Проект котлоагрегата БКЗ-420-140 на твёрдом топливе

Размещено на http://www.allbest.ru/

71

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект котлоагрегата БКЗ-420-140 на твёрдом топливе

1. Расчётная часть

1.1 Определение конструктивных характеристик топки

Топка котла БКЗ-420-140. Предназначена для организации сжигания топлива и выделения из топлива тепла.

Для определения конструктивных характеристик топки составлен её эскиз по чертежам котла (рисунок 1).

котел паровой баланс

5200

2830

1640

7700 13800

17540

4280 2630

Рисунок 1 - Топочная камера

Площадь боковой стенки определяем как сумму площадей простых фигур (треугольники, прямоугольники, трапеции) и последующего суммирования поверхностей простых фигур:

F₁ = 0,5(5,2 + 7,7)1,64= 10,58 м²;

F₂ = 13,8?7,7 = 106,26 м²;

F₃ = 0,5(7,7 + 4,28)2,1 = 12,58 м².

Тогда поверхность боковой стенки, F_б., м²

F_б = F₁ + F₂ + F₃, (4)

F_б = 10,58 + 106,26 + 12,58 = 129,4 м².

Ширина топочной камеры по чертежу, b = 14460 мм.

Поверхность газового окна (за газовое окно принимается сечение выхода из топочной камеры), F_г.о., м²

F_г.о = 5,2?14,46 = 75,2 м².

Поверхность фронтового экрана, F_ф.э, м²

F_ф = (2,63 + 15,44) 14,46 = 261,3 м².

Поверхность заднего экрана, F_З, м²,

F_З = (2,63 + 13,8 + 2,83) 14,46 = 278,5 м².

Суммарная поверхность стен топочной камеры, F_ст., м²

F_ст. = 2F_б + F_ф + F_з.. + F_го ; (5)

F_ст.= 2·129,4 + 261,3 +278,5 + 75,2 = 873,8 м².

Если отдельные неэкранированные участки стен занимают больше 1 м² (например горелки), то их площадь вычитается из площади стен. При диаметре горелки 1,38 м и количестве 6 суммарная площадь, не занятая экранами, составит, м²

F_гор = zрd_гор²/4;

F_гор = 6р1,38²/4 = 9 м².

Тогда площадь экранированных стен топочной камеры, м²

F_экр =873,8 - 9 = 864,8 м².

Лучевоспринимающая поверхность, F_л, м²

F_л = (F_экр - F_г.о) х^m_угл + F_г.о (6)

где х^m_угл - угловой коэффициент экранов, определяемый по формуле:

х^m_угл=1-0,2((S/d)-1) (7)

S - средний шаг экранных труб, мм, 80;

D - диаметр экранных труб, мм, 60;

х^m_угл=1-0,2((80/60)-1)=0,933;

F_л = (864,8-75,2)0,933+75,2=812 м².

Объем топочной камеры, V_т, м³

V_т = F_б b; (8)

V_т = 129,4 · 14,46 = 1871 м³.

Эффективная толщина излучающего слоя, S, м

S = 3,6 V_т/F_ст; (9)

S=3,6(1871/864,8)=7,79 м.

1.2 Расчёты по топливу и продуктам сгорания

Расчет по топливу и продуктам сгорания сводится к определению объемов энтальпий продуктов сгорания топлива при расчетных значениях коэффициента избытка воздуха по газоходам по исходным данным заданного топлива.

Каменный уголь марки 1Б, месторождение - Итатское. Состав рабочей массы топлива (2, табл 1.3)

W^р = 40,5 %;

A^р = 6,8 %;

S^р = 0,4 %;

C^р = 36,6 %;

H^р = 2,6 %;

N^р = 0,4 %;

O^р = 12,7 %.

Выход летучих горючих (табл 1.3)

V^г = 48 %.

Низшая теплота сгорания топлива (табл 1.3), кДж/кг

Q^р_н = 12810 кДж/кг.

Коэффициент размолоспособности

К_ло = 1,2.

Температурные характеристики золы:

начала деформации, t₁ = 1200 ^oC;

размягчения, t₂ = 1220 ^oC;

жидкоплавкого состояния, t₃ = 1240 ^oC.

1.3 Характеристика котлоагрегата

Способ шлакоудаления - твёрдое шлакоудаление, по чертежу.

Для топок с твёрдым шлакоудалением при замкнутой системе сушки топлива горячим воздухом для бурых углей принимается t_г.в = 380 ^oC, (2, табл. 1.8).

Компоновка хвостовых поверхностей принимается двухступенчатой при П-образной компоновке котлоагрегата (т.к. t_г.в ?320 ^oC) .

1.4 Коэффициенты избытка воздуха в газовом тракте котла

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки (2, табл. 3.1)

б_т = 1,2.

Коэффициенты избытка воздуха за газоходами определяются по формуле

б''_i = б_т + ??б_i ,

где ?б_i - присосы воздуха по газоходам, ?б_к/п = 0,03; ?б _в/э = 0,02; ?б _в/п = 0,03

Коэффициенты избытка воздуха за пароперегревателем

б''_кпп = б_т + ??б_к/п ;

водяным экономайзером 2 ступени

б''_в/э2ст = б''_к/п + ??б_в/э ;

трубчатым воздухоподогревателем 2 ступени

б''_вп2ст = б''_в/э2ст + ??б_вп .

водяным экономайзером 1 ступени

б''_в/э1ст = б''_вп2ст + ??б_в/э ;

трубчатым воздухоподогревателем 1 ступени

б''_вп1ст = б''_в/э1ст + ??б_вп .

Результаты расчёта приведены в таблице 2.1.

1.5 Расчёт объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

еоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания (при =1) выполнены по формулам, исходя из рабочей массы (2, п. 4.1.1).

Теоретический объём воздуха, V^о_в, м³/кг,

V^о_в=0,0889(С^р +0,375S^р) + 0,265Н^р - 0,0333О^р ;

V^о_в=0,0889(36,6 + 0,375?0,4) + 0,265?2,6 - 0,0333?12,7 = 3,53 м³/кг.

Теоретический объём трёхатомных газов, V_RO2, м³/кг,

V_RO2= 1,866(С^р +0,375S^р)/100; (15)

V_RO2= 1,866(36,6 + 0,375?0,4)/100 = 0,69.

Теоретический объём азота, V^о_N2, м³/кг

V^о_N2= 0,79V^о_в + 0,8N^р/100;

V^о_N2= 0,79?3,53 + 0,8?0,4/100 = 2,79 м³/кг.

Теоретический объём водяных паров, Vн₂о, м³/кг;

V^о_Н2О= 0,111Н^р + 0,0124W^р + 0,0161V^о_в;

V^о_Н2О = 0,111?2,6 + 0,0124?40,5 + 0,0161?3,53 = 0,85 м³/кг.

Объём дымовых газов, м³/кг

V^о_г = V^о_RO2 + V^о_N2 + V^о_Н2О;

V^о_г = 0,69 + 2,79 + 0,85 = 4,33 м³/кг.

Результаты расчёта приведены в таблице 2.1.

Энтальпия дымовых газов, Н_Г, кДж/кг, подсчитывается по

формуле (2, п. 4.2).

Н_г = Н ^о_г + (б - 1) Н ^о_в + Н ^о_зл ,

где Н^о_г - теоретическая энтальпия газов, кДж/кг,

Н^о_г = (V_RO2c_RO2 + V^o _H2Oc_H2O + V^o _N2c_N2 )?;

Н ^о_в - теоретическая энтальпия воздуха, кДж/кг,

Н^о_в = V^o _вc_в?;

Н ^о_зл - энтальпия золы, кДж/кг, находится (1, ф-ла 2.19),

Н_зл=0,01 ?_ун А^р с_зл ?

где С_зл - теплоемкость золы, кДж/(кгК), (2, табл. 4.3).

