Реферат: Поверочный тепловой расчет парового котла Е-420-13,8-560 (ТП-81) на сжигание Назаровского бурого угля

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему:

“Поверочный тепловой расчет паровогокотла Е-420-13,8-560 (ТП-81) на сжигание Назаровского бурого угля ”


1. Общиеположения

 

Тепловойрасчеткотельного агрегата может быть конструкторским или поверочным.

Поверочныйрасчет котлоагрегата производится для известной конструкции котлоагрегата иззаданного состава топлива. Задачей расчета является определение экономичностикотла, проверка надежности работы, определение температуры греющей инагреваемой среды по газоходам котла. Необходимость поверочного расчета можетбыть вызвана также реконструкцией котла с целью повышения его производительностии экономичности.

Поверочныйрасчет существующей конструкции котла производится не только для номинальной,но и для частичных нагрузок, что необходимо для проведения гидравлических идругих расчетов.

Особенностьповерочного расчета заключается в том, что представляется возможностьпервоначальной найти расход топлива, так как неизвестен КПД агрегата, вчастности, потеря тепла с уходящими газами. Это потеря зависит от температурыуходящих газов, которая может быть определена только в конце расчета.Приходится предварительно задаваться температурой уходящих газов, а поокончании расчета определять истинное ее значение, а также значение КПД ирасход топлива.

Конструкторскийрасчет выполняется при создании нового типа котлоагрегата для определенияразмеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающихноминальную производительность котла при заданных параметрах пара.

Исходныеданные для теплового расчета. Расчетное задание для поверочного расчета должносодержать следующие сведения:

·           Чертежикотельного агрегата

·           Конструктивныехарактеристики топки и поверхностей нагрева

·           Гидравлическуюсхему котла

·           Типтоплива

·           Производительностькотла и параметры по первичному пару, температуру питательной воды, давление вбарабане

·           Приналичии промежуточного перегрева – расход и параметры вторичного пара на входеи выходе.

·           Величинунепрерывной продувки (%)

·           Температурухолодного воздуха

Температурауходящих газов за котлоагрегатом выбирается по условиям эффективногоиспользования тепла топлива и расходом металла на хвостовые поверхностинагрева.

Методы,последовательность и объем поверочного теплового расчета

Существуетдва метода поверочного расчета: метод последовательных приближений и методпараллельных расчетов.

Методпоследовательных приближений.

Расчет выполняетсяв следующей последовательности: по принятой температуре уходящих газоврассчитывают воздухоподогреватель и определяют температуру уходящего воздуха;рассчитывают топку с определением температуры газов на выходе из топки,пароперегреватель и водяной экономайзер, определяют температуру уходящих газови сравнивают с принятыми температурами уходящих газов и горячего воздуха.Расхождение допускается +/- 10 град. По температуре уходящих газов и +/- 40град. По температуре уходящего воздуха, после чего дают рекомендации порасчету.

Методпараллельных расчетов.

Расчет ведутпараллельно на три температуры, чтобы искомая величина находилась в пределахзадаваемых величин. Затем графически определяют истинное значение искомой величинытемпературы уходящих газов.

Такимобразом, принимают значение температуры уходящих газов и ведут параллельно трирасчета в следующем порядке: воздухоподогреватель, топка, пароперегревательныеи экономайзерные поверхности, расположенные по ходу газов.

При наличиидвухступенчатых воздухоподогревателе и экономайзеров после определения расходатоплива рассчитывают первые ступени воздухоподогревателя и экономайзера, вторуюступень воздухоподогревателя, затем топку и т.д. Последним рассчитываютэкономайзер второй ступени или пароперегреватель.

Конвективныеповерхности нагрева также рассчитывают методом параллельных расчетов. Дляграфоаналитического решение уравнений теплового баланса и теплопередачи длякаждой из трех температур уходящих газов принимают два значения температурыгазов на входе в рассчитываемую поверхность и определяют значение температурырабочей среды. Таким образом, число параллельных расчетов каждой поверхностиравно шести.

После этогорасчетную невязку баланса определяют по формуле: />. Величина невязки недолжна превышать 0,5%.

По даннымтеплового расчета составляют сводную таблицу, в которой для каждой поверхностинагрева указывают тепловосприятие, температуру и энтальпию на входе и выходеомывающих их сред, коэффициент теплопередачи и размеры поверхностей нагрева.

 

2. Краткоеописание Котельного агрегата Е-420-13,8-560 (ТП-81)

 

Котельный агрегат ТП-81,Таганрогский котельный завод (ТКЗ) однобарабанный, с естественной циркуляцией,предназначен для получения пара высокого давления при сжигании пыли сухихкаменных углей. Котельный агрегат ТП-81 спроектирован для сжигания черемховскогокаменного угля. Позже он был реконструирован для сжигания азейского бурогоугля. В настоящее время на котле сжигаются бурые угли других месторождений,таких, как мугунский, (Иркутская область), ирша — бородинский, рыбинский,переясловский и др., (Красноярский край).

Котелспроектирован для работы с параметрами:

— номинальнаяпроизводительность                          Dка 420 т/час = 116,67 кг/с

— рабочее давление вбарабане                                   Рб = 15,5 МПа

— рабочее давление навыходе из котла (за ГПЗ)      Рпп = 13,8 МПа (+5)

— температура перегретогопара                                tпп = 565(+5),°С (550±5)

— температура питательнойводы                     tпв = 230, °С

— температура горячеговоздуха                                 tгв = 400,°С

— температура уходящихгазов                                  υух = 153-167, °С

— минимальная нагрузкапри номинальных параметрах пара 210 т/час

Допускаетсякратковременная работа котла с tПВ=160°С при соответствующем снижениипаропроизводительности котла.

Компоновкакотла выполнена по П-образной схеме. Топочная камера размещена в первом (восходящем)газоходе. В поворотном газоходе расположен пароперегреватель, во втором,нисходящем газоходе, расположены в рассечку водяной экономайзер и воздухоподогреватель- двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева.

Водяной объемкотла 116м3

Паровой объемкотла 68 м3

 


/>

/>/>1-барабан; 2-топочнаякамера; 3-пылеугольная горелка; 4-холодная воронка; 5-аппарат для твердогошлакоудаления; 6-конвективная петля; 7-ширма; 8-тупени конвективногопароперегревателя; 9-паросборный коллектор; 10-экономайзер;11-воздухоподогреватель; 12-выносной сепарационный циклон; 13 — дробеструйнаяустановка


Топочнаякамера и экраны

  Топочнаякамерапризматической формы, полностью экранирована трубами 60х6,0 мм с шагом 64 мм.Материал – сталь 20. Степень экранирования топки X=96,4%. Фронтовой изадний экраны в нижней части образуют скаты «холодной воронки».

В верхнейчасти топки трубы заднего экрана образуют «аэродинамический козырек», которыйулучшает аэродинамику топки и частично затеняет ширмы пароперегревателя отпрямого излучения факела. Ширмы установлены на выходе из топки.

Аэродинамическийкозырек образует выступ в топку с вылетом 2000 мм. 50% труб заднего экранапосредством развилок имеют вертикальные участки. В трубах установлены шайбыдиаметром 10 мм. Благодаря дроссельным шайбам, основная масса пароводянойсмеси проходит через гнутые обогреваемые участки труб.

Экранныепанели подвешены к металлоконструкциям потолочного перекрытия за верхние камерыи имеют возможность свободно расширяться вниз.

В верхней инижней частях топочной камеры трубы экранов подключены к сборным коллекторам.

Дляуменьшения влияния неравномерного обогрева на циркуляцию, все экраны разбиты на18 контуров циркуляции (панели), которые имеют самостоятельные верхние и нижниеколлекторы.

Задний ифронтальный экраны имеют по 6 панелей каждый, боковые экраны — по 3 панели. Двекрайние панели заднего и фронтальный экранов состоят из 40 параллельновключенных труб, четыре средние панели — из 33 труб.

Две крайниепанели боковых экранов состоят из 37 параллельно включенных труб, средняяпанель из 36 труб.

Потолок топкии поворотного газохода экранирован трубами потолочного радиационногопароперегревателя.


Конструктивные характеристикитопочной камерыФорма топки Призма

Объем топки, м3

2240

Напряжение топочного объёма, кВт/м3

139,56

Поверхность нагрева топки, м2

1186 Степень экранирования,% 96, 4 Ширина в свету, мм 14260 Глубина в свету, мм 7424 Высота топки (расчетная), мм 23460 Тип, количество и расположение горелок

Вихревые, прямоточно-улиточные, 12 шт.

Однорядное, встречное

Диаметр и материал труб, мм 60х6, ст. 20

Жесткость ипрочность топочной камеры обеспечивается установленными по периметру подвижнымипоясами жесткости, которые связывают все экранные трубы котла в единую систему.Пояса жесткости размещены через каждые 3 м по высоте.

Обмуровка накотле многослойная облегченного типа. В районе топочной камеры она выполненанатрубной и при тепловом расширении труб перемещается в месте с этими трубами.

Конструкция обмуровки следующая: на экранныетрубы накладывается слой огнеупорного бетона на объемной металлической сетке,затем идут слои совелитовых плит и наружный слой уплотнительной обмазки, такженаносимый на металлическую сетку. Обмуровка к экранам крепится с помощьюшпилек, приваренных к экранным трубам.

Обдувкарадиационных поверхностей нагрева предусмотрена устройствами аппаратов водянойобдувки системы «Джет». Аппараты расположены в зоне наиболее интенсивногошлакования экранов: на отметке 10.00 м и 16.00 м по два аппарата слеваи справа. Удаление шлака из топки производится через устье «холодной воронки» вводяные ванны непрерывного механического шлакоудаления.

Водоопускная система выполнена из труб диаметром159х12 мм. Пароотводящие трубы диаметром 133х10 мм. Из чистого отсекабарабана котловая вода по водоопускным трубам поступает в нижние коллекторыфронтового, заднего и боковых экранов.

В котельномагрегате была принята трехступенчатая схема испарения. В настоящее время котлыпереведены на 2-х ступенчатую схему.

Фронтальный изадний экраны включены в чистый отсек барабана. Они образуют первую ступеньиспарения.

Втораяступень испарения — блоки боковых экранов — состоит из двух групп параллельновключенных выносных циклонов (426х35 мм) каждая группа состоит из двухциклонов.

Длявыравнивания солесодержания в отсеках I и II ступени испарения установлены четыре перебросныетрубы диаметром 76х6 мм (по две трубы на каждую сторону).

Пароперегреватель

На котле установленрадиационно-конвективный пароперегреватель. Радиационная частьпароперегревателя выполнена виде потолочного пароперегревателя и полурадиационныхширмовых поверхностей, расположенных в котле. Конвективные поверхностипароперегревателя расположены в горизонтальном газоходе котла.

Схема движенияпара по пароперегревателю следующая: пар из барабана котла по 12 трубам /> ø133/>10 мм подводится ктрем входным камерам потолочного пароперегревателя, откуда по 236-ти трубамнаправляется в холодный пакет КПП I, состоящий из 118 сдвоенных змеевиков, пройдяпротивоточно эти змеевики пар поступает во входную камеру крайних ширм. Лобовые1,5 петли холодного пакета выполнены из стали 12ХМФ. Пройдя крайние ширмы парпоступает в выходные камеры крайних ширм, откуда по четырем трубам справа ислева поступает в две камеры регулятора перегрева первой ступени, где наряду с охлаждениемосуществляется переработка пара из правых крайних ширм в левые средние ширмы, инаоборот.

Пройдя 8средних ширм, пар попадает в выходные камеры этих ширм, откуда по 4 трубамсправа и слева направляется во входные камеры крайних прямоточных частей“горячего пакета”, из которых каждый состоит из 29 пакетов змеевиков (по 3петли в каждом пакете).

Пройдякрайние пакеты, пар поступает в камеры регуляторов перегрева II-ой ступени, в которыходновременно с охлаждением осуществляется еще один переброс из правой крайнейчасти в левую среднюю, и наоборот. Выйдя из камер регуляторов перегрева IIой ступени, пар поступаетво входные камеры средней части горячих пакетов, каждый из которых состоит из 30пакетов змеевиков (по 3 петли в каждом пакете), и пройдя их прямотоком парпоступает в выходные камеры, откуда по 8 перепускным трубам ø133/>77 мм поступает впаросборную камеру.

Барабан котлаи сепарационные устройства

Котел ТП-81имеет один барабан с внутренним диаметром 800 мм, изготовленный излистовой ст. 16ГНМ, толщина стенки барабана — 92 мм, длинацилиндрической части –16200 мм. Барабан установлен на двух роликовыхопорах, обеспечивающих его свободное удлинение при нагревании. В серединецилиндрической части барабан жестко прикреплен к металлоконструкциям котла.Барабан предназначен для разделения пароводяной смеси на пар и воду иорганизации барботажной промывки пара питательной водой. Питательная вода,подогретая в водяном экономайзере до температуры 320-340°С, поступает по восьмитрубам диаметром 133х10 мм в чистый отсек барабана под слой котловой воды.Для предотвращения термических напряжений в стенке барабана водоподводящиетрубы снабжены защитными рубашками.

В барабанекотла питательная вода разделяется на два потока: большая часть вводится вводяное пространство, а меньшая (10-15% питательной воды), по 4-ем соединительнымтрубам (через питательный коллектор диаметром 133х4 мм) поступает на промывочноеустройство. Барботажно — промывочное устройство представляет собой горизонтальныйдырчатый щит, который состоит из 44-х промывочных листов с отверстиямидиаметром 5 мм. На эти листы непрерывно поступает питательная вода.

Листы имеютбортик, в результате чего поддерживается постоянный уровень питательной воды.Избыток питательной воды по сливным коробам поступает в чистый отсек – подуровень котловой воды. Пароводяная смесь из экранов местными коробами подводитсяк циклонам, которые расположены внутри барабана вдоль боковых стен (12/58 штук(диаметр 315 мм)). В циклонах происходит «гашение» кинетической энергиипароводяной смеси и основная сепарация пара от воды.

Пар изфронтального и заднего экранов поступает в 46 циклонов чистого отсека, а пар боковыхэкранов сепарируется в 12-и циклонах. Для того чтобы пар из циклонов не попадалв опускные трубы, под ними установлены так называемые «корыта».

Отделившийсяв корпусе циклонов пар поднимается вверх и проходит через дырчатый щит гдеотдает питательной воде растворенные в нем соли. Промывочная вода поступает подуровень котловой воды барабана. После промывки пара питательной водой, онпроходит через пластинчатый сепаратор, где происходит вторичная (тонкая) сепарацияпара. Для равномерного отвода пара по всей длине барабана в верхней его частирасположен потолочный дырчатый щит, который также состоит из 44-х листов.

Сепарационнымиустройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны (426х36 мм,сталь20). В верхней части циклона имеется перфорированный пароприемный потолок,в нижней части расположена крестовина, которая препятствует образованию воронокв опускных трубах.

Пар изциклонов по двум трубам диаметром 133х10 мм поступает под промывочныйдырчатый щит первой ступени испарения для промывки. Из водяного объема циклоновпредусмотрена непрерывная продувка котловой воды.

Пароперегреватель.Похарактеру тепловосприятия пароперегреватель радиационно-конвективного типа иделится на радиационную, полурадиационную и конвективную части. Схемапароперегревателя котла ТП-81 представлена на рис. 8.4.

Радиационная часть — потолочные трубы(диаметром 38х4 мм материал сталь 20), полностью закрывающие верх топки иконвективного газохода.

Полурадиационная часть — ширмы,расположенные над аэродинамическим козырьком на выходе из топки.

Конвективныеповерхностипароперегревателя размещены в горизонтальном газоходе — три ступени.

Пар избарабана поступает в потолочный пароперегреватель, экранирует потолок топки,горизонтального газохода, поворотной камеры, возвращается, делает большую петлюна входе в опускной газоход (эта петля является первой частью КПП 1) и поступаетна вход в ширмовый пароперегреватель (- 2 ступень пароперегревателя) проходит противотокомсредние ширмы и поступает в пароохладитель 1 ступени. Далее с перебросом слевана право пар противотоком проходит крайние ширмы и поступает во входныеколлекторы пароперегревателя первой ступени — вторая часть КПП 1. После КПП 1расположена вторая ступень впрыска. Опять, с перебросом слева на право парпоступает во входные коллекторы третьей ступени пароперегревателя, проходит еготакже прямотоком и поступает во входные коллекторы пароохладителя третьей, ступени,после чего пар подается на вход четвертой, последней ступени пароперегревателя,проходит ее прямотоком и подается в выходные коллекторы. Откуда пар подвенадцати трубам поступает в паросборную камеру с двумя противоположными выходами.

Такимобразом, по ходу пара пароперегреватель условно делится на пять частей

-        потолочныйпароперегреватель с конвективной петлей (1-я часть конвективногопароперегревателя);

-        ширмовыйпароперегреватель (20 ширм из V — образных труб), каждая ширма — 33 трубы с шагом 40 мм,материал- сталь 12Х1МФ, диаметром 32х4 мм;

— три ступениконвективного пароперегревателя (1,3 и 4 ступени)

Дляуменьшения тепловых перекосов предусмотрена трехкратная переброска пара по ширинегазохода.

Первая частьКПП 1 расположена в рассечке ширмового пароперегревателя.

Вторая частьКПП 1 — за пакетами ширмового пароперегревателя.

Третья ичетвертая ступени пароперегревателя расположены за второй частью КПП 1выполненным по прямоточной схеме относительно газов.

Пароперегревательдвухпоточный по пару (с независимым регулированием температуры пара в каждомпотоке). Каждая ступень регулирования выполняется в виде двух камерпароохладителей впрыскивающего типа, с диаметром — 325 мм.

Для впрыскаиспользуется собственный конденсат, получаемый в четырех конденсаторах,расположенных на отметке барабана котла.

Конденсациянасыщенного пара, поступающего из барабана, производится питательной водойпосле первой ступени ВЭ в установке для приготовления собственного конденсата.

Послеконденсаторов питательная вода поступает во вторую ступень ВЭ (по 4-м трубамдиаметром 159х12 мм, материал сталь 20).

Образовавшийсяконденсат собирается в сборнике конденсата и одной трубой (диаметр 133х10 мм,материал сталь 20) направляется к сниженному узлу впрыска, а затем (по 6-титрубам) — к пароохладителям.

Потолочный пароперегреватель. Из барабана котла по 12-титрубам (диаметром 108х9 мм) пар поступает во входные камеры потолочногопароперегревателя. Последний экранирует потолок топки, горизонтального газоходаи поворотной камеры.

Потолочныйпароперегреватель состоит из 174 параллельно включенных змеевиков (трубызмеевиков диаметром 38х4 мм, сталь 20, камеры диаметром 219х26 мм).Шаг между трубами 40 и 80 мм, поверхность нагрева 870 м2 (сконвективной петлей).

Змеевикипотолочного пароперегревателя за 3-ей ступенью конвективного пароперегревателяобразуют конвективную петлю (1-ая часть КПП).

Ширмовый пароперегреватель

Из выходных камер потолочного пароперегревателяпар поступает во входные смешивающие коллектора «холодных ширм» (по 6-ти трубамдиаметром 159х16 мм).

Далее парпоступает во входные коллектора 10-ти «холодных ширм» (10 труб диаметром 133х10 мм).

Каждая ширма- это 33 параллельно включенныхзмеевика (диаметр 32х4 мм, сталь 12Х1МФ).

Диаметрвходного и выходного коллектора ширм 159х16 мм, поверхность нагрева«холодных ширм» 312м2.

Из выходныхколлекторов ширм пар поступает в пароохладитель №1 (по 10-ти трубам диаметром133х10 мм), — где происходит снижение температуры перегретого пара и перваяпереброска пара по ширине газохода.

Из выходногоколлектора пароохладителя пар поступает во входные смешивающие коллекторы«горячих ширм» (по 6-ти трубам диаметром 156х16 мм) и дальше — в выходныеколлекторы «горячих ширм» (по 10-ти трубам диаметром 133х10 мм).

Поверхностьнагрева «горячих ширм» — 312м2.

Диаметрвыходного коллектора — 273х26 мм.

Конвективный пароперегреватель

Из ширмового пароперегревателя пар поступает вконвективный пароперегреватель (по 6-ти трубам диаметром 156х16 мм)первой, затем второй, третьей и четвертой ступеней КПП.

С цельюуменьшения тепловой и гидравлической неравномерности конвективная частьразделена на три последовательно включенные ступени, которые расположены вгоризонтальном соединительном газоходе. Каждая ступень состоит из 174 пакетов параллельновключенных змеевиков, расположение змеевиков – коридорное с поперечным шагом 80 мми продольным шагом 60 мм.

Диаметрытруб:

Первая ступень(2 часть КПП 1) — 32х5 мм;

Втораяступень (3 часть КПП) — 32х5 мм;

Третья ступень(4 часть КПП) — 32х6 мм;

Материал трубсталь 12Х1МФ.

Длявыравнивания температуры пара по ширине газохода в пароохладителях №2 и №3(после первой и второй ступеней КПП), осуществляется переброс пара по ширинегазохода.

Площадьповерхности нагрева: 1 ступень — 800 м2; 2 ступень — 1340 м2;<sup/>3 и 4 ступеней — по 1025 м2.

Максимальнаятемпература металла в обогреваемой зоне не должна превышать значений указанныхв таблице.

Регулированиетемпературы перегретого пара

Длярегулирования температуры перегретого пара предусмотрена схема с 3-мя последовательновключенными впрыскивающими пароохладителями.

Расчетное снижениетемпературы перегретого пара составляет:

1 впрыск — 6 °С; 2 впрыск — 11 °С; 3 впрыск — 2 °С

Температураперегрева для пароперегревателя возрастет при:

-          увеличениинагрузки,

-          снижениитемпературы питательной воды,

-          увеличенииизбытка воздуха в топке,

-          переходена сжигание более влажного топлива,

-          шлакованииэкранных труб,

-          затягиваниифакела в верх топки,

-          - припереходе на сжигание более влажного топлива.

В связи стем, что пароперегреватель котла ТП-81 имеет обширную конвективную часть,большое влияние на температуру перегретого пара оказывает величина избыткавоздуха в топке.

Водянойэкономайзер. Расположен вконвективной шахте (опускной газоход). Компоновка 2-х ступенчатая.

По ходу газовпервой идет 2-ая ступень – поверхность нагрева 870 м2, а затем,(после воздухоподогревателя 2 ступени); идет 1-я ступень — поверхность нагрева2580м2.

Водянойэкономайзер крепится на пустотелых балках, охлаждаемых воздухом от дутьевоговентилятора.

Дляохлаждения водяного экономайзера в период пусков предусмотрена линия рециркуляцииВЭ — барабан, соединяющая входные коллекторы экономайзера с водяным пространствомбарабана котла.

Междувыходными коллекторами 1- ой ступени и входными коллекторами 2-ой ступенисмонтирована дренажная линия (опорожнение 2-ой ступени экономайзера).

Шаги труб, мм(S1 x S2): 1 ступень — 80х49; 2ступень — 85х60

Живое сечениепо газам, м2: 1 ступень — 36,8; 2 ступень — 34,0

Живое сечениепо воде, м2: 1 ступень — 0,212; 2 ступень — 0,100

Поверхностинагрева м2: 1 ступень — 2580; 2 ступень – 870

Водянойэкономайзер изготовлении из труб диаметром 25х3,5, материал труб сталь 20;двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева, т.е. пакеты водяногоэкономайзера и воздухоподогревателя установлены в «рассечку».


/>

Схемапароперегревателя котла ТП-81

 

Воздухоподогреватель трубчатый,двухступенчатый. По ходу газов первой идет 2-ая ступень воздухоподогревателяповерхность нагрева которой 9180 м2, диаметр труб 51х1,5 мм,сталь 3. За 2-ой ступенью воздухоподогревателя следует I ступень водяногоэкономайзера, а далее — 1 ступень воздухоподогревателя с поверхностью нагрева19800 м2, диаметр труб 40х1,5 мм сталь3.

Весьвоздухоподогреватель изготовлен в виде отдельных секций, состоящих из труб,скрепленных трубными досками: верхняя ступень имеет 12 секций, нижняя — 24секции.

Первая походу воздуха ступень выполнена шестипоточной по газу и воздуху и четырехходовойпо воздуху. На рис. 8.5. представлена компоновка воздухоподогревателякотла ТП-81.

Втораяступень — двухпоточная по газу и воздуху и одноходовая по воздуху.

Шаги труб, мм(S1 x S2)

1-я ступень62х40,5

2-я ступень78х51

Живое сечениепо газам, м2

1-я ступень17,8

2-я ступень21,5

Живое сечениепо воздуху, м2

1-я ступень25,1

2-я ступень21,8

/>

Упрощенная схемавоздухоподогревателя котла ТП-81

1-вход воздуха; 2-трубныесекции; 3-перепускной короб между нижними и верхними секциями первой ступениВП; 4-короб, направляющий воздух из первой ступени во вторую; 5-трубные секциивторой ступени ВП

3. Исходныеданные для расчета

 

Методпоследовательных приближений;

Топливо: Итатскоеместорождение, Канско-Ачинского бассейна.

/>=130 0С; />=230 0C; />=30 0C

Расчетныехарактеристики камерных топок при Д≥75т/ч при сжигании твердых топлив.

Таблица 1.

Вид

Топочного

устройства

Топливо

Коэффиц.

избытка

воздуха на выходе из топки -/>

Допустим.

тепловая нагрузка объема по услов. горения

(/>)

Потеря тепла от хим. недожога

/>

Потеря тепла от механичес. недожога

/>

Доля уноса золы из топки, />

Камерная

топка с тв. удалением

шлака.

Бурый уголь 1,20 185 0,5-1 0,95

Присосывоздуха по газоходам: />

∆αпп=0,01; ∆αвэ=0,02(на каждую ступень);

∆αвп=0,03(накаждую ступень);

∆αт=0,05; ∆αпл=0,04


Расчетобъемов воздуха и продуктов сгорания

Расчет объемоввоздуха и продуктов горения ведется на 1 кг рабочего топлива (твердого и жидкого) или на 1 м3 газового топлива, при нормальных условиях (0 0Си 101,3 кПа).

Теоретическийобъем сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при α=1для твердого и жидкого топлив определяется по формуле Vно, в=(cr + 0,375∙sr)+0,265hr – 0,0333∙or;

Теоретическиеобъемы продуктов горения (при α=1) для твердых и жидких топлив: /> = 0,0186∙(cr+0,375∙ sr);

/>= 0,79Vно, в+0,008∙Nr;

/> = 0,111∙ hr+0,0124∙Wrр+0,0161∙ Vно, в;

Vно, г = /> + />+ />;

Расчетдействительных объемов продуктов сгорания по газоходам котла при избыткевоздуха α >1 ведется по формулам: (сведены в табл. 5.)

Объем водяныхпаров

Объем дымовыхгазов

Объемные доли3-х атомных газов

Безразмернаяконцентрация золы в дымовых газах, кг/кг

μзл=/>;

где аун-доля золы топлива, уносимой газами.

Массапродуктов сгорания, кг/кг


/>;

Расчеттеоретических объемов воздуха и продуктов сгорания для барандатского угля:

Vно, в=(cr + 0,375∙sr)+0,265hr – 0,0333∙or=

0,0889∙(29,55+0,375∙0,65)+0,265∙3,86-0,0333∙19=3,038864;

/> =0,0186∙(cr+0,375∙ sr)= = 0,0186∙(29,55+0,375∙0.65)= 0,55416;

/>= 0,79Vно, в+0,008∙Nr=0,79∙3,038864+0,008∙0,64=2,40582;

/> = 0,111∙ hr+0,0124∙Wrр+0,0161∙ Vно, в= 0,960986;

Vно, г = /> + />+ />=0,55416+2,40582+0,960986=3,920966;

Энтальпиявоздуха и продуктов сгорания (α=1) определяется по формулам:

·         длявоздуха: Ioв= Vно, в∙(С />)в

·         длядымовых газов:

Ioг= VRO/> ∙(С/>)СО/>+Vно,N/> ∙(С/>)N/> +Vнo,H/><sub/>O ∙(С/>)<sub/>H/><sub/>O,

·         длязолы: /> 

Энтальпияпродуктов сгорания при избытке воздуха α>1 определяется по формуле: Iг = Ioг + (α -1) ∙ Ioв + Iзл,

Расчеттеоретических и действительных значений энтальпий сведен в таблицу. 6.


4. Расчеттепловой баланс и КПД котла

Составлениетеплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенствамежду поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом,и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основаниитеплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход оплива.

