Тепловой расчет котлов с кипящим слоем
Анализ методики расчета кипящего слоя (избытка воздуха, скорости на выходе из слоя, расхода сгоревшего топлива, воздуха под решетку) при заданных конструктивных характеристиках и температуре слоя. Расчет теплообмена в топке. Тепловой баланс котлоагрегата.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.08.2013 |
| Размер файла | 280,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Агентство по образованию
ГОУ ВПО АлтГТУ им. Ползунова И.И.
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Лабораторная работа
по курсу «Теплогенерирующие установки»
«Тепловой расчет котлов с кипящим слоем»
Выполнили:
студенты ТГВ-31
О.Д. Королева
Д.А. Липезин
Проверил: С.М. Кисляк
Барнаул 2006
Содержание
1. Зона кипящего слоя
2. Вывод расчетных зависимостей
2.1 Расчет кипящего слоя
2.2 Расчет теплообмена в топке
Список литературы
1. Зона кипящего слоя
Основу методики расчета кипящего слоя положено уравнение баланса тепла в слое, которое включает в себя:
приход тепла:
- тепло, выделяющееся при горении топлива в объёме кипящего слоя;
- физическое тепло, вносимое в слой псевдоожижающим воздухом и топливом;
расход тепла:
- с продуктами сгорания, избыточным воздухом и золой, выносимыми из слоя;
- тепло, воспринимаемое поверхностями нагрева, контактирующими с материалом НТКС;
- тепло на прогрев уноса, возвращаемого в НТКС;
- тепло, выводимое из слоя со сливом золы (материала слоя).
Основную проблему составляет определение доли топлива, реагирующего в слое (от всего сгоревшего топлива) и теплоотдача к поверхностям нагрева. Доля выгорающего в слое крупного кокса определяется его зерновой характеристикой, скоростью псевдоожижения и интенсивностью рециркуляции частиц. Т.е. в расчетах нужно использовать зерновую характеристику кокса.
Для практических расчетов связанных с проектированием новых и реконструкцией действующих котлов, ввиду резко переменных физических, теплофизических свойств, гранулометрического состава топлива и сложности процессов целесообразна разработка приближенной методики расчета.
Учитывая наличие опробованных методик для расчета выгорания пылеугольного факела, в методике расчета НТКС (низкотемпературного кипящего слоя) предложено определять расход сгоревшего топлива в слое как разность между топливом, сгоревшим в слое, и сгоревшим в надслоевом объёме свежим топливом и вторичным (вынос из слоя от возврата на дожигание) уносом.
При расчете необходимо учитывать изменение доли уносимых частиц Dун, зависящей от рабочей скорости в слое wкс. Последняя может быть определена только после расчета избытка воздуха. Это обстоятельство приводят к необходимости введения зависимости Dун=f(wкс), которая с достаточной точностью линеаризуется в рабочем диапазоне скоростей (37 м/с).
Таким образом, прелагаемая методика позволяет рассчитывать основные режимные характеристики работы кипящего слоя (избыток воздуха, скорость на выходе из слоя, расход сгоревшего топлива, расход воздуха под решетку) при заданных конструктивных характеристиках и температуре слоя.
Рис. 1. Схема котла с кипящим слоем
1 - система распределения воздуха (воздух должен подаваться в слой для псевдоожижения и для сгорания);
2 - система вывода золы и отработанного сорбента;3 - система питания углем и известняком; 4 - пусковая система (горелка): 5 - уголь и известняк; 6 - пар; 7 - система улавливания летучей золы: механический пылеулавитель; мешочный фильтр; 8 - уходящие газы; 9 - система теплового контроля; 10 - зола; 11 - экономайзер; 12 - питательный насос; 13 - линия возврата золы с недожогом в кипящий слой
2. Вывод расчетных зависимостей
2.1 Расчет кипящего слоя
топливо теплообмен кипящий температура
Баланс тепла в слое имеет вид:
(1.1)
где -- располагаемое тепло топлива, кДж/кг;
сл -- избыток воздуха в слое;
--расход топлива, сгорающего в слое, кг/с;
В -- расход топлива, вводимого в котел, кг/с;
сл -- температура слоя, К;
-- энтальпии продуктов сгорания, воздуха, золы при температуре слоя, кДж/кг;
kj -- коэффициент теплоотдачи к теплообменным поверхностям, Вт/м2К;
Hj -- поверхность нагрева, контактирующая с кипящим слоем, м2;
tср -- температура рабочей среды, К;
Kцi -- кратность циркуляции (отношение расхода циркулирующего материала к расходу подаваемого топлива в 1, 2-ом контурах);
tцi -- температура уноса, уловленного в i-ом золоуловителе, К;
tслив -- температура сливаемой золы (материала слоя), К.
Суммарная кратность и кратность циркуляции в 1, 2-ом контурах определяется из материального баланса для контуров, и могут быть записаны как:
(1.2)
(1.3)
где: D=(1-1)(1-2)
1, 2 -- интегральные КПД золоуловителей 1, 2 ступени.
Учитывая, что JвВр=Vв0свtвВр=Qвсвtв, кДж/кг, и обозначив:
и
уравнение (1.1) можно переписать в более удобном виде:
(1.1.а)
Расчетный расход топлива, сгорающего в слое, складывается из расходов реагирующего в объёме НТКС свежего топлива размером более уносимого, а также уноса, возвращенного на дожигание, т.е.
(1.4)
Принимая, что весь унос, возвращенный на дожигание, реагирует в объёме слоя, имеем:
(1.5)
Доля уносимых частиц в подаваемом топливе в интервале скоростей 37 м/с практически линейно зависит от рабочей скорости газов на выходе из слоя wр, т.е.
Dун=X+Ywр.
Рабочая скорость газов на выходе из слоя определяется из уравнения расхода:
, м/с(1.6)
или
, м/с(1.6.а)
Обозначив
Имеем
(1.1.б)
(1.6.б)
Расход воздуха, подаваемого под слой (для обеспечения заданных избытков воздуха и температуры кипящего слоя), определяется из (1.1а):
(1.7)
Избыток воздуха на выходе из слоя при этом (по определению) равен:
(1.8)
2.2 Расчет теплообмена в топке
Для расчета температуры газов на выходе из топки используется формула нормативного метода:
, К(1.9)
Та - теоретическая температура горения, К;
М - коэф-т, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;
у0 = 5,67·10-11 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, кВт/(м2·К4);
шср - средний коэффициент тепловой эффективности топочнфх экранов;
Fст - полная поверхность стен топочной камеры;
бт - степень черноты топки;
ц - коэффициент сохранения тепла;
Vcср - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания.
Использование этой формулы для расчета надслоевого объёма топок кипящего слоя приближает расчетную схему к традиционной, но требует уточнения методики и определения (с учетом специфики топок НТКС) адиабатической температуры горения. Адиабатическая температура в этом случае существенно ниже, чем для топок слоевых и прямоточно-факельных котлов. Это обусловлено сжиганием основной массы (до 6090%) топлива непосредственно в объеме слоя, имеющего достаточно низкую температуру (1120-1220 К).
Таким образом, выражение для определения тепловыделения в топке (соответствующее адиабатической температуре горения) может быть записано в виде:
(1.10)
где: -- максимально возможное тепловыделение в топке (т.е. тепловыделение, которое имело бы место при сжигании всего топлива в надслоевой зоне)
, кДж/кг,
-- энтальпия газов, уходящих из слоя, кДж/кг,
-- расчетные расходы топлива, сгорающие в котле и непосредственно в слое, кг/с,
Кт -- доля топлива, сгорающего в слое,
,
-- тепло, вносимое со вторичным (холодным или нагретым) воздухом;
, кДж/кг;(1.11)
-- расходы воздуха на котел и вводимого под слой, нм3/с;
-- тепло, вносимое в топку с присасываемым воздухом, кДж/кг;
-- энтальпии вторичного и холодного воздуха, кДж/кг;
-- тепло, вносимое с рециркулирующими газами и с газами, эжектируемыми с уносом из-под вынесенных уловителей, кДж/кг;
-- тепло, возвращаемое в топку с уносом, вводимым в надслоевой объем,
, кДж/кг (1.12)
где -- кратность циркуляции уноса, возврат которого осуществляется над слоем,
сзл -- теплоемкость золы (уноса) при температуре в системе возврата уноса tц, кДж/кгК.
