Сахарный завод

В котельной  находятся четыре вертикально-водотрубных  котла фирмы «РАДИАНТ», два из которых находятся в резерве. Технические характеристик котла представлены в Таблице 1.1 Котлы работают на природном газе. В качестве резервного топлива используется мазут.

Таблица 1.1 – Основные технические характеристики котла фирмы «РАДИАНT»

N	Наименование  показателя	Значение	Единицы
1	Номинальная производительность	30	t/h
2	Давление пара в барабане	4,3	МPa
3	Давление перегретого  пара	3,9	МPa
4	Расчетная температура  перегретого пара	450	°С
5	Температура питательной  воды	105	°С
6	Расчетный КПД  брутто	92	%
7	Площадь поверхности нагрева конвективного пучка	321	m2
8	Площадь поверхности нагрева экранов	127	m2
9	Площадь поверхности нагрева пароперегревателя	282	m2
10	Площадь поверхности нагрева водяного экономайзера	262	m2
11	Площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя	660	m2

 

Характеристика дымососов и воздуходувок представлена в Таблице 1.2.

 

 

 

 

 

Таблица 1.2 – Тягодутьевые машины

N	Наименование показателя	Вентилятор	Дымосос
1	Тип	Lonis PRAT	Д15,5	Двустороннего всаса Lonis PRAT
2	Подача, м3/ч	41,6-50	60	56-60
3	Напор, кгс/мг	185-230	200	140-180
4	Мощность электродвигателя, кВт	51,5	73,0	75
5	Частота вращения, об/мин	900	730	950
6	Количество  штук	3	1	2

 

В качестве питательной  воды используется конденсат отработавшего и редуцированного (технологического) пара, а также вторичного пара 1-го корпуса выпарной установки. Характеристика питательных насосов представлена в Таблице 1.3.

 Таблица 1.3 – Питательные насосы

N	Наименование  показателя	Единицы	ПЭ-65-56	МРСВ-20-11	Турбонасос
1	Подача	m3/h	65	60	30
2	Напор	kPa	5,76	6,62	5,64
3	Мощность	кW	260	-	-
4	Частота вращения	rot/min	2960	3000	3900
5	Количество	-	2	1	2
6	Давление пара	bar	-	-	39
7	Температура пара	°С	-	-	450

Турбинное отделение  состоит из двух турбин с противодавлением Р-6-35/3 мощностью         6 МВт каждая.  В работе находится одна турбина, вторая в резерве. Технические характеристики турбины представлены в Таблице 1.4.

 

 

Таблица 1.4 – Технические характеристики турбины Р-6-35/3

N	Наименование  показателя	Единицы	Значение
1	Мощность	MW	6
2	Давление острого пара	МPa	3,5
3	Температура острого пара	°С	435
4	Частота вращения	rot/min	3000
5	Давление на выхлопе	МPa	0,3
6	Температура на выхлопе	°С	186

 

2. Поверочный расчет котла при сжигании природного газа

1.2.1 Расчет  процесса горения

Для сжигания биогаза  в котлах, их необходимо переоборудовать под горение на биогазе. Исходя из расхода пара на производство можно рассчитать расход природного газа. Но для этого необходимо рассчитать КПД котла при сжигании природного газа, Так как котлы работают не на полную мощность. Для этого рассчитаем процесс горения в топке.

  Состав газа, сжигаемого на ТЭЦ:

                          CH₄= 94 %;

                          C₂H₆= 1,2 %;

                          C₃H₈= 0,7 %;

                          C₄H₁₀= 0,4 %;

                          C₅H₁₂= 0,2%;

                         N₂= 3,3 %;

                         CO₂= 0,2 %.

Теплота сгорания - ;

 Плотность газа - r = 0,765 kg/m³.

 Теоретическое количество воздуха необходимого для процесса горения найдем по формуле:

                  m³/m³;    (1.1)

где: , , , , и - процентное содержание соответствующих газов в смеси;

      m³/m³.

Теоретические объемы продуктов сгорания рассчитываются по формулам:

    объем трехатомных газов:

                                         m³/m³;           (1.2)

где: , , , , , - процентное содержание соответствующих газов в смеси;

                              m³/m³.         

    объем азота:

                                                                               m³/m³;                                          (1.3)

где: - содержание азота в воздухе, в %,

        - теоретическое количество воздуха, необходимого для процесса горения, в m³/ m³;

        - содержание азота в природном газе, в %;

                                                                 m³/ m³.

