Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Процессы горения топлива КП Сапсай

Дата публикации: 03.02.2019
Тип: Текстовые документы DOCX
Размер: 56 Кбайт
Идентификатор документа: -104521519_489960170
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа


МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»

(РУТ(МИИТ))

Факультет «Транспортные сооружения и задания»

Кафедра «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: «Особенности сжигания различных видов топлива и способов водоподготовки»

Тема: «Процессы горения топлива»

Выполнил:

Магистрант 1 курса

Группа ЗТЖ-1911

Сапсай И.Н.

Шифр:1810-ЭНм-2248

Проверил:

Доцент кафедры

«Теплоэнергетика и водоснабжение

на железнодорожном транспорте»

кандидат технических наук

Драбкина Е.В.

Дата_______________

Подпись____________

Москва 2019г.

Оглавление

TOC \o "1-3" \h \z \u Задание на курсовой проект PAGEREF _Toc108961 \h 31.Определение объёмов продуктов сгорания топлива PAGEREF _Toc108962 \h 41.1Вычисление необходимого объема сухого воздуха PAGEREF _Toc108963 \h 41.2Вычисление объемов трехатомных газов PAGEREF _Toc108964 \h 51.3Вычисление объема азота PAGEREF _Toc108965 \h 51.4Вычисление объема кислорода PAGEREF _Toc108966 \h 51.5Вычисление объема сухих газов PAGEREF _Toc108967 \h 51.6Вычисление объема водяных паров PAGEREF _Toc108968 \h 51.7Вычисление полного объема продуктов сгорания PAGEREF _Toc108969 \h 61.8Вычисление массы и плотности дымовых газов PAGEREF _Toc108970 \h 61.9Самопроверка полученных результатов PAGEREF _Toc108971 \h 62.Оценка качества сгорания топлива по данным анализа дымовых газов PAGEREF _Toc108972 \h 73.Определение потребности в топливе PAGEREF _Toc108973 \h 83.1Часовой расход рабочего топлива в номинальном режиме работы котла PAGEREF _Toc108974 \h 83.2Годовой расход рабочего топлива PAGEREF _Toc108975 \h 83.3Калорийный эквивалент топлива PAGEREF _Toc108976 \h 83.4Годовой расход топлива котельной в условном исчислении PAGEREF _Toc108977 \h 84Определение требуемой производительности дымососа, дутьевого вентилятора и диаметра устья дымовой трубы PAGEREF _Toc108978 \h 94.1Объем уходящих газов PAGEREF _Toc108979 \h 94.2Расчетный расход топлива PAGEREF _Toc108980 \h 94.3Объемный расход уходящих газов при НФУ PAGEREF _Toc108981 \h 94.4Объемный расход уходящих газов при температуре tух = 1550С PAGEREF _Toc108982 \h 94.5Требуемая производительность дымососа (KЗАП=1,1) PAGEREF _Toc108983 \h 94.6Объемный расход дутьевого воздуха при НФУ PAGEREF _Toc108984 \h 94.7Требуемая подача дутьевого вентилятора PAGEREF _Toc108985 \h 94.8Расход газов через трубу PAGEREF _Toc108986 \h 104.9Диаметр устья дымовой трубы PAGEREF _Toc108987 \h 105Список литературы PAGEREF _Toc108988 \h 11



Задание на курсовой проектИсходные данные для курсового проекта.

Основные исходные данные выбираются по таблицам 1 и 2 и самостоятельно в соответствии с имеющимися в литературе рекомендациями.

Таблица 1

4

Топливо Газ 4

Число котлов 3

Расчетные характеристики природных газов Таблица 2

CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 CO2 QHрМДж/м3ρт0кгНм3Газ 4 91,2 3,9 1,2 0,5 0,1 2,6 0,5 37,01 0,799

Тип котла – ДЕ-6,5-14,

Абсолютное давление пара, Р = 1,4 Мпа.

Коэффициент избытка воздуха αт= 1,15, ηк =91%, tух = 1550С.

Примем, что из-за присосов воздуха в тракт котла, αт увеличивается при движении газов к дымососу на Δα=0,2(αух+Δα).

Принять %

- объемную долю кислорода в воздухе γ=0,21;

- атомные массы углерода, водорода, серы, кислорода и азота равными 12, 1, 32, 16 и 14 соответственно;

- объем киломоля газов при нормальных физических условиях (НФУ) 22,4145 м3/кМоль;

- плотность водяного пара – ρвп = 0,804 кг/м3;

- плотность воздуха ρв = 1,293 кг/м3

Определение объёмов продуктов сгорания топливаДля сжигания топлива в топках паровых и водогрейных котлов необходимо подавать кислород для горения, отводить продукты сгорания, создавать такие условия, при которых происходит наиболее полное сгорание топлива.

