Варіанти індивідуальних завдань

Задача № 1

Розрахунок основних параметрів котлів-утилізаторів

Високотемпературні процеси чорної металургії здійснюються в печах, які мають наступні особливості, а саме, використовують велику кількість палива і мають низький ККД. При цьому значна кількість тепла виноситься з робочого простору газами, що відходять. Частково це тепло може бути використано в рекуператорах або регенераторах, яке може йти на підігрів палива або повітря процесу горіння. Однак температура відхідних газів при цьому залишається ще високою і коливається в межах 400-900⁰С, для сталеплавильних конвекторів до 1800⁰С. Тому для утилізації тепла відхідних газів встановлюють котли-утилізатори, за конверторами - радіаційні охолоджувачі конверторних газів і маркуються ОКГ, за мартенівськими, доменними, обпалювальними печами та установках сухого гасіння коксу.

Конвективний котел - утилізатор

1 - передвключальний випарний пакет; 2 - пароперегрівач; 3,5,7 - випарні пакети; 4 - циркуляційний насос; 6 - барабан-сепаратор; 8,9 - економайзер.

Котел призначений для отримання перегрітої пари за рахунок тепла відхідних газів. П-образна компоновка утворюється з 2 вертикальних газоходів: підіймального та опускного, з'єднаних між собою пережимом. Гази, проходячи по котлу, віддають тепло в послідовно розташованому на їх шляху пакетам труб. Всі пакети котла виконані у вигляді змійовиків з труб малого діаметра (22мм). Така конструкція призводить до значного опору по газовому тракту. Тому ці агрегати ставляться до котлів ​​багаторазової примусової циркуляції. Циркуляційний контур з'єднує барабан-сепаратор з випарним пакетом за допомогою опускної і підйомної труби. Циркуляційний насос встановлюють на опускній трубі. Пароперегрівач розташовується в зоні високих температур, тобто на початку підйомного газоходу. Перед ним для сприйняття змінних навантажень встановлюють один випарний пакет труб - передвключальний пакет.

Енергоносієм в КУ є відходящі гази печей, ентальпія яких залежить від складу і температури. До складу газів входять продукти згорання палива печі і підсос по газоходу.

Розрахунок ентальпії відхідних газів здійснюють за формулою

де i - ентальпія компонентів газового потоку при заданому складі і температурі (кДж/м³);

r - об'ємні частки компонентів у газах.

Отримані результати заносять в таблицю

За даними розрахунку таблиці будується it-діаграма, де t,⁰C - абсциса (вісь x), i, кДж/м³ - ордината (вісь y).

З діаграми знаходять ентальпію газів на вході в котел або на виході, в залежності від заданої температури. Для визначення проміжних значень використовують метод інтерполяції.

Котли-утилізатори стандартизовані і вибираються до установки в залежності від обсягу газів, який виходить з печі. Відповідно існує КУ-40, КУ-60, КУ-80, КУ-100, КУ-125, КУ-150. Число в марці котла позначає обсяг газу в тис. м³/год (тобто для КУ-40 - об'єм газу дорівнює 40000м³/год).

Для малих печей можна встановлювати один котел за двома або кількома печами. За великими встановлюють паралельно 2 котли.

Дійсна витрата газу через котел визначається з урахуванням підсмоктування повітря по тракту і середньої температури газу:

де (м³/с) визначається:

середня температура газу:

де - дійсний обсяг газу при даній температурі (м³/с);

- середня кількість газів з урахуванням підсмоктування повітря (м³/с);

V_о.г. - об'єм газу що виходить з печі (визначається по марці котла) (м³/с);

α - коефіцієнт надлишку повітря, %;

- середня температура газу,⁰С;

- температура газу перед котлом-утилізатором, ⁰С;

- температура газу після КУ,⁰С.

Знаючи дійсний обсяг газу, можна для даного котла, з наявними живим перетином, розрахувати середню швидкість

де f_г - живий переріз газоходу котла (м²). Береться з конструктивних характеристик апарата.

Виходячи з цієї швидкості і температури до і після окремих пакетів, можна розрахувати теплопередачу для даного апарата.

Продуктивність котла визначається з формули:

Тут у чисельнику – тепло, витрачене газами в котлі, в знаменнику - тепло сприйняте кожним кілограмом живильної води (i_п.в.), при перетворенні її в перегріту пару (i). Для визначення проміжних значень використовувати метод інтерполяції.

η - коефіцієнт корисної дії (ККД) котла-утилізатора.

- це ентальпія газу, відповідна температурі на вході і виході з КУ, знаходяться по it-діаграмі.

Значення (i) та (i_п.в.) визначаються за табличними даними. (див. додаток Б)

Завдання

1.Визначити дійсний обсяг енергоносія, що надходить в КУ.

2.Побудувати it-діаграму.

3.Визначити паропродуктивність (ККД) котла-утилізатора.

4.Визначити швидкість руху газу в газоходах котла. Зіставити паропродуктивність КУ при температурі газів на вході 500⁰С і 800⁰С.

Поиск по сайту: