Температура уходящих газов природного газа

Рекомендуемые температуры уходящих газов, оС

Предварительный подогрев воздуха перед воздухоподогревателем до повышает температуру стенки, следовательно, позволяет снизить температуру уходящих газов и повысить КПД котла.

В любом случае оптимальные температуры уходящих газов для различных топлив и параметров пара котельного агрегата устанавливаются на основании технико-экономических расчетов.

Существенное влияние на выбор температуры уходящих газов оказывает также температура питательной воды. С ее ростом увеличивается КПД термодинамического цикла, а КПД котельного агрегата падает. Температуры уходящих газов и питательной воды должны быть выбраны такими, чтобы сумма эксплуатационных и капитальных затрат была минимальной.

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель выбирается на уровне, предотвращающем развитую сернокислотную коррозию металла и забивание низкотемпературной части поверхности нагрева липкими отложениями. Таким образом, выбор также зависит от влажности топлива и содержания в нем серы.

Для трубчатых воздухоподогревателей температура воздуха на входе принимается:

< 0,7 %·кг/МДж и < 2 % → = 20÷30 °С;

= 1÷5 %·кг/МДж и = 2÷3 % → = 45÷55 °С;

> 5 %·кг/МДж и > 3 % → = 60÷70 °С;

природный газ и мазут (кроме высокосернистого): = 20÷30 °С;

• мазут при содержании серы S r > 2 % → = 70÷100 °С.

