ПЕРЕДМОВА

Основним видом численних паливно-енергетичних ресурсів, які найбільш широко використовуються в промисловій індустрії та житлово-комунальному господарстві, є газове паливо, зокрема природний газ. Ресурси використання природного газу у світі дуже різноманітні, але не безмежні. Як паливо газ володіє безліччю цінних властивостей. Так, природний газ, що видобувається на більшості газових родовищ Російської Федерації, не містить сірки, отже, при його горінні не відбувається утворення діоксидів сірки, що значно покращує екологічні показники продуктів згорання; газ має досить високу теплоту згоряння через високий вміст природного метану (95-98%) і мізерно низький вміст баластних домішок; відсутність оксиду вуглецю в складі природного газу робить цей газ на відміну від штучних газів(доменний, коксовий) нетоксичним для людини.

Природний газ може використовуватися не тільки в якості палива, але і як цінна сировина для хімічної промисловості. У зв'язку з цим особливо гостро стоїть питання про раціональне (економномне) застосування природного газу та інших видів енергетичних ресурсів в якості палива. Як відомо, теплова енергія утворюється в результаті хімічної реакції горіння, тобто сполучення органічної складової,яка входить до хімічного складу палива, з киснем повітря. Із 100% виділеної теплової енергії, як показують практичні дослідження промислових печей, в результаті проходження хімічних реакцій горіння більша її частина втрачається. Втрати теплової енергії обумовлені в більшій мірі недосконалістю конструкцій промислових печей. Частина теплової енергії втрачається через зовнішні огородження камери згоряння промислової печі, частина - у вигляді променистої енергії, вибивається з відкритих дверцят в момент завантаження і вивантаження деталей і т. д., а більша частина загальних втрат теплової енергії виноситься з потоком продуктів згоряння. Цим обумовлюється надзвичайно низький ККД всіх промислових печей - 15-25%, а то й ще нижче. Звідси очевидно, що зниження втрат теплової енергії тільки за рахунок рішень, спрямованих на відбір теплової енергії з подальшим її корисним використанням, призведе до значної економії паливно-енергетичних ресурсів країни.

Головною метою вивчення курсу «Енергозбереження та економія енергоресурсів в системах теплогазопостачання (ТГП)» є поглиблене вивчення основних питань раціонального використання енергетичних ресурсів в промисловій індустрії та житлово-комунальному господарстві. Оволодіння теоретичними знаннями і практичними навичками допомагає фахівцям приймати грамотні технічні рішення щодо складання (компонування) схем використання вторинних енергетичних ресурсів в системах теплогазопостачання (ТГП), що підвищують коефіцієнт використання теплової енергії і палива. У процесі вивчення спеціального курсу студенти в курсовій роботі виконують тепловий розрахунок прийнятої теплової схеми відбору теплової енергії газів, що виходять з промислової печі, з подальшим використанням цієї енергії. Студент повинен технічно грамотно та науково обгрунтовано розробляти рішення щодо вибору схем використання вторинних енергетичних ресурсів. При роботі необхідно керуватися відповідними правилами Ростехнагляду РФ, СНиП, законом РФ «Про енергозбереження» та іншими нормативними документами.

---

Розділ 1 ОСНОВНІ ШЛЯХИ ДОСЯГНЕННЯ

ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ ТЕПЛОВОЇ

ЕНЕРГІЇ ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ

1.1 Заходи, спрямовані на заощадження енергоресурсів

В даний час одним з основних шляхів економії паливно-енергетичних ресурсів у промисловому і житлово-комунальному енергетичному секторі є підвищення ефективності їх використання шляхом утилізації теплоти відхідних газів. У рішення енергетичної програми нашої країни значний внесок може внести застосування тепло утилізаційних установок, що працюють на газах котелень, промислових теплових установок, промислових печей і т. п. Питання економного витрачання палива актуальне як в нашій країні, так і за кордоном, тому роботи по вибору та проектуванню тепло утилізаційних установок знаходять все більше поширення і застосування. Вибір схем утилізації теплоти відхідних газів і типів застосовуваних теплоутилізаторів залежать від джерел теплоти, можливості використання теплового потенціалу вихідних газів, споживачів теплоти, виду палива і складу газів, що відходять, що визначає їх агресивність по відношенню до теплотехнічного обладнання. Спонукальним мотивом встановлення теплоутилізаторів є прагнення найбільш повно задовольнити енергетичні потреби не шляхом введення додаткових потужностей, а за рахунок енергозбереження - використання вторинних енергетичних ресурсів. Правильний вибір типу і необхідної продуктивності теплоутилізатора визначається потужністю енергетичних установоки і наявністю реальних споживачів утилізованої теплоти.

1.2 Області застосування вторинних енергетичних ресурсів у

системах ТГП

В якості споживачів теплоти вторинних енергетичних ресурсів можуть розглядатися котельні, система теплопостачання і промислові споживачі, які використовують теплоту для технологічних і нетехнологічних цілей. Вторинні енергетичні ресурси можуть застосовуватися в водопідігрівачах систем вихідної і хімічно очищеної води, гарячого водопостачання, підігріву живильної води для технологічних та нетехнологічних потреб підприємств, теплопостачання тепличних і парникових господарств, відкритих і закритих плавальних басейнів, миття вулиць і транспортних засобів, а також у повітропідігрівниках систем опалення складських приміщень, теплових завіс, розморожування твердого палива та будівельних сипучих матеріалів, подачі вторинного повітря в зону горіння палива.

