Методические указания по выполнению практических работ по ПМ.01 Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло и топливоснабжения
Департамент среднего профессионального и начального профессионального
образования Томской области
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Томский коммунально-строительный техникум»
«УТВЕРЖДАЮ»
Зам. Директора по УИР
ОГБОУ СПО «ТКСТ»
_______________ О.Н.Кудряшова
«_____» ______________ 20 ____ г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению практических работ
ПМ.01 Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло и топливоснабжения
Тема 01.01.6 «Котельные установки и их эксплуатация»
(Топливо и его сжигание)
для специальности 140102 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование
Томск – 2013 г.
Оглавление
1.
Пояснительная записка
4
2.
Практическая работа № 1 «Определение объемов воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердого и газообразного топлива»
6
3.
Практическая работа № 2 «Расчет энтальпии уходящих газов. Построение Н-Q диаграммы»
11
4.
Практическая работа № 3 «Расчет часового расхода топлива парового (водогрейного) котла»
16
5.
Приложение
26
Пояснительная записка
Методические указания разработаны в соответствии с действующими нормативными документами и предназначены для студентов среднего профессионального образования по специальности 140102 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование» и являются едиными для всех форм обучения при выполнении практических учебных работ.
Актуальность данной разработки заключается в необходимости организации деятельности студентов в соответствии с действующим федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования.
Создание методических указаний обусловлено необходимостью комплексного подхода в учебно-исследовательской работе студентов, единства требований к оформлению результатов исследовательской работы на разных этапах обучения. Применение методических указаний позволяет планировать и организовать обучение и обеспечивает:
последовательное освоение общих и профессиональных компетенций;
целостность подготовки специалиста;
связь практики с теоретическим обучением.
Для успешной реализации поставленных задач студентам в данной работе предлагается структурированный теоретический материал по заданной теме, пример практического расчета, задания с исходными данными, а также прописываются требования по оформлению практической работы.
Практическая работа № 1
«Определение объемов воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердого и газообразного топлива»
Теоретический материал для выполнения практической работы
Объем воздуха, необходимый для сгорания топлива, определяются на 1 кг твердого, жидкого или на 1 м3 сухого газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст).
Элементарный состав твердого или жидкого топлива - процентное содержание в топливе горючих веществ: углерода (С), водорода (Н), летучей серы (SЛ), внутреннего балласта: кислорода (О) и азота (N) и внешнего балласта: минеральных примесей (А) и влаги (W).
Состав газообразного топлива - процентное содержание в топливе горючих соединений: водорода (Н2), метана (СН4),низкомолекулярных летучих углеводородов (СН), сероводорода (Н2S), оксида углерода (СО) и небольшого количества негорючих газов: кислорода (О2), азота (N2), диоксида углерода (СО2) и водяных паров (Н2О).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – химическая [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] горючих элементов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] при высокой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сопровождающийся интенсивным выделением теплоты. В качестве [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] используют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Процесс горения твердых, жидких и газообразных веществ состоит из трех этапов:
окисление;
самовоспламенение;
собственно горение. Процессы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] разделяют на 2 группы:
гомогенное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]– [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] газообразных горючих (характеризуется системой "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]+газ");
гетерогенное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] твердых и жидких горючих (характеризуется системой "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]+газ" или "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]+газ").
Процесс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] твердого топлива состоит из следующих стадий:
подсушка [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и нагревание до [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] начала выхода летучих [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] летучих [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и их выгорание;
нагревание [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] до [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
выгорание горючих [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Эти стадии иногда частично накладываются одна на другую.
Процесс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] жидкого [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] можно разделить на следующие стадии:
нагревание и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
образование горючей смеси;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] горючей смеси от постороннего источника (искры, раскаленной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и т.п.);
собственно [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] смеси.
Различают следующие виды горения:
полное - горение при достаточном количестве или избытке кислорода;
неполное - горение при недостатке кислорода.
При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO2), вода (H2O), азот (N), сернистый ангидрид (SO2), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды.
Расчет процессов горения - это расчет, проводимый по стехиометрическим соотношениям и заключающийся в определении объёма воздуха, потребного для горения единицы топлива, а также объёма и состава продуктов сгорания.