Энтальпию золы не учитываем, если

?_унА^р?1,4% кг/МДж,

0,95?6,8/12,81 = 0,5?1,4% кг/МДж.

Расчёт теоретических и действительных энтальпий приведён в таблице 1.2.

Таблица 1.1 - Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы

Рассчитываемая величина	Топка, фестон	Пароперегреватель	Водяной экономайзер 2 ст	Воздухоподогреватель 2ст	Водяной экономайзер 1ст	Воздухоподогреватель 1ст
1	2	3	4	5	6	7
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева, б''	1,2	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева, б	1,2	1,215	1,24	1,265	1,29	1,315
(б-1) Vов, м3/кг,	0,71	0,759	0,847	0,935	1,023	1,11
Объём водяных паров , м3/кг,Vн2о = Vон2о + 0,0161(б-1) Vов	0,86	0,862	0,864	0,865	0,866	0,868
Полный объем газов, м3/кг VГ=Vо г + 1,016(б-1) Vов	5,05	5,1	5,19	5,28	5,37	5,46
Объемная доля трехатомных газов, rRO2 rRO2 = VRO2/ VГ	0,137	0,135	0,133	0,13	0,128	0,126
Объемная доля водяных паров, rH2O rH2O = VH2O/ VГ	0,17	0,169	0,166	0,164	0,161	0,159
Суммарная доля трехатомных газов и водяных паров, rn, rn=rRO2 + rH2O	0,307	0,304	0,299	0,294	0,289	0,285
Масса дымовых газов, кг/кг Gг=1-АР/100+1,306?б?Vов	6,46	6,53	6,65	6,76	6,88	6,99
Концентрация золовых частиц, кг/кг 1.мзл = Ар аун/(100Gг)	0,01	0,0099	0,0097	0,00955	0,0094	0,0092

^1.Доля золы в уносе, а_ун, составляет для камерных топок 95 % (2, табл. 4.2)

Таблица 1.2 - Энтальпии продуктов сгорания

?, оС	Ног, ккал/кг	Нов, ккал/кг	Нг = Ног + (б - 1) Нов
			бт = 1,2	б''кпп = 1,23	б''эк2ст = 1,25	б''вп2ст = 1,28	б''эк1ст = 1,30	б''вп1ст = 1,33
			Н	Н/100	Н	Н/100	Н	Н/100	Н	Н/100	Н	Н/100	Н	Н/100
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
100	598	466											752	7,72
200	1215	936									1496	7,74 8,37	1524
300	1847	1411							2242	8,27 8,28	2270
400	2533	1914					3009	8,15 8,27	3069		3107
500	3220	2417			3776	8,11 8,40 8,55 8,74 8,83	3824		3897
600	3913	2931			4587		4646
700	4632	3455	5323	8,40 8,52 8,66 8,82 8,99 9,02 9,15 9,24 9,33 9,38 9,43 9,49 9,58 9,60 9,62	5427
800	5365	3989	6163		6282
900	6114	4530	7020		7156
1000	6871	5077	7886		8039
1100	7635	5667	8768
1200	8428	6194	9667
1300	9217	6762	10569
1400	10018	7334	11485
1500	10827	7909	12409
1600	11645	8488	13342
1700	12466	9069	14280
1800	13293	9651	15223
1900	14124	10240	16172
2000	14964	10830	17130
2100	15805	11424	18090
2200	16649	12017	19052

1.5Экономичность работы парового котла. Расход топлива на котёл

Составляется тепловой баланс, определяется КПД и расход топлива.