Схемы подогрева воздуха перед воздухоподогревателем представ-лены на рис. 5. Предварительный подогрев воздуха до 50 °С обычно осуществляют рециркуляцией части горячего воздуха на всас дутьевых вентиляторов (рис. 5а). Б Рис.o олее высокую температуру получают подогревом воздуха в паровых или водяных калориферах, установленных перед воздухоподогревателем (рис. 5б, в). При схемах рис. 5а,в подогрев воздуха происходит за счет теплоты собственных продуктов сгорания (“внутренней” теплоты), поэтому в уравнении теплового баланса этот подогрев не учитывается, и расчет потерь теплоты с уходящими газами производится при = 20-30 °С. В случае калориферного подогрева воздуха отборным паром турбины (внешний подогрев) потери теплоты с уходящими газами также считаются по отношению к = 20-30 °С, однако располагаемая теплота топлива в уравнении теплового баланса увеличивается на теплоту подогрева воздуха Q_в.вн от до. При сжигании мазута с S r > 2 % и твердого топлива с S r >3 % необходима дополнительная проверка надежности работы холодной части воздухоподогревателя с позиции исключения интенсивной сернокислотной коррозии. В этих целях минимальная температура стенки воздухоподогревателя должна составлять °С (верхний предел — при сжигании мазута). Рис. 5. Схемы подогрева воздуха перед воздухоподогревателем: 1 – дутьевой вентилятор; 2 – шибер, регулирующий рециркуляцию; 3 – калорифер; 4 – экономайзер низкого давления; 5 – циркуляцион- ный насос; 6 – экономайзер; 7 – вход воздуха; 8 – воздухо- подогреватель Рекомендуется определять значение в зависимости от типа воздухоподогревателя и предварительно выбранных температур уходящих газов и воздуха на входе в воздухоподогреватель. Для трубчатого воздухоподогревателя , °С . При ≤ 110 °С во всех случаях наблюдается интенсивная коррозия поверхности нагрева. Если расчетныене удовлетворяют требованиям надежной эксплуатации, необходимо несколько увеличить выбранные температурыи. Потери теплоты с химическимнедожогом топливаq₃ (0 –2 %) возникают при появлении в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих (СО, Н₂, СН₄), что связано с неполным сгоранием топлива в пределах топочной камеры. Догорание же этих горючих газов за пределами топочной камеры практически невозможно из-за относительно низкой их температуры. Химическая неполнота сгорания топлива может являться следствием: — общего недостатка воздуха (α_т), — плохого смесеобразования (способ сжигания топлива, конструкция горелочного устройства), — низких или высоких значений теплонапряжения топочного объема (в первом случае – низкая температура в топке; во втором – уменьшение времени пребывания газов в объеме топки и невозможности в связи с этим завершения реакции горения). Потеря теплоты с химическим недожогом зависит от вида топлива, способа его сжигания и принимается на основании опыта эксплуатации паровых котельных агрегатов. Потери теплоты с химическим недожогом определяются суммарной теплотой сгорания продуктов неполного окисления горючей массы топлива 100, % . Потери теплоты от механической неполноты сгоранияq₄ (1-6 %) связаны с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих частиц, содержащих углерод, уносится газообразными продуктами сгорания, другая часть – удаляется вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через прозоры колосниковой решетки. Величина их зависит от способа сжигания топлива, способа шлакоудаления, выхода летучих, грубости помола, зольности топлива и рассчитывается по формуле где а_{шл + пр}, а_ун — доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; Г_шл+пр, Г_ун — содержание горючих в шлаке, провале и уносе, % . Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котельного агрегата q₅ , %, невелики и с ростом номинальной производительности котла D_ном уменьшается. Потери теплоты от наружного охлаждения возникают потому, что температура наружной поверхности котла превышает температуру окружающей среды. На рис. 6 представлена зависимость q₅ от производительности котла. Рис. 6. Потеря теплоты от наружного охлаждения При нагрузках, отличающихся от номинальной, потеря теплоты q₅ пересчитывается по формуле , % . Распределение суммарной потери от наружного охлаждения по отдельным газоходам котла (топка, пароперегреватель и т.д.) производится пропорционально количеству тепла, отдаваемого газами в соответствующих газоходах, и учитывается коэффициентом сохранения тепла . Потери теплоты с физической теплотой удаляемых шлаковq₆ при твёрдом шлакоудалении весьма невелики и учитываются только для многозольных топлив, когда А r > 2,5 , где выражено в МДж/кг. В случае жидкого шлакоудаления определение потерь с теплотой шлаков обязательно при любой зольности топлива. Расчёт потерь с физической теплотой шлаков ведётся по формуле , % , где а_шл = 1 — а_ун — доля шлакоулавливания в топочной камере; (сt)_шл -энтальпия шлака, при твёрдом шлакоудалении принимается t_шл = 600 °С и (сt)_шл = 560 кДж/кг. В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака принимается равной температуре жидкоплавкого состояния. Расход топливаВ, кг/с, подаваемого в топочную камеру котельного агрегата, можно определить из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котельном агрегате , кг/с или м 3 /с . Расчетный расход топлива с учетом механической неполноты сгорания , кг/с . Коэффициент полезного действия котла (брутто) по прямому балансуКоэффициент полезного действия (нетто) котельной установки где Q_сн — расход электроэнергии (в переводе на теплоту) на собственные нужды котельной установки, кВт.

Источник

2.3 Выбор температуры уходящих газов и подогрева воздуха

(2.2)

где — низшая теплота сгорания топлива, мДж/кг или мДж/м 3 .

На основании технико-экономической оптимизации, по условию эф­фективности использования топлива и металла хвостовой по­верхности нагрева, а также других условий, получены следующие рекомендации по выбору ве­личины , приведенной в табл.2.4.

Из табл. 2.4 выбираются меньшие значения оптимальной темпера­туры уходящих газов для дешевых, а большие — для дорогих топлив.

Для котлов низкого давления (Р_пе.≤3,0 МПа) с хвостовыми поверхностями нагрева температура уходящих газов должна быть не ниже значений» указанных в табл. 2.5, а оптимальное ее значение выбирается на основе технико-экономических расчетов.

Таблица 2.4 – Оптимальная температура уходящих газов для котлов

производительностью свыше 50 т/ч (14 кг/с) при сжигании

Температура питательной воды t_nв, 0 С

Приведенная влажность топлива

Таблица 2.5 – Температура уходящих газов для котлов низкого давления

производительностью менее 50 т/ч (14 кг/с)

, 0 С

Угли с приведенной влажностью

Угли с

Мазут высокосернистый

Для котлов типа КЕ и ДЕ температура уходящих газов сильно зависит от t_nв. При температуре питательной воды t_nв=100°С, , а приt_nв = 80 ÷ 90 0 С снижается до значений .

