Реферат: Проверечный расчет котла БКЗ 75-39

--PAGE_BREAK--Тип котла – БКЗ-75–39 Тип топки – ТЛЗМ-2700/3000 Паропроизводительность номинальная – 75т/ч Давление насыщенного пара в барабане котла – 3,9мПа Температура питательной воды – 1450С Топливо – Итатское (каменные уголь) Хвостовые поверхности нагрева – В/Э, ВЗП Температура уходящих газов – 141
Расчётные характеристики топлива

По табл. 4.1 для Итатское каменное угля

Wр= 40,5% Aр=6,8% Sрор + к = 0,4% Cр=36,2%

Hр=2,6% Nр= 0,4% Oр =12,7%

Qрн =12,820 Vг =48,0

Характеристики плавкости золы: t1 = 1200

t2=1220

t3 =1240

Приведённая зольность:
Aп= 10³ ·Aр/Qрн=103*6,8/12820=0,53 (2.1)
Приведённая влажность:
Wп = 10³ · Wр/ Qрн=103*40,5/12820=3,91 (2.2)
Приведённая сернистость:


Sп = 10³ · Sрор + к / Qрн=103*0,4/12820=0,031 (2.3)
Расчётные характеристики топки

По табл. 5.1. для топки ……ТЛЗМ-2700/3000……………….:

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки – αт =1,2

Тепловое напряжение площади зеркала горения – qR =1200/1300кВт/м2

Тепловое напряжение объёма топки – qV =180кВт/м3

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания – q3 =0,5

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания –

q4 =1

Для золы топлива, уносимая газами – αун =0,95

Коэффициенты избытка воздуха в газовом тракте установки

Присосы воздуха в отдельных элементах котельной установки согласно табл. 5.4.:

В конвективном пучке – Δαкп =0,1

В чугунном водяном экономайзере – Δαэ =0,1

В золоуловителе – Δαзу =0,05

В стальных газопроводах длиной L≈10 м – Δαг =0,01

Коэффициенты избытка воздуха:
За котлом (перед экономайзером) – αк = α'э = αт + Δαкп =1,3 (2.4)

За экономайзером – α«э = α'э + Δαэ =1,4 (2.5)

Перед дымососом – αg = α«э + Δαзу + Δαг =1,46 (2.6)
2.2 Объёмы воздуха и продуктов сгорания
Топливо – Итатское угол.

Теоретический объём воздуха: объём воздуха (V, м3/кг), необходимый для полного сгорания 1 килограмма твердого или жидкого топлива заданного состава определяются по уравнению:

V= 0,0889 (Ср+ 0,375Spор+к)+ 0,265Нр – 0,0333Ор (2.7)

Теоретические объемы продуктов сгорания (при α=I) при сжигании жидких топлив (Vi, м3/кг) рассчитывается по соотношениям:

а) объем азота
VN2= 0,79 V+ 0,008Np; (2.8)
б) объем трехатомных газов
<img width=«209» height=«44» src=«ref-1_1491707605-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> (2.9)
в) объем водяных паров

VH2O=0,111Hp+ 0,0124W+ 0,0161 V0 (2.10)

Объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, равные их парциальным давлениям при общем давлении 0,1 Мпа, вычисляются по соотношениям:
<img width=«91» height=«45» src=«ref-1_1491708088-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027"> (2.11)

<img width=«96» height=«45» src=«ref-1_1491708350-264.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"> (2.12)

<img width=«120» height=«21» src=«ref-1_1491708614-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029"> (2.13)
Средняя плотность продуктов сгорания(pr, кг/м3) определяется как:
    продолжение
--PAGE_BREAK--<img width=«59» height=«45» src=«ref-1_1491708844-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> (2.14)


Где масса газов(Gr, кг/кг или кг/м3) при сжигании жидких топлив находится из выражения:
Gr= 1 – 0,01· Ар+ 1,306· α· V. (2.15)

