Оборудование котла "Кригер" ОАО "Индиго"

Однако наряду с этими положительными свойствами древесина имеет особенности, отрицательно влияющие на работу котлоагрегатов. К таким особенностям, в частности, относится способность поглощения влаги, т.е. увеличение влажности в водной среде. С ростом влажности быстро падает низшая теплота сгорания, растет расход топлива, затрудняется горение что требует принятия специальных конструктивных решений в котельно-топочном оборудовании. При влажности 10% и зольности 0,7% НТС составит 16,85МДж/кг, а при влажности 50% всего 8,2МДж/кг. Таким образом расход топлива котлом при одинаковой мощности изменится более чем в 2 раза при переходе с сухого топлива на влажное.

Характерной особенностью древесины как топлива является незначительное содержание внутренней золы (не превышает 1%). В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической сложности. Минеральные включения в древесной биомассе легкоплавки. При сгорании древесины со значительным их содержанием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых технических решений. Спекшийся шлак, образующийся при сжигании высокозольной древесной биомассы, имеет химическое сродство с кирпичом, и при высоких температурах в топочном устройстве спекается с поверхностью кирпичной кладки стенок топки, что затрудняет шлакоудаление.

Жаропроизводительностью обычно называется максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха, т.е. в условиях, когда все выделяющееся при сгорании тепло полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания.

Термин жаропроизводительность предложен в свое время Д.И. Менделеевым, как характеристика топлива, отражающая его качество с точки зрения возможности использования для осуществления высокотемпературных процессов. Чем выше жаропроизводительность топлива, тем выше качество тепловой энергии, выделяющейся при его сжигании, тем выше эффективность работы паровых и водогрейных котлов. Жаропроизводительность представляет собой предел, к которому приближается реальная температура в топке по мере совершенствования процесса сгорания.

Жаропроизводительность древесного топлива зависит от его влажности и зольности. Жаропроизводительность абсолютно сухой древесины (2022°С) всего на 5% ниже жаропроизводительности жидкого топлива. При влажности древесины 70% жаропроизводительность понижается более чем в 2 раза (939°С). Поэтому влажность 55-60% практический предел использования древесины в топливных целях.

Для расчета работы котла на древесных отходах необходимо определить его химический состав, влажность, зольность. Химический состав позволит определить количество образовавшегося водяного пара в продуктах сгорания. Это важно для дальнейших расчётов утилизации тепла при помощи конденсационной технологии. Ориентировочные значения химического состава древесных отходов (щепы) возьмём из таблицы 14 [27].

Таблица 14. Сравнительные теплофизические характеристики природного газа и древесных отходов (щепы)

Состав	С р	Н р	Sл р	N р	О р	А р	W р
В газе В метан	65-95 77	9-12 22	До 1,5 1	1,5-36	До 6
Щепа W50%	24	5	0	0	19	2	50
Расчётные величины
	Объёмы газов, нм3/кг
	VRО2	V0N2	V0Н2О	V0	V0вл	Qнр МДж/кг	ДQ, кВт
От газа	1,439	10,081	2,668	12,760	12,964	39,889	635,1
Щепа W50%	0,446	2,265	1,002	2,868	2,913	7,687	1780,1

Где ДQ - теоретическое количество тепла, полученное при полной конденсации водяных паров в продуктах сгорания.

Расчетные характеристики топлива согласно цели проекта о переводе котельной на природный газ, принимаем ближайшую для поставок, химический состав которого приведён в таблице 15.

Топливо: газ из трубопровода Архангельск - Волхов.

Низшая теплота сухого газа Q_н^с = 37310 кДж/м³

Плотность газа =0,776 кг/м³.

Таблица 15. - Состав газа по объему в %

CH4	C2 H6	C3 H8	C4 H10	C5 H12	N2	CO2
92.8	3,9	1,1	0,4	0,1	1,6	0,1

2.2 Расчет характеристик топки и конвективных поверхностей

Конструктивные характеристики топки и конвективного пучка

Поперечный и продольный разрезы котла показаны на рисунках 3 и 4, конструктивные характеристики котла приведены в таблице 2 и 4.

Все стены котла покрыты огнеупорным шамотным кирпичом ША-8. Размеры кирпича, мм: 250-124-65. Вес, кг: 4. Пористость открытия, %: не более 24, Предел прочности при сжатии, Н/мм²: не менее 20. Огнеупорность,°C: не менее 1650. Внутренний размер топки по оси котла (длина) в 6 кирпичей L_т=1560 мм, поперёк (ширина) котла 4,5 кирпича В_т=720 мм. Высота топки до арки 9 кирпичей по наименьшему размеру Н_ц=630 мм. Сод топки цилиндрический с радиусом 0,5 В_т =360 мм.

Площадь тепловоспринимающей поверхности (лучевоспринимающая) в топке вся покрыта огнеупорным кирпичом и равна:

F_л= L_т (р 0,5 В_т +2 Н_ц)=0,72 (р ·0,5 ·0,72 +2 ·0,63)=1,72м².

Площадь стен ограничивающих топочное пространство:

F_ст= F_л+ рВ_т² +2 Н_ц В_т =1,72 + р· 0,72²+2· 0,63· 0,72=4,26 м².

Степень экранированности топки:

Ш_т= F_л / F_ст =1,72/4,26=0,4.

Теплопроводность огнеупорного кирпича л_ок = 1,16 Вт/(м·К). Эта величина будет определяющей в теплопередаче тепла от продуктов сгорания к воде. Коэффициент теплопередачи через многослойную стенку (кирпич с обмазкой д_ок=0,13 м и стальная стенка д_ст=0,012 м) составит:

К= л_ок / д_ок + л_ок / д_ст =1,16/0,13+70/0,012=8,92Вт/(м²·К)+5833 Вт/(м²·К).

Термическое сопротивление, обратная величина «К» у кирпича в 600 раз выше.

Определяющим тепловой поток будет термическое сопротивление кирпича. Тепловой поток через теплопроводящие стенки составит для отходов с влажностью 50%:

Q_т=К F_л Дt=8,92·1,72·1200=18400Вт=18,4кВт.

Для газа при его более высокой жаропроизводительностью это составит:

Q_т=К F_л Дt=8,92·1,72·1900=29150Вт=29,15кВт.

Эти величины несравнимы с общей теплопроизводимостью котла, составляют от неё до 3,5%. В дальнейшем расчете будем теплосъём в топке брать 3% от всего теплосъёма котла.

Конвективные поверхности котла представляют два пучка дымогарных труб с наружным диаметром d_н=60 мм, толщиной стенки д=3,5 мм и длиной l=1650 мм. В первом нижнем пучке находятся Z₁=52 трубы, а во втором верхнем - Z₂=48 труб.

Суммарная площадь конвективной поверхности первого пучка составит:

F_1к=р(d_н - д) l Z₁= р (0,06-0,0035) 1,65·52=15,23м²

Суммарная площадь конвективной поверхности второго пучка составит:

F_2к=р(d_н - д) l Z₂= р (0,06-0,0035) 1,65·48=14,06м²

2.3 Определение расчетных параметров рабочих тел, используемых в котельном агрегате

Для теплового расчёта котла принимаем по приложению 1 [31] температуру наружного воздуха для географического района Мурманской области, как среднюю за отопительный период t_н = -3,3⁰С. с влажностью d=0,013 кг/м³.

Температуру питательной и сетевой воды на входе в котёл принимаем по требованиям изготовителя котла не ниже t_впк =60⁰С.

Температура сетевой воды на выходе из котла находим по режимной карте котла в таблице 10 для средней температуры наружного воздуха за отопительный период t_взк =74,6⁰С.

Энтальпии воды находим для каждой температуры через теплоёмкость С_в из приложения 9 [31], она для этих температур постоянная и равна:

С_в =4,19 кДж/(кг°С)

Энтальпия воды при 60°С будет равна:

i₆₀= С_в t_впк =4,19·60=251,4кДж/кг.

Энтальпия воды при 74,6°С будет равна:

i_74,6= С_в t_взк =4,19·74,6=312,6кДж/кг.

Для водогрейных жаротрубных котлов, не оборудованных хвостовыми поверхностями, температуру уходящих газов рекомендуется принимать в пределах: при сжигании древесных отходов и газообразного топлива t_ух= 110-120⁰С. Для данного котла изготовитель рекомендует температуру за воздухоподогревателем t_ух= 180⁰С.

Коэффициенты избытка воздуха и присосы в котельном агрегате

В реальных топочных камерах для эффективного сжигания топлива приходится подавать воздуха больше, чем теоретически необходимо.

V_д, = б_т V⁰,

Где V_д, М³/м³ (М³/кг) - действительный объем подаваемого в топку воздуха соответственно при сжигании газа и в скобках при сжигании древесных расходов;

V⁰, М³/м³(М³/кг) - объем теоретически необходимого для осуществления процесса горения воздуха;

б_т - коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, для газового топлива он равен 1,1, а для древесных отходов 1,3.

По мере движения продуктов сгорания по газоходам коэффициент избытка воздуха увеличивается за счет присосов воздуха в газовый тракт агрегата через не плотности в обмуровке.

При тепловом расчете коэффициент избытка воздуха на выходе из топки б _т и присосы воздуха в отдельных элементах котлоагрегата Д_т принимают на основе обобщенных данных эксплуатации котельных агрегатов.

Определяются коэффициенты воздуха с учетом присоса в характерных местах котельной установки в функции известной величины _т

Присосы соответственно для газа и отходов (в скобках):

в топочной камере Д_т =0,1 (0,2);

в конвективном пучке Д_кп1 = 0,05 (0,05);

в воздухоподогревателе и экономайзере Д_э = 0,08.

Значение расчетного коэффициента избытка воздуха в отдельных сечениях газохода определяют суммированием коэффициента избытка воздуха в топке с присосами воздуха в газоходах, расположенных между топкой и рассматриваемым сечением, то есть:

_кп = _т + Д_кп1 = 1,1+0,05= 1,15 (1,45);

_э =_кп +Д_э = 1,15+0,08 = 1,23 (1,53),

2.4 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания для природного газа

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 м³ газа:

=9,91 м³/ м³,

где CO, H_2, H₂S, O₂ - процентное содержание соответствующего газа 1м³ газовой смеси;

C_mH_n - процентное соотношение i-го углеводорода;

m, n - количество, соответственно, атомов углерода и водорода в химической формуле углеводорода.

Для дальнейшего сравнительного расчёта котла на двух топливах приведём удельное количество теоретического количества воздуха к массовому через плотность газ при нормальных условиях с_пг=0,776 кг/м³:

V⁰_вгм= V⁰_вг/ с_пг =9,91/0,776=12,77м³/кг.

Все объёмы газов, входящие в продукты сгорания будем определять таким же образом.

Найдем действительный объем подаваемого в топку воздуха:

V_д =V⁰_в б_т =12,771,1= 14,05м³/кг.

Объем сухих трехатомных газов, образующихся при сгорании 1 кг газа:

V_R02=0,01 (СО₂+Н₂S+СН₄+УmС_mН_n)/ с_пг= 1,366 м³/кг.

Теоретический объем азота, образующийся при сгорании 1 кг газа:

V⁰_N2=0,79 V⁰_вгм +0,01N₂=0,79·12,77+0,01·1,6=10,1м³/кг,

где N₂ - процентное содержание азота в газовой смеси;

0,79 - учитывает процентное содержание азота в воздухе.

Теоретический объем водяных паров, образующихся при сгорании 1 кг газа:

V⁰_Н20=[0,01 (Н₂S+ Н₂+2СН₄+У0,5nС_mН_n)]+1,24 (d_т + d_в V⁰_в)/ с_пг = 2,84м³/кг.

Теоретический объем сухих продуктов сгорания:

V⁰_сг= V_R02+ V⁰_N2= 1,366 + 10,1 = 11,47м³/кг.

Теоретический полный объем продуктов сгорания при сгорании 1 кг газа:

V⁰_г= V⁰_сг+ V⁰_Н20=11,47 + 2,84 =14,31м³/кг.

Объем избыточного воздуха при сгорании 1 кг газа:

ДV⁰_в=(б_т -1) V⁰_в=(1,1-1) 12,77=1,28м³/кг.

Объем водяных паров в избыточном воздухе при сгорании 1 кг газа:

ДV_Н2О=1,24 (б_т -1) V⁰_в d_в =1,24·(1,1-1) 12,77·0,013=0,021м³/кг.

Действительный объем водяных паров при сгорании 1 кг газа:

V_Н2О= V⁰_Н20+ ДV_Н2О=2,84+0,021=2,86м³/кг.

Полный объем продуктов сгорания 1 кг газа:

V_г= V⁰_сг+ ДV⁰_в + V_Н2О =11,47+1,28+2,86=15,61м³/кг.

Парциальное давление составляющих продуктов сгорания1кг газа:

Парциальное давление водяных паров:

р_Н2О=(V_Н2О / V_г) р_см =(2,86/15,61) 0,1=0,0183МПа.

Парциальное давление трехатомных газов:

р_RО2=(V_RО2 / V_г) р_см =(1,366/15,61) 0,1=0,00875МПа.

Суммарное давление трехатомных газов и водяных паров:

Р_УRО2= р_RО2+ р_Н2О =0,00875+0,0183=0,027МПа.

Масса дымовых газов при сжигании газообразного топлива:

G_г= 1+1,306 б_тV⁰_в+0,001 d_в=1+1,306·1,1·12,77+0,001·0,013=15,55 кг/кг.

Плотность дымовых газов:

с_дг = G_г / V_г =15,55/15,61=0,996 кг/м³.

Объёмная низшая теплота сгорания газа:

Q_н^рV=0,108Н₂+0,126С+0,234Н₂S+0,358СН₄+0,638С₂Н₆+0,912С₃Н₈+ 1,186С₄Н₁₀+1,46С₅Н₁₂+0,591СН+0,860С₂Н₄+1,13С₄Н₈+1,40С₅Н₁₀=0,358·92,8+0,638·3,9+0,912·1,1+1,186·0,4+1,46·0,1=37,33МДж/м³.

Массовая низшая теплотворная способность природного газа:

Q^р_н= Q_н^рV/с_пг=37,33/0,776=48,1МДж/кг.

Высшая теплотворная способность газа:

Q^р_в= Q^р_н +2,5· с_впну ·V⁰_Н20 = 48,1 + 2,5· 0,805·2,86=53,86МДж/кг,

где с_впну =0,805 кг/м³ - плотность водяных паров при нормальных условиях (0? и 101325Па).

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания для древесных отходов

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива:

V⁰_в =0,089 (С^р+0,375 S_л^р)+0,267Н^р -0,033 О^р=0,089 (24+0)+ 0,267·5 - 0,033·19=2,82 м³/кг.

Найдем действительный объем подаваемого в топку воздуха:

V_д =V⁰_в б_т =2,82·1,3= 3,67м³/кг.

Объем сухих трехатомных газов, образующихся при сгорании 1 кг газа:

V_R02=1,86 (С^р+0,375 S_л^р)/100=1,86 (24+0)/100=0,446м³/кг.

Теоретический объем азота, образующийся при сгорании 1 кг топлива:

V⁰_N2=0,79 V⁰_в +0,008N₂=0,79·2,82+0,008·0=2,228м³/кг,

где N₂ - процентное содержание азота в газовой смеси;

0,79 - учитывает процентное содержание азота в воздухе.

Теоретический объем водяных паров, образующихся при сгорании 1 кг топлива:

V⁰_Н2О=0,112Н_р+ 0,0124W_р+0,016 V⁰_в =0,112·5+0,0124·50+0,016·2,82=1,225м³/кг.

Теоретический объем сухих продуктов сгорания:

V⁰_сг= V_R02+ V⁰_N2= 0,446 + 2,228 = 2,674м³/кг.

Теоретический полный объем продуктов сгорания при сгорании 1 кг топлива:

V⁰_г= V⁰_сг+ V⁰_Н20=2,674 + 1,225 =3,899м³/кг.

Объем избыточного воздуха при сгорании 1 кг топлива:

ДV⁰_в=(б_т -1) V⁰_в=(1,3-1) 2,82=0,846м³/кг.

Объем водяных паров в избыточном воздухе при сгорании 1 кг топлива:

ДV_Н2О=1,24 (б_т -1) V⁰_в d_в =1,24·(1,3-1) 2,82·0,013=0,0136м³/кг.

Действительный объем водяных паров при сгорании 1 кг топлива:

V_Н2О= V⁰_Н20+ ДV_Н2О=1,225+0,0136=1,239м³/кг.

Полный объем продуктов сгорания 1 кг топлива:

V_г= V⁰_сг+ ДV⁰_в + V_Н2О =2,674+0,846+1,239=4,759м³/кг.

Парциальное давление составляющих продуктов сгорания1кг топлива:

Парциальное давление водяных паров:

р_Н2О=(V_Н2О / V_г) р_см =(1,239/4,759) 0,1=0,026МПа.

Парциальное давление трехатомных газов:

р_RО2=(V_RО2 / V_г) р_см =(0,446/4,759) 0,1=0,0937МПа.

Суммарное давление трехатомных газов и водяных паров:

Р_УRО2= р_RО2+ р_Н2О =0,00937+0,026=0,0354МПа.

Масса дымовых газов при сжигании топлива:

G_г= 1+1,306 б_тV⁰_в+0,001 d_в=1+1,306·1,3·2,82+0,001·0,013=5,788 кг/кг.

Плотность дымовых газов:

с_дг = G_г / V_г =5,788/4,759=1,216 кг/м³.

Низшая теплотворная способность древесных отходов:

Q^р_н=0,339С^р+1,03Н^р-0,109 (О^р - S_л^р) - 0,025W^р=0,339·24+1,03·5-0,109 (19-0) - 0,025·50=9,93МДж/кг.

Высшая теплотворная способность древесных отходов:

Q^р_в= Q^р_н +2,5 (0,09 Н^р +0,01 W^р)=9,93+2,5 (0,09·5+0,01·50)=12,3МДж/кг.

Для дальнейшего использования подсчитанных по приведенным выражениям величин, данные сводим в таблицу 16. Также туда сводятся данные расчета для коэффициента избытка воздуха конвективного пучка _кп и экономайзера _э.

Таблица 16. - Результаты расчета параметров воздуха и продуктов сгорания.

Обозначение параметр	Размезность	Топка	Конвективный пучок	Хвостовые поверхности
		Газ	Щепа	Газ	Щепа	Газ	Щепа
б	-	1,1	1,3	1,15	1,35	1,23	1,43
V0в	м3/кг	12,44	2,82
Vд	м3/кг	14,05	3,67	14,689	3,811	15,710	4,037
VRО2	м3/кг	1,366	0,446
V0N2	м3/кг	10,1	2,228
V0Н2О	м3/кг	2,84	1,225
V0сг	м3/кг	11,47	2,674
V0г	м3/кг	14,31	3,899
ДV0в	м3/кг	1,28	0,846	1,920	0,987	2,944	1,213
ДVН2О	м3/кг	0,021	0,0136	0,032	0,016	0,048	0,019
VН2О	м3/кг	2,86	1,239	2,872	1,241	2,888	1,244
Vг	м3/кг	15,61	4,759	16,262	4,902	17,302	5,131
рН2О	МПа	0,0183	0,026	0,0177	0,0253	0,0167	0,0243
рRО2	МПа	0,00875	0,00937	0,084	0,0910	0,079	0,0869
рУRО2	МПа	0,027	0,0354	0,1017	0,1163	0,0956	0,1112
Gг	кг/кг	15,55	5,788	16,211	7,0106	17,270	7,3668
сг	кг/м3	0,982	1,216	0,997	1,430	0,998	1,436

2.5 Расчёт энтальпии продуктов сгорания

Расчёт энтальпии продуктов сгорания проведём для природного газа и древесных отходов (щепы) для различных коэффициентов избытка воздуха.