Порекомендации расчет теплового баланса ведем в форме

 

Таблица 3

п/п

Наименование величины

Обозна-

чение

Размер-

ность

Формула или обоснование Расчет 1 Располагаемое тепло топлива

Qрр

кДж/кг

Qрр ≈ Qнr

13030 2 Температура уходящих газов

/>

Принята предварительно 130 3 Энтальпия уходящих газов

IУХ

кДж/кг Таблица.2. 869,7 4 Температура холодного воздуха

t0ХВ

Задана. 30 5  Энтальпия холодного воздуха

I0ХВ

 кДж/кг Таблица. 2. 165,328 6

Потери тепла:

от химического недожога

q3

% [табл. 3.1.] 7 от механического недожога

q4

% [табл. 3.1.] 0,5 8 в окружающую среду

q5

% [ рис. 4.1.] 0,4 9 с уходящими газами

q2

%

/>

4,758 10 Доля золы в шлаке

а Ш Л

-

(1-аун)

0,05 11 Температура сухого шлака

t Ш Л

 6000С

600 12 Энтальпия золы

Iзл

кДж/кг Форм3.3 38,836 13 Потеря с физическим теплом шлаков

q6

%

 />/>

0,0157 14 Сумма тепловых потерь

Σqпот

%

q2 +q3 +<sub/>q4 +q5 +q6

5,67 15 Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто)

/>

%

100- Σqпот

94,3 16 Давление перегретого пара за котельным агрегатом

РПП

МПа Задано 13,8 17 Температура перегретого пара

t ПП

Задано 560 18 Энтальпия перегретого пара

iПП

кДж/кг Задано 3489,5 19 Температура питательной воды

t ПВ

Задано 230 20 Энтальпия питательной воды

iПВ

кДж/кг Задано 990,2 21 Тепло, полезно используемое в котельном агрегате

Q КА

кДж/кг

/>

1095,546 22 Полный расход топлива B  (кг/с)

/>

24,74 23 Расчетный расход топлива

Bp

 (кг/с)

/> />

24,62 24 Коэффициент сохранения тепла

/>

-

/>/>

0,996

Для данноймарки и модификации котла достаточно одного слагаемого из формулы:


/>=/>,

где />-количество выработанногоперегретого пара, кг/с;

/> — удельная энтальпияперегретого пара, кДж/кг;

/>

/>

После расчетатеплового баланса приступаем к расчету воздухоподогревателя первой ступени.

5. Конвективная шахта

 

Конвективнаяшахта представляет собой опускной газоход с размещенными в ней в рассечку,водяным экономайзером и трубчатым воздухоподогревателем. Низкотемпературныеповерхности нагрева имеют двухступенчатую схему расположения. Кубы водяногоэкономайзера и воздухоподогревателя имеют «горячий» каркас и с основнымкаркасом не связаны. Такая конструкция дает возможность осуществить приваркуэтих блоков друг к другу. Сплошная заварка всех сочленений блоков устраняетприсосы воздуха и повышает тем самым экономичность котла. Тепловое расширениеконвективной шахты происходит снизу вверх, стык между верхними пакетами воздухоподогревателяи верхним водяным экономайзером уплотняется линзовым компенсатором.

Расчет первойступени трубчатого воздухоподогревателя

Расчеттрубчатого воздухоподогревателя I


Таблица 4№ п/п Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет

 

1 Диаметр труб d мм По конструкт. характеристикам 40×1,5

 

2

Шаги труб

— поперечный

— продольный

S1

S2

мм По конструкт. характеристикам

60

40,5

 

3

Относительные шаги

— поперечный шаг

— продольный шаг

σ1

σ2

мм

мм

S1/d

S2/d

1,55

1,0125

 

4

Число труб в ряду:

— поперек хода

— по ходу воздуха

Z1

Z2

шт.

шт.

По конструктивным характеристикам

156

35

 

5 Живое сечение для прохода газов

/>

м2

Характер. 17,8

 

6 Живое сечение для прохода воздуха

/>

м2

Характер. 9,31

 

7 Поверхность нагрева H

м2

Характер. 12315

 

8 Температура уходящих газов

/>

˚С Принята с последующим уточнением 130

 

9 Энтальпия

I//ух

кДж/кг

I –/>табл.

833.4155

 

10 Температура газов на входе в ВП

/>

˚С Принимается с последующим уточнением 250 300

 

11 Энтальпия

I/вп

кДж/кг

табл. 6

по α//эк 1.3

1434.1 1728.42

 

12 Температура холодного воздуха

tхв

˚С Задана 30

 

13 Энтальпия

Iхв

кДж/кг табл. 6 112,845

 

14 Тепловосприятие ступени по балансу

Qб 1,2

кДж/кг

φ(I/ — I// + ΔαI0хв)

603,7 896,1

 

15 Присос воздуха в топку

ΔαT

- таблица 3.2[1] 0,05

 

16 Присос воздуха в пылесистему

Δαпл

- таблица 3.2[1] 0,04

 

17

Отношение количества горячего воздуха к Vнo, хв

βгв

-

αT — ΔαT — Δαпл

1,15

 

18 Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП

β//вп

-

/>

1,05

 

19 Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени

I//гв

кДж/кг

/>

683,5 934,6

 

20 Температура горячего воздуха на выходе из ступени

t//гв

˚С  табл. 6 124,026 169,59

 

21 Средняя температура воздуха t ˚С

/>

78,5 99,8

 

22 Средняя температура газов

/>

˚С

/>

190 215

 

25 Средняя скорость газов

м/с

/>

11,46 12,1

 

26 Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны

α2

/>

рисунок 5.6[1] 38 40

 

27 Средняя скорость воздуха

м/с

/>

4,03 4,27 28 Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

α1

/>

рисунок 5.5[1] 48,45 49,82 29 Коэффициент использования поверхности нагрева ξ - таблица 5.5[1] 0,85

 

30 Коэффициент теплопередачи k

/>

/>

19,95 18,86 31 Температурный напор на входе газов

Δt/

˚С

/>/ — t//

125,9 130,41

 

32 Температурный напор на выходе газов

Δt//

˚С

/>// — t0хв

100

 

33 Температурный напор при противотоке

Δtпрот

˚С

/>

112,95 115,2 34 Больший перепад температур

τб

˚С

t// — t/

94,026 139,59

 

35 Меньший перепад температур

τм

˚С

/>/ — />//

120 170 36 Параметр Р -

/>

0,545 0,629 37 Параметр R -

/>

0,78 0,82 38 Коэффициент ψ - П. 5.3 рис. 5.15 [1] 0,65  0,65 39 Температурный напор Δt ˚С

ψ Δtпр

73,41 74,88 40 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

QT

кДж/кг

/>

1178 1136 /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Изграфического уточнения расчетных величин ВП-I (рис. 3) определилизначения температур уходящих газов/>=340˚Си температуру горячего воздуха на выходе из ступени t//гв<sub/>=203˚С Qбуточ=1100кДж/кг

Расчетпервой ступени водяной экономайзер

Расчет первойступени водяного экономайзер

№ п/п Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет

 

1 Диаметр труб

dн/dвн

мм По конструкт. характеристикам 25×3,5

 

2

Шаги труб

— поперечный

— продольный

S1

S2

мм По конструкт. характеристикам

80

49

 

3 Живое сечение для прохода газов

Fr

м2

/>

36,8

 

4 То же для воды

м2

/>

0,212

 

5

Относительные шаги

— поперечный шаг

— продольный шаг

σ1

σ2

-

-

S1/d

S2/d

3,2

1,96

 

6 Число рядов труб в змеевике

Z2

- По конструкт. характеристикам 228

 

7 Число змеевиков

Z1

- По конструкт. характеристикам 114

 

8 Поверхность нагрева H

м2

Πdln

/>

2580

 

9 Температура газов на выходе из ступени

/>

˚С Из расчета ВП-I 340

 

10 Энтальпия газов на выходе

I//ЭК

кДж/кг

Табл… по α//эк

1968,96

 

11 Теплосодержание воды

i/эк

кДж/кг i – S табл. [2] 990,21

 

12 Температура воды на входе в экономайзер

t/эк

˚С задана 230

 