Адиабатическая температура определяется по J- таблице при расчетном избытке воздуха на выходе из топки с учетом энтальпии золы, равной
, кДж/кг
где Кц -- суммарная кратность циркуляции, определяемая по формуле (1.2).
При этих же условиях определяется и энтальпия газов на выходе из топки, входящая в выражение для определения средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания Vcср.
Концентрация золы в продуктах сгорания рассчитывается как:
(1.13)
Тепловой баланс котлоагрегата
|
№ |
Наименование величины |
Размерность |
Обозначение |
Расчетная формула |
|
|
1 |
располагаемое тепло топлива |
кДж/кг |
|||
|
2 |
расход топлива, сгорающего в слое |
кг/с |
|||
|
3 |
потеря тепла от механического недожега |
% |
по приложению Д-Ж [1] |
||
|
4 |
скорость газов на выходе из слоя |
м/с |
Wр |
||
|
5 |
расход воздуха, подаваемого под слой |
||||
|
6 |
энтальпя продуктов сгорания |
кДж/кг |
по приложению В [1] |
||
|
7 |
энтальпя воздуха |
кДж/кг |
по приложению В [1] |
||
|
8 |
энтальпя золы |
кДж/кг |
по приложению В [1] |
||
|
9 |
кратность циркуляции |
- |
Кц1 Кц2 |
||
|
10 |
избыток воздуха на выходе из слоя |
- |
Тепловой расчет топочной камеры
|
№ |
Наименование величины |
Размерность |
Обозначение |
Расчетная формула |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
1 |
температура газов на выходе |
К |
- |
||
|
2 |
тепловыделение в топке (max) |
кДж/кг |
|||
|
3 |
энтальпия газов, уходящих из слоя |
кДж/кг |
|
по диаграмме |
|
|
4 |
доля топлива, сгорающего в слое |
Кт |
|||
|
5 |
тепло, вносимое со втооричным воздухом |
кДж/кг |
|||
|
6 |
тепло, вносимое в топку с присасываеиым воздухом |
кДж/кг |
|||
|
7 |
тепло, возвращаемое в топку |
кДж/кг |
|||
|
8 |
энтальпия золы |
кДж/кг |
|||
|
9 |
концентрация золы в продуктах сгорания |
кДж/кг |
|
|
Список литератуы
1. Тепловой расчёт котлоагрегатов малой и средней мощности: Методические указания/ С.М. Кисляк; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006.-57с.
2. Радованович. М., Сжигание топлива в псевдоожиженном слое, - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 248.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование и тепловой расчет котельного агрегата. Характеристика котла, пересчет топлива на рабочую массу и расчет теплоты сгорания. Определение присосов воздуха. Вычисление теплообмена в топке и толщины излучающего слоя. Расчет пароперегревателя.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 08.04.2011Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.
дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010Топливо, его состав, объемы воздуха и продуктов сгорания для котла определенного типа. Элементарный состав топлива. Коэффициент избытка воздуха в топке. Объёмы продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, расчет расхода топлива на весь период его работы.
контрольная работа [35,6 K], добавлен 16.12.2010Применение аппаратов с кипящим слоем. Материальный, тепловой, гидродинамический, гидравлический и конструктивный расчеты сушилки с псевдоожиженным слоем. Подбор вспомогательного оборудования: калорифера, циклона, вентилятора, питателя, разгрузителя.
курсовая работа [769,9 K], добавлен 07.08.2017Принципиальное устройство котла ДЕ16-14ГМ. Теплота сгорания топлива; присосы воздуха, коэффициенты его избытка по отдельным газоходам; энтальпии продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, расход топлива. Поверочный расчет теплообмена в топочной камере.
курсовая работа [261,7 K], добавлен 30.01.2014Особенности методики теплового расчета котлов типа ДКВР, не содержащих пароперегревателя. Выявление объема и состава дымовых газов. Определение расхода топлива, адиабатной температуры сгорания. Расчет чугунного экономайзера ВТИ, пучка кипятильных труб.