Энтальпия воздуха определится как:

J⁰_в =V⁰_в(сt)_в, кДж/кг,

где (сt)_в-объемная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/м³К.

Энтальпия сухих трехатомных газов:

J_RО2 =V_RО2 (сt)_RО2, кДж/кг.

Энтальпия теоретического объема азота:

J⁰_N2 =V⁰_N2 (сt) _N2, кДж/кг.

Энтальпия теоретического объема водяных паров:

J⁰_Н2О =V⁰_Н2О (сt) ⁰_Н2О, кДж/кг.

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:

J⁰_г= J_RО2 + J⁰_N2 + J⁰_Н2О, кДж/кг.

Энтальпия избыточного воздуха:

ДJ_в =(-1) J⁰_г, кДж/кг.

Действительная энтальпия продуктов сгорания:

J_г= J⁰_г+ ДJ_в, кДж/кг.

Теплоёмкости составляющих газов в продуктах сгорания сведены в таблицу 17.

Таблица 17. - Энтальпия 1м³ воздуха, газообразных продуктов сгорания, (кДж/м³)

t,0С	(сt)	(сt)	(сt) вв	(сt)
100	170	130	132	151
200	359	261	268	305
300	561	393	408	464
400	774	528	553	628
500	999	666	701	797
600	1226	806	852	970
700	1466	949	1008	1151
800	1709	1096	1163	1340
900	1957	1247	1323	1529
1000	2209	1398	1482	1730
1100	2465	1550	1642	1932
1200	2726	1701	1806	2138
1300	2986	1856	1970	2352
1400	3251	2016	2133	2566
1500	3515	2171	2301	2789
1600	3780	2331	2469	3011
1700	4049	2490	2637	3238
1800	4317	2650	2805	3469
1900	4586	2814	2978	3700
2000	4859	2873	3150	3939
2100	5132	3137	3318	4175
2200	5405	3301	3494	4414

Как указывалось выше, теплосъём в полностью закрытой огнеупорным кирпичом соизмерим с потерей тепла в окружающее пространство (порядка 5,5%). Температура за топкой будет близка к максимальной: для газа то 2050°С, а для щепы 1500°С. Основной теплосъём будет в конвективных дымогарных трубах первого и второго пучка, температура на выходе из которых перед воздухоподогревателем будут около 200°С. Эти цифры и возьмём для расчёта энтальпии. Для расчёта конденсационного утилизатора для температур уходящих газов меньших точки росы, проведём отдельный расчёт энтальпии продуктов сгорания с учётом конденсации водяных паров.

Для каждого значения коэффициента избытка воздуха вычисляются значения энтальпий, соответствующие двум принятым значениям температур дымовых газов, по которым строится график зависимости Ј-t.

Результаты расчета сводим в таблицу 18.

Таблица 18. - Результаты расчета энтальпии.

Температура, °С	Газ	2100	1000	200	100	56	30
	Щепа	1500	1000	300	100	56	30
Коэфф. изб. возд. б	Газ	1,15	1,15	1,23	1,23	1,23	1,23
	Щепа	1,35	1,35	1,43	1,43	1,43	1,43
Энтальпия, кДж/кг	JRО2	Газ	7010,3	3017,5	490,4	232,2
		Щепа	1567,7	984,8	250,2	75,8
	J0N2	Газ	31683,7	14120	2636,1	1313
		Щепа	4491,6	3114,7	875,6	289,6
	J0Н2О	Газ	11857,0	4913,2	866,2	428,8
		Щепа	3416,5	2119,3	568,4	185,0
	J0г	Газ	50551,0	22050,5	3992,7	1974,1
		Щепа	9475,9	6218,8	1694,2	550,4
	ДJв	Газ	5955,4	5955,4	789,0	388,6
		Щепа	2271,1	2271,1	494,9	160,1
	Jг	Газ	56506,4	28005,9	4781,7	2362,7
		Щепа	11747,0	8489,8	2189,1	710,6

Рис. 8. - График зависимости Ј-t дымовых газов при сжигании природного газа при б_т=1,15 и при б_т=1,23

Аналитические формулы определения энтальпии продуктов сгорания газа при б_т=1,15:

J_гх =56506,4 - 25,91·(2100 - t_х), кДж/кг; (1)

t_х =2100 - (56506,4 - J_гх)/25,91, ?С, (2)

где соответственно искомая энтальпия J_гх при известной температуре t_х и наоборот.

Аналитические формулы определения энтальпии продуктов сгорания газа при б_т=1,23:

J_гх =4781,7 - 24,19·(200 - t_х), кДж/кг; (3)

t_х =200 - (4781,7 - J_гх)/24,19, ?С, (4)

Рис. 9. - График зависимости Ј-t дымовых газов при сжигании щепы при б_т=1,35 и при б_т=1,43

Аналитические формулы определения энтальпии продуктов сгорания щепы при б_т=1,35:

J_гх =11747 - 6,51·(1500 - t_х), кДж/кг; (5)

t_х =1500 - (11747 - J_гх)/6,51, ?С, (6)

где соответственно искомая энтальпия J_гх при известной температуре t_х и наоборот.

Аналитические формулы определения энтальпии продуктов сгорания щепы при б_т=1,43:

J_гх =2189,1 - 7,39·(300 - t_х), кДж/кг; (7)

t_х =300 - (2189,1 - J_гх)/7,39, ?С. (8)

2.6 Тепловой баланс котельного агрегата

Составим предварительный тепловой баланс котла при работе его на газе и на древесных отходах (щепе) без использования конденсационного утилизатора.

Уравнение теплового баланса котельной установки:

з=100 - (q₂+ q₃+ q₄+ q₅),

где з - коэффициент полезного действия котла, он по паспортным данным для работе на газе з =90, на щепе з =81.

q₃ - потери тепла от химического недожога, соответственно для газа q₃=0,5%, для щепы - q₃=3%;

q₄ - потери тепла от механического недожога, соответственно для газа q₄=0, для щепы - q₃=3%;

q₅ - потери тепла в окружающую среду для одного котла будт одинаковой и для газа и для щепы q₅=2%;

q₂ - потери тепла с уходящими газами. Эту потерю определим из уравнения теплового баланса:

q₂=100 - (з + q₃+ q₄+ q₅),

Для газа: q₂=100 - (90+0,5+0+2)=7,5%.

Для щепы: q₂=100 - (81+3+4+2)=10%.

Физический расход топлива, который подается в топку:

Для газа:

В= G (i» - i_пв)/ (зQ^р_н)=10 (313-251)/(0,9·48100)=0,01432 кг/с=51,5 кг/ч,

или в нормальных метрах кубических: 0,0185 м³/с=66,4 м³/ч,

где G=10 кг/с - расход питательной воды котла, кг/c;

i»=313кДж/кг - энтальпия воды, вырабатываемая котлом при средней температуре отопительного периода;

i_пв =251кДж/кг - энтальпия питательной воды (для котла требуется 60?С).

Физический расход топлива, который подается в топку:

Для древесных отходов:

В= G (i» - i_пв)/ (зQ^р_н)=10 (313-251)/(0,81·9930)=0,0771 кг/с=277,5 кг/ч

Так как в процессе горения из-за механической неполноты сгорания часть топлива не используется, то при подсчете продуктов сгорания и количества приточного воздуха, вводится поправка (1-q₄/100):

В_р=В (100-q₄)/100=277,5 (100-3)/100=258 кг/ч=0,0717 кг/с.

Расчет теплового баланса сведем в таблицу 19.

Таблица 19. - Тепловой баланс котла при работе на газе и древесных отходах

Предварительный тепловой баланс
№	Наименование	Обозна-чение	Ед. измер.	Расчётная формула или способ определения	Результат
					Газ	Щепа
1	Низшая теплота сгорания	Щепа.	Qрн	МДж/кг	Расчёт в п. 2.4.2		9,93
		Газ	Qрн	МДж/кг	Расчёт в п. 2.4.2	48,1
2	Коэффициент полезного действия	з	%	Обоснование в начале раздела.	90	81
3	Потери тепла	От химической неполноты сгорания	q3	%	То же	0,5	3
		От механического недожёга	q4	%	То же	0	6
		В окружающую среду	q5	%	То же	2	2
		С уходящими газами	q'2	%	То же	7,5	10
4	Коэффициент избытка воздуха	б		П. 2.4	!,!	1,3
5	Температура воздуха	Холодного	tхв	?С	П. 2,5	25	25
		Горячего	tгв	?С	П. 2.5	60	60
6	Средние изобарные объёмные теплоёмкости влажного воздуха	Холодного	схв	кДж/кг	Табл.13 [32]	1,318	1,318
		Горячего	сгв	кДж/кг	Табл.13 [32]	1,325	1,325
7	Количество тепла, вносимого в топку с воздухом	Холодным	Iхв	кДж/кг	1,016 V0 б схв tхв V0 из табл. 16	470	123
		Горячим	Iгв	кДж/кг	1,016 V0 б сгв tгв V0 из табл. 16	1527	296
8	Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе	Qвн	кДж/кг	Iгв - Iхв	1057	173
9	Температура топлива, поступающего в топку	tтл	?С	Принимается	20	20
10	Теплоёмкость сухой массы топлива	сстл	кДж/кг гр	Характеристика газа и щепы	2,06	1,67
11	Теплоёмкость рабочей массы топлива	сртл	кДж/кг гр	сстл (100-Wр)/100+ сН2О Wр /100, где сН2О =4,19 кДж/кг гр; Wр =50%	2,06	2,93
12	Теплота, вносимая в топку с топливом	iтл	кДж/кг	сртл tтл	40,1	58,6
13	Располагаемая теплота топлива	Qрр	кДж/кг	Qрн+ Qвн+iтл	49750	10410
14	Энтальпия уходящих газов	I'ух	кДж/кг	Qрр q2/(100 - q4-)+ Iхв	4201	1196
15	Температура уходящих газов	t'ух	?С	По формуле (4) для газа и по формуле (8) для щепы	176	166
16	Температура питательной воды	tв1	?С	Требования изготовителя котла	60	60
17	Температура воды на выходе из котла	tв2	?С	Из режимной карты для средней температуре наружного воздуха за отопительный сезон табл. 10	74,6	74,6
19	Энтальпия питательной воды	iв1	кДж/кг	св tв1	251	251
20	Энтальпия воды на выходе из котла	iв2	кДж/кг	св tв2	313	313
24	Секундный расход топлива	Вр	кг/с	GН (iх - iпв)/(Qрр з')	0,0143	0,0771
25	Теплопроизводительность	QВК	кВт	GН (iх - iпв)	620	620

2.7 Расчет топочной камеры

Все стены топочной камеры закрыты огнеупорным кирпичом, сопротивление теплопроводности которого будет определяющем в теплопередаче. Теплопроводность огнеупорного кирпича л_ок = 1,16 Вт/(м·К). Эта величина будет определяющей в теплопередаче тепла от продуктов сгорания к воде. Коэффициент теплопередачи через многослойную стенку (кирпич с обмазкой д_ок=0,13 м и стальная стенка д_ст=0,012 м) составит:

К= л_ок / д_ок + л_ок / д_ст =1,16/0,13+70/0,012=8,92Вт/(м²·К)+5833 Вт/(м²·К)

Термическое сопротивление, обратная величина «К» у кирпича в 600 раз выше.

Определяющим тепловой поток будет термическое сопротивление кирпича. Тепловой поток через теплопроводящие стенки составит для отходов с влажностью 50%:

Q_т=К F_л Дt=8,92·1,72·1200=18400Вт=18,4кВт.

Для газа при его более высокой жаропроизводительностью это составит:

Q_т=К F_л Дt=8,92·1,72·1900=29150Вт=29,15кВт.

Адиабатную температуру горения определим по располагаемой теплоте топлива из табл. 19, п. 1 по формулам (2) и (6) соответственно для газа и щепы:

Для газа t_а=1840?С;

Для щепы t_а=1402?С.

Энтальпия продуктов сгорания за топкой при коэффициенте сохранения тепла ц=0,98:

Для газа j_зт= Q^р_р - Q_т /(цВ)=49750-29,15/(0,98·0,0143)=47670кДж/кг;

Для щепы j_зт= Q^р_р - Q_т /(цВ)=10410-18,4/(0,98·0,0771)=10166кДж/кг.

