close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Тест «МОК»;doc

код для вставкиСкачать
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ОТОПИТЕЛЬНОЙ ВОДОГРЕЙНОЙ КОТЕЛЬНОЙ
УСТАНОВКИ С КОНДЕНСАЦИОННЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ, РАБОТАЮЩЕЙ
НА ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДАХ (ПЕЛЛЕТАХ)
Кондратьев Р.В., Климов Г.М.
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Нижний Новгород, Россия
HEAT BALANCE HEATING WATER BOILER UNIT WITH CONDENSING HEAT
EXCHANGER, WORKING ON WOOD WASTES (PELLETS)
Kondratiev RV, Klimov GM
Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering
Nizhny Novgorod, Russia
Эффективное
использование
первичного
органического
топлива
в
котельных
установках может быть достигнуто:
- применением энергосберегающей технологии производства теплоты в котельной
установке (КУ);
- повышением энергетического КПД котельных агрегатов (КА);
- совершенствованием процесса сжигания;
- применением рекуперации и эффективным использованием вторичных
энергетических ресурсов (ВЭР).
Особым фактором экономии первичного топлива является использование ВЭР. В
работе рассматривается применение в КУ горючих ВЭР на базе отходов лесной и
деревообрабатывающей промышленности. Разновидностью таких ВЭР являются пеллеты,
вырабатываемые из подсушенных остатков отходов лесоперерабатывающего производства:
древесная мука, стружка, кора, сучки, ветки и.т.д.
В работе рассматривается применение пеллет элементарного состава на рабочую массу:
Ar=0,900%; Сr=45,441%; Hr=5,480%; Or=37,644%; Nr=0,535%; Wr=10,000%; ∑=100,000%
r
с низшей Q i = 16758,2
кДж
кДж
r
и высшей Qs = 18253,1
теплотой сгорания и
кг
кг
жаропроизводительностью t = 1935 С.
Указанное топливо используется в отопительной водогрейной КУ, в которой имеются
два водогрейных котла марки Biomaster CS, предназначенных для сжигания пеллет. Подача
воздуха и удаление продуктов сгорания искуственные. Тяга дымовых газов естественная с
помощью стальной дымовой трубы Ø100 мм высотой 30м. Источником водоснабжения КУ
является хозяйствено-питьевой водопровод. Водоподготовка для водогрейных котлов
реагентная. Она включает в себя установку умягчения непрерывного действия, состоящую из
двух колонн, одна из которых находится в работе или ожидании.
Для
повышения
КПД
КУ
предложено
за
одним
из
котлов
установить
воздухоподогреватель из стеклянных труб, работающий в конденсационном режиме
(температура дымовых газов ниже точки росы водяных паров из продуктов сгорания).
Данное решение является комплексным методом использования продуктов сгорания КУ,
позволяющим повысить КПД КУ, использовать явную и скрытую теплоту дымовых газов и
использовать конденсат, выделяемый из дымовых газов.
Для решения указанной проблемы разработаны принципиальные схемы воздушного и
гзового трактов (см. рис.1).
На приведенной схеме указаны реперные точки, в которых определены коэффициенты
расхода (избытка) воздуха αi, числовые значения которых указанны в таблице 1.
Для каждой реперной точки составлены уравнения материального баланса при
сжигании пеллет, в результате которых определены объёмы воздуха для горения, объём и
состав
продуктов
сгорания
и
точка
росы
на
выходе
из
котла
τк=49,5
С и
воздухоподогревателя τвп=48 С.
Согласно схеме (Рис.1) предложено нагревать атмосферный воздух с tв=20 С до
температуры t = 150 С в стеклянном воздухоподогревателе, в котором из дымовых газов
при температуре θ”вп=45 С (ниже точки росы) выделяется водянной конденсат в количестве
Мк = 1,254кг/ч. Воздухоподогреватель устанавливается за одним котлом, а количество нагретого
воздуха оказывается достаточным для работы двух котлов.
Количественные параметры дымовых газов и воздуха указаны на соответствующих участках
принципиальной схемы (Рис.1). В качестве воздухоподогревателя применен конденсационный
кожухотрубный воздухоподогреватель со стеклянными трубками, выпускаемый институтом
ЦНИИПромзданий.[3]
КИТ = 100 − В −В −В = 100 − !4,194 + 3,0 + 1,5# = 91,306, %от()* .
бр В
При полученном КПД ηКУ расход сжигаемого топлива составляет 16,94кг/ч, а при
отсутствии конденсационного ВП – 22,48 кг/ч. Вследствие применения конденсационного
ВП в КУ получается экономия сжигаемых пеллет, равная 5,54 кг/ч. Рассмотренная методика
составления теплового баланса отопительной водогрейной КУ с конденсационным
теплообменником (воздухоподогревателем), работающей на пеллетах (горючих ВЭР),
подтверждённая конкретным примером расчёта может быть рекомендована студентам к
практическому применению при проектировании аналогичных КУ.
Рисунок 1 Принципиальная схема газового и воздушного трактов КУ с конденсационным воздухоподогревателем из стеклянных труб
К1 – водогрейный котел Biomaster CS 40; К2 - кожухотрубного воздухоподогревателя со стеклянными трубками; К3 – бак для сбора
конденсата; К4 - дутьевой вентилятор; К5 – дымосос; К6 - дымовая труба стальная; Т – топка котлоагрегата, ТО – теплообменник; 0 – вход в
топку (вход в котел); 1 – выход из котла (вход в воздухоподогреватель); 2 – выход из воздухоподогревателя (вход в газоход); 3 – вход в
дымовую трубу (выход из газохода).
