O consumo de gás natural de uma caldeira a vapor depende de quanto calor útil é necessário para produzir o vapor especificado e da eficiência com que a caldeira converte a energia do combustível em vapor..
Não existe um valor único e confiável de consumo de gás para cada tonelada, 5-caldeira de tonelada ou 10 toneladas. Uma estimativa precisa requer o fluxo de vapor, pressão e temperatura do vapor, temperatura da água de alimentação, eficiência da caldeira e o valor calorífico real do gás natural.
Uma estimativa prática de engenharia é:
Consumo de Gás Natural = Fluxo de Vapor × (Entalpia de Vapor - Entalpia de Água de Alimentação) ÷ (Eficiência da caldeira × valor de aquecimento a gás)
Ao usar unidades consistentes:
Consumo de Gás (Nm³/h) ≈ṁ× (hₛ − hfw) ÷ (η × LHV)
Onde:
Se a eficiência da caldeira for declarada com base em HHV em vez de LHV, o valor de aquecimento do combustível e a base de eficiência devem ser mantidos consistentes.
Este cálculo fornece uma estimativa mais útil do que assumir que cada caldeira com a mesma capacidade nominal consome a mesma quantidade de gás natural.
Várias condições operacionais afetam o consumo de combustível.
Uma caldeira que produz mais vapor requer mais energia, assumindo que as outras condições de operação permanecem inalteradas.
O cálculo deve, portanto, utilizar a carga de vapor real em vez de confiar apenas na capacidade nominal da caldeira..
Uma planta que opera um 10 Uma caldeira de t/h em carga parcial normalmente não terá a mesma demanda horária de combustível que a mesma caldeira operando continuamente em sua potência nominal.
A pressão e a temperatura do vapor determinam a condição termodinâmica do vapor e, portanto, afetam sua entalpia específica..
O cálculo necessário deve distinguir entre vapor saturado e superaquecido.
Por esta razão, a capacidade de vapor por si só é insuficiente para uma estimativa precisa do consumo de combustível.
A caldeira deve adicionar energia à água de alimentação antes que ela se transforme em vapor.
A água de alimentação mais quente geralmente requer menos calor adicional para atingir a condição de vapor necessária do que a água de alimentação mais fria, todas as outras condições sendo iguais.
O retorno de condensado pode, portanto, influenciar tanto o equilíbrio hídrico como a energia requerida pelo sistema de vapor.
Nem toda a energia contida no gás natural se transforma em energia útil de vapor.
Eficiência da caldeira a vapor industrial pode ser afetado pelas condições de combustão, carga da caldeira, excesso de ar, temperatura da pilha, condição de transferência de calor, equipamento de purga e recuperação de calor.
Ao comparar cálculos, sempre confirme se a eficiência é declarada com base em LHV ou HHV e se equipamento como um economizador está incluído.
O gás natural não tem um valor de aquecimento universal em todos os mercados.
Seu conteúdo energético pode variar com a composição do gás e as condições de fornecimento. Os EUA. Administração de informações de energia (AIA), por exemplo, publica informações sobre o conteúdo de calor do gás natural e dados de conversão.
Para um cálculo de projeto, use o valor de aquecimento especificado pelo fornecedor de gás local sempre que disponível, em vez de assumir um valor universal.
Para uma caldeira produzindo 1,000 kg/h de vapor, o cálculo se torna:
Consumo de Gás = 1,000 × (hₛ − hfw) ÷ (η × Valor de aquecimento a gás)
Você ainda precisa de quatro valores importantes antes de obter um resultado significativo de consumo de gás:
Portanto, dizendo que cada 1 uma caldeira a vapor de uma tonelada consome um número fixo de metros cúbicos de gás por hora pode ser enganoso, a menos que as condições de cálculo sejam declaradas.
Não.
A capacidade da caldeira informa a capacidade nominal de produção de vapor, mas não define completamente a energia necessária para produzir esse vapor.
Por exemplo, dois caldeira a vapor a gás sistemas com a mesma capacidade nominal de vapor podem operar com diferentes:
Essas diferenças podem alterar o consumo real de combustível.