13 Температура газов на входе в экономайзер

/>

˚С Принимается с последующим уточнением 400 450 14 Энтальпия газов на входе

I/эк

кДж/кг

табл. 6

по α//вп=1,28

2329,76 2540,2 15 Тепловосприятие ВЭКпо балансу

кДж/кг

φ(I/ — I// + ΔαэкI0хв)

361,08 533,8 16 Теплосодержание воды на выходе

i//эк

кДж/кг

i/эк + Qб/>

/>

1064,9 1100,6 17 Температура воды на выходе из ступени

t//эк

˚С

при Рэк =11,5 МПа

245,5 253,06 18 Температурный напор на входе газов

Δt/

˚С

/>/ — t//эк

154,5 196,94 19 Температурный напор на выходе газов

Δt//

˚С

/>// — t/=349-215

110

 

20 Средний температурный напор Δt ˚С

/>

131,63 149,4 21 Средняя температура газов

/>

˚С

/>

370 395 22 Средняя температура воды t ˚С

/>

237,75 241,53 23 Температура загрязненной стенки

˚С t + 25 262,75 266,53 24 Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров

rn

- таблица 5 0,317

 

25 Средняя скорость газов

м/с

/>

7,58 7,87 26 Коэффициент теплоотдачи конвекцией

αК

/>

рисунок 5.5

стр. 53 [1]

 30,25 29,4 27 Эффективная толщина излучающего слоя S м

/>

0,157

 

28 ∑ поглощательная способность

PnS

МПа×м

rn * S*0,1

0,00497

 

29 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

kr

1/ МПа

k0r × rn

k0r – рисунок 5.11[1]

(24 и 23)

37 35 30 Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

/>

рис. 5.9 4 4,5 31 Коэффициент тепловой эффективности ψ - п. 5.3 табл. 5.2 0,7

 

32 Коэффициент теплопередачи k

/>

ψ(αК + αл)

23,97 23,73 33 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи

QT

кДж/кг

/>

532,324

 

/> /> /> /> /> /> /> />

Изграфического уточнения расчетных величин ВЭК-I(рис. 5) найдемзначение уходящих газов на входе в ВЭК-I и значение температурыпитательной воды на выходе из ВЭК-I: />=392 t//эк =243С; Qбуточ=330кДж/кг

Расчетвторой ступени воздухоподогревателя

Двухступенчатаякомпоновка воздухоподогревателя позволяет подогреть воздух до 350-450 ˚С. Сущностьэтой схемы заключается в увеличении температурного напора на горячем концевоздухоподогревателя в результате переноса его горячей (второй) ступени вобласть более высокой температуры продуктов сгорания. Это позволяет сохранитьтемпературу уходящих газов на достаточно низком уровне. Температура газов передвторой ступенью воздухоподогревателя задается из условия обеспечения надежностиработы верхней трубной доски. Она должна быть не выше />=550-5800С.

Таблица 6. Расчетвоздухоподогревателя второй ступени

№ п/п Наименование величины Обозначение Размерн-ость Формула или обоснование Расчет

 

1 Диаметр труб d мм По конструкт. характеристикам

51

1,5

 

2

Шаги труб

— поперечный

— продольный

S1

S2

мм По конструкт. характеристикам

78

51

 

3

Относительные шаги

— поперечный шаг

— продольный шаг

σ1

σ2

мм

мм

S1/d

S2/d

1,5

1

 

4

Число труб в ряду:

— поперек хода

— по ходу воздуха

Z1

Z2

шт.

шт.

По конструктивным характеристикам

 

5 Общее количество труб n шт.

/>

 

6 Живое сечение для прохода газов

/>

м2

/>

21,5

 

7 Живое сечение для прохода воздуха

м2

/>

21,8

 

8 Поверхность нагрева H

м2

Πdln=

3,14*0,04*3,4*

*12598

9180

 

9 Температура уходящих газов

/>

˚С Из расчета ВЭ-I 392,5

 

10 Энтальпия

I//ух

кДж/кг  табл. 6 2239,68

 

11 Температура газов на входе в ВП

/>

˚С Принимается с последующим уточнением 450 500

 

12 Энтальпия

I/вп

кДж/кг табл. 6 2513,5 2812,65

 

15 Тепловосприятие ступени по балансу

Qб 1,2

кДж/кг

φ(I/ — I// + ΔαI0хв)

276,9 573,07

 

19 Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП

β//вп

-

βгв + />

1,065

 

20 Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени

I//гв

кДж/кг

/>

1377,6 1671,52

 

21 Температура горячего воздуха на выходе из ступени

t//гв

˚С табл. 6 245,09 296

 

22 Средняя температура воздуха t ˚С

/>

224,045 249,5

 

23 Средняя температура газов

/>

˚С

/>

421,25 446,2

 

26 Средняя скорость газов

м/с

/>

13,8 14,3

 

27 Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны

α2

/>

рисунок 5.6[1] 41,82 41,58 28 Средняя скорость воздуха

м/с

/>

6,65 6,99

 

29 Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

α1

/>

рисунок 5.5 [1] 90,24 92,15

 

31 Коэффициент теплопередачи k

/>

/>

24,3 24,4

 

32 Температурный напор на входе газов

Δt/

˚С

/>/ — t//

204,91 204

 

33 Температурный напор на выходе газов

Δt//

˚С

/>// — t0хв

189,5 34 Температурный напор при противотоке

Δtпрот

˚С

/>

197,35 197

 

35 Больший перепад температур

τб

˚С

t// — t/

42,09 93

 

36 Меньший перепад температур

τм

˚С

/>/ — />//

57,5 107,5 37 Параметр Р -

/>

0,23 0,36

 

38 Параметр R -

/>

0,732 0,86

 

39 Коэффициент ψ - П. 5.3 рис. 5.15 [1] 0,65

 

40 Температурный напор Δt ˚С

ψ Δtпр

128,3 128,05

 

41 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

QT

кДж/кг

/>

1163,43 1165,9

 

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Изграфического уточнения расчетных величин ВП-II (рис. 7) определилизначения температур уходящих газов/>=500 Стемпературугорячего воздуха на выходе из ступени t//гв =177,5 С, Qбуточ=573,07 кДж/кг

Расчетводяного экономайзера второй ступени

Температурагазов на входе во вторую ступень водяного эокономайзера /> не должна быть выше 600-650 °С(изусловий надежности работы змеевиков). ВЭК-II выполнен двух заходным идвух поточным.

Таблица 7. Расчетводяного экономайзера второй ступени

№ п/п Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет

 

1 Диаметр труб

dн/dвн

мм По конструкт. характеристикам

25

3,5

 

2

Шаги труб

— поперечный

— продольный

S1

S2

мм По конструкт. характеристикам

85

60

 

3 Живое сечение для прохода газов

Fr

м2

/>

34

 

4 То же для воды

м2

/>

0,1

 

5

Относительные шаги

— поперечный шаг

— продольный шаг

σ1

σ2

-

-

S1/d

S2/d

3,4

2,4

 

6 Число рядов труб в змеевике

Z2

- По конструкт. характеристикам

 

7 Число змеевиков

Z1

-

 

8 Поверхность нагрева H

м2

Πdln

/>

870

 

9 Температура газов на выходе из ступени

/>

˚С Из расчета ВП-II 500

 

10 Энтальпия газов на выходе

I//ЭК

кДж/кг табл. 6 2813

 

11 Теплосодержание воды

i/эк

кДж/кг

i – S табл. [2]

При Р=11,5МПа

969,5

 

12 Температура воды на входе в экономайзер

t/эк

˚С Из расчета ВЭ-I 243

 

13 Температура газов на входе в экономайзер

/>

˚С Принимается с последующим уточнением 550 650

 

14 Энтальпия газов на входе

I/эк

кДж/кг

I –/>табл. 5

по α//вп

3105,9 3695,2

 

15 Тепловосприятие экономайзера по балансу

кДж/кг

φ(I/ — I// + ΔαэкI0хв)

295,6 882,4

 

16 Теплосодержание воды на выходе

i//эк

кДж/кг

i/эк + Qб/>

/>

1030,6 1151,9

 

17 Условная темперетура воды на выходе из ступени

t//эк

˚С i – S табл. [2] 377,6 438,2

 

18 Температурный напор на входе газов

Δt/

˚С

/>/ — t//эк

172,4 211,8

 

19 Температурный напор на выходе газов

Δt//

˚С

/>// — t/

257

 

20 Средний температурный напор Δt ˚С

/>

212,13 233,95

 

21 Средняя температура газов

/>

˚С

/>

525 575

 

22 Средняя температура воды t ˚С

/>

310,3 340,6

 

23 Температура загрязненной стенки

˚С t + 25 370,3 400,6

 

28 Средняя скорость газов

м/с

/>

9,9 10,5

 

29 Коэффициент теплоотдачи конвекцией

αК

/>

рисунок 5.5

стр. 53 [1]

71,76 76,26

 

30 Эффективная толщина излучающего слоя S м

/>

0,211

 

31 ∑ поглощательная способность

PnS

МПа×м

rn * S*0,1

0,007

 

32 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

kr

1/ МПа

k0r × rn

k0r – рисунок 5.11[1]

(33и31)

9,5 10,15

 

34 Коэффициент поглощения частиц кокса

kк μк

1/ МПа Принимаем для бурого угля 0,1

 

37 Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

/>

рис. 5.9 = αН

αл = αН×а

/>

70,98 75,44

 

39 Коэффициент тепловой эффективности ψ -

п. 5.3 табл. 5.2[1]

СаО=33%

0,65 0,65 43 Коэффициент теплопередачи k

/>

ψ(αК + αл)

92,8 98,6

 

44 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи

QT

кДж/кг

/>

696,2 815,8

 

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Изграфического уточнения расчетных величин ВЭ-II (рис. 9) определимзначения температур уходящих газов/>=644Ситемпературу питательной воды на выходе из ступени t//ПВ =420,6СТепловосприятиеэкономайзера по балансу Qбуточ =812,5 кДж/кг

После расчетаВЭК-II приступаем к расчету топочной камеры.

Расчеттеплообмена в топочной камере


Расчет топки

№ п/п Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет 3 Температура горячего воздуха

tгв

˚С Из расчета ВП-II 295 4

Энтальпия горячего

воздуха

I//гв

кДж/кг табл. 6 1130 5 Тепло, вносимое в топку с воздухом

кДж/кг

(αТ-ΔαТ-Δαпл)I0гв + +(ΔαТ+Δαпл)I0хв

3110,6 6 Полезное тепловыделение в топке

кДж/кг

/> 

16088,2 7 Теоретическая температура горения

/>а

˚С

 табл. 6 при

Qт = Iа по α//Т

2051 8 Относительное положение максимума температур

-

XГ = hГ/HТ

0.219 9 Коэффициент М -

/>

0,4805 10 Температура газов на выходе из топки

/>

˚С

принята ориентировочно по t1 золы

1000 11 Энтальпия

I//Т

кДж/кг табл. 6 7150,6 12 Произведение РnS МПа×м

rn * S*0,1

(S = 5,67)

2,24 13 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

(VC)ср

/>

/>

8,5 14 Коэффициент ослабления лучей 15 — трехатомными газами

kr

1/ МПа

k0r × rn

k0r =2,1(рисунок 5.11 [1])

2,31 — золовыми частицами

kзл μзл

1/ МПа

/>

0,57 — частицами кокса

kк μк

1/ МПа табл. 7.3 [1] 0,1 Эффективная толщина излучающего слоя S м

/>

6.79 16 Оптическая толщина k -

kr + kзл μзл + kк μк

2,98 17 Критерий Бугера Bu - kPS 2,03 18 Коэффициент тепловой эффективности экранов

ψэф

- п. 7.6 таблица 7.4 [1] 0,45 19 Коэффициент β - п. 7.6 [1] 0,8 20 Коэффициент учитывающий загрязнения ширм

/>

- ξ×β 0,36 22 Средний коэффициент тепловой эффективности

ψср

-

/>

0,45 23 Температура газов на выходе из топки

/>

˚С

/>

1050 24 Энтальпия

I//Т

кДж/кг табл. 6 7551,6 25 Количество тепла воспринятого в топке излучением

/>

кДж/кг

/>

8536,6 26 Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева

/>

кВт/м2

/>

177.2 27 Теплонапр. Топочного объема

/>

кВт/м3

/>

143,21 /> /> /> /> /> /> />

6. Расчетпароперегревателя

/>

Расчетрадиационного пароперегревателя

Радиационныйпароперегреватель рассчитываемого котла закрывает потолок топки и потолокгоризонтального газохода. Поэтому приращение энтальпии пара в РПП составляет,кДж/кг,


/>

Удельноеприращение тепла в отдельных частях РПП определим по формулам:

/>

Количествоводы идущее на впрыск:

/>

Среднеетепловое напряжение поверхности топочной камеры

/>

/>

 

Таблица 8.РасчетКПП I

Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет Диаметр труб d мм По конструктивным характеристикам 32*5 Живое сечение для прохода газов

/>

м2

По конструктивным характеристикам 58,8 Живое сечение для прохода пара

/>

м2

По конструктивным характеристикам 0,198 Средний поперечный шаг труб

S1

мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг труб

S2

мм По конструктивным характеристикам 58,6 Эффективная толщина излучающего слоя S мм

/>

0,192 Относительный поперечный шаг

/>

-

/>

2,5 Относительный продольный шаг

/>

-

/>

1,83 Поверхность нагрева H

м2

По конструктивным характеристикам 1323 Температура газов на выходе из ступени

/>

°С Из расчета ВЭ 644 Энтальпия газов на выходе

/>

кДж/кг Таблица 5 3660,1 Теплосодержание пара на входе в ст.

/>

кДж/кг Из расчета впрыска I 3062,9 Температура пара на входе в ступень

/>

°С Из расчета впрыска I 420 Температура газов на входе в ступень

/>

°С Принимается 700 Энтальпия газов на входе в ступень

/>

кДж/кг Таблица 5 3825 Тепловосприятие ступени по балансу

/>

кДж/кг

/>

760,9 Теплосодержание пара на выходе из ступени

/>

кДж/кг

/>

3237,4 Температура пара на выходе из ступени

/>

°С Таблицы воды и водяного пара 472

Температурный напор на входе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

280

Температурный напор на выходе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

 

Средний темп. напор при прямотоке

/>

°С

/>

 

Средняя температура газов J °С

/>

 

Средняя температура пара t °С

/>

 

Средняя скорость газов

/>

м/с

/>

 

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

/>

/>

[5, рисунок 3]

 

Средний удельный объем пара u

м3/кг

Таблицы воды и водяного пара

 

Средняя скорость пара

/>

м/с

/>

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки пару

/>

/>

[5, рисунок 6]

 

Температура загрязненной стенки

°С t + 100

 

Суммарная толщина оптического слоя

PnS

МПа

/>

 