методичка [792,1 K], добавлен 06.03.2010Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку. Расход воздуха, скорость газов и диаметр сушилки. Высота псевдоожиженного слоя. Расчет толщины обечайки, днища. Расчет питателя, вентилятора. Способы повышения интенсивности и экономичности установки.
курсовая работа [524,8 K], добавлен 23.02.2016Характеристика сырьевых материалов, используемых для производства керамзитового песка, и основные процессы, происходящие при обжиге. Пути связи влаги с материалом. Принцип создания кипящего слоя. Расчет горения природного газа и теплового баланса.
курсовая работа [220,8 K], добавлен 18.08.2010Экспериментальное изучение зависимости гидравлического сопротивления слоя от фиктивной скорости газа. Определение критической скорости газа: скорости псевдоожижения и скорости свободного витания. Расчет эквивалентного диаметра частиц монодисперсного слоя.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 23.03.2015Классификация методов переработки пластиковой тары. Принцип создания кипящего слоя. Печь псевдоожиженного слоя, ее схема. Компоновка производственной линии сортировки отходов. Изменение сопротивления слоя сыпучих материалов от скорости сушильного агента.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 08.04.2015Основные контуры естественной циркуляции промышленных котлов КЕ-25-14 ГМ. Расчет теплового баланса котельного агрегата и расхода топлива, конструктивных характеристик и теплообмена в топке, первого и второго конвективных пучков. Расчет экономайзера.
курсовая работа [132,5 K], добавлен 08.04.2014Определение полезной тепловой нагрузки на выходе из печи. Расчет процесса горения: теплотворной способности топлива, теоретического расхода воздуха, состава продуктов горения. Коэффициент полезного действия печи и топки. Вычисление конвекционной секции.
курсовая работа [155,1 K], добавлен 10.12.2014Выбор способа шлакоудаления и типа углеразмолочных мельниц. Тепловой баланс котла и определение расхода топлива. Расчет теплообмена в топке, воздушного тракта, вредных выбросов в атмосферу, дымовой трубы. Регулирование температур перегретого пара.
курсовая работа [294,9 K], добавлен 05.03.2015Объем азота в продуктах сгорания. Расчет избытка воздуха по газоходам. Коэффициент тепловой эффективности экранов. Расчет объемов энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Определение теплового баланса котла, топочной камеры и конвективной части котла.
курсовая работа [115,2 K], добавлен 03.03.2013Определение объема воздуха, продуктов сгорания, температуры и теплосодержания горячего воздуха в топке агрегата. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Расчет энтальпии продуктов сгорания, теплового баланса и пароперегревателя.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 09.12.2014Анализ существующей методики получения поверхностного слоя методом электроискрового легирования, которая не учитывает образование слоя на начальном этапе. Зависимость переноса массы от плотности анода и катода. Образование первичного и вторичного слоя.
статья [684,1 K], добавлен 21.04.2014Термодинамическая эффективность работы котла-утилизатора. Расчет процесса горения топлива в топке котла, котельного агрегата. Анализ зависимости влияния температуры подогрева воздуха в воздухоподогревателе на калориметрическую температуру горения топлива.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.10.2012Характеристика оборудования котельной установки. Обслуживание котла во время нормальной его эксплуатации. Расчет объемов, энтальпий и избытка воздуха и продуктов сгорания. Расчет ширмового и конвективного перегревателя. Уточнение теплового баланса.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.08.2012Объем воздуха, необходимый для горения топлива. Выход газообразных продуктов горения. Материальный баланс печи. Выход углекислого газа из сырья. Тепловой эффект клинкерообразования. Тепловой баланс теплового агрегата. Аэродинамический расчет печи.
курсовая работа [114,1 K], добавлен 08.02.2013Расчетные характеристики топлива. Материальный баланс рабочих веществ в котле. Характеристики и тепловой расчет топочной камеры. Расчет фестона и экономайзера, камеры охлаждения, пароперегревателя. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
дипломная работа [382,2 K], добавлен 13.02.2016
