объемная теплоемкость воздуха cв=1,297 кДж/(м3•К), содержание в уходящих газах окиси углерода CO=0,2% и трехатомных газов RO2=16,6 % и потери тепла от механической неполноты сгорания q4=4%. Потерями тепла с физическим теплом шлаков пренебречь.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 28,1 29,1 33 29,1 25,6 20 29,1 29,1 30 45

Нp, %; 3,2 2,2 3,5 2,4 2,2 2,2 2 2 3 5

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 7,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 9 8,7

Ap, %; 24,5 26 20,5 23,5 34 27,6 23,5 23,7 23,5 12,8

Wp, %; 33 30 30,6 33 26 38 33 33 31 25

Задача 4. Определить тепло, полезно использованное в котельном агрегате паропроизводительностью D, если натуральный расход топлива B, давление перегретого пара pп.п, температура перегретого пара tп.п, температура питательной воды tп.в и величина непрерывной продувки P.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

D, кг/с 5,45 5,5 5,45 5,45 5,5 5,6 5,7 5,5 5,6 5,5

B, кг/с 0,64 0,61 0,6 0,64 0,61 0,63 0,7 0,61 0,6 0,6

pп.п, МПа 1,3 1,3 1,2 1,3 1,3 1,2 1,3 1,4 1,2 1,2

tп.п, ºC 275 275 275 275 275 280 290 280 275 285

tп.в, ºC 100 110 100 100 110 100 100 120 100 110

P, % 3 3 4 3 3 4 3 3 5 4

Задача 5. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=7,22 кг/с сжигается высокосернистый мазут состава: Ср, %; Нр, %; , %; Nр, %; Ор, %; Ар, %; Wp, %. Определить располагаемое тепло в кДж/кг и полезно использованное в котлоагрегате тепло в процентах, если известны температура подогрева мазута tт=90ºС, натуральный расход топлива B=0,527 кг/с, давление перегретого пара pп.п=1,3 МПа, температура перегретого пара tп.п=250ºС, температура питательной воды tп.в=100ºС и величина непрерывной продувки Р=4%.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 80,1 85,1 86,3 77,1 85,6 80 79,1 79,1 83,4 85

Нp, %; 12,2 8 5,8 14,2 5,8 12,6 13,2 14,3 9,9 9,2

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 0,7 0,7 0,8 0,9 1 0,7 0,8 0,9 1 1,1

Ap, %; 0,5 0,2 0,4 0,5 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Wp, %; 3 2 3 4 4 3 3 2 2 1

Характеристики топочных устройств

Задача 6. Определить площадь колосниковой решетки, которую требуется установить под вертикально-водотрубным котлом паропроизводительностью D=6,1 кг/с, работающем на подмосковном буром угле состава: Cp, %; Hp, %; Sлр, %; Np, %; Op, %; Ap, %; Wp, %, если температура топлива при входе в топку tТ=20°С, давление перегретого пара pп.п=4 МПа, температура перегретого пара tп.п=420°С, температура питательной воды tп.в=180°С, к.п.д. брутто котлоагрегата =87%, величина непрерывной продувки P=4% и тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R=1170 кВт/м2.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 28,1 29,1 33 29,1 25,6 20 29,1 29,1 30 45

Нp, %; 3,2 2,2 3,5 2,4 2,2 2,2 2 2 3 5

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 7,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 9 8,7

Ap, %; 24,5 26 20,5 23,5 34 27,6 23,5 23,7 23,5 12,8

Wp, %; 33 30 30,6 33 26 38 33 33 31 25

Задача 7. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D=7,05 кг/с сжигается природный газ состава: CO2; CH4; C2H6; C3H8; C4H10; N2. Определить объем топочного пространства и коэффициент полезного действия топки, если давление перегретого пара pп.п=1,4 МПа, температура перегретого пара tп.п=290°С, температура питательной воды tп.в=100°С, к.п.д. брутто котлоагрегата =91,2%, тепловое напряжение топочного объема Q/VT=310 кВт/м3, потери тепла от химической неполноты сгорания q3=1,2% и от механической неполноты сгорания q4=1%.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