Минимальный (теоретический) объём воздуха (Vо), - расчетная величина, полученная из стехиометрических соотношений. Складывается из объема воздуха, потребного для полного сжигания углерода, входящего в состав единицы массы или объёма топлива VС, серы VS, водорода VH, за вычетом объёма воздуха VО, эквивалентного содержанию кислорода в единице топлива, м3/кг или м3/м3:
Vо=VС+ VS+VH -VО ;
Изменяется ориентировочно от 4 м3/кг для дров до 8,8 для антрацитов. Для природного газа V0 = 9,5 - 11 м3/м3, а для мазута V0 = 11 - 11,5 м3/кг.
Коэффициент избытка (расхода) воздуха в топке - это отношение действительного объема воздуха, подаваемого в топку (Vд) к теоретически необходимому (Vо).
·т= Vд / Vо ;
Значение
·т зависит от:
вида топлива;
способа сжигания;
типа топочного устройства.
Коэффициент избытка воздуха в топке изменяется от 1,3 до 1,7 в слоевых топках при сжигании твердого топлива и от 1,05 до 1,15 при сжигании газообразного топлива.
Теоретический (при коэффициенте избытка воздуха в топке
· т = 1) объем сухого воздуха (м3/кг), необходимый для полного) сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива, определяется по формуле:
Vо = 0,089Ср + 0,267Hр + 0,033(Sрл - Ор); (1)
Теоретический объем воздуха (м3/м3 необходимый для полного сгорания 1 м3 сухого газообразного топлива, определяется по формуле :
Vо = 0,0478[0,5(СО + Н2) + 1,5H2S +2СH2 +
· (m + n/4)СvHn - O2] ; (2)
В формуле (1) содержание элементов топлива выражается в процентах на 1 кг массы топлива, а в (2) содержание горючих газов СО, Н2, Н2S, СН4 и т. д. - в процентах по объему.
Для сгорания смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив теоретический объем сухого воздуха определяется по формуле:
Vo = b1Vo1 + (1 - b1)Vo2 ;
где b1 - массовая доля одного из топлив в смеси.
Действительный объем воздуха (м3/кг, м3/м3), поступивший в топку, определяется по формуле:
Vд =
·т Vo ;
где
·т - коэффициент избытка воздуха в топке.
Практическая часть
Пример расчета: определить объем теоретический и действительный объемы воздуха, необходимые для сгорания 1 м3 природного газа Ставропольского месторождения состава: СO2 = 0,2%; СН 4 = 98,2%; С2H6 = 0,4%; С3H8 = 0,1%; С4H10 =0,1%; N2 = 1,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке
· т = 1,2.
Определяем теоретический объем воздуха Vо , необходимый для полного сгорания 1 м3 топлива:
Vо = 0,0478[0,5(СО + Н2) + 1,5H2S +2СH2 +
· (m + n/4)СvHn - O2] =
= 0,0478 (2
· 98,2 + 3,5
· 0,4 + 5
· 0,1 + 6,5· 0,1) = 9,51 м3/м3.
Определяем действительный объем воздуха Vд, необходимый для полного сгорания 1 м3 топлива при коэффициенте избытка воздуха в топке
· т = 1,2.
Vд =
· т Vo = 1,2· 9,51 = 11,41 м3/м3.
Вывод: в результате расчета найдены значения теоретического и действительного объема воздуха, необходимые для полного сгорания 1 м3 природного газа Ставропольского месторождения при коэффициенте избытка воздуха в топке
· т = 1,2.
Задание
Определить объем теоретический и действительный объемы воздуха, необходимые для сгорания топлива при заданном коэффициенте избытка воздуха в топке.
Таблица 1. Виды топлива
1
Природный газ состава: СO2 = 0,2%; СН 4 = 98,2%; С2H6 = 0,4%; С3H8 = 0,1%; С4H10 =0,1%; N2 = 1,0%.
2
Мазут: С = 8486% и Н =1112%, W= 3-4%, а A = 0,5%.
3
СO2 = 0,3%; СН 4 = 97,1%; С2H6 = 0,3%; С3H8 = 0,1%; С4H10 =0,1%; N2 = 1,0%.
4
Ферросплавной газ состава : CO= 50-90%, H2 =2-8%, CH4 =0,3-1%, O2=1%, CO2 =2-5%, остальное N2.
5
Конвертерный газ состава: CO= 70-80%; CO2=15-20%; O2 =0,5-0,8%; N2 = 3- 12%.
6
Коксовый газ состава: H2=52-62%; O2=0,3-0,6%; CH4=23,5-26,5%; CO= 5,5-7,7%; CO2=1,8-2,6%.
7
Генераторный газ состава
·: Н2=14%, СН4=1%, СО=28%,СО2=6% , О2=0,2 %, N2=50,6%, Н2S-0,2.
Таблица 2. Коэффициент избытка воздуха
1
2
3
4
5
5
7
8
9
10
·ух = 1,1
·ух = 1,2
·ух = 1,3
·ух = 1,4
·ух = 1,5
·ух = 1,6
·ух = 1,7
·ух = 1,8
·ух = 1,9
·ух = 2
Таблица 3. Элементарный химический состав горючей массы различных видов топлива
Топливо
Состав горючей массы, %
Cг
Wг
Oг
Nг
Sгор+к
Древесина
51
6
42,5
0,5
-
Торф
58
6
33
2,5
0,5
Бурый уголь
64-77
4-6
15-25
1
0,5-7,5
Каменный уголь:
длинопламенный
тощий
75-80
88-90
5-6
4-4,5
10-16
3-4
1,5
1,5
0,5-7
1-3
Антрацит
90-93
2-4
2-4
1
0,5-2
Горючие сланцы
60-65
7-9
10-17
1
5-15
Мазут
86-88
10-10,5
0,5-0,8
0,5-3
Практическая работа № 2
«Расчет энтальпии уходящих газов. Построение Н-Q диаграммы»
Теоретический материал для выполнения практической работы
Дж. У. Гиббс предложил ввести термодинамическую функцию, имеющую смысл полной (внутренней и внешней) энергии системы в виде i=u+pv - энтальпия (теплосодержание).
Изменение энтальпии газа равно количеству тепла, подведенному к газу при постоянном давлении. Энтальпия складывается из внутренней энергии рабочего тела «u» и работы введения рабочего тела объемом «V» в среду с давлением «р».
В 1852 г. Р. Клаузиус предложил для удобства рассмотрения многих термодинамических процессов ввести параметр, зависящий от количества подведенной теплоты, и характеризующий изменение состояние рабочего тела: понятие энтропии - приведенной теплоты (для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального). Определённая, как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], тогда как в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] её изменение всегда положительно).
Очевидно, что если тепло подводится, то энтропия возрастает, если отводится - то энтропия убывает. Энтропия не может быть измерена непосредственно, либо косвенным путем. Ее смысл можно понять по следующим интерпретациям:
Энтропия - мера ценности тепла - его работоспособности и технологической эффективности.
Если рабочее тело совершает работу при температуре окружающей среды, то чем больше температура, тем больше работа, совершаемая системой. Максимальное значение энтропии соответствует температуре окружающей среды.
Энтропия - мера потери работы вследствие необратимости реальных процессов. Эту теплоту нельзя использовать.
В термодинамике энтропия выражает количество тепловой энергии, пригодной для совершения работы: чем энергии меньше, тем выше энтропия. Для анализа работы тепловых машин весьма широко используются энтропийные диаграммы (TS, iS и др.). Наиболее распространена Ts-диаграмма (тепловая диаграмма). В этой диаграмме площадь под кривой процесса пропорциональна количеству подведенного тепла, как это показано на рис. 1.
Рис.1
Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагрева при действительных коэффициентах избытка воздуха, когда
· > 1.
Коэффициент избытка воздуха в топке
·т принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. На практике при сжигании топлива расход воздуха, подаваемого в топочное пространство, несколько больше теоретически необходимого.
Расчеты выполняют на 1м3 природного газа или на 1 кг жидкого или твердого топлива. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания 1 кг твердого, жидкого или 1м3 газообразного топлива определяется по сумме энтальпий газообразных продуктов сгорания, входящих в состав дымовых газов.
Энтальпия воздуха, кДж/м3 ( при
· = 1),
Iв° =
·
·Vв°
·Св
·tв;
где Св теплоемкость воздуха при его температуре tв.
Энтальпия газообразных продуктов сгорания, кДж/м3 (при
· = 1),
Iв° = (VCо2
·Ссо2 + VN2
·СN2 + Vн2о
·Сн2о)
·tг;
где Ссо2, СN2, Сн2о средние объемные теплоемкости двуокиси углерода, азота и водяных паров при постоянном давлении и тем пературе.
Энтальпия дымовых газов, кДж/м3 , при
· > 1
Iг= I°г+(
· -1)
·Vв°
·Св
·tв ;
Теплоемкость газов изменяется в зависимости от их температуры.
Средние объемные значения теплоемкости для воздуха, водяного пара и дымовых газов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении и нормальных условиях
Т
·С
Двуокись углерода
Сухой воздух
Водяной пар
СH2O
кДж/(м3 х С)
Ккал(м3 х С)
кДж/(м3 х С)
Ккал/(м3 х С)
кДж/(м3 х С)
Ккал/(м3 х С)
0
1.0009
0.3821
1.2980
0.3098
1.4954
0.3569
100
1.7015
0.4061
1.
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Практическая часть
Пример расчета: определить энтальпию уходящих дымовых газов при температуре 200°Си коэффициенте избытка воздуха за котлом
·ух = 1,4.
Пользуясь таблицей 1(Т=200оС), получим (при
· = 1):
I°г = (0,99 1,789+ 3,98 1,308 + 0,62 1,523)200 = 1584 кДж/кг
или
I°г = (0,99 0,4269 + 3,98 0,3122 + 0,62 0,3636)200 = 378 ккал/кг.
Энтальпия газов при
· = 1,4:
Iг = 1584 + (1,4 - 1) 5,03 1,308 200 = 2110 кДж/кг
или
Iг = 378 + (1,4 - 1) 5,03 0,3122 0 = 503 ккал/кг.
Вывод: на основании данных расчета можно сказать, что при увеличении подачи воздуха в топку увеличивается энтальпия уходящих газов, увеличиваются потери тепла, а соответственно уменьшается КПД котельной установки.
Данный расчет позволяет установить достаточный коэффициент избытка воздуха, значение которого позволит свести потери тепла с уходящими газами к минимальным значениям, при этом мы обеспечим полное сгорание топлива, что сведет потери от неполноты сгорания топлива тоже к минимальным значениям.
Задание
Определить энтальпию уходящих дымовых газов при заданной температуре Т°С (таблица1) и коэффициенте избытка воздуха за котлом
·ух = 1 и заданном коэффициенте избытка воздуха (таблица 2) за котлом. На основании данных расчета сделать вывод о КПД и дать рекомендации о путях повышения эффективности котельной установки.
Таблица 1. Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении и нормальных условиях
Т
·С
Двуокись углерода
Сухой воздух
Водяной пар
СH2O
кДж/(м3 х С)
Ккал(м3 х С)
кДж/(м3 х С)
Ккал/(м3 х С)
кДж/(м3 х С)
Ккал/(м3 х С)
0
1.0009
0.3821
1.2980
0.3098
1.4954
0.3569
100
1.7015
0.4061
1.3014
0.3106
1.5063
0.3595
200
1.7887
0.4269
1.3081
0.3122
1.5234
0.3636
300
1.8641
0.4449
1.3181
0.3146
1.5485
0.3684
400
1.9311
0.4609
1.3311
0.3177
1.5666
0.3739
500
1.9902
0.4750
1.3437
0.3207
1.5909
0.3797
600
2.0426
0.4875
1.3575
0.3240
1.6160
0.3857
700
2.0899
0.4988
1.3718
0.3274
1.6424
0.3920
800
2.1327
0.5090
1.3852
0.3306
1.6692
0.3984
900
2.1708
0.5181
1.3986
0.3338
1.6969
0.4050
1000
2.2051
0.5263
1.4107
0.3367
1.7241
0.4115
1100
2.2366
0.5338
1.4225
0.3395
1.7514
0.4180
Таблица 2. Коэффициент избытка воздуха
1
2
3
4
5
5
7
8
9
10
·ух = 1,1
·ух = 1,2
·ух = 1,3
·ух = 1,4
·ух = 1,5
·ух = 1,6
·ух = 1,7
·ух = 1,8
·ух = 1,9
·ух = 2
Практическая работа № 3
«Расчет часового расхода топлива парового (водогрейного) котла»
Теоретический материал для выполнения практической работы
Годовая потребность в топливе для котельных установок «Вгод» определяется по расходу топлива, соответствующего теплу, которое отпускается в тепловую сеть потребителям, с учетом:
всех потерь тепла (пара) внутри котельной;
КПД котлов;
расхода топлива на их растопку по формуле:
Вотп
Вгод = ------------------ + Враст ;
(1 - Кс.н) эта
где: Вотп - годовой расход топлива, соответствующий теплу, отпускаемому в тепловую сеть;
Кс.н - коэффициент, учитывающий дополнительный расход топлива на компенсацию внутрикотельных тепловых потерь, включая потери тепла на собственные нужды котельной;
эта - средний КПД котлов;
Враст – годовой расход топлива на растопку котлов.