По известному составу топлива определим, сколько воздуха нужно подавать в топочную камеру, какое количество продуктов сгорания образуется и каков их состав. Результаты расчетов соответствуют случаю полного сгорания топлива.

Так как топливо газообразное, то его состав в объемных процентах на сухую массу выглядит так: CH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12+N2+CO2=100%.

Вычисление необходимого объема сухого воздухаТеоретически необходимый объем сухого воздуха:



CmHn+m+n4*O2=n2H2O+mCO2.

V0=R(2CH4+m=15CmHn);

Для воздуха γ=0,21коэффициент перед скобкой равен 0,04762.

R=0.01γ=0.010.21=0,0476; γ=0,21V0=0,047621+44*CH4+2+64*C2H6+3+84*C3H8+4+104*C4H10+5+124*C5H12=0,04762*2*91,2+3,5*3,9+5*1,2+6,5*0,5+8*0,1=0,04762*206,1=9,814285714 м3м3.

Действительное количество воздуха (α=αт)

Vд=α*V0=αТ*V0Vд=1,15*9,814285714=11,28642857м3м3.

Вычисление объемов трехатомных газовОбъем трехатомных газов



VRO2=0,011*CH4+2*C2H6+3*C3H8+4*C4H10+5*C5H12+CO2=0,0191,2+2*3,9+3*1,2+4*0,5+5*0,1+0,5=0,0191,2+7,8+3,6+2,0+0,5+0,5=0,01*105,6=1,056 м3м3.

Вычисление объема азотаОбъем азота, поступающего в дымовые газы из топлива и дутьевого воздуха:

VN2=VN20+∆VN2=1-γV0+VN2T+1-γV0α-1== 1-γV01+α-1+VN2T==α*V01-γ+VN2T==α*V01-γ+0,01N2VN2=1,15*9,814285714*1-0,21+0,01*2,6=8,916278571+0,026=8,942278571м3м3Вычисление объема кислородаОбъем кислорода избыточного воздуха, переходящего в состав дымовых газов в количестве:

VO2=α-1V0γVO2=1,15-1*9,814285714*0,21=0,30915 м3м3;

Вычисление объема сухих газовОбъем сухих газов:

VСГ=VRO2+VO2+VN2VСГ=1,056+0,30915+8,942278571=10,30742857 м3м3Вычисление объема водяных паров

Водяные пары в продуктах сгорания горючих газов появляются при окислении водорода, входящего в различные компоненты газообразного топлива, а также в влажным дутьевым воздухом. При влагосодержании газа dт, =10 г/м3 = 0,01кг/м3 сухого газа, объем водяных паров составит:

VH2O=VH2O0+0,0161 (α-1)V0=

=0,01(H2+H2S+(N2 )CmHn+0,124dТ)+0,0161V0+0,0161 (α-1)V0==0,01(H2+H2S+(N2 )CmHn+0,124dТ)+0,0161V0+0,0161 αV0-0,0161V0 = =0,01(H2+H2S+(N2 )CmHn+0,124dТ)+0,0161 αV0=

=0,01(H2+H2S+(N2 )CmHn)+0,0161 αV0 +0,00124dТVH2O=0,0142*CH4+62*C2H4+82*C3H8+102*C4H10+122*C5H12++0,0161*1,15*9,814285714+0,00124*10==0,012*91,2+3*3,9+4*1,2+5*0,5+6*0,1+0,1941115 ==0,01*202+0,1941115 = 2,2141115м3м3Вычисление полного объема продуктов сгоранияПолный объем продуктов сгорания 1м3 горючего газа, кг/м3:

Vг=VСГ+VH2OVг=10,30742857 +2,2141115=12,52154007м3м3;

Вычисление массы и плотности дымовых газовМасса дымовых газов на единицу горючего газа, кг/м3



15,54828566кгм3Плотность дымовых газов при НФУ:

ρг=0Vгρг=015,5482856612,52154007=1,241723109кгм3Самопроверка полученных результатовДля самопроверки полученных результатов вычисляется содержание трехатомных газов RO2 и кислорода О2 в сухих дымовых газах.

RO2= VRО2Vсг = 1,056 10,30742857 *100%=10,24503825%O2=VO2Vсг=0,3091510,30742857*100%=2,999293159%Характеристический коэффициент топлива (топливный коэффициент Бунте):

β=1-γγ*V0-VRO2+γ*VN2TVRO2=(1-0,21)0,21*9,814285714-1,056+0,21*0,0261,056=0,757017045Далее подставляют эти величины в уравнение баланса кислорода при полном сгорании топлива (общее уравнение полного горения топлива):

RO21+β+O2=100γ=2110,24503825*(1+0,757017045)+ 2,999293159=21,00

Равенство выполняется. Расчеты сделаны верно.

