Расчет теплового баланса котельного агрегата

Составление теплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом Q^p_p и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆.

Q^p_p=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆ = Q^p_H+Q_в.вн+ i _тп-Q_ф-Q_к, кДж/кг (15)

где Q^p_H – низшая теплота рабочей массы топлива,

Q_в.вн – тепло, вынесенное поступающим в котельный агрегат воздухом, при подогреве последнего вне агрегата Q_в.вн=0,

i _тп – физическое тепло топлива,

i _тп=0 (учитывается в тех случаях, когда оно предварительно подогрето постоянным источником тепла),

Q_ф – тепло вносимое в агрегат паровым дутьем. Q_ф=0,

Q_к – тепло затраченное на разложение карбонатов. Q_к=0.,

Q^p_p= Q^p_H=2480 ккал/кг=10391.2 кДж/кг. (16)

1) Потери тепла в котельном агрегате:

q_i=Q_i/ Q^p_p*100% (17)

 

 

2) Потери тепла с уходящими газами:

q₂= Q₂/ Q^p_p*100= *100, % (18)

где Iух=1809,.2 кДж/кг при tух=145⁰С,

Iх.в.=236.1 кДж/кг, при tх.в.=30⁰С,

3) Потеря от механической неполноты сгорания, %

q₄=0.5 - 1.0 % q₄=0.8%

q₂= =9.47 %

α_ух=1.43 – коэффициент избытка воздуха в дымовых газах за воздухоподогревателем

 

4) Потеря тепла от химической неполноты сгорания.

q₃=Q₃/Q^р_р*100 % = 0 (19)

5) Потери тепла от наружного охлаждения:

q₅=Q₅/Q^р_р*100 % = 0.2 % (20)

6) Потери с теплом шлака.

q_6шл=Q_6шл/Q^р_р*100%= *100% (21)

где α_шл=1-α_ун ; α_ун=0.95; α_шл=1-0.95=0.05

(СО)зл – энтальпия золы; (СО)зл=133.8 ккал=560.6 кДж/кг при t_зл=600⁰С

q_6шл= =0.03%.

7) Суммарные потери в котельном агрегате.

∑q=q₂+q₃+q₄+q₅+q_6щл (22)

где q₂=9,47%; q₃=0%; q₄=0,8%; q₅=0,2%; q_6шл=0,03%.

∑q=9,47+0+0,8+0,2+0,03=10,5%

8) КПД котлоагрегата (брутто)

η_ка=100-∑q_i, %; η_ка=100-10,5=89,5% (23)

 

 

9) Полное количество тепла полезно отданное в котельный агрегат.

Q_ка=D_пп(i_пп-i_п.в)+D_вт(i_вт+i_пв) D=670 т/ч=186,1 кг/с (24)

где i_пп – энтальпия перегретого пара, i_пп=26,43 *10⁵ Дж/кг,

i_п.в – энтальпия питательной воды, i_п.в=10,87 *10⁵ Дж/кг,

i_вт1 =28,01 *10⁵ Дж/кг – энтальпия пара через вторичный пароперегреватель (начальная).

i_вт2 =35,61 *10⁵ Дж/кг – энтальпия пара через вторичный пароперегреватель (конечная).

Q_ка=186,1(26,43*10⁵-10,87*10⁵)+159,7*(35,61*10⁵-28,01*10⁵)=815,5МВт

10) Расход топлива подаваемого в топку

В=(Q_ка/(Q^р_р*η_ка))*100%, кг/ч В= *100 =

= 40532,6 кг/ч (25)

11) Расчетный расход топлива с учетом теплоты сгорания.

В_р=В(1- ) = 40532,6 (1- ) =

= 40208,4кг/ч = 40,208/ч (26)

12) Коэффициент сохранения тепла.