Таблица 1 Коэффициенты избытка воздуха в реперных точках газового тракта КУ
(см. рис. 1)
Коэффициент избытка воздуха на выходе из
α ê = α ê′′ = 1,4
Коэффициент избытка воздуха на входе в топку
α ò′ = α ê′′ − ∆α ê = 1,4 − 0,2 =
Присос воздуха в котле (топка и теплообменник)
∆α ê = 0,15 + 0,05 = 0,2
Коэффициент избытка воздуха на входе в
α 'âï = α ê′′ = 1,4
котла
конденсационный воздухоподогреватель
Коэффициент избытка воздуха на выходе из
α ′"âï = α 'âï +∆α âï = 1,4 + 0,1
конденсационного воздухоподогревателя
Присос
воздуха
в
конденсационном
∆α âï = 0,1
воздухоподогревателе
Коэффициент избытка воздуха на входе в газоход
α 'ã = α âï′′ = 1,5
Коэффициент избытка воздуха на выходе из
α "ã = α 'ã +∆α ã = 1,5 + 0,01 =
газохода
Присос воздуха в газоходе
∆α г = 0,01
Коэффициент избытка воздуха на входе в
α 'äò = α ã′′ = 1,51
дымовую трубу
Таблица 2 Технические характеристики воздухоподогревателя из стеклянных труб
Наименование, единица измерения
1. Диаметр трубок, мм
2. Поверхность теплообмена, м2
Величина
15
5,85
3. Габариты, мм:
длина
1000
ширина
500
высота
500
4. Масса, кг
71,6
Для данной схемы КУ составлен тепловой баланс КУ на базе высшей теплоты сгорания
пеллет !(0* #. Для составления теплового баланса применена методика, изложенная в [1]. Согласно
этой методике для определения потерь теплоты топлива по низшей теплоте сгорания используют
формулы М. Б. Равича [2] с последующим пересчётом этих потерь теплоты на потери при высшей
теплоте сгорания путём применения коэффициентов пересчета [1, стр. 21]. Потери теплоты
топлива в КУ по ()* составляют: Н
КУ
= 4,19, %; 3Н
КУ
= 7,0, %; Н
КУ
= 3,0, %; Н
КУ
=
1,5, %.
При составлении теплового баланса КУ с конденсационным ВП на базе (0* использованы
следующие формулы: qв3 : qн3 =
9∙;< :;>=
9∙;< ∙;>?
G
G
G
G
G
C
C
→ qA3 = aC ∙ qD
3 , %отQ F ; a = Q H :Q F ,a = Q F : Q H = 1: a ;
A
D
C
G
G
qA = aC ∙ qD
∙ b, %отQ F ; q = a ∙ q , %отQ F .
При отсутствии в дымовых газах Н2 и СН4 b = 1.
бр В
Коэффициент полезного действия КУ JKКУ L , %от(0* , определен как сумма КПД
бр В
бр В
котельного агрегата JKКА L , %от(0* , и прироста КПД в теплообменнике JNKВП L , %от(0* .
КПД КА брутто определен по методу обратного баланса:
бр В
JKКА L = 100 − В −В −В − 3В , %от(0* и составляет
(5)
бр В
JKКА L = 100 − 5,46 − 2,75 − 1,377 − 6,43 = 83,983, %от(0*
Прирост КПД в конденсационном воздухоподогревателе определен на базе уравнений его
теплового баланса:
(б = (воспрвозд
(6)
= Мс.г. · Вка · НCдг − НCC
дг + NWвп · Нв.вл , кДж/ч
(б
(7)
В (воспрвозд учтено количество теплоты, содержащееся в образующемся количестве
конденсата.
CC
C #
− \вп
(воспрвозд = [воз · Вка · сC · !\вп
+ Мк · \к]та ∙ ^, кДж/ч
(8)
При составлении теплового баланса учтено, что через воздухоподогреватель проходит
100% дымовых газов от одного котла. Дымовые газы с θ”вп=45, С , по стальному газоходу
поступают в дымосос. Прирост КПД в конденсационном воздухоподогревателе составляет
8,13, %от(0* .
При
этом
учтено,
что
часть
нагретого
воздуха
с
температурой 150 С
и
г
влагосодержанием 10 кгс.в. в количестве 23% от воздуха, необходимого для горения,
подаётся на всас дымососа. Это позволяет защитить стальную дымовую трубу от
выпадения в ней конденсата.
Из уравнения теплового баланса определено возможное количество нагреваемого
атмосферного воздуха 10,948 м /кг , которое оказывается достаточным для одновременной
работы двух котлов.
При
реализации
приведенной
схемы
КУ
бр В
JKКУ L составляет83,983 + 8,13 =
92,113, %от(0* , а коэффициент использования теплоты топлива (КИТ) по методу М.Б. Равича [2]:
Список использованных источников
1. Материальный и тепловой балансы котельной установки. [Текст]: методическая
разработка для студентов/ Нижегор. арх.-стр. ун-т; сост.: Г.М. Климов [ и др.]. – Ниж.
Новгород: ННГАСУ, 2010. – 54 с.: ил.
2. Климов Г.М., Цой Е.Н. Органическое топливо для котельных установок/
Методические указания по проектированию. - Н.Новгород: ННГАСУ, 2004.
3. Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов [Текст]
:теплотехн. расчеты по обобщенным константам продуктов горения / М.Б. Равич ; АН
СССР. М-во энергетики и электрификации СССР. Энерг. ин-т им. Г.М. Кржижановского. 5-е изд., доп. - М. : Наука, 1966. - 415 с.
4. www.rae.ru/forum2012/313/2917
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа