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
2240Напряжение топочного объёма, кВт/м3
139,56Поверхность 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 горелокВихревые, прямоточно-улиточные, 12 шт.
Однорядное, встречное
Диаметр и материал труб, мм 60х6, ст. 20Жесткость 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 пароперегревательИз 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
ТопливоКоэффиц.
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 0,95Присосывоздуха 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 величиныОбозна-
чение
Размер-
ность
Формула или обоснование Расчет 1 Располагаемое тепло топливаQрр
кДж/кгQрр ≈ Qнr
13030 2 Температура уходящих газов/>
0С
Принята предварительно 130 3 Энтальпия уходящих газовIУХ
кДж/кг Таблица.2. 869,7 4 Температура холодного воздухаt0ХВ
0С
Задана. 30 5 Энтальпия холодного воздухаI0ХВ
кДж/кг Таблица. 2. 165,328 6Потери тепла:
от химического недожога
q3
% [табл. 3.1.] 7 от механического недожогаq4
% [табл. 3.1.] 0,5 8 в окружающую средуq5
% [ рис. 4.1.] 0,4 9 с уходящими газамиq2
%/>
4,758 10 Доля золы в шлакеа Ш Л
-(1-аун)
0,05 11 Температура сухого шлакаt Ш Л
0С
6000С
600 12 Энтальпия золыIзл
кДж/кг Форм3.3 38,836 13 Потеря с физическим теплом шлаковq6
%/>/>
0,0157 14 Сумма тепловых потерьΣqпот
%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 агрегатомРПП
МПа Задано 13,8 17 Температура перегретого параt ПП
0С
Задано 560 18 Энтальпия перегретого параiПП
кДж/кг Задано 3489,5 19 Температура питательной водыt ПВ
0С
Задано 230 20 Энтальпия питательной водыiПВ
кДж/кг Задано 990,2 21 Тепло, полезно используемое в котельном агрегатеQ КА
кДж/кг/>
1095,546 22 Полный расход топлива B (кг/с)/>
24,74 23 Расчетный расход топливаBp
(кг/с)/> />
24,62 24 Коэффициент сохранения тепла/>
-/>/>
0,996Для 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. характеристикам60
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 характеристикам156
35
5 Живое сечение для прохода газов
/>
м2
Характер. 17,86 Живое сечение для прохода воздуха
/>
м2
Характер. 9,317 Поверхность нагрева H
м2
Характер. 123158 Температура уходящих газов
/>
˚С Принята с последующим уточнением 1309 Энтальпия
I//ух
кДж/кгI –/>табл.
833.415510 Температура газов на входе в ВП
/>
˚С Принимается с последующим уточнением 250 30011 Энтальпия
I/вп
кДж/кгтабл. 6
по α//эк 1.3
1434.1 1728.4212 Температура холодного воздуха
tхв
˚С Задана 3013 Энтальпия
Iхв
кДж/кг табл. 6 112,84514 Тепловосприятие ступени по балансу
Qб 1,2
кДж/кгφ(I/ — I// + ΔαI0хв)
603,7 896,115 Присос воздуха в топку
ΔαT
- таблица 3.2[1] 0,0516 Присос воздуха в пылесистему
Δαпл
- таблица 3.2[1] 0,0417
Отношение количества горячего воздуха к Vнo, хв
βгв
-αT — ΔαT — Δαпл
1,1518 Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП
β//вп
-/>
1,0519 Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени
I//гв
кДж/кг/>
683,5 934,620 Температура горячего воздуха на выходе из ступени
t//гв
˚С табл. 6 124,026 169,5921 Средняя температура воздуха t ˚С
/>
78,5 99,822 Средняя температура газов
/>
˚С/>
190 21525 Средняя скорость газов
Wг
м/с/>
11,46 12,126 Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны
α2
/>
рисунок 5.6[1] 38 4027 Средняя скорость воздуха
Wв
м/с/>
4,03 4,27 28 Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороныα1
/>
рисунок 5.5[1] 48,45 49,82 29 Коэффициент использования поверхности нагрева ξ - таблица 5.5[1] 0,8530 Коэффициент теплопередачи k
/>
/>
19,95 18,86 31 Температурный напор на входе газовΔt/
˚С/>/ — t//
125,9 130,4132 Температурный напор на выходе газов
Δt//
˚С/>// — t0хв
10033 Температурный напор при противотоке
Δtпрот
˚С/>
112,95 115,2 34 Больший перепад температурτб
˚Сt// — t/
94,026 139,5935 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 ˚Сψ Δtпр
73,41 74,88 40 Тепловосприятие по уравнению теплопередачиQT
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 Расчет1 Диаметр труб
dн/dвн
мм По конструкт. характеристикам 25×3,52
Шаги труб
— поперечный
— продольный
S1
S2
мм По конструкт. характеристикам80
49
3 Живое сечение для прохода газов
Fr
м2
/>
36,84 То же для воды
fв
м2
/>
0,2125
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 2287 Число змеевиков
Z1
- По конструкт. характеристикам 1148 Поверхность нагрева H
м2
Πdln
/>
25809 Температура газов на выходе из ступени
/>
˚С Из расчета ВП-I 34010 Энтальпия газов на выходе
I//ЭК
кДж/кгТабл… по α//эк
1968,9611 Теплосодержание воды
i/эк
кДж/кг i – S табл. [2] 990,2112 Температура воды на входе в экономайзер
t/эк
˚С задана 23013 Температура газов на входе в экономайзер
/>
˚С Принимается с последующим уточнением 400 450 14 Энтальпия газов на входеI/эк
кДж/кгтабл. 6
по α//вп=1,28
2329,76 2540,2 15 Тепловосприятие ВЭКпо балансуQб
кДж/кгφ(I/ — I// + ΔαэкI0хв)
361,08 533,8 16 Теплосодержание воды на выходеi//эк
кДж/кгi/эк + Qб/>
/>
1064,9 1100,6 17 Температура воды на выходе из ступениt//эк
˚Спри Рэк =11,5 МПа
245,5 253,06 18 Температурный напор на входе газовΔt/
˚С/>/ — t//эк
154,5 196,94 19 Температурный напор на выходе газовΔt//
˚С/>// — t/=349-215
11020 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 стенкиtЗ
˚С t + 25 262,75 266,53 24 Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паровrn
- таблица 5 0,31725 Средняя скорость газов
Wг
м/с/>
7,58 7,87 26 Коэффициент теплоотдачи конвекциейαК
/>
рисунок 5.5
стр. 53 [1]
30,25 29,4 27 Эффективная толщина излучающего слоя S м/>
0,15728 ∑ поглощательная способность
PnS
МПа×мrn * S*0,1
0,0049729 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
kr
1/ МПаk0r × rn
k0r – рисунок 5.11[1]
(24 и 23)
37 35 30 Коэффициент теплоотдачи излучениемαл
/>
рис. 5.9 4 4,5 31 Коэффициент тепловой эффективности ψ - п. 5.3 табл. 5.2 0,732 Коэффициент теплопередачи k
/>
ψ(αК + αл)
23,97 23,73 33 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачиQT
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 Расчет1 Диаметр труб d мм По конструкт. характеристикам
51
1,5
2
Шаги труб
— поперечный
— продольный
S1
S2
мм По конструкт. характеристикам78
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 характеристикам5 Общее количество труб n шт.
/>
6 Живое сечение для прохода газов
/>
м2
/>
21,57 Живое сечение для прохода воздуха
fв
м2
/>
21,88 Поверхность нагрева H
м2
Πdln=
3,14*0,04*3,4*
*12598
91809 Температура уходящих газов
/>
˚С Из расчета ВЭ-I 392,510 Энтальпия
I//ух
кДж/кг табл. 6 2239,6811 Температура газов на входе в ВП
/>
˚С Принимается с последующим уточнением 450 50012 Энтальпия
I/вп
кДж/кг табл. 6 2513,5 2812,6515 Тепловосприятие ступени по балансу
Qб 1,2
кДж/кгφ(I/ — I// + ΔαI0хв)
276,9 573,0719 Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП
β//вп
-βгв + />
1,06520 Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени
I//гв
кДж/кг/>
1377,6 1671,5221 Температура горячего воздуха на выходе из ступени
t//гв
˚С табл. 6 245,09 29622 Средняя температура воздуха t ˚С
/>
224,045 249,523 Средняя температура газов
/>
˚С/>
421,25 446,226 Средняя скорость газов
Wг
м/с/>
13,8 14,327 Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны
α2
/>
рисунок 5.6[1] 41,82 41,58 28 Средняя скорость воздухаWв
м/с/>
6,65 6,9929 Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны
α1
/>
рисунок 5.5 [1] 90,24 92,1531 Коэффициент теплопередачи k
/>
/>
24,3 24,432 Температурный напор на входе газов
Δt/
˚С/>/ — t//
204,91 20433 Температурный напор на выходе газов
Δt//
˚С/>// — t0хв
189,5 34 Температурный напор при противотокеΔtпрот
˚С/>
197,35 19735 Больший перепад температур
τб
˚Сt// — t/
42,09 9336 Меньший перепад температур
τм
˚С/>/ — />//
57,5 107,5 37 Параметр Р -/>
0,23 0,3638 Параметр R -
/>
0,732 0,8639 Коэффициент ψ - П. 5.3 рис. 5.15 [1] 0,65
40 Температурный напор Δt ˚С
ψ Δtпр
128,3 128,0541 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 Расчет1 Диаметр труб
dн/dвн
мм По конструкт. характеристикам25
3,5
2
Шаги труб
— поперечный
— продольный
S1
S2
мм По конструкт. характеристикам85
60
3 Живое сечение для прохода газов
Fr
м2
/>
344 То же для воды
fв
м2
/>
0,15
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. характеристикам7 Число змеевиков
Z1
-8 Поверхность нагрева H
м2
Πdln
/>
8709 Температура газов на выходе из ступени
/>
˚С Из расчета ВП-II 50010 Энтальпия газов на выходе
I//ЭК
кДж/кг табл. 6 281311 Теплосодержание воды
i/эк
кДж/кгi – S табл. [2]
При Р=11,5МПа
969,512 Температура воды на входе в экономайзер
t/эк
˚С Из расчета ВЭ-I 24313 Температура газов на входе в экономайзер
/>
˚С Принимается с последующим уточнением 550 65014 Энтальпия газов на входе