CO2, % 0,2 0,1 0,3 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,1 0,2

CH4, % 98,9 97,5 96,6 94,9 93,9 97,6 97,9 93,9 96 93,8

C2H6, % 0,5 0,8 1,5 2,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 3,5

C3H8, % 0,2 0,2 0,3 1,1 4 0,2 0,2 4,2 1,1 1,2

C4H10, % 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 1,1 0,1

N2, % 0,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 1,2

Расчет теплообмена в топочных устройствах

Задача 8. Определить температуру газов на выходе из топки котельного агрегата паропроизводительностью D = 13,9 кг/с, работающего на подмосковном угле состава: СР; Hp; ; если температура топлива при входе в топку tT =20° С, давление перегретого пара ρп.п = 4 МПа, температура перегретого пара tп.п = 450° С, температура питательной воды tп.в = 150° С, величина непрерывной продувки Р = 4%, теплоемкость рабочей массы топлива =2,1 кДж/(кг-К), к.п.д. котлоагрегата брутто ηбрк.а=86,8%, теоретическая температура горения топлива в топке т=1631° С, условный коэффициент загрязнения ζ= 0,7, степень черноты топки ат = 0,607, лучевоспринимающая поверхность нагрева Нл=239 м2, средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания топлива в интервале температур т- т” Vcp= 8,34 кДж/(кг•К), расчетный коэффициент, зависящий от относительного местоположения максимума температуры в топке М=0,45, потери тепла от механической неполноты сгорания q4 = 2 % и потери тепла в окружающую среду q5 = 0,9 %.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

Cp, %; 28,1 29,1 33 29,1 25,6 20 29,1 29,1 30 45

Нp, %; 3,2 2,2 3,5 2,4 2,2 2,2 2 2 3 5

Sлp, %; 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 2,9

Np, %; 0,6 1,1 0,8 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Op, %; 7,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 9 8,7

Ap, %; 24,5 26 20,5 23,5 34 27,6 23,5 23,7 23,5 12,8

Wp, %; 33 30 30,6 33 26 38 33 33 31 25

Расчет конвективных поверхностей нагрева котельного агрегата

Задача 9. Определить количество теплоты, воспринятой паром в пароперегревателе котельного агрегата паропроизводительностью D, работающего на подмосковном угле . марки Б2 с низшей теплотой сгорания Q , если известны температура топлива при входе в топку t =20 С, теплоемкость рабочей массы топлива с = 2,1 кДж/(кг-К), давление насыщенного пара P = 4,5 МПа, давление перегретого пара рпп =4 МПа, температура перегретого пара = 450 °С, Температура питательной воды t = 150 °С, величина непрерывной продувки Р = 3 %, к. п. д. котлоагрегата (брут¬то) = 88 % и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива = 4 %.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

D, кг/с 13,5 11,4 15 15,5 10,5 12,6 15 16 16,5 20,5

Q , кДж/кг 12890 10516 23890 16650 12300 14000 12560 15600 12000 18600

Задача 10. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из пароперегревателя котельного агрегата паропроизводительностью D, работающего на природном газе с низшей теплотой сгорания , если известны давление насыщенного пара рн_а = 1,5 МПа, давление перегретого пара =1,4 МПа, температура перегретого пара = 350 °С, температура питательной воды t = 100 величина непрерывной продувки Р = 4 %, к. п. д. котлоагрегата (брутто) = 92,0 %,энтальпия продуктов сгорания на входе в пароперегреватель h’ = 17 220 кДж/м3, теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания топлива V0 = 9,52 м3/м3, присос воздуха в газоходе пароперегревателя = 0,05, температура воздуха в котельной t = 30 °С и потери теплоты в окружающую среду %.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Исходные данные

D, кг/с 3,9 4,5 5,4 3,4 6,5 4,4 3,8 7,6 5,4 5,5

, кДж/м3 35600 34345 34500 36700 33500 32400 35500 38700 32100 33330