Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Визначення складових теплового балансу

При розробці модуля по визначенню складових теплового ба­лансу котельної установки були проаналізовані як вітчизняні [472, 476], так і закордонні методики. Зокрема, порівняння проводилося з Німецьким стандартом DIN 1942, впроваджуваним у Україні по лі­нії "Tacis" у вигляді комп’ютерної програми "Boiler" [472] і Британ­ським стандартом [475]. Загальним для даних методик є те, що вони розрізняють два методи визначення КПД брутто котлоагрегату:

— по прямому балансу

— по зворотному балансу

де ilk — ККД котлоагрегату;

Qnon (Qn) — корисно використана теплота;

Опідв (Qzges) " підведена теплота;

ХЧі (Ці) — сума теплових втрат.

У методиках [474-475] використовується однаковий підхід до визначення корисно використаної теплоти, у загальному випадку формула для її розрахунку в [476] має вигляд, кВт:

(10.4)

+ Убпп(і" -іпп) + Уо

/ ; впр у В1.П ВПр / / ^ ^<от

де Dnn, Dnp, DHn, DBTn, D06b — відповідно витрата перегрітого пара, про­дувної води, насиченого пара і пара через вторинний пароперегрівач, а також живильної води, що подається в котел повз регенеративних підігрівачів з і0бв, кг/с;

іп. п, іпв, ікшь ін. п — відповідно ентальпія перегрітого пара, живильної води, продувної води і насиченого пара, кДж/кг;

igTn, і"п — ентальпія пара на вході у вторинний пароперегрівач і виході з нього відповідно, кДж/кг;

ВЦпр — витрати вприскування у вторинні пароперегрівачі, включаючи

вприскування живильної води, з ентальпією і,!ІфІШ, кг/с;

Q0T — тепло сприйняття води або повітря, що підігріваються в котель­ному агрегаті та віддаються на сторону, кВт.

У формулі (10.4) третій член враховується тільки при вприс­куванні в первинний тракт "сторонньої" води з ентальпією івпр, від­мінної від in,,.

Докладний порівняльний аналіз вітчизняної і закордонної ме­тодичної бази, яка використовується для розрахунків складових те­плового балансу теплогенеруючих установок, був виконаний в

[471] . Він показав, що ККД брутто, розрахований по [472], буде вище в порівнянні з [473-474] (рис. 10.3, 10.4), тому що в методиці

[472] не враховуються: втрати з q3 і втрати теплоти з охолоджува­ними балками і панелями, не включеними в циркуляційну схему

котла. ККД нетто буде також завищений, тому що в [472] не врахо­вується ККД вироблення електроенергії на станції. При цьому роз­біжність в отриманих результатах буде тем вище, чим більше вели­чина втрат з q3, яка може мати значну величину, особливо для уста­новок невеликої потужності [477-480]. Результати обробки дослідів при проведенні балансових випробувань котла КЕ-10-14 ст. № 2 ЛДК-3 при спалюванні древесних відходів (рис. 10.3, 10.4), викона­ні по [477-480] і [472], показали наявність розбіжностей (від 0,2 до 1,5 %) і в значеннях втрат q2, q4 і qs-

-Вітчизняна методика І___ І — Німецька — DEN 1942

Рисунок 10.3 — Порівняльний аналіз методик [476] і [472] (біопаливо)

І — В гчизняна методика І І — Німецька — EIN" 1942

Рисунок 10.4 — Порівняльний аналіз методик [476] і [472] (природний

газ)

Таким чином, при визначенні ККД котлоагрегатів методика [472] дає завищені значення. Крім того, для обробки результатів випробувань котла, що працює на суміші палив (деревинні відходи і мазут) методику [472] застосувати не вдалося, тому що в ній не розглядаються варіанти спільного спалювання різних видів палива. Британський стандарт [475], на відміну від [472], дозволяє врахува­

ти q3, однак загальна методика визначення теплових втрат також значно відрізняється від [472, 476] і отримані значення ККД котло­агрегату мають завищену величину [473-476].