Температуру за топкой определим по формулам (2) и (6) соответственно для газа и щепы:

Для газа t_зт=1759?С;

Для щепы t_зт=1257?С.

2.8 Расчет конвективных пучков котла

Конвективные поверхности котла представляют два пучка дымогарных труб с наружным диаметром d_н=60 мм, толщиной стенки д=3,5 мм и длиной l=1650 мм. В первом нижнем пучке находятся Z₁=52 трубы, а во втором верхнем - Z₂=48 труб.

Суммарная площадь конвективной поверхности первого пучка составит:

F_1к=р(d_н - д) l Z₁= р (0,06-0,0035) 1,65·52=15,23м².

Суммарная площадь конвективной поверхности второго пучка составит:

F_2к=р(d_н - д) l Z₂= р (0,06-0,0035) 1,65·48=14,06м².

Площадь живого сечения первого пучка составит:

f_к1=0,25 р(d_н - д)² Z₁= р (0,06-0,0035) ²·52=0,521м².

Площадь живого сечения второго пучка составит:

f_к2=0,25 р(d_н - д)² Z₂= р (0,06-0,0035) ²·48=0,481м².

Газовый объём конвективных пучков:

Первого: V_1кп=l f_к1=1,65·0,521=0,86м²;

Второго: V_2кп=l f_к2=1,65·0,481=0,79м².

Расход продуктов сгорания газа на входе в конвективный первый пучок:

G_пг1= В_р V_Г^д (273 + t_зт) P_t/[(273+20) P₀]=1,86 кг/с.

Расход продуктов сгорания щепы на входе в конвективный первый пучок:

G_пг1= В_р V_Г^д (273 + t_зт) P_t/[(273+20) P₀]=2,22 кг/с.

Расчёт первого конвективного пучка

Принимаем температуру газов за первым пучком для газа:

t'_з1к=800?С и t"_з1к=600?С.

Принимаем температуру газов за первым пучком для щепы:

t'_з1к=500?С и t"_з1к=400?С.

Энтальпии продуктов сгорания газа при б_т=1,15 за первым пучком:

J'_з1к =56506,4 - 25,91·(2100 - t'_з1к)= 22823кДж/кг;

J"_з1к =56506,4 - 25,91·(2100 - t"_з1к)= 17640кДж/кг.

Энтальпии продуктов сгорания щепы при б_т=1,35 за первым пучком:

J'_з1к =11747 - 6,51·(1500 - t'_з1к)= 5237 кДж/кг;

J"_з1к =11747 - 6,51·(1500 - t"_з1к)= 4586кДж/кг.

Количество тепла отданного продуктами сгорания газа:

Q'_з1к =ц(J_зт - J'_з1к) =24848кДж/кг;

Q"_з1к =ц(J_зт - J"_з1к)= 30030кДж/кг.

Количество тепла отданного продуктами сгорания щепы:

Q'_з1к =ц(J_зт - J'_з1к)=0,98 (10166-5888)=4192кДж/кг;

Q"_з1к =ц(J_зт - J"_з1к)=0,98 (10166-5237)=4830кДж/кг

Температура воды в барабане принимаем t_кв1=74,6?С.

Температура продуктов сгорания на входе в конвективный первый пучок для газа: t_кп1 = t_зт =1759?С.

Температура продуктов сгорания на входе в конвективный первый пучок для щепы: t_кп1 = t_зт =1257?С.

В таблице 20. Представлены энтальпии продуктов сгорания для газа и щепы.

Таблица 20. Энтальпии продуктов сгорания

Для газа	Для щипы
Дj, кДж/кг	T, ?С	J, кДж/кг
	1759	47671,1
19665,7	1000	28005,4	Дj, кДж/кг	T, ?С	J, кДж/кг
22256,7	900	25414,4		1257	10165,07
24847,7	800	22823,4	3626,0	700	6539
27438,7	700	20232,4	4277,0	600	5888
30029,7	600	17641,4	4928,0	500	5237
32620,7	500	15050,4	5579,0	400	4586
35211,7	400	12459,4	6230,0	300	3935
37802,7	300	9868,4	6881,0	200	3284
40393,7	200	7277,4	7532,0	100	2633
42984,7	100	4686,4

Больший температурный напор для газа:

Дt_б= t_кп1 - t_кв1=1759-74,6=1684?С.

Больший температурный напор для щепы:

Дt_б= t_кп1 - t_кв1=1257-74,6=1182?С.

Меньший температурный напор для газа:

Дt'_м= t'_з1к - t_кв1=800-74,6=725?С;

Дt"_м= t"_з1к - t_кв1=600-74,6=525?С.

Меньший температурный напор для щепы:

Дt'_м= t'_з1к - t_кв1=600-74,6=525?С;

Дt"_м= t"_з1к - t_кв1=500-74,6=425?С.

Средний температурный напор для газа:

Дt'= (Дt'_б - Дt'_м)/[ln(Дt'_б / Дt'_б)] =(1684-725) / [ln (1684 / 725)] =1137?С;

Дt»= (Дt"_б - Дt"_м)/[ln (Дt"_б / Дt"_б)] =(1684-525) / [ln (1684 / 525)] =1253?С.

Средний температурный напор для щепы:

Дt'= (Дt'_б - Дt'_м)/[ln(Дt'_б / Дt'_б)] =(1182-525) / [ln (1182 / 525)] =809?С;

Дt»= (Дt"_б - Дt"_м)/[ln (Дt"_б / Дt"_б)] =(1182-425) / [ln (1182 / 425)] =740?С.

Для дальнейшего расчёта сравним параметры дымовых газов с параметрами среднего состава, приведённые в таблице 21.