Vо = 0,0889 (Cр + 0,375 · Sрор + к) + 0,265 · Hр – 0,0333 · Oр = 0,889 (36,6+0,375*0,4)+0,265*2,6–0,0333*12,7=3,57 (2.16)
Теоретический объём азота:
VоN2= 0,79 · Vо+ 0,008 · Nр=0,79*3,53+0,008*0,4<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1491709042-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">=2,793 (2.17)
Объём трёхатомных газов:
VRO2 = 1,866 ·(Cр + 0,375 · Sрор + к /100) =1,866*<img width=«117» height=«41» src=«ref-1_1491709115-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">=0,69 (2.18)
Теоретический объём водяных паров:
VоH2O= 0,111 · Hр+ 0,0124 · Wр+ 0,0161 · Vо =0,111*2,6+0,0124*40,5+0,0161*3,5=0,848 (2.10)
Таблица 1.1



2.3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания


    продолжение
--PAGE_BREAK--Энтальпия представляет собой теплосодержание единицы объема топлива, при определённой температуре.
Энтальпия полного объёма газообразных продуктов сгорания.
Ir= I0r+I∆Vв+I∆ H2O (2.20)
В твёрдом топливе, в продуктах горения присутствуют частицы золы, которые тоже обладают энтальпией.
Ir =I0r +I∆в+I∆ H2O+ IЗЛ(2.21)
Энтальпия есть производственной теплоёмкости, тогда энтальпия теоретического объёма газа.
I0r=VRO2(СU)RO2+V0N2·(CU)N2+ V0H2O (СU)H2O (2.22)
Энтальпия избытка количества воздуха.
I∆в = (α-1) V·(CU)в (2.23)




Таблица 1.2. Энтальпии дымовых газов



2.4 Тепловой баланс котлоагрегата

Определение расхода топлива.
Тепловой баланс, как известно [α] составляется для установившегося теплового режима работы котлоагрегата на 1 кг твёрдого или жидкого и 1м3 газообразного топлива.

Тепловой баланс дает представление о характере распределения теплоты вносимой в котлоагрегат (располагаемой теплоты – Qрр, кДж/кг или кДж/м3) на полезно использованную теплоту (Q1, кДж/кг или кДж/м3) и тепловые потери (∑QПОТ= Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6, кДж/кг или кДж/м3):


QPP=Q1+∑QПОТ= Q1+ Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6, (2.24)
где Q2– потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг или кДж/м3;

Q3– потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м3;

Q4– потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м3;

Q5– потеря теплоты в окружающую среду, кДж/кг или кДж/м3;

Q6– потеря с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м3;

Теплота, вносимая в котлоагрегат (распологаемая теплота), в общем случае определяется как:
QPP= QН+ QФB+QФТ+QП-QЖД (2.25)
Здесь QНнизшая теплота сгорания топлива (для твердого и жидкого топлива – QPH, кДж/кг; для газообразного – QPH, кДж/м3).

При выполнении теплового расчета потери теплоты в котлоагрегате чаще всего выражаются относительными величинами (в процентах от распологаемой теплоты QPP):
qi=<img width=«79» height=«45» src=«ref-1_1491709438-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">(2.26)
Потеря теплоты с уходящими газами (q2=<img width=«79» height=«45» src=«ref-1_1491709709-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">)

– наибольшая из тепловых потерь, обусловлена превышением температуры уходящих газов над температурой окружающего воздуха и определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха, поступающего в агрегат:


<img width=«236» height=«51» src=«ref-1_1491709980-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> (2.27)
Iхв– энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (кДж/кг или кДж/м3), рассчитываемая по выражению:
Iхв= V∙CB∙tB, (2.28)
где СВ – теплоемкость воздуха, кДж/(м3К);

tB– температура холодного воздуха, поступающего в котлоагрегат (при отсутствии специальных указаний принимается tB=300, для которой теплоёмкость воздуха СВ = 1,3 кДж/(м3 К)).         Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (<img width=«111» height=«47» src=«ref-1_1491710530-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">) обусловлена наличием в дымовых газов продуктов неполного горения (Н2, СО, СmНnи др.) и определяется как одна из расчётных характеристик топки в зависимости от её конструкции и вида сжигаемого топлива по данным таблиц 5.1–5.3.     Потеря теплоты от механической неполноты сгорания (<img width=«111» height=«47» src=«ref-1_1491710846-313.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">) обусловлена недожогом твёрдого топлива топочной камере (удалением из топки несгоревших топливных частиц со шлаком, выносим их с дымовыми газами или провалом через щели колосниковой решетки).          Потеря теплоты в окружающую среду (<img width=«109» height=«47» src=«ref-1_1491711159-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">) обусловлена наружным охлождением котлоагрегата (потерей теплоты через его обмуровку) и при выполнении теплового расчёта определяется в зависимости от тепло- или паропроизводительности котла. В ходе расчёта суммарная потеря теплоты в окружающую среду распределяется по отдельным элементам котельного агрегата (топке, конвективному пучку и т.д.) пропорционально количеству теплоты, отдаваемой газами соответствующим поверхностям нагрева, и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты:
<img width=«113» height=«45» src=«ref-1_1491711471-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> (2.29)
где ηка – к.п.д. котлоагрегата, %.     Потеря с физической теплотой шлака (<img width=«111» height=«47» src=«ref-1_1491711745-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">)

вводится в расчёт только при сжигании твёрдых топлив и обуславливается тем, что удаляемый шлак, имея высокую температуру, выносит из топки определённое количество теплоты. Величина потери q6рассчитывается по формуле:
<img width=«155» height=«49» src=«ref-1_1491712065-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"> (2.30)
где αшл= 1-αун – доля золы топлива в шлаке (αун – доля золы в топливе уноса, определяемая по данным таблицам 5.1, 5.2);      Коэффициент полезного действия котлоагрегата (ηка, %), характеризующий эффективность использования располагаемой теплоты как:
Ηка= 100 – ∑qпот= 100 – (q2+q3+q4+q5+q6), (2.31)
Полное количество теплоты, полезно использованное в паровом котле (QКА, кДж/ч), (теплоты воспринятой поверхностями нагрева и переданной рабочему теплу), находится по уравнению:
QKA= D∙(in∙iПБ)+ Dпр∙(iI– iпв), (2.32)


Dпр– расход воды на продувку котла, кг/ч, определяемый по соотношению:
<img width=«88» height=«41» src=«ref-1_1491712461-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"> (2.33)
где Р – величина непрерывной продувки, % (при отсутствии данных по величине продувки принимается Р= 5%.

Для водогрейного котлоагрегата полное количество полезно использованной теплоты (QКА, кДж/ч) принимаются равным его номинальной теплопроизводительности, а расход воды через котел (G, кг/ч) рассчитывается по формуле:
<img width=«79» height=«45» src=«ref-1_1491712712-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> (2.34)
где i1и i2– энтальпия воды на входе в котел и на выходе из него, кДж/кг, определяемые в зависимости от ее температуры и расчетного давления по данным таблицы 8.4.

Полный расход топлива, подаваемого в топку на горение (В, кг/с или м3/с), определяется по уравнению:
<img width=«119» height=«45» src=«ref-1_1491712955-334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044"> (2.35)
Расчетный расход твердого топлива (Вр, кг/с) учитывающий механическую теплоту сгорания и используемый в дальнейшем для определения суммарных объемов дымовых газов и теплоты, передаваемой в поверхностях нагрева котла, вычисляется по формуле:


<img width=«103» height=«41» src=«ref-1_1491713289-273.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> (2.36)
Расчёт теплового баланса котла БКЗ – 75 – 39 Таблица 1.3





    продолжение
--PAGE_BREAK--2.5 Расчет теплообмена в топке
Расчёт теплообмена в топке целесообразно начинать с проверки величин видимых тепловых напряжений топочного объёма – qV(кВт/м3) и зеркала горения (только для
<img width=«83» height=«48» src=«ref-1_1491714278-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"> или

<img width=«84» height=«49» src=«ref-1_1491714540-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"><img width=«87» height=«48» src=«ref-1_1491714794-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">


Значения qVи qR, найденные по уравнениям (9.1) и (9.2), не должны выходить за пределы рекомендуемых тепловых напряжений. Отклонение расчётных тепло напряжений от рекомендованного диапазона значений свидетельствует о недопустимых условиях организации топочного процесса.

Целью поверочного теплового расчёта топки заданной конструкции является определение температуры дымовых газов на выходе из неё (UIIT, <metricconverter productid=«0C» w:st=«on»>0C), которая находится из уравнения:
<img width=«313» height=«73» src=«ref-1_1491715066-897.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">

<img width=«12» height=«21» src=«ref-1_1491715963-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

1)                 Адиабатическая (теоретическая) температура горения

Тα, К (Uα, %).