Виходячи з вищевикладеного, у УЕК для визначення складо­вих теплового балансу котлоагрегату був закладений спеціально розроблений модуль, у якому весь масив інформації обробляється по вітчизняних методиках. Модуль дозволяє обробляти результати випробувань котлів різного типу, що працюють як на одному виді палива (твердому, рідкому, газоподібному), так і на їх суміші. Крім цього, він розраховує теплообмін у топковій камері, використовую­чи дані блоків: "Конструктивні характеристики топки", "Теплотех­нічний і гранулометричний аналіз палива", "Розрахунок обсягів і ентальпій робочого середовища, повітря, продуктів згорання" і проводить порівняння результатів розрахунків з експерименталь­ними даними. Підведена теплота при визначенні ККД нетто визна­чалася по формулі [476], кВт:

QnidB — (QP +Qb. bh + Q(|))-(B + XNc’b),

де В — повна витрата палива, кг/с;

Qbbh, Q(|) — теплота, внесена з повітрям, підігрітим поза агрегатом і теп­лота, внесена з "форсуночним" паром, кДж/кг;

XNc — споживана потужність встановленого електрообладнання, кВт; b — питомі витрати палива на вироблення енергії, кг/кДж;

Qp — розташовувана теплота палива розраховувалася по залежності

Qp “ Qi + Ітл + (1 — k)’Qkp6 ,

де ітл — фізична теплота палива, кДж/кг;

Qkp6 — теплота, що поглинається при протіканні ендотермічних реакцій розкладання карбонатів при спалюванні сланців, кДж/кг; k — коефіцієнт розкладання карбонатів [476].

Для котлоагрегатів із замкнутими системами пилопригоіуван — ня втрати теплоти з відходятттими газами визначалися по рівнянню

де Ів. г — ентальпія відходящих газів, кДж/кг;

Іхп°, Іпрс() — ентальпія теоретично необхідної кількості холодного повітря і повітря, присмоктуємого в газоходи котла, кДж/кг;

ав г — коефіцієнт надлишку повітря в відходящих газах;

Р’ — відношення кількості повітря на вході в котлоагрегат (в повітряпіді — грівач) до теоретично необхідного.

Поряд з тенденцією постійного зниження якості палива має місце значне коливання його характеристик навіть протягом доби (розд. 10.2). Враховуючи дані обставини, а також високий ступінь фізичного зношування енергоустаткування, фактичні втрати тепло­ти з q3 і q4 можуть суттєво відрізнятися від нормативних значень, тому їх визначення повинне базуватися на результатах експлуата­ційних випробувань [475]. При цьому розрахунок втрати теплоти з хімічним недопалюванням у УЕК проводиться по формулі [481], %:

Цз=Кв(а-р)-(126,4СО+108Н2+358СН4)-(1+0,025 W^p)-(100-q4)10_3, (10.8)

де Кв — теоретично необхідна питома витрата повітря на 1 МДЖ тепло­ти, що виділяється при повному згоранні 1 кг сухого палива, для енергетич — них палив може бути прийнята рівною 0,263 м /МДж;

р — поправочний коефіцієнт, що представляє собою відношення різниці теоретичних обсягів продуктів згорання і повітря до теоретично необхідного обсягу повітря, з достатньою точністю даний коефіцієнт може бути прийня­тий для твердого палива рівним 0,02, мазуту — 0,05 і природного газу — 0,1;

W гпр — наведена вологість палива, кг-% /МДж;

СО, Н2, ОС — об’ємні вмісти продуктів неповного згорання палив у від­сотках по відношенню до сухих газів, які визначаються за допомогою хрома — тографів [481].

На практиці, коли режим роботи котла ведеться при надлиш­ках повітря (а), що забезпечують мінімальне значення q3, цілком досить у формулу (10.8) підставляти лише значення СО, у цьому випадку можна обійтися газоаналізаторами простіших модифікацій [486]. За результатами газового аналізу а з достатньою для практи­чних цілей точністю визначають по рівнянню:

а ~ 21/(21 -02). (10.9)

При цьому погрішність розрахунків не перевищує 1 %, якщо а<2,0 для твердих палив, а<1,25 для мазуту і а<1,1 для природного газу [481]. У УЕК для точнішого визначення а використовується

формула, яка дозволяє врахувати наявність продуктів хімнедопа — лювання:

де Ка — поправочний коефіцієнт, визначається по [481, 486]. Втрати теплоти з механічним недопалюванням обчислювалися за формулами робіт [481], %:

де ащл+пр, аун — відповідно частки золи в провалі і віднесенні;

Гщл+пр, Гун — відповідно зміст горючих у провалі і віднесенні;

32780 — теплота згорання горючих речовин, що втримуються в шлаках, провалі і віднесенні, кДж/кг.

При задовільному стані обмуровування елементів теплогене — руючої установки втрати теплоти в навколишнє середовище (q5) для номінального навантаження визначаються по узагальнюючих графіках [481, 463]. При навантаженні, що відрізняється від номі­нального, значення даної втрати розраховується по формулах робіт [463], %:

де q5H — втрати теплоти від зовнішнього охолодження при номінальному навантаженні (DH0M);

Пфакт — фактична продуктивність котла (Офакт=0ІфИМ).

Досвід проведення енергетичних обстежень і випробувань рі­зної категорії складності показав [463], що стан обмуровування і ізоляції елементів котлоагрегатів часто не відповідає діючим вимо­гам [463]. Це приводить до росту q5, яка у цьому випадку розрахо­вується по формулі [463], %:

Qtp — втрати теплоти трубопроводами, арматурами, барабаном і т. д., Вт.

При проведенні приймальних випробувань і експерименталь­ному визначенні q5 її записують у вигляді суми [486], %:

q5 = <£ + qr + qr+qr + <& + <&, (ю. 14)

де qj — втрати теплоти зовнішньою поверхнею топки, звичайно станов­лять (0,4…0,5);

qs; qs™, qs™, qsBe, qsBn, qsTP — втрати теплоти в навколишнє середовище відповідно в зоні конвективного пучка (фестона і т. п.), ПП, BE, ВП і поверх­нею трубопроводів, арматури, барабана і т. д.

Втрати з фізичною теплотою шлаку, який виводиться, розра­ховувалися по рівнянню, %:

де Сщл — теплоємність шлаку, кДж/(кг-К); їпш — температура шлаку, °С.

Втрати теплоти з охолоджуваними балками і панелями не включеними в циркуляційний контур котла визначалися по форму­лі, %:

де Gi°XJI — витрата води або повітря на охолодження і-го елемента, кг/с;

Сі’, Сі" — відповідно теплоємність охолоджуючого середовища на вході і виході з елемента, кДж/(кг-К);

ti’, й" — відповідно температура охолоджуючого середовища на вході і виході з елемента, °С.

Обробка даних теплотехнічного аналізу палива проводиться за допомогою модуля "ТАТ" [463] у відповідністю із діючими ДСТУ [463].

Для опису фракційного складу пилоподібного матеріалу фун­кціональною залежністю звичайно використовують формулу Роз­ина — Рамлера, %:

R=100exp(-bxn), (10.17)

де R — повний залишок на ситі з розмір комірки х.

Для визначення значень постійних коефіцієнтів, характеризу­ючих тонкість здрібнювання (Ь) і рівномірність зернового складу (п) матеріалу, проводять його просівання через сита, за результата­ми якого визначають b і п. Однак при використанні в ході обробки даних по R для різних пар сит, знайдені значення b і п будуть відрі­знятися один від одного. Для підвищення об’єктивності отриманих результатів перетворимо рівняння (10.17) і виконаємо подвійне ло­гарифмування, тоді одержимо:

у = п Іпх + В,

де у = In lnlOO/R, В = In b.

Використовуючи МНК, запишемо наступну систему рівнянь:

^2^П ІПХ; +В — У; j = 0.

Після виконання перетворень рівнянь даної системи і її розв’я­зку були отримані залежності для розрахунку коефіцієнтів п і Ь, що характеризують гранулометричний склад матеріалу [463]:

де N — кількість сит (не менш трьох).

Отримані аналітичні залежності дозволили розробити програ­му машинної обробки результатів дослідження фракційного складу матеріалу, реалізовану на ПК, що ввійшла у вигляді окремого блоку "Гранулометричний аналіз палива" до складу УЕК.

Розроблений метод обробки і аналізу результатів дослідження гранулометричного складу здрібнених матеріалів дозволяє оптимі — зувати і автоматизувати визначення коефіцієнтів, що характеризу­
ють фракційний склад матеріалу, і забезпечує побудову гістограми, інтегральної і диференціальної зернових характеристик [463] та пройшов перевірку для широкої гами твердих палив і їх осередко­вих залишків. Отримані результати використовуються при розра­хунках, налагодженні і контролі роботи пилопідготовчого устатку­вання, розрахунках вигорання палива і оцінці ефективності роботи золоуловлюючих обладнань.

Оставить комментарий