Таблица 1.3- Тепловой баланс и расход топлива

Рассчитываемая величина	Формула	Расчет
1	2	3
Располагаемое тепло, Qрр, кДж/кг	Qнр + Qвнш	12800+327 = 13127
Теплота внешнего подогрева воздуха в калорифере, Qвнш, кДж/кг	(вг.в+?бвп)свt'впVов, вг.в=бт-?бт-?б пл ?бт, ?б пл - присосы воздуха в топке и в системе пылеприготовления, 0,02; 0,04 (2, табл. 3.3, 3.2)	(1,14+0,03)1,32?60?3.53=327 1,2-0,02-0,04=1,14 ?бт = 0,02- для газоплотных экранов
Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель, t' вп., оС	Принимается для Wр?30%, (1, табл. 1.5)	60
Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель, Но'.в., кДж/кг	Таблица 1.2	280
Температура уходящих газов, ?ух, оС	По заданию	160
Энтальпия уходящих газов, Нух кДж/кг	Таблица 4 при ?ух и бух	1215
Температура холодного воздуха, tх.в., оС	Задана	10
Энтальпия холодного воздуха, Нох.в., кДж/кг	Таблица 4	47
Потеря тепла:с уходящими газами, q2,%	(Нух-бух Нохв)(100- q4)/Qрр	(1215-1,33?47)(100--0,5)/13127= 8,73
от химического недожога, q3, %	(2,табл.4.2;4.4(1,табл.46)	0
от механического недожога, q4, %	(2,табл.4.2;4.4),(1,табл.4.6)	0,5
в окружающую среду,q5, %	(60/Dном)/(lg Dном), (2, ф-ла 5.4)	(60/111)/(lg 111)==0,264
с физическим теплом шлака, q6 шл	Ар(сt)зл(1-аун)/Qрр	6,8?560,1(1--0,95)/13127=0,0145
Температура шлака, tзл, оС	600- для твёрдого шлакоудаления	600
Энтальпия золы (сt)зл, кДж/кг	сзлtзл	0,9335 ? 600 = 560,1
КПД котлоагрегата, ка, %	100-q, (q=q2+q3 + q4 + q5+q6шл)	100-9,5085=90,5 (8,73+0,5+0,264+0,0145= =9,5085)
Температура перегретого пара, tn.n, оС	По заданию	535
Давление перегретого пара, Рп.п, МПа	По заданию	15
Энтальпия перегретого пара, hп.п, кДж/кг	(3, табл. III)	3407,6
Температура питательной воды, tп.в, оС	По заданию	185
Энтальпия питательной воды, hп.в, кДж/кг	(3, табл. III) при 17,92 МПа и 185 оС	793,5
Расход первичного пара, D, кг/с	По заданию	111
Расход продувочной воды, Dпр, кг/с	0,01РпрD	0,01?1 ?111=1,1
Энтальпия котловой воды, hк.в, кДж/кг	(3, табл.I) по Р в барабане (1,76)	1683
Тепло полезно использованное в котлоагрегате, Qк.а, кДж/с (кВт)	D(hп.п-hп.в)+ Dпр(hк.в - hп.в)	111(3407,6-793,5)+ +1,1(1683-793,5)=291143,6
Полный расход топлива, В, кг/с	Qк.а*100/QPP* зка	291143,6?100 = 24,5064 13127 ? 90,5
Расчётный расход топлива, Вр, кг/с	В(1-( q4 /100))	24,5064 (1-(0,5/100))=24,38
Коэффициент сохранения тепла, ц		1-(0,264/(90,5+ +0,264))=0,997

2. Расчёт системы пылеприготовления

Для бурых высокореакционных углей (V^г = 45 %) с высокой влажностью (40,5 %) выбирается система пылеприготовления с замкнутой схемой сушки горячим воздухом с прямым вдуванием. Для данного вида топлива выбираем молотковую мельницу. Количество устанавливаемых мельниц зависит от паропроизводительности котла, при 400 т/ч допускается установка трёх мельниц на котёл.

Производительность одной мельницы, кг/с

В_м = К_запВ/n_м,

где n_м - количество мельниц , 3;

В - полный расход топлива на котёл, кг/с, 24,38;

К_зап - коэффициент запаса, 1,45, (3, с. 11).

В_м = 1,45?24,38/3 = 11,78 кг/с = 42,42 т/ч.