φ=1-q₅/η_ка+q₅=1-0.2/(89,5+0,2)=0.997 (27)

13 Экология энергоблока

Защите окружающей среды уделяется в настоящее время исключительно большое внимание, как и у нас в стране, так и во всем мире. В процессе своей деятельности человек загрязняет воздушную среду. Над городами и промышленными районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся очень в небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме того, вредные газы соединяются с атмосферной влагой и, выпадая в виде кислых дождей, ухудшают и снижают урожай. Основные причины загрязнения атмосферы - сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в 19 веке и начале 20 веке, поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью земли, то в настоящее время содержание вредных продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, поток, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них особенно выделяются сернистый ангидрит – ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медиплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание и выпадение листьев и хвои. Растворы сернистой и серной кислоты причиняют вред живым организмам, разрушают здания. Почва приобретает кислые реакции, из нее вымывается перечной – органическое вещество, содержащее все компоненты, необходимые для развития растений.

Каждый год развитие сжигания топлива в атмосферу поступают миллиарды СО₂. Половина СО₂, образующего при сгорании ископаемого топлива, поглощается океаном и зелеными растениями, половина остается в воздухе. Содержание СО₂ постоянно возрастает. Он препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый “парниковый эффект”. Изменение содержания СО₂ в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли.

В газообразных выбросах котельных агрегатов безопасными составляющими для человека являются водяные пары, углекислый газ, кислород и азот. Остальные ингредиенты в той или иной мере являются вредными. Загрязнение происходит за счёт выбросов окислов азота (NO_x = NO + NO₂), окислов серы (SO₂ + SO₃), твёрдых золовых частиц. Кроме того, при неполном сгорании топлива в дымовых газах могут находиться окись углерода СО, углеводороды типа СН₄, C₂H₄, сажа. Время существования вредных газообразных веществ в окружающей среде составляет от нескольких часов до нескольких суток. Многие из них постепенно разрушаются или преобразуются в безвредные под действием солнечной радиации и наличия кислорода в воздухе.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества разделяются на несколько классов. К чрезвычайно опасным веществам относятся V₂Оз и бенз(а)пирен. Первое соединение образуется в небольшом количестве при сжигании мазута. Бенз(а)пирен может появиться в дымовых газах при сжигании любого топлива с недостатком кислорода. Он также выделяется при медленном разложении сажи. Высокоопасными являются двуокись азота NO₂ и серный ангидрид SO₃. Окислы азота NO_x образуются в основном в зоне наиболее высоких температур факела. Сера топлива сгорает в основном до сернистого ангидрида SO₂, относимого по степени вредного воздействия на человека, как и окись азота NO, к третьему классу (умеренно опасные вещества). Серный ангидрид S0₃ образуется в топках на конечном этапе горения факела из SO₂ при избытке атомарного кислорода и дополнительно за счёт катализа на высокотемпературных отложениях пароперегревателя. Его выход составляет около 2-5%. В зоне низкотемпературных поверхностей SO₃ преобразуется в пары серной кислоты и частично расходуется в процессе низкотемпературной коррозии.

Степень опасности воздействия того или иного вещества на живой организм определяют через отношение действительной концентрации вещества С, мг/м³, к предельно допустимой концентрации (ПДК), мг/м³, в воздухе на уровне дыхания. ПДК некоторых вредных веществ в воздухе населённых пунктов приведены в таблице 1.

При одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ однонаправленного действия, т.е. близких по характеру биологического воздействия на живой организм, происходит усиление отравляющего воздействия, в связи с чем недопустимо присутствие таких веществ в воздухе при концентрациях, близких к ПДК. В этом случае степень опасности оценивают, исходя из принципа сложения токсичных кратностей. Для дымовых газов принцип сложения применяют к следующим веществам: NO, NO₂, SO₂, SO₃, CO.

В силу низкой объёмной концентрации окислов серы в дымовых газах (около 0.2%) и огромных расходных объёмов последних очистка газов от SO₂ представляется весьма трудной задачей. Более перспективными являются энерготехнологические методы переработки топлива.