        объем водяных паров:

                                                     m³/m³;      (1.4)

где: , , - соответствующее содержание газов в смеси, в %;

       -содержание водяных паров в смеси, в %;

                                            m³/m³ .        (1.5)

Потери тепла  с химическим недожогом примем равными q₃= 1,5 %;

Коэффициент избытка воздуха  в топке примем равным ;

Из Таблицы XVII.A [4], примем значения инфильтрации воздуха в элементах котла:

в топке -

в конвективном пучке - ;

в экономайзере - .

Рассчитываем  значения коэффициента избытка воздуха в элементах котла:

    в конвективном пучке:

                                ;                                                 (1.6)

    на входе в экономайзер:

  ;                                                 (1.7)

     на выходе из экономайзера:

  ;                                                 (1.8)

Расчет процесса горения представлены в Таблице 1.5.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.5 – Расчет объемов продуктов горения

Наименование  показателя		Символ, формула	Значения
			aт=1,10	aк=1,15	a’эк=1,2	a”эк=1,3
Теоретический объем воздуха, m3/ m3		Vв0	9,515
Объем трехатомных  газов, m3/ m3		VRO2	1,013
Теоретический объем азота, m3/ m3		VN2	7,55
Значения		Символ, формула	Значения
			aт=1,10	aк=1,15	a’эк=1,2	a”эк=1,3
Теоретический объем паров, m3/ m3		V0H2O	1,976
Избыток воздуха, m3/ m3		DVв=(a-1)Vв0	0,952	1,43	1,903	2,855
Избыточный  объем паров, m3/ m3		DVH2O=0,016DVв	0,015	0,023	0,030	0,046
Действительный объем сухих газов, m3/m3		Vс.г= VRO2+ VN2+DVв	9,515	9,99	10,47	11,418
Действительный объем паров, m3/ m3		VH2O= V0H2O+DVH2O	1,991	1,999	2,006	2,022
Общий объем  газов, m3/m3		Vг.г= Vс.г+ VH2O	11,506	11,989	12,476	13,44
Объемные  доли	трехатомных газов	rRO2= VRO2/ Vг.г	0,088	0,084	0,081	0,075
	паров	rH2O= VH2O/ Vг.г	0,17	0,166	0,160	0,15
	общие	rt= rRO2/rH2O	0,517	0,506	0,506	0,5
Температура точки  росы, 0C		tт.р=f(pH2O= rH2O)	58	57	56	55
Плотность газов, kg/m3		rг=(r+1,293a· Vв0)/ Vг	1,243	1,244	1,245	1,247

 

Рассчитываем  энтальпию газов горения, принимая соответствующие значения температур в каждой части котла по следующей формуле:

                               

kJ/m³,                 (1.9)

где: t_г – температура газов горения, в ⁰C;

      , , , – теплоемкости соответствующих компонентов, в kJ/(m³·K).

Расчеты представлены в Таблице  1.6.

 

 

Таблица 1.6 - Расчет энтальпии уходящих газов при различных температурах

t г.г, 0C	Трехатомные газы			Азот			Пары			Избыточный  воздух			ΔVc, m3/ m3	Hг.г, kJ/m3
	VRO2, m3/ m3	cRO2, kJ/(m3·K)	Vc,   m3/ m3	VN2, m3/ m3	cN2, kJ/(m3·K)	Vc,      m3/ m3	V0H2O, m3/ m3	cH2O,  kJ/(m3·K)	Vc,                                  m3/ m3	ΔVв, m3/ m3	Cв, kJ/(m3·K)	Vc,   m3/ m3
= 1,10
2000	1,013	2,439	2,471	7,55	1,485	11,212	1,976	1,965	3,883	0,952	1,534	1,460	19,026	38052
800	1,013	2,141	2,169	7,55	1,368	10,328	1,976	1,670	3,3	0,952	1,412	1,344	17,141	13713
=1,15
1000	1,013	2,217	2,246	7,55	1,393	10,51	1,976	1,724	3,407	1,43	1,438	2,056	18,219	18219
400	1,013	1,932	1,957	7,55	1,318	9,951	1,976	1,567	3,096	1,43	1,355	1,938	16,942	6777
=1,20
500	1,013	1,999	2,025	7,55	1,329	10,034	1,976	1,591	3,144	1,903	1,369	2,605	17,808	8904
200	1,013	1,798	1,821	7,55	1,301	9,823	1,976	1,523	3,009	1,903	1,333	2,537	17,189	3438
= 1,30
400	1,013	1,931	1,956	7,55	1,318	9,951	1,976	1,567	3,096	2,855	1,355	3,869	18,872	7548
100	1,013	1,714	1,736	7,55	1,297	9,792	1,976	1,507	2,978	2,855	1,325	3,783	18,289	1829