Todas as outras condições sendo iguais, maior entalpia da água de alimentação reduz o calor adicional que a caldeira deve fornecer para atingir a condição de vapor necessária.
Esta é uma das razões pelas quais os equipamentos de retorno de condensado e recuperação de calor podem ser importantes ao avaliar um sistema de vapor completo..
A economia real de combustível ainda deve ser calculada usando as condições operacionais do projeto.
A pressão do vapor não deve ser avaliada de forma independente.
A entrada de calor necessária depende da diferença entre a entalpia do vapor final e a entalpia da água de alimentação de entrada. As condições de vapor saturado ou superaquecido também são importantes.
Para uma comparação precisa, determine primeiro a condição de vapor necessária e depois use as propriedades termodinâmicas apropriadas no cálculo do consumo de combustível.
Um cálculo simplificado do balanço energético estabelece uma estimativa de engenharia útil, mas a operação real pode diferir devido:
É por isso que as estimativas anuais dos custos de combustível devem utilizar um perfil operacional realista, em vez de assumir que a caldeira funciona a toda a capacidade nominal a cada hora..
NÓS. Os recursos dos Sistemas de Vapor do Departamento de Energia também enfatizam a avaliação da geração de vapor junto com a distribuição, oportunidades de recuperação e eficiência em nível de sistema.
Se a caldeira funcionar com uma carga relativamente estável:
Consumo diário de gás ≈ Consumo médio de gás por hora × Horas de operação por dia
Para instalações com demanda de vapor fortemente variável, calcular o uso de combustível em diferentes períodos de carga ou usar dados reais de fluxo de combustível por hora.
Isto produz uma estimativa diária ou anual mais realista do que multiplicar a taxa máxima de ignição da caldeira pelo total de horas de operação.
Antes de solicitar um cálculo de consumo de combustível a um fabricante de caldeiras, fornecer:
Esses parâmetros permitem que o fornecedor calcule a demanda de combustível usando as condições reais do projeto, em vez de fornecer um valor genérico de consumo..
Para projetos que ainda estão definindo capacidade, pressão, condições de combustível e operação, um Guia de compra de caldeiras a vapor industriais pode ajudar a organizar as informações necessárias antes da seleção da caldeira.
Depende da saída de vapor, condições de vapor, temperatura da água de alimentação, eficiência da caldeira e valor de aquecimento a gás natural. Calcule o consumo por hora a partir do calor útil necessário para a produção de vapor dividido pela eficiência da caldeira e valor de aquecimento do combustível.
A 1 caldeira a vapor de tonelada produz um valor nominal 1,000 kg/h de vapor em sua capacidade nominal, mas o seu consumo de gás natural não pode ser determinado com precisão apenas com base na capacidade. Pressão de vapor, temperatura, condições da água de alimentação, a eficiência da caldeira e o valor de aquecimento do gás também são necessários.
Uma fórmula simplificada é:
Consumo de Gás = Fluxo de Vapor × (Entalpia de Vapor - Entalpia de Água de Alimentação) ÷ (Eficiência da caldeira × valor de aquecimento a gás)
Use unidades consistentes e garanta que a base LHV ou HHV usada para a eficiência da caldeira corresponda à base de valor calorífico usada para o gás natural.
Sim. Para a mesma necessidade de vapor útil e a mesma base de valor calorífico do combustível, uma mudança na eficiência da caldeira altera a quantidade de energia necessária do combustível. Os valores de eficiência devem sempre ser comparados sob condições operacionais e de cálculo claramente definidas.
A capacidade da caldeira por si só é insuficiente. Uma estimativa melhor usa o perfil real de carga de vapor da planta, horário de funcionamento, condições de vapor, temperatura da água de alimentação, eficiência da caldeira e valor de aquecimento a gás natural.
Fornece capacidade de vapor, carga mínima/normal/pico, pressão de trabalho, temperatura do vapor, temperatura da água de alimentação, horário de funcionamento, retorno de condensado e informações disponíveis sobre o valor de aquecimento do gás natural. Estas informações permitem ao fabricante calcular a demanda de combustível para as condições reais do projeto.
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