Экономия тепловой энергии за счет регенерации при работе котельных установок

Контрольное задание №1

Современные котельные установки малой и средней мощности имеют сравнительно невысокие КПД (от 0,55 до 0,90 ), особенно при работе без регенерации тепла. При этом основными составляющими тепловых потерь при работе котельных являются:

1.Потери, получаемые в результате выноса тепла с дымовымигазами.

2.Потери теплоты на наружное охлаждение нагретыхповерхностей.

Рассматриваемые виды тепловых потерь можно снизить за счет:

- использования лучших материалов обмуровки (с меньшими значениями коэффициентов теплопроводности);

- увеличения толщины обмуровочного слоя;

- частичной регенерации потерянного тепла (воздухозабор из верхних слоев помещения котельной);

- снижения температуры уходящих газов за счет использования экономайзеров, воздухоподогревателей, контактных теплообменников, что дает значительный эффект экономии энергоносителя.

Возможности реального процесса экономии топлива на котельных установках можно исследовать, решая конкретные задачи.

Табл. 2.1 – Исходные данные для определения экономии тепловой энергии за счет регенерации при работе котельных установок

Тип и марка котла	Номинальная тепловая мощность, Q, кВт	КПД котла, ηк	Вид сжигаемого топлива	Среднегодовая температура отопительного периода tоп, ˚С
Д – 721 А		0,9	Мазут малосернистый	-22

 

Табл. 2.2 – Расчетные характеристики твердого топлива

Топливо (месторождение)	Элементный состав, %	Теплота сгорания на рабочую массу, , кДж/кг
С^р	Н^р		N^p+O^p
Мазут малосернистый	84,65	11,7	0,3	0,3

 

Определяем расход топлива (В, кг/с) при номинальной нагрузке котла:

где Q – номинальная мощность котла, кВт;

– низшая теплота сгорания (теплотворная способность) топлива, кДж/кг;

– КПД котла.

Для полного сгорания 1 кг твердого топлива требуется теоретически необходимый расход воздуха , который зависит от элементного состава топлива и может быть рассчитан по формуле:

Поскольку равномерно перемешать воздух с топливом трудно, в топку подают больше воздуха, чем необходимо теоретически.

Действительный расход воздуха на 1 кг топлива в м³/кг:

где α – коэффициент избытка воздуха в топке (для твердых топлив α=1,3-1,5).

 

 

Действительный расход воздуха (V_д, м³/с) при сжигании топлива, подаваемый в топку котла:

1. Внешний воздухозабор (среднегодовая температура отопительного периода t_о.п.= -22 ˚С).

Расход теплоты (Q_i, кВт), необходимый для подогрева (или недогрева) воздуха:

где – объемная изобарная теплоемкость воздуха (принимается );

– разность температур, ˚С, рассчитываемая по формуле ,

где t_i – температура воздуха при внешнем или внутреннем воздухозаборе, ˚С;

t_o – начальная температура воздуха, принимаемая для расчета, ˚С (составляет t_o=0 ˚С).

Расход топлива (B_i, кг/с), с учетом подогрева (или недогрева) его при внешнем воздухозаборе:

Секундная экономия топлива в котельной – , рассчитывается по формуле:

 

 

Экономия топлива (, кг/ГДж) в расчете на 1 ГДж отпускаемой теплоты котельной:

 

Экономия топлива за отопительный период (, кг):

где – продолжительность отопительного периода (для Великих Лук ).

2. Внутренний воздухозабор из нижнего слоя (средняя температура воздуха t_в=18 ˚С).

Расход теплоты (Q_i, кВт), необходимый для подогрева (или недогрева) воздуха:

где – объемная изобарная теплоемкость воздуха (принимается );

– разность температур, ˚С, рассчитываемая по формуле ,

где t_i – температура воздуха при внешнем или внутреннем воздухозаборе, ˚С;

t_o – начальная температура воздуха, принимаемая для расчета, ˚С (составляет t_o=0 ˚С).

Расход топлива (B_i, кг/с), с учетом подогрева (или недогрева) его при внутреннем воздухозаборе:

Секундная экономия топлива в котельной – , рассчитывается по формуле:

Экономия топлива (, кг/ГДж) в расчете на 1 ГДж отпускаемой теплоты котельной:

Экономия топлива за отопительный период (, кг):

где – продолжительность отопительного периода (для Великих Лук ).