Таблица 21. Физические характеристики воздуха и дымовых газов (среднего состава при r_Н2О=0,11 и r_RО2=0,13)

t,°C	Воздух	Дымовые газы среднего состава
	н · 106 м/с	л · 102 Вт/(м·К)	Pr -	н · 106 м/с	л · 102 Вт/(м·К)	Pr -
0	13,6	2,42	0,70	11,9	2,27	0,74
100	23,5	3,18	0,69	20,8	3,12	0,70
200	35,3	3,89	0,69	31,6	4,00	0,67
300	48,9	4,47	0,69	43,9	4,82	0,65
400	63,8	5,03	0,70	57,8	5,68	0,64
500	73,2	5,60	0,70	73,0	6,54	0,62
600	98,0	6,14	0,71	89,4	7,40	0,61
700	116,0	6,65	0,71	107,0	8,25	0,60
800	136,0	7,12	0,72	126,0	9,13	0,59
900	157,0	7,59	0,72	146,0	9,99	0,58
1000	179,0	8,03	0,72	167,0	10,87	0,58
1100	202,0	8,44	0,72	188,0	11,72	0,57
1200	226,0	8,85	0,73	211,0	12,53	0,56
1300	247,0	9,24	0,73	234,0	13,46	0,55
1400	277,0	9,63	0,73	258,0	14,38	0,54
1500	300,0	10,00	0,73	282,0	15,31	0,53
1600	331,0	10,36	0,74	307,0	16,24	0,52
1700	355,0	10,72	0,74	333,0	17,28	0,51
1800	390,0	11,08	0,74	361,0	18,10	0,50
1900	415,0	11,43	0,74	389,0	18,91	0,49
2000	445,0	11,83	0,74	419,0	19,84	0,49
2100	478,0	12,06	0,75	450,0	20,65	0,48
2200	511,0	12,41	0,75	482,0	21,58	0,47

Зная расчетную температуру потока газов, из табл. 21 определяют физические характеристики продуктов сгорания среднего состава (и ): коэффициент кинематической вязкости , м²/с; коэффициент теплопроводности , Вт/(м·К); критерий Прандтля .

Если состав газов отличается от среднего, то для определения их физических характеристик вводятся поправочные множители, соответственно, M_н, M_л, M_Pr, которые определяются по рис. 10. а, б, в.



Рис. 10. а. Поправки для пересчета физических характеристик дымовых газов среднего состава на заданный М_н

Рис. 10. б. Поправки для пересчета физических характеристик дымовых газов среднего состава на заданный М_л

Рис. 10. в. Поправки для пересчета физических характеристик дымовых газов среднего состава на заданный М_Рr

У нас в продуктах сгорания:

Для газа r_Н2О=0,183 и r_RО2=0,0875;

Для щепы r_Н2О=0,26 и r_RО2=0,0837.

Поправочные коэффициенты М_н:

Для газа:

Для температуры 1759?С М_н =1,04;

Для температуры 1000?С М_н =1,03;

Для температуры 800?С М_н =1,02;

Для температуры 200?С М_н =0,98.

Для щепы:

Для температуры 1257?С М_н =1,04;

Для температуры 600?С М_н =1,03;

Для температуры 500?С М_н =1,02;

Для температуры 200?С М_н =0,98.

Поправочные коэффициенты М_л:

Для газа:

Для температуры 1759?С М_л =1,05;

Для температуры 1000?С М_л =1,03;

Для температуры 800?С М_л =1,02;

Для температуры 200?С М_л =1,0.

Для щепы:

Для температуры 1257?С М_л =1,07;

Для температуры 600?С М_л =1,06;

Для температуры 500?С М_л =1,05;

Для температуры 200?С М_л =1,04.

Для газа при температуре (200…1800) ?С М_Рr=1,03.

Для щепы при температуре (200…1300) ?С М_Рr=1,08.

И тогда физические характеристики дымовых газов расчётного состава приводим в таблице 22.

Таблице 22. Приведённые физические характеристики дымовых газов расчётного состава

Для газа	Для щепы
t, °C	Мн	н 106 м/с	Мл	л · 102 Вт/(м·К)	Pr - МРr=1,03	t, °C	Мн	н · 106 м/с	Мл	л · 102 Вт/(м·К)	Pr - МРr=1,08
200	1,04	32,86	1,05	4,20	0,69	200	1,04	32,86	1,07	4,28	0,72
800	1,03	129,78	1,03	9,40	0,61	500	1,03	75,19	1,05	6,87	0,67
1000	1,02	170,34	1,02	11,09	0,60	600	1,02	91,19	1,05	7,77	0,66
1759	0,98	353,78	1,0	18,10	0,52	1257	0,98	206,78	1,04	13,03	0,60

Расчетная скорость дымовых газов на входе в первый пучок находится по формуле:

w_г1=В_рV_г^д(t_кп1+273) (273 f_к1)^-1, м/с:

Для газа	Для щепы
3,19	3,94

Расчетная скорость дымовых газов на выходе из ппервого пучка находится по формуле для двух расчётных температур:

w'_г=В_рV_г^д(t'_зкп1+273) (273 f_к1)^-1, м/с;

w"_г=В_рV_г^д(t"_зкп1+273) (273 f_к1)^-1, м/с

	Для газа	Для щепы
w'г	1,68	2,25
w"г	1,37	1,99

Средняя скорость потока:

w'_гср=0,5 (w_г1+ w'_г) м/с.

w"_{г ср}=0,5 (w_г1+ w"_г) м/с.

	Для газа	Для щепы
w'гср	2,44	3,09
w"г ср	2,28	2,96

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов стенкам поверхностей нагрева:

б'_к=0,023лd^-1(w'_гср d/н)^0,8Рr^0,4С_t'С_lС_k Вт/м²К;

б «_к=0,023лd^-1(w»_гср d/н)^0,8Рr^0,4С_t"С_lС_k Вт/м²К,

	Для газа	Для щепы
б'к	4,91	15,15
б «к	5,29	16,25

где d=0,053 м - эквивалентный (внутренний) диаметр трубы;

С_t'=(Т_г/Т_ст)^0,5=[0,5 (t_кп1+273+ t'_кп1+273)/(t_пв +273)]^0,5=1,2 и

С_t»=(Т_г/Т_ст)^0,5=[0,5 (t_кп1+273+ t"_кп1+273)/(t_пв +273)]^0,5=1,14 - поправка, зависящая от температуры потока и стенки;

	Для газа	Для щепы
Сt'	3,96	3,37
Сt»	3,84	3,30

С_l=1,05 - поправка на относительную длину, она вводится в случае прямого входа в трубу без закругления при значении l/d<50 (в нашем случае среднее отношение l/d=38); поправку определяем по рис. 11.

С_k=1 - поправка вводится только при течении в кольцевых каналах с односторонним обогревом (внутренней или наружной поверхности).

Рис. 11 К определению поправки на относительную длину трубы

Степень черноты газового потока:

а'=1-е^-kрs;

	Для газа	Для щепы
а'	0,264	0,322
а»	0,286	0,351

а»=1-е^-kрs,

где k_Г рs= - суммарная оптическая толщина продуктов сгорания;

k' = Коэффициент поглощения лучей газовой фазой (трёхатомными газами - RО₂ и Н₂О):

k_г= k r_п=[(7,8+16 r_Н2О)/(10 р r_п S)^0,5 -1] (1-0,37Т_зт/1000) r_п1/(м·МПа);

р=0,11 - давление в газоходе, МПа;

s=3,6V_к1/F_стк1 =3,6·0,86/15,22=0,173 м

- эффективная толщина излучающего слоя, м.