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

/>

[5, рисунок 11], k/>

 

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

kзл·μзл

/>

/>

 

Оптическая толщина Bu -

(kг+ kзл·/>зл+ kk·/>k)·p·S

 

Коэффициент теплоотдачи излучением

/>

/>

[5, рисунок 8]

 

Поправка на излучение газовых объемов

/>

/>

/>

 

Коэффициент теплоотдачи k

/>

/>

 

Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи

/>

кДж/кг

/>

 

Изграфического уточнения расчетных величин КПП-I vопределим значениятемператур уходящих газов/>=669 Ситемпературу питательной воды на выходе из ступени t//ПВ =455СТепловосприятиеэкономайзера по балансу Qбуточ =525 кДж/кг


Таблица 13.РасчетКПП II

Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет Диаметр труб d мм По конструктивным характеристикам 32*5 Живое сечение для прохода газов

/>

м2

По конструктивным характеристикам 46,2 Живое сечение для прохода пара

/>

м2

По конструктивным характеристикам 0,198 Средний поперечный шаг труб

S1

мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг труб

S2

мм По конструктивным характеристикам 60 Эффективная толщина излучающего слоя S мм

/>

0,198 Относительный поперечный шаг

/>

-

/>

2,5 Относительный продольный шаг

/>

-

/>

1,875 Поверхность нагрева H

м2

По конструктивным характеристикам 1340 Температура газов на выходе из ступени

/>

°С Из расчета КПП 1 669 Энтальпия газов на выходе

/>

кДж/кг Таблица 5 3689 Теплосодержание пара на входе в ст.

/>

кДж/кг Из расчета впрыска I 3186?1 Температура пара на входе в ступень

/>

°С Из расчета впрыска I 455 Температура газов на входе в ступень

/>

°С Принимается 900 1000 Энтальпия газов на входе в ступень

/>

кДж/кг Таблица 5 5100 5723?3 Тепловосприятие ступени по балансу

/>

кДж/кг

/>

1407 2028 Теплосодержание пара на выходе из ступени

/>

кДж/кг

/>

3509 3651 Температура пара на выходе из ступени

/>

°С Таблицы воды и водяного пара 569 624

Температурный напор на входе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

445 545

Температурный напор на выходе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

100 45 Средний темп. напор при прямотоке

/>

°С

/>

272,5 295 Средняя температура газов J °С

/>

784,5 834,5 Средняя температура пара t °С

/>

512 539,5 Средняя скорость газов

/>

м/с

/>

9,4 9,9 Коэффициент теплоотдачи конвекцией

/>

/>

[5, рисунок 3] 84,24 85,6 Коэффициент теплоотдачи от стенки пару

/>

/>

[5, рисунок 6] 1980 2079 Температура загрязненной стенки

°С t + 100 537 564,5 Суммарная толщина оптического слоя

PnS

МПа

/>

0,006 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

/>

[5, рисунок 11], k/>

8,91 8,25 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

kзл·μзл

/>

/>

0,65 Коэффициент теплоотдачи излучением

/>

/>

[5, рисунок 8] 14,35 18,43 Поправка на излучение газовых объемов

/>

/>

/>

23,09 28,53 Коэффициент теплоотдачи k

/>

/>

69,8 74,2 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи

/>

кДж/кг

/>

1035,2 1191,4

Изграфического уточнения расчетных величин КПП-II определим значениятемператур уходящих газов/>=827 Ситемпературу питательной воды на выходе из ступени t//ПВ =532СТепловосприятиеэкономайзера по балансу Qбуточ =966,7 кДж/кг.

Таблица 13.РасчетКПП III

Наименование величины Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет Диаметр труб d мм По конструктивным характеристикам 32*6 Живое сечение для прохода газов

/>

м2

По конструктивным характеристикам 46,2 Живое сечение для прохода пара

/>

м2

По конструктивным характеристикам 0,198 Средний поперечный шаг труб

S1

мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг труб

S2

мм По конструктивным характеристикам 60 Эффективная толщина излучающего слоя S мм

/>

0,192 Относительный поперечный шаг

/>

-

/>

2,5 Относительный продольный шаг

/>

-

/>

1,875 Поверхность нагрева H

м2

По конструктивным характеристикам 1025 Температура газов на выходе из ступени

/>

°С Из расчета КПП 1 827 Энтальпия газов на выходе

/>

кДж/кг Таблица 5 4704 Теплосодержание пара на входе в ст.

/>

кДж/кг Из расчета впрыска I 3412,6 Температура пара на входе в ступень

/>

°С Из расчета впрыска I 532 Температура газов на входе в ступень

/>

°С Принимается 1100 1200 Энтальпия газов на входе в ступень

/>

кДж/кг Таблица 5 6422 7075 Тепловосприятие ступени по балансу

/>

кДж/кг

/>

1713 2363 Теплосодержание пара на выходе из ступени

/>

кДж/кг

/>

3805,4 3954,5 Температура пара на выходе из ступени

/>

°С Таблицы воды и водяного пара 683,5 743

Температурный напор на входе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

568 668

Температурный напор на выходе газов

(прямоток)

/>

°С

/>

143,5 84 Средний темп. напор при прямотоке

/>

°С

/>

356 376 Средняя температура газов J °С

/>

963,5 1013,5 Средняя температура пара t °С

/>

608 637,5 Средняя скорость газов

/>

м/с

/>

11,1 11,6 Коэффициент теплоотдачи конвекцией

/>

/>

[5, рисунок 3] 91,8 104,3 Коэффициент теплоотдачи от стенки пару

/>

/>

[5, рисунок 6] 2178 2326,5 Температура загрязненной стенки

°С t + 100 633 662,5 Суммарная толщина оптического слоя

PnS

МПа

/>

0,006 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

/>

[5, рисунок 11], k/>

7,6 6,9 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

kзл·μзл

/>

/>

0,65 Коэффициент теплоотдачи излучением

/>

/>

[5, рисунок 8] 21,4 28,13 Поправка на излучение газовых объемов

/>

/>

/>

29,1 38,2 Коэффициент теплоотдачи k

/>

/>

78,6 92,6 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи

/>

кДж/кг

/>

1164,95 1449,6

 

Изграфического уточнения расчетных величин КПП-III определим значениятемператур уходящих газов/>=902 Ситемпературу питательной воды на выходе из ступени t//ПВ =568СТепловосприятиеэкономайзера по балансу Qбуточ =505 кДж/кг.

 

Проверка расчёта

/>

/>

/>/>

/>/>

/>

 

/>/>

|12300,32– 12975|×100%/12300,32= 4,6%

На этомрасчет котла считается законченным.

Выводы порасчету:

При сжиганиив котле непроектного вида топлива советую внести следующие конструктивныеизменения: уменьшить поверхность нагрева ВЗП-II в 2 раза.


Список используемойлитературы

 

1.Сорокина Л.А.,Федчишин В.В., Кудряшов А.Н.,«Котельные установки ипарогенераторы»: Учебное пособие. – Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2002. – 148 с

2.        Александров А.А.,Григорьев Б.А., «Таблица теплофизических свойств воды и водяногопара»: Справочник. Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных.Издательство МЭИ, 1999 — 168 с.

3.Сорокина Л.А., Федчишин В.В.,Кудряшов А.Н.,«Котельные установки и парогенераторы. Поверочныйрасчет котельного агрегата Е-160-9,8-540 (БКЗ-160-100Ф) на угле Переясловскогоместорождения»: Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – Иркутск,2004. – 91 с.

еще рефераты
Еще работы по физике