При сжигании сернистых топлив, особенно высокосернистого мазута, возникает опасность низкотемпературной коррозии воздухоподогревателя при минимальной температуре стенки металла t_ст ниже точки: росы t_p дымовых газов. Величина t_p зависит от температуры конденсации водяных паров t_к при парциальном давлении их в дымовых газах P_H2O, приведенного содержания серы S n и золы A n в рабочем топливе

, (2.3)

где — низшая теплота сгорания топлива, мДж/кг или мДж/м 3 .

Парциальное давление водяных паров равно

(2.4)

где: Р=0,1 МПа – давление дымовых газов на выходе из котла, МПа;

r_H2O – объемная доля водяных паров в уходящих газах.

Для полного исключения, коррозии при отсутствии специальных мер защиты t_ст должна, быть на 5 – 10°С выше t_p, однако это приведет к значительному повышению над ее экономическим значением. Поэтому одновременно повышаюти температуру воздуха на входе в воздухоподогреватель.

Минимальная температура стенки, в зависимости от предварительно выбранных значенийиопределяется по формулам: для регенеративных воздухоподогревателей (РВП)

(2.5)

для трубчатых воздухоподогревателей (ТВП)

(2.6)

При сжигании твердых сернистых топлив необходимо температу­ру воздуха на входе в воздухоподогреватель принимать не нижеt_к, определяемой в зависимости от P_H2O.

При использовании высокосернистых мазутов эффективным средст­вом борьбы с низкотемпературной коррозией является сжигание мазу­та с малыми избытками воздуха (= 1,02 ÷ 1,03). Этот метод сжигания практически устраняет полностью низкотемпературную кор­розию и признан наиболее перспективным, однако требует тщательной наладки горелочных устройств и улучшения эксплуатации котлоагрегата.

При установке в холодных ступенях воздухоподогревателя сменяемых кубов ТВП или сменяемой холодной (РВП) набивки допускаются следующие значения температуры входящего воздуха: в регенера­тивных воздухоподогревателях 60 – 70°С, а в трубчатых воздухоподо­гревателях 80 – 90°С.

Для осуществления предварительного подогрева воздуха до зна­чений , перед входом в воздухоподогреватель обычно устанавли­ваются паровые калориферы, обогреваемые отборным паром из турбины. Применяются также и другие методы подогрева воздуха на входе в воздухоподогреватель и меры борьбы с низкотемпературной коррозией, а именно: рециркуляция горячего воздуха на всас вентилятора, уста­новка воздухоподогревателей с промежуточным теплоносителем, газо­вых испарителей и т.п. Для нейтрализации паровH₂SO₄ применяются присадки различных видов, как в газоходы котлоагрегата, так и в топливо.

Температура подогрева воздуха зависит от вида топлива и характеристики топки. Если высокий подогрев воздуха не требуется по условиям сушки или сжигания топлива, целесообразно устанавливать одноступенчатый воздухоподогреватель. В этом случае оптимальная температура воздуха энергетических котлов в зависимости от температуры питательной воды и уходящих газов ориен­тировочно определяется по формуле

(2.7)

При двухступенчатой компоновке воздухоподогревателя по форму­ле (2.7) определяется температура воздуха за первой ступенью, а во второй ступени воздухоподогревателя производится подогрев воз­духа от этой температуры до температуры горячего воздуха, приня­той согласно табл. 2.6.

Обычно двухступенчатая компоновка воздухоподогревателя в «рас­сечку» со ступенями водяного экономайзера применяется при величине t_гв>300°С. При этом температура газов перед «горячей» ступенью воздухоподогревателя не должна превышать 500°С.

Таблица 2.6 – Температура подогрева воздуха для котлоагрегатов

производительностью свыше 75 т/ч (21,2 кг/с)

Источник