Мельница молотковая тангенциальная, ММТ-2000/2200/735, 55,3 т/ч.

2.1 Тепловой баланс сушильно-мельничной системы

2.1.2 Газовоздушная сушка

Приходные статьи баланса

q_прих = q_в + q_мех + q_прис ,

где q_в - физическое тепло, вносимое в размольное устройство с воздухом, кДж/кг;

q_мех - тепло, выделяющееся в результате работы размалывающих органов,кДж/кг;

q_прис - физическое тепло присосов холодного воздуха, кДж/кг .

Физическое тепло, вносимое с воздухом, кДж/кг

q_в = g_в c_в t_{в +} g_г c_г t_г,

где g_в = V_в^о б₁ с_в= 3,53?0,55?1,29=2,5 кг/кг;

t_в = t_гв = 380^оС;

с_в - теплоёмкость воздуха, кДж/(кг?град), 1,06 (3,табл. 7);

c_г - теплоёмкость газов, отбираемых из верхней части топочной камеры, кДж/(кг?град), 1,16;

t_г = 1000 ^оС.

q_в = 2,5? 1,06 ?380 + g_г ?1,16 ?1000 = 1007 + 1160 g_г;

Тепло, выделяющееся в результате работы размалывающих органов, кДж/кг

q_мех = К_мех Э_разм,

где К_мех - коэффициент, учитывающий долю энергии, переходящей в тепло в процессе размола, 0,8 (3, с.14);

Э_разм - удельный расход энергии на размол, кДж/кг, 40 (3, табл. 8).

q_мех = К_мех Э_разм;

q_мех = 0,8? 40 = 32 кДж/кг.

Физическое тепло присосов холодного воздуха, кДж/кг

q_прс = К_прис (g_г + g_в )c_хв t_хв,

где t_хв - температура холодного воздуха, ^оС, 10;

К_прис - коэффициент присоса холодного воздуха в систему, 0,2 (3, с. 14);

g_в = 1,37 кг/кг;

c_хв - теплоёмкость холодного воздуха, кДж/(кг?гр), 1,00427.

q_прс = 0,2 ? (g_г+2,5)?1,00427?10 = 5,02 + 2,00854g_г, кДж/кг.

Расходные статьи теплового баланса, кДж/кг

q_расх = q_исп + q_св'' + q_{тл +} q₅ ,

где q_исп - тепло, затрачиваемое на испарение влаги, кДж/кг;

q_св'' - тепло, уносимое из установки с сушильным агентом, кДж/кг;

q_тл - тепло, затрачиваемое на подогрев топлива, кДж/кг;

q₅ - потеря тепла от охлаждения установки в окружающую среду, кДж/кг.

Тепло, затрачиваемое на испарение влаги, кДж/кг

q_исп = ?W(2500+1,9t₂ - 4,19 t_тл),

где ?W - количество испарённой влаги на 1 кг сырого топлива, кг/кг,

?W = (W^р - W^пл)/(100- ?W) ;

?W = (40,5 - 12)/(100 - 12) = 0,32 кг/кг;

t₂ = t_2м - 5 ;

t₂ = 140 - 5 = 135 ^оС;

t_2м - температура пылевоздушной смеси за мельницей, ^оС, 140 (3, табл. 2);

t_тл - температура сырого топлива, ^оС, 10 (t_тл = t_хв = 10) .

q_исп = 0,32(2500+1,9?135 - 4,19? 10) = 868,7 кДж/кг.

Тепло, уносимое из установки с аэросмесью, кДж/кг

q_св'' = (1 + К_прис)(g_г c_г + g_в c_в) t₂,

где К_прис = 0,2 , (3, с. 14);

g_в = 2,5 кг/кг;

c_в = 1,0153 кДж/(кг?град);

c_г = 1,055 кДж/(кг?град);

t₂ = 135 ^оС.

q_в'' = (1 + 0,2) (g_г?1,055 + 2,5? 1,0153) 135 = 411 + 170,9 g_г, кДж/кг.