Удаление NO₄ из дымовых газов связано с преодолением ещё больших технологических трудностей по сравнению с удалением SO₂. Это определяется более низкой концентрацией NO_x в газах (в 2-5 раз меньше) и меньшей химической активностью окиси азота NO, количество которой преобладает над NO₂ в дымовых газах. В отличии от газа SO₃, выбросы которого из котлов относятся к неуправляемому процессу и зависят

 

 

только от содержания серы в топливе, концентрация окислов азота в дымовых газах в решающей степени определяется организацией топочного процесса. Окислы азота образуются главным образом за счёт азота и кислорода воздуха в высокотемпературной области горения (при температурах более 1600°С) и в результате окисления собственного азота топлива (эта реакция протекает при температурах ниже 1600°С). Таким образом, главными факторами уменьшения образования NO в топках являются снижение температурного уровня в зоне горения ("низкотемпературное" горение) и уменьшение избытка воздуха. При этом следует помнить, что оба этих фактора в условиях не налаженной работы топки и горелок могут привести к образованию других не менее вредных веществ.

Пока не созданы эффективные промышленные установки для удаления вредных примесей из топлива (облагораживания топлива) или улавливания вредных веществ из дымовых газов, одним из способов снижения концентрации токсичных веществ в приземной зоне является применение высоких дымовых труб (высотой до 320 м), развеивающих дымовые газы на большие расстояния. При этом с увеличением высоты дымовой трубы концентрация вредных примесей у поверхности земли снижается обратно пропорционально квадрату отношения высот труб. Повышение высоты дымовых труб не является радикальным средством защиты окружающей среды от промышленных выбросов. Эта мера обеспечивает только местное снижение концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы.

Таблица 6 - Предельные допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воздухе населённых пунктов, мг/ м³

Вещество	максимально разовая	Среднесуточная
Двуокись азота NO2	0.085	0.085
Окись азота N0	0.25	0.25
Серный ангидрид SO3	0.30	0.10
Сернистый ангидрид SO2	0.50	0.05
Окись углерода СО	3.0	1.0
Сажа (копоть)	0.15	0.05

 

Эксплуатация ТЭЦ связана с использованьем большого количества воды. Вода, выводимая из цикла электростанции - сточная вода также как и дымовые газы пагубно влияют на человека и окружающую его живую природу. Воды после охлаждения конденсаторов турбин и воздухоохладителей несут, как правило, только так называемое

 

тепловое загрязнения, так как их температура на 8-10°С превышает температуру воды в источнике. В некоторых случаях охлаждающие воды могут вносить в природные водоемы и посторонние вещества. Это обусловлено тем, что в систему охлаждения включены также и маслоохладители, нарушение плотности которых может приводить к проникновению нефтепродуктов (масел) в охлаждающую воду. На мазутных ТЭС образуются сточные воды, содержащие мазут. Сбросные воды значительно загрязнены взвешенными веществами, имеют повышенную минерализацию и в большинстве случаев повышенную щелочность. В них могут содержаться соединения фтора, мышьяка, ртути, ванадия. Влияние сточных вод на природные водоемы оказывает вред экосистемам, живущим в водоемах. «Тепловое» загрязнение оказывает прямое влияние на скорость протекания химических реакций, с другой стороны на скорость восстановления дефицита кислорода. При повышении температуры ускоряются процессы размножения гидробионтов. Резкий перепад температур приводит к гибели рыбы и представляет серьезную угрозу рыбному хозяйству. Наличие в воде нефтепродуктов делает воду непригодной для питья. Особенно большой ущерб наносится рыбному хозяйству. Рыбы наиболее чувствительны к изменению химического состава воды и к попаданию в нее нефтепродуктов в эмбриональном периоде. Для очистки воды от нефтепродуктов применяют методы отстаивания, флотации и фильтрования.

 

 

Список использованной литературы

1 “Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод”. Под редакцией Н.В. Кузнецова и др., М., “Энергия”, 1973.

2 Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. “Компоновка и тепловой расчет парового котла”. М. Энергоиздат, 1988.

3 “Парогенераторы” Под редакцией А.П. Ковалева, М. Энергия, 1966.

4 П.В. Деев, Н.А. Балахничев “Котельные установки и их обслуживание” М.: Высшая школа, 1990.

5 Э.П. Волков, В.А. Ведяев, В.И. Обрезков “Энергетические установки электростанций” М.: Энергоатомиздат, 1983.

6 Н.А. Киселев “Устройство и эксплуатация котлов и котельного оборудования” М.: Высшая школа,1976.

7 Нормативный метод расчета паровых котлов/ под ред. Н.В. Кузнецова. –М.: Энергия,1973.

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: