Балансу утилізаційного котла

 

При складанні теплового балансу утилізаційного котла необхідно враховувати падіння температури вихлопних газів на шляху від дизеля до котла, яке в ізольованому газоході складає приблизно 1,0 – 1,5 °С на один метр його довжини.

 

При постійній температурі і витраті газу паропродуктивність котла D_к

 

залежить від температури вихідних газів t_yх.

 

У загальному випадку, при розрахунку утилізаційного котла може стати необхідним рішення двох завдань:

 

- визначення паропродуктивності котла на даному режимі D_к при відомій температурі t_yх;

 

- визначення температури газів за котлом t_yх при відомій паропродуктивності D_к.

 

Перша (пряма) задача вирішується шляхом спільного рішення рівнянь балансу тепла по газовій і пароводяній (4.13) сторонам поверхні нагріву утилізаційного котла (4.5) та (4.13):

 

Шукана паропродуктивність котла складе, кг/с:

 

Друга (зворотна) задача вирішується аналогічно, з використанням рівняння (4.14):

 

 

потім за допомогою діаграми І – t знаходиться шукана t_yх.

 

Для зменшення об'єму розрахунків при складанні попереднього теплового балансу утилізаційного котла використовуйте готову діаграму І – t (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Діаграма I – t для складання теплового балансу утилізаційного

 

котла

 

В якості початкових даних для складання попереднього теплового балансу необхідно прийняти наступні параметри:

 

- тиск в сепараторові пари Р_к, МПа;

 

- паропродуктивність, у тому числі:

 

- по насиченій парі D_к, кг/с;

 

- по перегрітій парі D_пп, кг/с;

 

- температура газів на виході з котла t_yх,°С;

 

- норма продування Р, %;

 

- температура насичення t_s, °C;

 

- температура перегрітої пари t_пп, °С;

 

- температура живильної води t_пв, °С;

 

- ентальпія киплячої води і' кДж/кг;

 

- ентальпія перегрітої пари і _пп, кДж/кг;

 

- ентальпія живильної води і _пв кДж/кг;

 

- ентальпія сухої насиченої пари і " кДж/кг;

 

- вологість пари у, %;

 

- ефективна потужність дизеля Nе, кВт;

 

- середня питома ефективна витрата палива g_е кг/(кВт·година)

 

- нижча робоча теплота згорання палива Q_н^p, кДж/кг:

 

- температура вихідних газів дизеля t_д С°;

 

- довжина газоходу L (прийняти рівною 7 – 15 м);

 

- кратність циркуляції k.

 

Таблиця 4.1

 

Параметр,			Розм.	Формула, розрахунок	Рез.
позначення
Секундна	витрата	кг/с	Формула (4.6)
палива через дизель В
Ефективний	ККД	%	Формула (4.8)
дизеля ηе
Втрата	тепла	в	%	Приймається 2 – 5% або
навколишнє
середовище q5
Коефіцієнт			–	Формула (4.4)
збереження тепла φ
Температура	газу	°С
перед котлом tг
Ентальпія	газу перед	кДж/кг	Діаграма I – t (рис. 4.1)
котлом Iг
Ентальпія	вологої	кДж/кг
насиченої пари і х
Теплова	потужність	кВт
пароперегрівача Qпп

 

Продовження табл. 4.1

 

Параметр,				Розм.	Формула, розрахунок	Рез.
позначення
Ентальпія		газів	за	кДж/кг
пароперегрівачем Iзпп
Температура	газів	за	°С	Діаграма I – t
пароперегрівачем tзпп
Ентальпія					кДж/кг	Формула (4.15)
циркуляційної води і ц
Температура				°С	Таблиці води і водяної пари по і ц
циркуляційної води tц
Температура	води	на	°С	Приймаємо, або
виході з економайзеру
tэв
Ентальпія	води	на	кДж/кг	Таблиці води і водяної пари по
виході з економайзера
і эв						tэв
Ентальпія					кДж/кг
пароводяної суміші на
виході з випарника і см
Теплова	потужність	кВт
випарної поверхні Qи
Ентальпія		газів	за	кДж/кг
випарником Iзи
Температура	газів	за	°С	Діаграма I – t по Iзпп
випарником tзи
Кількість продуваємої	кг/с
води Dк
Теплова	потужність	кВт
економайзера Qэк
Ентальпія		газів	за	кДж/кг
економайзером Iух
Температура	газів	за	°С	Діаграма I – t по Iух
котлом tух
Коефіцієнт				–	Формула (4.2)
використання тепла φ
Корисна		теплова
потужність		котла	кВт	Формула (4.13)
утилізаційного
Q1
Умовний	ККД	котла	%	Формула (4.10)
ηук

 

Продовження табл. 4.1

 

Параметр,		Розм.	Формула, розрахунок	Рез.
позначення
Приріст	ефективного	%	Формула (4.9)
ККД дизельної СЕУ Θ
ККД	СЕУ	з	%
врахуванням
утилізації тепла ηдэу

Після складання попереднього теплового балансу необхідно провести дослідження впливу на його параметри одного з перерахованих нижче факторів:

 

- режиму роботи ДВЗ (зміни Nе, g_е та t_д);

 

- кратності циркуляції k;

 

- температури живильної води t_пв;

 

- робочого тиску в сепараторові пари Р_к;

 

- вологості вироблюваної насиченої пари у;

 

- температури газів на виході з котла t_ух;

 

- температури перегрівання пари t_пп.

 

Результати дослідження представити у вигляді графіків. Розрахунок добового економічного ефекту Э, грн/добу від використання системи утилізації проводиться по формулі:

(4.16)

 

де С_т – вартість однієї тонни палива, грн.

 

ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ Початкові дані для розрахунків приведені в табл. 4.2 схеми

утилізаційних котлів представлені на рис. 4.2.

 

Таблиця 4.2

 

Вар.	Nе	ge	tг	Рк	Dк	Dпп	Тпп	у	Схема
	кВт	кг/(кВт·година)	°C	МПа	кг/с	кг/с	°С	%	установки
		0,21		0,5	—	—	—	0,8	рис. 4.2.1
		0,88		0,6	—	—	—	2,0	рис. 4.2.1
		0,205		0,7	0,6	0,6		2,4	рис. 4.2.2
		0,193		0,8	1,0	0,7		3,0	рис. 4.2.2
		0,220		0,5	—	—	—	3,0	рис. 4.2.1
б		0,196		0,7	0,4	—	—	1,3	рис. 4.2.1
		0,185		0,8	1,1	0,9		2,5	рис. 4.2.2
S		0,205		0,5	0,25	—	—	2,0	рис. 4.2.1
		0,186		0,5	—	—	—	2,5	рис.4.2.1
		0,192		0,6	0,5	0,4		3,5	рис. 4.2.2
		0,21		0,5	—	—	—	4,0	рис. 4.2.1
	2x1450	0,203		0,6	—	—	—	5,0	рис. 4.2.1
		0,185		0,6	0,55	0,42		3,0	рис. 4.2.2
		0,18		0,7	—	—	—	5,0	рис. 4.2.2
		0,18		1,0	1,1	1,1		3,5	рис. 4.2.2
		0,215		0,5	—	—	—	2,5	рис. 4.2.1
		0,19		0,7	0,7	0,6		0,5	рис. 4.2.2
		0,205		0,8	0,6	0,6		1,5	рис. 4.2.2
		0,185		0,5	0,85	0,72		3,0	рис. 4.2.2
		0,222		0,6	—	—	—	0,5	рис. 4.2.1
		0,195		0,8	0,4	—	—	2,5	рис. 4.2.1
		0,186		0,8	1,2	1,0		3,5	рис. 4.2.2
		0,215		0,5	0,35	—	—	4,5	рис. 4.2.1
		0,188		0,6	—	—	—	5,0	рис. 4.2.1
		0,182		0,7	0,5	0,5		3,0	рис. 4.2.2
		0,212		0,5	—	—	—	1,0	рис. 4.2.1
	2x1450	0,205		0,5	—	—	—	1,0	рис. 4.2.1
		0,195		0,5	0,55	0,42		1,5	рис. 4.2.2
		0,185		0,7	0,5	0,5		2,5	рис. 4.2.2
		0,182		1,0	1,3	1,0		2,0	рис. 4.2.2
		0,19		0,7	0,7	0,6		1,5	рис. 4.2.2
		0,200		0,8	0,6	0,6		0,5	рис. 4.2.2
		0,188		0,5	0,85	0,72		2,0	рис. 4.2.2
		0,22		0,6	—	—	—	0,5	рис. 4.2.1
		0,198		0,5	0,4	—	—	2,0	рис. 4.2.1

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

 

1. Охарактеризуйте величини, що входять в прибуткову та витратну частини теплового балансу утилізаційного котла.

 

2. Поясніть, в чому полягає економічна доцільність утилізації тепла відпрацьованих газів суднових дизелів?

 

3. Поясніть, чим відрізняються рівняння теплового балансів утилізаційного і допоміжного котлів?

4. Назвіть і охарактеризуйте різні способи регулювання паропродуктивності утилізаційних котлів.

 

5. Вкажіть показники, якими оцінюється якість використання тепла в системі утилізації тепла СЕУ?

 

6. Як змінюються складові теплового балансу утилізаційного котла при зміні режиму роботи дизеля?

 

7. Як впливає величина коефіцієнта кратності циркуляції на процес теплообміну в котлах?

 

8. Яка поверхня нагріву встановлюється в утилізаційному котлі по ходу газів останньою і чому?

9. Вкажіть джерела бросового тепла на судні. Якими чинниками обмежена міра утилізації тепла відпрацьованих газів дизелів?

 

10. Назвіть конструктивні і експлуатаційні способи збільшення глибини утилізації тепла.

 

 

Рис. 4.2. Принципові схеми утилізаційних котельних установок з

 

примусовою циркуляцією

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5