Годовой расход топлива, соответствующий теплу, отпускаемому в тепловую сеть Вотп, определяется суммированием расходов топлива, рассчитанных по нормам на отдельные виды потребления:
- на отопление - Вот;
- на вентиляцию - Вв;
- на горячее водоснабжение – Вг.в;
- на хозяйственно-бытовые – Вх.б;
- производственно-технологические нужды - Вп.т.
Вотп = (1 + К с.н) x (В от + Вв + Вг.в + Вх.б + Вп.т)
где Кс.н - коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию потерь тепла в наружных тепловых сетях.
Усредненные значения коэффициентов Кс.н для различных групп котельных приведены в таблице 1. В них учтены потери тепла:
- от наружного охлаждения трубопроводов и вспомогательного оборудования;
- от утечки горячей воды и пара, включая потери тепла с продувкой котлов и выпаром из деаэраторов;
- на обдувку поверхностей нагрева паром;
- на расход пара на опробование и поддержание паровых насосов в горячем резерве.
Таблица 1. Значения коэффициента К с.н
Группы котельных
Дополнительные виды потерь тепла (пара)
на собственные нужды котельной
Относительное увеличение расхода топлива на компенсацию тепловых потерь в котельной
К с.н
Котельные с водогрейными чугунными и небольшими стальными котлами с нагреванием воды не более 115оС
0,025
Котельные с паровыми чугунными и небольшими стальными котлами с избыточным давлением пара не выше 0,7 кгс/кв. см
0,035
Котельные с водогрейными котлами с нагреванием воды до 130 - 150 град.С
0,03
Котельные с паровыми котлами с избыточным давлением пара более 0,7 кгс/кв. см
0,047
Дополнительные виды потерь тепла (пара) на: разогрев мазута в подогревателях, расходных и сливных емкостях и при сливе
0,009
Распыливание мазута паровыми форсунками
0,02
Паровое дутье под колосниковую решетку
0,02
Для котельных, оборудованных водогрейными и паровыми котлами, расчетное значение коэффициента Кс.н находится как средневзвешенная величина по формуле:
Кс.н x Qвод + Кс.н x Qпар
Кс.н = --------------------------------------------- ;
Qвод + Qпар
где Qвод и Qпар - планируемая выработка тепла за год водогрейными и паровыми котлами соответственно, которая зависит от:
- от вида сжигаемого топлива;
- от нагрузки;
- от технического состояния оборудования;
- от продолжительности эксплуатации оборудования.
КПД принимается по средней нагрузке котлов (за отопительный период) на основании теплотехнических испытаний. При наличии в котельной котлов с разными значениями КПД расчетная величина ЭТА для котельной определяется как средневзвешенная по формуле:
эта1 x Q1 + эта2 x Q2 +...+ эта n x Qn
ЭТА ср = -------------------------------------------------;
Q1 + Q2 +...+ Qn
где - эта1, эта2, ..., этаn – КПД отдельных котлов;
Q1, Q1, ..., Qn - выработка тепла (пара) отдельными котлами за отопительный период или год (определяется в зависимости от планируемого числа часов работы и производительности каждого из котлов).
Расход топлива на растопку котлов в год Враст зависит:
- от числа и длительности остановок котлов;
- от величины поверхности нагрева котлов.
Число остановок котлов в сезоне и длительность остановок перед растопкой определяются по утвержденному режимному графику работы котельной и графикам планово-предупредительных осмотров и ремонтов. При отсутствии данных теплотехнических испытаний расчетные значения КПД принимаются по таблицам.
Примечание: расход топлива на одну растопку котла принимается по данным таблицы 2.
Таблица 2. Расход топлива на растопку котлов (в кг условного топлива на одну растопку)
Поверхность нагрева котла, м2
Длительность остановки котла, час
2
6
12
18
24
48
Более 48
До 50
10
25
50
75
100
200
300
51-100
17
50
100
150
200
400
600
101-200
34
100
200
300
400
800
1200
201-300
52
150
300
450
600
1200
1800
301-400
68
200
400
600
800
1600
2400
401-500
85
250
500
750
1000
2000
3000
Примечание:
1. Для котлов с поверхностью нагрева более 500 м2 расход топлива на растопку после суточной остановки принимается равным двухчасовому расходу топлива при работе котла с полной нагрузкой.
2. Для котельных, работающих на угле и других видах твердого топлива, требующих первоначальной растопки дровами, дополнительно принимается 1 м3 дров на сезон.
Пересчет расхода условного топлива в натуральное производится с помощью калорийного эквивалента используемого топлива Э по формуле:
В усл
В нат = --------;
Э
Калорийный эквивалент представляет собой отношение низшей рабочей теплоты сгорания натурального топлива Qрн.нат к низшей теплоте сгорания условного топлива, равной 7000 ккал/кг.
Qрн.нат
Э = -----------;
7000
Потребность в топливе на выработку тепловой энергии определяется по нормам удельного расхода топлива, кг у.т./Гкал, на весь объем тепловой энергии, необходимой для теплоснабжения потребителей в планируемом периоде.
Для определения потребности в топливе на производство тепловой энергии используются групповые нормы удельного расхода топлива, основанные на индивидуальных нормах. Индивидуальная норма - норма расхода данного расчетного вида топлива в условном исчислении на производство 1 Гкал тепловой энергии котельной с котлом данного типа при определенных, заранее выбранных оптимальных эксплуатационных условиях. При определении индивидуальной нормы в качестве расчетного топлива принимается вид топлива, указанный в техническом паспорте котла. Индивидуальные нормы измеряются в килограммах условного топлива на 1 Гкал произведенной тепловой энергии (кг у.т./Гкал). Отклонение условий эксплуатации от расчетных, принятых при определении индивидуальных норм, учитывается при расчете групповых норм нормативными коэффициентами.
При разработке норм расхода топлива необходимо соблюдать следующее:
- нормы разрабатываются на всех уровнях планирования на единой методической основе;
- нормы должны способствовать максимальному использованию резервов экономии топлива.
Исходными данными для определения норм расхода топлива являются
фактические технические данные оборудования (производительность, давление, КПД и др.) и режим функционирования (по времени и нагрузке).
Работа по определению норм расхода топлива в котельной на планируемый период проводится в следующей последовательности:
- определяется плановая выработка тепловой энергии котельной (котельными);
- уточняется характеристика сжигаемого топлива: низшая теплота сгорания , для угля - марка угля, влажность, зольность, фракционный состав (содержание мелочи класса 06 мм, %);
- определяются технические характеристики и параметры функционирования оборудования - тепловая мощность котла, Гкал/ч, т/ч пара, температура питательной воды, давление пара , коэффициент избытка воздуха в топке котла , присосы по газоходам и т.д.;
- подбираются типовые нормативные характеристики, соответствующие установленному оборудованию и виду сжигаемого топлива.
Определение удельных норм расхода топлива
В целях повышения эффективности использования топлива, а также контроля за правильностью планирования расходов топлива и за его экономичным использованием для котельных устанавливаются удельные нормативные показатели расхода топлива.