Адиабатическая температура горения – это такая температура, которая развивалась бы в топке при отсутствии теплообмена между топочными газами и луче воспринимающими поверхностями (экранами, обмуровкой и др.). Значение Uαопределяется по величине полезного тепловыделения в топке – QТ(кДж/кг; кДж/м3):
<img width=«219» height=«45» src=«ref-1_1491716036-503.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
При отсутствии подогрева воздуха, для слоевых и газомазутных топок, величина QВможет определятся по упрощённой формуле:
QB= αT· CB· tB,
В которой температура воздуха – tВ=30 0С, а теплоёмкость воздуха – СВ=1,3 кДж/(м3 К).

По найденному значению полезного тепловыделения в топке QТ, равному энтальпии дымовых газов Iαпри коэффициенте избытка воздуха αТ, используя I-U– таблицу находят величину адиабатической температуры горения Uα, 0С или Тα=Uα+273, K.

Параметр М, учитывающий влияние характера распределения температур в топке на интенсивность лучистого теплообмена, определяется в зависимости от конструктивных особенностей и конфигурации топочной камеры, вида сжигаемого топлива и способа его сжигания.

В частности, в «вертикальных» топках с верхним выходом газов параметр М находится по следующим эмпирическим уравнениям:

а) при сжигании газа и мазута:
М= 0,54 – 0,2·ХТ;
б) при камерном сжигании малореакционных твердых топлив (АШ, Т), а также каменных углей с повышенной зольностью (типа Экибастузских):
М= 0,56–0,5·ХТ;
ХТ – относительное положение максимума температур по высоте топки.

<img width=«105» height=«45» src=«ref-1_1491716539-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">,
2)     Рассчитываем тепловой рассчитываема экранов Ψср.

_ассчитывае тепловой _ассчитываема экранов (Ψс) характеризуется отношением количества лучистой теплоты воспринятой экранной поверхностью, и поступающему на ее рассчитыва тепловому потоку:




Ψi=xiּξi
4)                 Степень черноты топки αТ.

Степень черноты топки определяется структурой, физическими свойствами топочной среды и лучевоспринимающих поверхностей.

5)                 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания VCср, кДж/(кгּС) или кДж/(м3ּС). Величина VCср, входящая в уравнение (9.3), определяется по соотношению:
<img width=«121» height=«48» src=«ref-1_1491716814-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
При выполнении проверочного теплового расчета топки, для определения численных величин коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами КГ, золовыми частицами Кзл и частицами сажи Кс, а также величины средней суммарной теплоемкости газов VCср, необходимо предварительно задаваться температурой газа на выходе из топки UTIIи осуществлять расчет методом последовательных приближений. Значения температуры UTIIрекомендуется принимать в диапазоне 900+1150 0С. Если расчетная температура газов UTII, полученная по уравнению (9.3) или по номограммой отличается от принятой предварительно более чем на 100 0С, задаются новой величиной UTIIи вычесления повторяют. Если разница между принятыми предварительно вычесленным значениями UTIIне привышает 1000С, то расчет топочной камеры считают _ассчитывае и в дальнейшем используют расчетное значение температуры газов на выходе из топки.




Таблица 1.4 Расчёт теплообмена в топке котла БК3 – 75 – 39
    продолжение
--PAGE_BREAK--



2.6 Тепловой расчёт поверхности нагрева котла
Общие положения методики.

Для расчета конвективных поверхностей нагрева используются уравнения теплового баланса и теплообмена.

В уравнениях теплового баланса определяется количество теплоты Qб, отданное греющей средой – дымовыми газами или воспринятое нагреваемой средой – водой, паром и воздухом:

В уравнениях теплового баланса определяется количество теплоты Qб, отданное греющей средой – дымовыми газами или воспринятое нагреваемой средой – водой, паром и
Qб= У(II– III+Δα· IХВ),

Qб=<img width=«73» height=«45» src=«ref-1_1491718631-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">(iII-iI),

Qб=αВПСР·(IВII– IВI).
По уравнению теплообмена находится количество теплоты QТпереданное в процессе теплопередачи от греющей среды (дымовых газов) и к нагреваемой среде (воде, пароводяной смеси, пару, воздуху):

