Производство биогаза из отходов сахарного производства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
рбин с противодавлением Р-6-35/3 мощностью 6 МВт каждая. В работе находится одна турбина, вторая в резерве. Технические характеристики турбины представлены в Таблице 1.4.
Таблица 1.4 - Технические характеристики турбины Р-6-35/3
NНаименование показателяЕдиницы Значение1МощностьMW62Давление острого параМPa3,53Температура острого параС4354Частота вращенияrot/min30005Давление на выхлопеМPa0,36Температура на выхлопеС186
.2Поверочный расчет котла при сжигании природного газа
.2.1 Расчет процесса горения
Для сжигания биогаза в котлах, их необходимо переоборудовать под горение на биогазе. Исходя из расхода пара на производство можно рассчитать расход природного газа. Но для этого необходимо рассчитать КПД котла при сжигании природного газа, Так как котлы работают не на полную мощность. Для этого рассчитаем процесс горения в топке.
Состав газа, сжигаемого на ТЭЦ:
CH4= 94 %;
C2H6= 1,2 %;
C3H8= 0,7 %;
C4H10= 0,4 %;
C5H12= 0,2%;
N2= 3,3 %;
CO2= 0,2 %.
Теплота сгорания - ;
Плотность газа - ? = 0,765 kg/m3.
Теоретическое количество воздуха необходимого для процесса горения найдем по формуле:
m3/m3; (1.1)
где: ,,,, и - процентное содержание соответствующих газов в смеси;
m3/m3.
Теоретические объемы продуктов сгорания рассчитываются по формулам:
объем трехатомных газов:
m3/m3; (1.2)
где: , , , , , - процентное содержание соответствующих газов в смеси;
m3/m3.
объем азота:
m3/m3; (1.3)
где: - содержание азота в воздухе, в %,
- теоретическое количество воздуха, необходимого для процесса горения, в m3/ m3;
- содержание азота в природном газе, в %;
m3/ m3.
объем водяных паров:
m3/m3; (1.4)
где: ,,- соответствующее содержание газов в смеси, в %;
-содержание водяных паров в смеси, в %;
m3/m3 . (1.5)
Потери тепла с химическим недожогом примем равными q3= 1,5 %;
Коэффициент избытка воздуха в топке примем равным ;
Из Таблицы XVII.A [4], примем значения инфильтрации воздуха в элементах котла:
в топке -
в конвективном пучке - ;
в экономайзере - .
Рассчитываем значения коэффициента избытка воздуха в элементах котла:
в конвективном пучке:
; (1.6)
на входе в экономайзер:
??????????????
; (1.7)
на выходе из экономайзера:
????; (1.8)
Расчет процесса горения представлены в Таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Расчет объемов продуктов горения
Наименование показателяСимвол, формулаЗначения?т=1,10?к=1,15?эк=1,2?эк=1,3Теоретический объем воздуха, m3/ m3Vв09,515Объем трехатомных газов, m3/ m3VRO21,013Теоретический объем азота, m3/ m3VN27,55ЗначенияСимвол, формулаЗначения?т=1,10?к=1,15?эк=1,2?эк=1,3Теоретический объем паров, m3/ m3V0H2O1,976Избыток воздуха, m3/ m3?Vв=(?-1)Vв00,9521,431,9032,855Избыточный объем паров, m3/ m3?VH2O=0,016?Vв0,0150,0230,0300,046Действительный объем сухих газов, m3/m3Vс.г= VRO2+ VN2+?Vв9,5159,9910,4711,418Действительный объем паров, m3/ m3VH2O= V0H2O+?VH2O1,9911,9992,0062,022Общий объем газов, m3/m3Vг.г= Vс.г+ VH2O11,50611,98912,47613,44 Объемные доли трехатомных газовrRO2= VRO2/ Vг.г0,0880,0840,0810,075паровrH2O= VH2O/ Vг.г0,170,1660,1600,15общиеrt= rRO2/rH2O0,5170,5060,5060,5Температура точки росы, 0Ctт.р=f(pH2O= rH2O)58575655Плотность газов, kg/m3?г=(?+1,293??Vв0)/ Vг1,2431,2441,2451,247
Рассчитываем энтальпию газов горения, принимая соответствующие значения температур в каждой части котла по следующей формуле:
kJ/m3, (1.9)
где: tг - температура газов горения, в 0C;
, , , - теплоемкости соответствующих компонентов, в kJ/(m3K).
Расчеты представлены в Таблице 1.6.
Таблица 1.6 - Расчет энтальпии уходящих газов при различных температурах
t г.г, 0CТрехатомные газыАзотПарыИзбыточный воздух?Vc, m3/ m3Hг.г, kJ/m3VRO2, m3/ m3cRO2, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3VN2, m3/ m3cN2, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3V0H2O, m3/ m3cH2O,kJ/(m3K)Vc, m3/ m3?Vв, m3/ m3Cв, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3= 1,1020001,0132,4392,4717,551,48511,2121,9761,9653,8830,9521,5341,46019,026380528001,0132,1412,1697,551,36810,3281,9761,6703,30,9521,4121,34417,14113713=1,1510001,0132,2172,2467,551,39310,511,9761,7243,4071,431,4382,05618,219182194001,0131,9321,9577,551,3189,9511,9761,5673,0961,431,3551,93816,9426777=1,205001,0131,9992,0257,551,32910,0341,9761,5913,1441,9031,3692,60517,80889042001,0131,7981,8217,551,3019,8231,9761,5233,0091,9031,3332,53717,1893438 = 1,304001,0131,9311,9567,551,3189,9511,9761,5673,0962,8551,3553,86918,87275481001,0131,7141,7367,551,2979,7921,9761,5072,9782,8551,3253,78318,2891829
Рисунок 1.1 Н-t диаграмма для определения энтальпии уходящих газов.
.2.2 Тепловой баланс котла
Рассчитываем потери теплоты с энтальпией уходящих газов:
; (1.10)
где: - энтальпия уходящих газов, в kJ/m3;
HВ - энтальпия воздуха. kJ/m3.
- определяется из диаграммы H-t по температуре уходящих газов, которые находятся в пределах 160...170 0C. Примем tу.г= 165 0C. Из диаграммы H-t на рисунке 1.1 имеем: = 3050 kJ/m3.
Энтальпия воздуха рассчитывается по формуле:
HВ = ?экVв0cвtв, kJ/m3; (1.11)
где tв - температура воздуха, 0C; принимаем tв = 30 0C.в - теплоемкость воздуха, в kJ/(m3K). При температуре tв = 30 0C cв = 1,323 kJ/(m3K).
kJ/m3. (1.12)
Тогда:
=%.
Из графика на Рисунке 1.2 берем значение потерь тепла в окружающую среду через внешнее охлаждение [4]. Для котла производительностью D= 30 t/h q5= 1,2 %.
Рисунок 1.2 Потери тепла котлом в окружающую среду через внешнее охлаждение в зависимости от паропроизводительности.
Так как котел работает не на всю мощность, то необходимо рассчитать потери для реальной мощности:
% ; (1.13)
где - номинальная паропроизводительность, t/h;
- реальная паропроизводительность, t/h;.
Рассчитываем КПД брутто котла:
. (1.14)
Рассчитываем расход топлива на котел по формуле: