ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ И УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ
Задание
1. Выполнить термохимический расчет процесса горения смеси отходящих газов сажевого производства с природным газом в котле-утилизаторе, включая определение теоретической температуры горения.
2. Вычислить составляющие теплового баланса котла-утилизатора и его тепловой коэффициент полезного действия (коэффициент использования теплоты). Построить диаграмму потоков энергии в котле-утилизаторе (диаграмму Сенкея).
3. Оценить фактическую паропроизводительность котла.
4. Выполнить эксергетический анализ эффективности котла-утилизатора и построить диаграмму потоков эксергии в котле-утилизаторе (диаграмму Грассмана-Шаргута).
5. Найти исходя из условия рассеивания в атмосфере вредных компонентов продуктов сгорания требуемую высоту дымовой трубы.
6. Оценить экономию топлива за счет утилизации энергии отходящих газов сажевого производства.
Указания к выполнению работы
1. Исходные данные для расчета берутся из приведенных ниже таблиц (табл. 1, 2, 3) в соответствии с заданным преподавателем номером варианта.
2. Выполненную работу (расчеты и необходимые пояснения) оформить в виде пояснительной записки. Записка должна содержать: введение (назначение котла-утилизатора, его краткое описание, цель расчетов); исходные данные; расчетные формулы и результаты расчетов; построенные в масштабе диаграммы Сенкея и Грассмана-Шаргута; выводы об термодинамической эффективности котла утилизатора и возможных путях ее повышения.
Таблица 1
Типоразмер котла ПКК Параметры котла Данные к расчету котла D, т/ч р, Мпа
t пп, °С
Вог м3/с
x
qХ, %
qНО, %
a 0 100/2,4-200-5 100 2,4 370 17,0 0,05 1,0 0,7 1,30 1 75/2,4-150-5 75 2,4 370 12,5 0,04 1,1 0,8 1,28
Типоразмер котла ПКК Параметры котла Данные к расчету котла D, т/ч р, МПа
t П.П, °С
ВО.Г, м3/с
х
qХ, %
qН.О, %
aТ
2 75/4,5-150-5 75 4,5 440 12,5 0,03 1,2 0,8 1,26 3 30/2,4-70-5 35 2,4 370 5,5 0,035 1,3 1,1 1,24
Примечание. В табл.1 использованы следующие обозначения: D, р, tпп – соответственно паропроизводительность, давление и температура вырабатываемого пара, относящиеся к номинальному режиму работы котла; Bог – расход сухих отходящих газов сажевого производства; х – объемная доля природного газообразного топлива в смеси с отходящими газами; qХ, q Н.О – доли располагаемой теплоты, теряемые соответственно от химической неполноты сгорания и наружного охлаждения; a – коэффициент избытка воздуха в топке.
Таблица 2 Характеристики отходящих газов сажевого производства Объемный состав сухой массы отходящих газов, %
WР, %
tог, °С
CO2
CO
H2
H2S
CH4
O2
N2
0 4,0 16,20 12,10 0,30 0,20 0,30 66,90 35,0 167 1 3,9 16,25 12,08 0,32 0,19 0,31 66,95 34,5 171 2 3,8 16,30 12,06 0,34 0,18 0,32 67,00 34,0 175 3 3,7 16,35 12,04 0,36 0,17 0,33 67,05 33,5 179 4 3,6 16,40 12,02 0,38 0,16 0,34 67,10 33,0 183 5 4,1 16,15 12,00 0,40 0,15 0,35 66,85 35,0 167 6 4,2 16,10 12,12 0,28 0,21 0,29 66,80 35,5 163 7 4,3 16,05 12,14 0,26 0,22 0,28 66,75 36,0 159 8 4,4 16,00 12,16 0,24 0,23 0,27 66,70 36,5 155 9 4,5 15,95 12,18 0,22 0,24 0,26 66,65 37,0 151
Примечание. В табл.2 WР – объемная доля (в %) влаги в рабочей массе отходящих газов; tог – температура отходящих газов.
Таблица 3
Теплота сгорания, расход воздуха на горение и объемы продуктов сгорания природных газообразных топлив
Газопровод
кДж/м3
,
м3/м3
м3/м3
м3/м3
, м3/м3
0 Кумертау‑Магнитогорск 36830 9,74 1,06 7,79 2,13 1 Шебелинка‑Брянск – Москва 37900 9,98 1,07 7,90 2,22 2 Саратов‑Москва 35820 9,52 1,04 7,60 2,10 3
Кулешовка ‑ Самара
(попутный газ)
41770 10,99 1,26 8,82 2,28 4 Бухара‑Урал 36750 9,73 1,04 7,70 2,18 5 Средняя Азия‑Центр 37580 9,91 1,07 7,84 2,21 6 Оренбург ‑ Совхозное 38050 10,05 1,08 7,94 2,23 7 Серпухов ‑ Санкт-Петербург 37460 10,00 1,08 7,93 2,21 8 Ставрополь‑Невинномысск 35660 9,47 1,00 7,49 2,14 9 Саушино –Лог ‑ Волгоград 35150 9,32 0,98 7,39 2,10
Примечание. В табл.3 использованы следующие обозначения: – низшая теплота сгорания сухого природного газа (ПГ); – теоретически необходимый объем воздуха для полного сжигания 1 м3 ПГ; – объем сухих трехатомных газов в продуктах сгорания ПГ; , – теоретические объемы азота и водяного пара в продуктах сгорания ПГ.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Ознакомиться с устройством котлов-утилизаторов
1.2 Получить практические навыки проведения термодинамического анализа эффективности агрегатов энерготехнологических систем и протекающих в них процессов.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2.1 Проведение термодинамического анализа эффективности котла-утилизатора энергетическим и эксергетическим методами.
2.2 Оценка экономии топлива за счет утилизации теплоты отходящих газов сажевого производства.
2.3 Расчет дымовой трубы котла-утилизатора из условия рассеивания в атмосфере вредных компонентов продуктов сгорания.
3. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЫ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
Проблема экономного расходования топливно-энергетических ресурсов является чрезвычайно важной в современной хозяйственной деятельности.
Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов и снижение вредного воздействия производства на окружающую среду могут быть достигнуты при более широком вовлечении в топливно-энергетический баланс вторичных энергоресурсов (ВЭР), под которыми подразумевают энергетический потенциал продукции, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках, процессах). ............