Удельные расходы топлива выражаются в килограммах условного топлива, расходуемого на производство единицы тепла (пара), и относятся к 1 Гкал тепла или 1 т нормального пара. Нормальным считается пар, на получение которого затрачивается 640 ккал/кг.
Пересчет расходов рабочего пара в нормальный пар производится по формуле:
iп - iп.в
Dн = Dр --------------;
640
где: Dн - производительность котельной по нормальному пару;
Dр - производительность котельной по рабочему пару;
iп - энтальпия рабочего пара в зависимости от его давления;
iп.в - энтальпия питательной воды (при выражении i п.в в ккал/кг она численно равна температуре воды).
Удельный расход топлива для котлов и других топливоиспользующих установок вк зависит от их КПД. Значения ВК приведены в таблице 3.
Удельная норма расхода топлива для котельной определяется с учетом расхода на собственные нужды котельной в расчете на тепло (пар), отпускаемое из коллекторов котельной, по формуле:
ВК
Вкот = ------------ ;
1 - Кс.н
где ВК - удельный расход условного топлива котлами и топливоиспользующими установками в кг условного топлива на 1 Гкал или в кг условного топлива на 1 т нормального пара, определяемый по среднему КПД котлов;
Кс.н - коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию внутрикотельных потерь тепла.
Таблица 3. Удельный расход условного топлива для котлов (на выработку единицы тепла или пара)
КПД
Удельный расход топлива ВК в кг условного топлива
КПД
Удельный расход топлива ВК в кг условного топлива
На 1 Гкал
На 1 т нормального пара
На 1 Гкал
На 1 т нормального пара
0,35
408,16
261,14
0,71
201,20
128,73
0,40
357,14
228,5
0,72
198,41
126,94
0,45
317,46
203,11
0,73
195,69
125,20
0,50
285,71
182,80
0,74
193,05
123,51
0,51
280,11
179,21
0,75
190,47
121,86
0,53
269,54
172,45
0,77
185,52
118,70
0,54
264,55
169,25
0,78
183,15
117,17
0,55
259,74
166,18
0,79
180,83
115,69
0,56
255,1
163,21
0,80
178,57
114,25
0,57
250,62
160,35
0,81
176,36
112,83
0,58
246,30
157,58
0,82
174,22
111,46
0,59
241,13
154,91
0,83
172,11
110,12
0,60
238,10
152,33
0,84
170,07
108,80
0,61
234,19
149,83
0,85
168,06
107,52
0,62
230,41
147,41
0,86
166,11
106,27
0,63
226,75
145,07
0,87
164,20
105,05
0,64
223,21
142,81
0,88
162,34
103,86
0,65
219.78
140,61
0,89
160,51
102,69
0,66
216,45
138,48
0,90
158,73
101,43
0,67
213,21
136,41
0,91
156,98
100,43
0,68
210,08
134,41
0,92
155,28
99,34
0,69
207,03
132,46
0,93
153,60
98,27
0,70
204,08
130,57
0,94
151,96
97,23
Уточнение фактической потребности в топливе
Плановая потребность в топливе для котельных и других топливоиспользующих установок подлежит уточнению по каждому виду потребления в зависимости от фактических параметров:
- на отопление - по фактической температуре наружного воздуха и действительной продолжительности отопительного периода, а для зданий, не защищенных от ветра, также в зависимости от скорости ветра;
- на вентиляцию - по фактическим данным работы калориферных установок;
- на горячее водоснабжение - по фактическим расходам и температурам горячей воды;
- на хозяйственно-бытовые нужды - по фактическому количеству питающихся в столовых, моющихся в бане и т.д.;
- на производственно-технологические нужды - по фактическому количеству выпущенной продукции.
По фактическим данным определяются суточные расходы топлива для котельных, а также уточненный расчетный расход топлива за отчетный период (месяц, квартал) или за год (отопительный период).
Данные по фактическим температурам наружного воздуха и скорости ветра получают от метеостанций.
Средние температуры наружного воздуха определяются:
- среднесуточная - путем деления суммы температур на количество замеров;
- среднемесячная - путем деления суммы среднесуточных температур на количество дней в месяце;
- средняя температура за отопительный период - путем деления суммы произведений среднемесячных температур на число дней работы системы;
- отопления в каждом месяце на количество дней (продолжительность) отопительного периода.
2. Практическая часть
Задание 1: определить коэффициент Кс.н, учитывающий дополнительный расход топлива на компенсацию внутрикотельных потерь тепла для паровой котельной с 3 котлами ДКВР-4/13, работающими на мазуте, при следующих исходных данных: исходное значение Кс.н принимаем 0,047. Дополнительные прибавки составляют: на разогрев мазута 0,009 и на потери с выпаром из деаэратора 0,008.
Задание 2: определить плановую годовую потребность в топливе для котельной при следующих исходных данных: 5 котлов ДКВР-4/13 работают на природном газе. Средний к.п.д. котлов по результатам теплотехнических испытаний – эта = 0,88. Коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию внутрикотельных тепловых потерь, Кс.н = 0,06. Запланировано 20 растопок котлов в год; длительность остановок котлов перед растопкой - свыше 48 часов. Поверхность нагрева котла ДКВР-4/13 - 138 кв. м.
Годовой расход топлива (в т условного топлива), найденный по нормам, по видам потребления составляет:
на отопление - 2610 т;
на горячее водоснабжение - 2700 т;
на хозяйственно-бытовые нужды - 1600 т.
Коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию потерь
тепла в наружных тепловых сетях, Кс.н = 0,055.
Задание 3: 4 водогрейных котла Э5-Д2 работают на донецком угле марки АМ (с влажностью рабочей массы W = 10% и зольностью сухой массы А = 12%) на отопление зданий. Годовой расход топлива по составляет 593,3 т условного топлива. Коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию потерь тепла в наружных тепловых сетях, Кт.с = 0,045.
Коэффициент, учитывающий расход топлива на компенсацию внутрикотельных тепловых потерь, Кс.н = 0,025. Поверхность нагрева котла Э5-Д2 - 59,14 кв. м. Запланировано 15 растопок котлов в год, продолжительность остановки котлов перед растопкой - свыше 48 часов.
Задание 4: произвести расчёт часового и годового расхода топлива при следующих исходных данных: максимальный часовой расход пара вырабатываемый котлом, кг/ч, Dрасч = 19650 кг/ч. Максимальный часовой расход продувочной воды, кг/ч: Gпр = Dрасч
·0,01
·
·пр. Количество продувок –1. Процент на периодическую продувку
·пр = 0,01 %,
·к = 0,8. Низшая теплота сгорания топлива Qрн = 8500 ккал/м3
Приложение 1.
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Томский коммунально-строительный техникум»
Практическая работа № 2
«Расчет энтальпии уходящих газов. Построение Н-Q диаграммы»
Выполнил:
Иванов И.И.
студент III курса
411 группы
очная форма обучения
специальность 140102
Проверил:
Сидоров И.И.
Томск 2013 г.
Приложение 2
Требования к оформлению и содержанию практической работы
Структура:
титульный лист (приложение 1);
теоретическая часть (излагается материал по рассматриваемой теме и прописывается цель данной работы, т.е. формируется суть исследуемой проблемы, определяются ее значимость и актуальность;
практическая часть (раскрывается практическая значимость исследования, в ней могут быть представлены таблицы, графики, схемы на основании вышеизложенного материала, выполняются необходимые расчеты с поэтапными теоретическими выкладками. Данная часть работы должна заканчиваться выводом);
Критерии оценки
актуальность темы исследования;
грамотность;
соответствие содержания теме;
глубина проработки материала;
правильность и полнота разработки поставленных вопросов;
результативность проведения эксперимента;
значимость выводов для последующей практической деятельности
соответствие оформления практической работы стандартам.
Требования к оформлению
формат бумаги – А:4 (297х210);
набор текста – текстовый редактор Microsoft Word;
шрифт – Times New Roman;
размер шрифта (кегль) – 14 (через полтора межстрочных интервала);
абзацный отступ должен быть одинаковым и равным 5 знакам;
поля стандартные: слева – 3см, справа – 1-1,5см, сверху – 2,5см (для нумерации страниц), снизу – 2см.
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14315
15