V_к1=0,86м³ - объём газового пространства пучка;

F_стк1 =51,23м² - площадь поверхности нагрева.

Для нашего лучая р_п s=0,027·0,173=0,005МПа м, r_Н2О=0,183 для газа и р_п s=0,0354·0,173=0,006МПа м r_Н2О=0,26 - для щепы. Средняя температура потока для газа t'_1кср =1380?С и t»_1кср=1280?С, для щепы t'_1кср =930?С и t»_1кср=880?С.

Тогда для газа к'_г=17,7 (МПа)^-1и к"_г=19,5 (МПа)^-1, для щепы к'_г=22,5 (МПа)^-1и к"_г=25 (МПа)^-1

Температура загрязненной стенки труб:

Т_ст =t+ Дt_з =74,6+25+273=373°С.

При сжигании газа и щепы для всех поверхностей Дt_з = 25°С.

Коэффициент теплоотдачи излучением при сжигании газа и мазута:

б'_л = 5,67·10^-8·0,5 (б₃+1) а' Т'_Г ³[1 - (Т_з/Т'_Г)^3,6]/(1 - Т_з/Т'_Г) Вт/(м²·К);

б «_л = 5,67·10^-8·0,5 (б₃+1) а» Т"_Г ³[1 - (Т_з/Т"_Г)^3,6]/(1 - Т_з/Т"_Г) Вт/(м²·К),

где 5,67·10^-8 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²·К⁴); a_з - степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей; для поверхностей нагрева котлов б₃ = 0,8.

	Для газа	Для щепы
б'л	19,6	16,3
б «л	21,2	17,1

Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания стенкам труб поверхности нагрева:

б'₁=о(б'_к+ б'_л) Вт/(м²·К);

б «₁=о (б «_к+ б «_л) Вт/(м²·К),



	Для газа	Для щепы
б'1	24,55	31,45
б «1	26,45	33,35

где о - коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо неё и образования застойных зон.

Для поперечно омываемых пучков труб принимается о = 1, для сложно омываемых пучков - о = 0,95.

Для гладкотрубных экономайзеров и испарительных поверхностей тепловым сопротивлением со стороны нагреваемого теплоносителя пренебрегают, и коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

k'= ш б'₁ Вт/(м²·К);

k»= ш б «₁ Вт/(м²·К).

	Для газа	Для щепы
k'	23,30	30,20
k»	25,20	32,10

Значения коэффициента ш =0,8 при сжигании газового топлива и древесных отходов.

Величина тепловосприятия поверхности нагрева, отнесенного к (1 м³) топлива:

Q'_к1= k'F_к1 10^-3Дt'/В_р, кДж/кг;

Q"_к1= k"F_к1 10^-3Дt»/В_р, кДж/кг.

	Для газа	Для щепы
Q'к1	28215,01	4826,15
Q"к1	33629,12	4692,26

При помощи графического построения определяем температуру за первым конвективным пучком на рис. 12 и 13.

Температура за пучком для газа составляет t_з1к=634?С.

Энтальпии продуктов сгорания газа при б_т=1,15 за первым пучком:

J_з1к =56506,4 - 25,91·(2100 - t_з1к)= 18522,3кДж/кг.

Температура за пучком для щепы составляет t_зкп1=436?С.

Энтальпии продуктов сгорания щепы при б_т=1,35 за первым пучком:

J_з1к =11747 - 6,51·(1500 - t_з1к)= 4820,36кДж/кг.

Тепловыделение в пучке (удельное):

Q_к1у= (I_зт - I_зкп1)ц_к1 кДж/кг

	Для газа	Для щепы
Qк1у	28564,7	5238,7
Iзкп1	18522,34	4820,36
tзкп1	634	436

Тепловое выделение в первом пучке (действительное абсолютное):

Q_к1а= Q_ту В_к кВт.

	Для газа	Для щепы
Qк1а	408,5	403,9



Рисунок 12. Графическое нахождение параметров продуктов сгорания газа за первым конвективным пучком

Рисунок 13. Графическое нахождение параметров продуктов сгорания щепы за первым конвективным пучком

Расчёт второго конвективного пучка

Из расчёта первого пучка берём температуру и энтальпию перед вторым пучком:

	Для газа	Для щепы
Iзкп1	18522,34	4820,36
tзкп1	634	436

Принимаем температуру газов за вторым пучком для газа:

t'_з2к=200?С и t"_з2к=100?С.

Принимаем температуру газов за первым пучком для щепы:

t'_з2к=200?С и t"_з2к=100?С.

Энтальпии продуктов сгорания J'_з2к и J"_з1к для газа при б_т=1,15 за вторым пучком и для щепы при б_т=1,35:

	Для газа	Для щепы
J'з2к	7277,4	3284
J"з1к	4686,4	2633

Количество тепла отданного продуктами сгорания газа и щепы:

Q'_з2к =ц(J_з1к - J'_з2к) кДж/кг;

Q"_з2к =ц(J_з1к - J"_з2к) кДж/кг.

	Для газа	Для щепы
Q'з2к	11020,0	1505,6
Q"з2к	13559,2	2143,6

Температура воды в барабане принимаем t_кв1=74,6?С.

Больший температурный напор для газа:

Дt_б= t_кп2 - t_кв1=634-74,6=560?С.

Больший температурный напор для щепы:

Дt_б= t_кп2 - t_кв1=436-74,6=361?С.

Меньший температурный напор для газа и щепы будут одинаковыми:

Дt'_м= t'_з2к - t_кв1=200-74,6=125?С;

Дt"_м= t"_з2к - t_кв1=100-74,6=25?С.

Средний температурный напор для газа:

Дt'= (Дt'_б - Дt'_м)/[ln(Дt'_б / Дt'_б)] =(560-125) / [ln (560 / 125)] =290?С;

Дt»= (Дt"_б - Дt"_м)/[ln (Дt"_б / Дt"_б)] =(560-25) / [ln (560 / 25)] =172?С.

Средний температурный напор для щепы:

Дt'= (Дt'_б - Дt'_м)/[ln(Дt'_б / Дt'_б)] =(361-125) / [ln (361 / 125)] =222?С;

Дt»= (Дt"_б - Дt"_м)/[ln (Дt"_б / Дt"_б)] =(361-25) / [ln (361 / 25)] =132?С.