Розділ 2 ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І ВИМОГИ

ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

З ДИСЦИПЛІНИ «ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

І ЕКОНОМІЯ ЕНЕРГОРЕСУРСІВ В СИСТЕМАХ ТГП »

2.1 Складові частини і обсяг курсової роботи

До складу розрахунково-пояснювальної записки повинні входити:

1) титульний лист;

2) завдання на проектування з описом вихідних даних і технічних характеристик використовуваного теплового обладнання;

---

3) складання матеріального балансу горіння газової суміші:

• обчислення вищої та нижчої теплоти згоряння газової суміші;

• обчислення потреб реакцій горіння газової суміші в сухому і вологому повітрі;

• обчислення утворюються в результаті хімічних реакцій горіння кінцевих обсягів продуктів згоряння газової суміші;

• обчислення густин газової суміші, Повітря та продуктів згоряння;

• обчислення калориметричної і дійсної температури горіння газової суміші;

4) складання теплового балансу промислової печі:

• визначення витрати газового палива, Необхідного для належної роботи промислової печі;

• визначення термічного ККД і коефіцієнта використання палива;

5) підбір газопальникових пристроїв для промислової печі;

6) розробка схеми східчастого використання теплоти продуктів згоряння із зазначенням технічної характеристики теплоутилізаторів, Що включаються в теплову схему;

7) визначення енергетичного ККД теплової схеми;

8) основні висновки;

9) список використаної літератури.

До складу графічної частини розрахунково-пояснювальної записки має входити схема східчастого використання теплоти відхідних від промислової печі продуктів згоряння.

2.2 Склад курсової роботи та вимоги до її виконання

У курсовій роботі необхідно:

виконати розрахунок теплового балансу промислової печі заданої конструкції, на підставі якого визначити величину термічного ККД печі, коефіцієнта використання палива, витрати газової суміші, яка подається в газопальниковий пристрій печі;

розробити схему використання вторинних енергоресурсів (теплоти вихідних газів) промислової печі для підвищення енергетичного ККД схеми та економії природного газового палива;

визначити чисельне значення енергетичного ККД після кожного ступеня з урахуванням розроблених мироприємств з енергозбереження.

Курсова робота повинна складатися із зброшурованої розрахунково-пояснювальної записки з накресленою на форматі А3 або А4 тепловою схемою утилізації вторинних енергоресурсів.

Розділ 3 ГОРІННЯ ГАЗІВ

3.1. Матеріальний баланс горіння газів

В основі розрахунків матеріального і теплового балансів горіння будь-яких видів палива лежать стехіометричні термохімічні рівняння, які можна представити у вигляді рівняння матеріального балансу горіння палива

, (3.1)

де , - кількість вихідних і кінцевих речовин відповідно, молі;

, - стехіометричні коефіцієнти для вихідних і кінцевих продуктів відповідно.

Рівняння в такій формі може бути записане на підставі закону збереження маси реагуючих речовин і закону простих кратних співвідношень молей або обсягів реагуючих речовин.

В якості окислювача при спалюванні газу зазвичай застосовують повітря, рідше - чистий атомарний кисень. Об'ємний склад сухого повітря для всіх теплотехнічних розрахунків приймається наступним: кисню - 21%, азоту - 79%. Отже, 1 кисню міститься у 100/21 - 4,76 повітря, або на 1 кисню припадає 79/21 = 3,76 азоту. Якщо врахувати, що 1 кмоль будь-якого газу при нормальних фізичних умовах t = 0, Р = 760 мм рт. ст. займає приблизно однаковий об’єм, реакції горіння простих газів в повітрі можуть бути виражені наступними рівняннями:

---

З цих співвідношень можна знайти теоретичну потребу в кисні і повітрі, а також кількість і склад продуктів горіння окремих видів газів при повному згорянні в теоретичній кількості повітря.

До складу реакцій горіння входять всі компоненти (складові) повітря: кисень і азот. У реакцію горіння вступає тільки кисень, який взаємодіє з пальним газом як окислювач. Азот є баластом, у горінні не бере участь і горіння не підтримує, до того ж при високих температурах, що розвиваються в зоні горіння, розкладається, утворюючи канцерогенні речовини ( і ).

Для визначення кількості та складу компонентів продуктів згоряння, що утворюються при повному згорянні газового палива, складають матеріальний баланс горіння газу.

Горінням називають хімічну реакцію з'єднання горючих компонентів з киснем, яка протікає порівняно швидко в часі, супроводжується інтенсивним виділенням теплоти і різким підвищенням температури продуктів згоряння. Реакції горіння описуються стехіометричним рівняннями, які характеризують якісно та кількісно вступаючі в реакцію і утворені в її результаті речовини. Загальне рівняння реакції горіння будь-якого вуглеводню записується у вигляді рівняння

, (3.2)

де m, n - число атомів вуглецю і водню в молекулі, шт.;

Q - тепловий ефект реакції, або теплота, що виділилася в результаті згоряння, / (/, /).