Оценка качества сгорания топлива по данным анализа дымовых газов

Определенные выше объемы воздуха и дымовых газов при полном сгорании топлива используются при проектировании котельных для теплового и аэродинамического расчета котла, определения требуемой производительности дутьевого вентилятора и дымососа, расчета диаметра устья дымовой трубы.

Сгорание топлива может быть полным и неполным. При неполном сгорании топлива, единственный продукт недожога – СО (при большем недожоге топлива в дымовых газах появляется Н2 и СН4 и другие углеводороды). Количество сухих продуктов сгорания включает и неизвестный объем угарного газа VCOVСГ=VCO2+VSO2+VCO+VO2+VN2Уравнение, выражающее баланс кислорода имеет вид:

100γ=RO21+β+O2+CO [0,51+γ+β]Приняв γ=0,21 , а z=CO 0,51+γ+β вычисляем

100γ=RO21+β+O2+zz= 100γ-RO21+β-O2==100*0,21-10,24503825*(1+0,757017045)+ 2,999293159=0ᵶ=CO 0,51+γ+β=0 =˃ СО=0

Результаты расчетов соответствуют случаю полного сгорания топлива

Определение потребности в топливе Часовой расход рабочего топлива в номинальном режиме работы котлаВР=DП∙hП-hПВQнр∙ηк,ВР-расход топлива на один котел

Dп=6500кгчас, производительность котла ДЕ-6,5-14

hП = 2780 кДж/Кг, энтальпия пара

hПВ = 419 кДж/Кг, энтальпия питательной воды

ηк=91%, КПД котла ДЕ-6,5-14

Qнр=37,01МДжм³= 37010Джм³ , низшая удельная теплота сгорания сухой массы горючего вещества (топлива)

ВР=6500*2780-41937010*0,91=455,668352183 кгчасДля 3х котлов ВР=1367,00505655 кгчасГодовой расход рабочего топлива

Число часов использования установленной мощности котлов Ти = 3500-4000часов в год

Вгод=ВРnкТи=455,668352183*3*4000=5468020,226 кггод = 5468,020226 тгодКалорийный эквивалент топлива

Эк=QHРQут=3701029350=1,26 Годовой расход топлива котельной в условном исчислении

Вус=ВгодЭк=17913, 234 *1,26=22570,675 т.у.т.годОпределение требуемой производительности дымососа, дутьевого вентилятора и диаметра устья дымовой трубыОбъем уходящих газов Приработекотлаподразряжениемобъемдымовыхгазов по тракту котла увеличивается за счет присосов воздуха.

=

=12,52154007+1,0161*9,814285714*(1,15-1)=12,54524157м3м3Расчетный расход топливаВ топочной камере котла газообразное топливо сгорает полностью, поэтому расчетный расход топлива равен номинальному

ВРР=ВР =455,668352183 кгчас=0,1265745 кгс Объемный расход уходящих газов при НФУVyx=vyxВРР = 12,54524157* 0,1265745 =1,5879077

Объемный расход уходящих газов при температуре tух = 1550СVухtух=Vухtух+273,15273,15=1,5879077*155+273,15273,15=2,4889719м3с Требуемая производительность дымососа (KЗАП=1,1)Vдым=KЗАПVухtух*3600=1,1*2,4889719*3600=9856,3287м3часОбъемный расход дутьевого воздуха при НФУVДВ=αТV0ВРР=1,15*9,814285714*0,1265745=1,4285741м3сТребуемая подача дутьевого вентиляторапринимаем KЗАП=1,1 и tв=30℃ для 1 котла, м³/ч

VВЕНТ=KЗАПVДВtВ+273,15273,15 3600=1,1*1,4285741*30+273,15273,153600=6278,4772620 м3часРасход газов через трубуДымовые газы от всех котлов удаляются через одну одноствольную трубу круглого сечения. Скорость дымовых газов в устье трубы принять WУ=25 м/с.

VТР=nkVyx(tyx)=3*2,4889719=7,4669154м3сДиаметр устья дымовой трубыСкорость дымовых газов в устье трубы принять WУ=25 м/с.

dT=4VТРπWy=4*7,46691543.14*25=0,62 м.

Окончательный диаметр устья принимаем из типового ряда: 0,6; 0,9; 1,2; 2,1 м

dT=0,6 мСписок литературыРоддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.:Энергоатомиздат,1989, 488с.

Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Кузнецова Н.В. М.:Энергия,1973, 296с.

Рабинович О.М. Котельные агрегаты. – М. – Л.; Машгиз, 1963. – 460 с.

Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. – Л.; Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.

Бузников Е.Ф., Крылов А.К., Лесниковский Л.А. Комбинированная выработка пара и горячей воды. – М.; Энергоиздат, 1981. – 208 с.