По уравнению теплообмена находится количество теплоты QТпереданное в процессе теплопередачи от греющей среды (дымовых газов) и к нагреваемой среде (воде,
QТ=<img width=«72» height=«45» src=«ref-1_1491718867-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
В уравнениях приняты следующие обозначения:

У – коэффициент сохранения теплоты;

IIи III– начальная и конечная энтальпии дымовых газов;

∆α – присос воздуха на рассчитываемом участке газохода;

IКВ– энтальпия теоретического количества воздуха, необходимого для горения, кДж/кг или кДж/м3;

D– расход нагреваемого теплоносителя (воды или пара) на рассчитываемом участке, кг/ч;

Вр – расчетный расход топлива, кг/с или м3/с;

iIи iII– начальная и конечная энтальпии нагреваемого теплоносителями (воды и пара), кДж/кг;

αвпср – среднее значение коэффициента избытка воздуха в воздухоподогревателе;

IIВи IIIВ– энтальпии теоретического количества воздуха, необходимого для горения, при температуре на входе в воздухоподогреватель и на выходе из него, кДж/кг или кДж/м3;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К);

Н – поверхность нагрева рассчитываемого участка, м2;

∆t– температурный напор, 0С.

Порядок расчета пароперегревателя.

Для пароперегревателей котлов как правило выполняется конструктивный тепловой расчет, поскольку температура перегрева пара обычно задана, а величина поверхности нагрева пароперегревателя в значительной степени зависит от вида сжигаемого топлива.

В котельных агрегатах низкого и среднего давлении обычно применяются конвективные пароперегреватели [2], представляющие собой параллельно включенные змеевики составленные из труб малого диаметра (dr= 28:42 мм) и расположенные после топки после первых рядов труб кипятильного пучка.

Для расчета пароперегревателя используются уравнения

Для расчета пароперегревателя используются уравнения

Порядок расчета конвективных пучков паровых и водогрейных котлов.

При поверочном тепловом расчете все конструктивные характеристики конвективного пучка (поверхность нагрева, диаметр и шаги труб, поперечное сечение газохода и др.) определяются из чертежа котла или по его паспортным данным, а температура и энтальпия продуктов сгорания перед котельным пучком принимаются из расчета топки или предшествующей поверхности нагрева.

Порядок расчета водяных экономайзеров.

Паровые котлы малой и средней мощности поставляются заводами изготовителями без хвостовых поверхностей нагрева и комплектуются отдельно стоящими, как правило, чугунными водяными экономайзерами ВТИ [3]. Для таких котельных установок выполняется конструктивный тепловой расчет экономайзеров, поскольку последние должны обеспечивать заданное снижение температуры уходящих газов и подогрев питательной воды.

В основу расчета водяного экономайзера закладываются условные равенства количеств теплоты, определяемых по уравнениям

Для пароперегревателей котлов как правило выполняется конструктивный тепловой расчет, поскольку температура перегрева пара обычно заданапаропеПорядок расчета

Паровые котлы малой и средней мощности поставляются заводами изготовителями без хвостовых поверхностей нагрева и комплектуются отдельно стоящими, как В

Порядок расчета воздухоподогревателей.

С целью улучшения условий воспламенения и горения влажных

С целью улучшения условий воспламенения и горения влажных и малореакционных топлив, а также при необходимости снижения потерь теплоты с уходящими газами, котлоагрегаты оборудуются воздухоподогревателями. Дымовые газы в таких воздухоподогревателях проходят внутри расположенных в шахматном порядке вертикальных труб диаметром 29:40 мм, омываемых снаружи в поперечном направлении воздушным потоком [3]. Скорость газов в воздухоподогревателях принимаются в пределах

WГ= 8:12 м/с, а скорость воздуха-

WB= (0,5·0,7)· WГ.

Расчет воздухоподогревателя, по аналогии с расчетом водяного экономайзера, основывается на условии равенства количества теплоты, определяемых по уравнениям          Поверочный тепловой расчет воздухоподогревателя, ведется с целью определения конечных температур нагреваемого воздуха и дымовых газов.
Таблица 1.5. Расчёт теплообмена в газоходах котла, твёрдое топливо
--PAGE_BREAK--