Теплотою згоряння (тепловим ефектом) називається кількість теплоти, що виділиться в результаті повного згоряння 1 кмоль, 1 кг або 1 газу при нормальних фізичних умовах.

Розрізняють вищу і нижчу теплоту згоряння палива. Вища теплота згоряння включає в себе величину прихованої теплоти конденсації водяної пари, що містяться в продуктах згорання. Зазвичай при спалюванні газового палива водяна пара, як правило, не конденсується, а видаляється разом з іншими продуктами згоряння при температурі 130 150, тому технічні розрахунки зазвичай ведуть за нижчою теплотою згоряння, тобто без урахування прихованої теплоти конденсації водяної пари, що становить приблизно 2260 /. Однак якщо за тепловою установкою планується установка пристроїв, здатних відібрати приховану теплоту конденсації водяної пари, що містяться в продуктах згорання, з подальшим її корисним використанням, то розрахунок необхідно виконувати за вищою теплотою згоряння палива.

Вища і нижча теплота згоряння газових сумішей чисельно дорівнює сумі добутків відповідно вищої або нижчої теплоти згоряння кожного компонента, що входить до складу газової суміші, на його об'ємну, масову або молярну частку:

(3.3)

де , ,..., - об'ємні частки компонентів, що входять до складу газової суміші, / ;

, ,..., - вища або нижча теплота згоряння компонентів газової суміші, /.

Нижча теплота згоряння складних газових сумішей визначається за формулою

---

(3.4)

де - нижча теплота згоряння i-го компонента, що входить до складу газової суміші, /. Знаходиться за таблицями довідкової літератури або за табл. 5 дод. II.

Вища теплота згоряння складних газових сумішей розраховується за формулою

(3.5)

де - вища теплота згоряння i-го компонента, що входить до складу газової суміші, /.Визначається за таблицями довідкової літератури або за табл. 5 дод. II.

Нижча і вища теплота згоряння основних компонентів, що входять до складу газових сумішей, наведено в табл. 5 дод. II.

У практичних розрахунках обчислення нижчої і вищої теплоти згоряння природних газових сумішей, / , можна виконувати за наступними виразами:

; (3.6)

, (3.7)

де , , і т. д. - роцентний вміст компонентів, що входять в газову суміш;

,_,, ,…-об'ємні частки компонентів, що входять у суміш, /;

, , , ... - вища теплота згорання компонентів, що входять до складу газової суміші, /;

, , ,... - нижча теплота згорання компонентів, що входять до складу газової суміші, /.

Коефіцієнти, що стоять перед процентним вмістом компонентів, є табличними значеннями вищої та нижчої теплоти згоряння компонентів, /.

Кисень для спалювання газового палива зазвичай подається у складі повітря.

Потреби в кисні повітря при спалюванні складних газових сумішей визначаються на підставі теоретичної потреби в кисні окремих компонентів, що входять до складу суміші, /:

, (3.8)

де - об'ємні частки i-х компонентів, що входять до складу газової суміші, /;

–- теоретична потреба i-го компонента в атомарному кисні, необхідному для повного згоряння компонента згідно з його хімічної реакції горіння, /. Теоретичну потребу в кисні основних компонентів, що входять до складу природних газових сумішей, наведено в табл. 6 дод. II;

4,76 - об'єм повітря, в якому міститься 1 кисню, / .

Рівняння (3.8) для більшості природних газових сумішей можна представити в розгорнутому вигляді:

У практичних розрахунках обчислення теоретичної потреби в О₂ газових сумішей можна проводити за формулою:

, (3.9)

де коефіцієнти, які стоять перед компонентами газової суміші, це теоретична потреба в кисні компонентів суміші, / ;

, , , ... - процентний вміст компонентів, що входять до складу газової суміші.

Теоретичний об'єм вологого повітря, , /, більше теоретичного об'єму сухого повітря на величину обсягу, займаного наявними в ньому водяними парами, /:

(3.10)

де - теоретичний об'єм сухого повітря, необхідного для повного згоряння 1 м³ газової суміші, /;

- вологовміст атмосферного повітря, г / кг.

Дійсна потреба в повітрі, , /, внаслідок недосконалості змішування пального газу і окислювача в процесі горіння приймається дещо більшої теоретичної (на величину):

(3.11)

де - коефіцієнт надлишку повітря, який для практично застосовуваних пальників повинен відповідати вимогам ГОСТ. У реальних умовах при спалюванні газу коефіцієнт завжди повинен бути більше 1, тому що в протилежному випадку неминучі хімічна неповнота згоряння і викид шкідливих речовин в атмосферу. Виняток становлять окремі процеси, для проходження яких необхідно створення в нагрівальних камерах печей нейтрального або малокислого середовища.

---

Смотрите также файлы

• ВИМОГИkursova.doc

• 5-ЛИНЕЙНЫЕ размеры.doc

• Kursova (частина 1).docx

• Kursova (частина 2).docx

• Лаб 3.doc