I/эк
кДж/кгI –/>табл. 5
по α//вп
3105,9 3695,215 Тепловосприятие экономайзера по балансу
Qб
кДж/кгφ(I/ — I// + ΔαэкI0хв)
295,6 882,416 Теплосодержание воды на выходе
i//эк
кДж/кгi/эк + Qб/>
/>
1030,6 1151,917 Условная темперетура воды на выходе из ступени
t//эк
˚С i – S табл. [2] 377,6 438,218 Температурный напор на входе газов
Δt/
˚С/>/ — t//эк
172,4 211,819 Температурный напор на выходе газов
Δt//
˚С/>// — t/
25720 Средний температурный напор Δt ˚С
/>
212,13 233,9521 Средняя температура газов
/>
˚С/>
525 57522 Средняя температура воды t ˚С
/>
310,3 340,623 Температура загрязненной стенки
tЗ
˚С t + 25 370,3 400,628 Средняя скорость газов
Wг
м/с/>
9,9 10,529 Коэффициент теплоотдачи конвекцией
αК
/>
рисунок 5.5
стр. 53 [1]
71,76 76,2630 Эффективная толщина излучающего слоя S м
/>
0,21131 ∑ поглощательная способность
PnS
МПа×мrn * S*0,1
0,00732 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
kr
1/ МПаk0r × rn
k0r – рисунок 5.11[1]
(33и31)
9,5 10,1534 Коэффициент поглощения частиц кокса
kк μк
1/ МПа Принимаем для бурого угля 0,137 Коэффициент теплоотдачи излучением
αл
/>
рис. 5.9 = αН
αл = αН×а
/>
70,98 75,4439 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 98,644 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 воздухаtгв
˚С Из расчета ВП-II 295 4Энтальпия горячего
воздуха
I//гв
кДж/кг табл. 6 1130 5 Тепло, вносимое в топку с воздухомQв
кДж/кг(αТ-ΔαТ-Δαпл)I0гв + +(ΔαТ+Δαпл)I0хв
3110,6 6 Полезное тепловыделение в топкеQт
кДж/кг/>
16088,2 7 Теоретическая температура горения/>а
˚Стабл. 6 при
Qт = Iа по α//Т
2051 8 Относительное положение максимума температурXГ
-XГ = hГ/HТ
0.219 9 Коэффициент М -/>
0,4805 10 Температура газов на выходе из топки/>
˚Спринята ориентировочно по t1 золы
1000 11 ЭнтальпияI//Т
кДж/кг табл. 6 7150,6 12 Произведение РnS МПа×мrn * S*0,1
(S = 5,67)
2,24 13 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания(VC)ср
/>
/>
8,5 14 Коэффициент ослабления лучей 15 — трехатомными газамиkr
1/ МПаk0r × rn
k0r =2,1(рисунок 5.11 [1])
2,31 — золовыми частицамиkзл μзл
1/ МПа/>
0,57 — частицами коксаkк 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 экрановψэф
- 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 эффективностиψср
-/>
0,45 23 Температура газов на выходе из топки/>
˚С/>
1050 24 ЭнтальпияI//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 трубS1
мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг трубS2
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 Hм2
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 472Температурный напор на входе газов
(прямоток)
/>
°С/>
280Температурный 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 параСредняя скорость пара
/>
м/с/>
Коэффициент теплоотдачи от стенки пару
/>
/>
[5, рисунок 6]Температура загрязненной стенки
tз
°С t + 100Суммарная толщина оптического слоя
PnS
МПа/>
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
kг
/>
[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 трубS1
мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг трубS2
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 Hм2
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 624Температурный напор на входе газов
(прямоток)
/>
°С/>
445 545Температурный 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 стенкиtз
°С t + 100 537 564,5 Суммарная толщина оптического слояPnS
МПа/>
0,006 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газамиkг
/>
[5, рисунок 11], k/>
8,91 8,25 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицамиkзл·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 1191,4Изграфического 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 трубS1
мм По конструктивным характеристикам 80 Средний продольный шаг трубS2
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 Hм2
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 743Температурный напор на входе газов
(прямоток)
/>
°С/>
568 668Температурный 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 стенкиtз
°С t + 100 633 662,5 Суммарная толщина оптического слояPnS
МПа/>
0,006 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газамиkг
/>
[5, рисунок 11], k/>
7,6 6,9 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицамиkзл·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.