Тепло, затрачиваемое на подогрев топлива, кДж/кг

q_тл = ((100 - W^р)/100)(c_тл^с+( W^пл ?4,19)/(100 - W^пл))( t_2т - t_тл),

где c_тл^с - теплоёмкость сухой массы топлива, кДж/(кг?град), 1,16 (3, с. 17);

t_2т - температура угольной пыли в конце установки,

^оС,135, (t_2т = t₂);

t_тл = 10 ^оС.

q_тл = ((100 - 40,5)/100)(1,16+( 12 ?4,19)/(100 - 12))(135 - 10) =

=128,8 КДж/кг.

Потеря тепла от охлаждения установки в окружающую среду, кДж/кг

q₅ = Q₅^общ/В_м,

где Q₅^общ - часовая потеря тепла на охлаждение установки, кВт, 30,

для ММТ-2000/2200/735.

q₅ = 30/9,752 = 3,076 кДж/кг.

Из теплового баланса уточняем количество подмешиваемых газов, подаваемых в сушильно-мельничную систему, кг/кг

q_в + q_мех + q_прис = q_исп + q_св'' + q_{тл +} q₅;

1007+1160 g_г+32+5,02+2,00854 g_г=868,7+411+170,9 g_г+128,8+3,076;

g_г = 0,37 кг/кг.

Расход сушильного агента, кг/кг

g_са = g_г + g_в = 0,37 + 2,5 = 2,87 кг/кг.

2.1.3 Проверка правильности выбранного типоразмера мельницы

Пересчёт размольной производительности мельницы, т/ч

К''_ло П''_вл1 П''_вл2 П''_др (ln100/R'₉₀)^0.5

В'' =В'_м ,

К'_ло П'_вл1 П'_вл2 П'_др (ln100/R''₉₀)^0.5

где В'', В'_м - производительность мельницы на рассчитываемоми эталонном топливе, т/ч, В'' и 55,3;

W^р , К'_ло , R₅, R'₉₀ W^пл- характеристики эталонного топлива, 33%;

1,7; 20%; 55%; 8%;

W^ср - средняя влажность топлива,%,

W^ср''= (W^р ''+ 3 W^пл)/4 =(40,5+3?12) /4 = 19,125 %;

W^ср'=(33+3?8)/4 = 14,25%;

К - константа,

К'' = 1 + 1,07 W^ср = 1 + 1,07?19,125 = 21,46;

К' = 1+1,07?14,25= 16,25;

П''_вл1 , П'_вл2 - поправочные коэффициенты:

П''_вл1 = ((К²-W^ср2)( К²-W^пл2))^0,5=((21,46²-19,125²)/( 21,46²-12²))^0,5=0,55;

П'_вл1 = ((16,25²-14,25²)/( 14,25²-8²))^0,5=0,646

П''_вл2 = (100- W^ср)/(100- W^р)=(100-19,125)/(100-40,5)=1,36;

П'_вл1 =(100-14,25)/(100-33)=1,28;

П'_др , П''_др - поправка, 0,99 , 1,04 (3, рис. 7).

В''=55,3(1,2?0,55?1,36?1,04?(ln100/55)^0.5)/(1,7?0,646?1,28?0,99(ln100/26)^0.5=

= 52,5 т/ч.

Сушильная производительность мельницы, кг/с (3,с. 25-26)

V_мвв

В_с = ,

g_са (0,774 + 0,786К_прис + 0,00125d'_см + 1,245?W)

где в - поправочный коэффициент на барометрическое давление и температуру эа мельницей,

в = 273(Б -(S'_мв/13,6))/((273+t'_мв)760)= 273(760 -(150/13,6))/((273+140)760)=0,65;

Б=760 мм рт. ст.;

S'_мв = 150 мм вод. ст.;

t'_мв = 140 ^оС;

V_мв - производительность мельничного вентилятора, м³/с,

V_мв = ((1+К_прс)g_в/с_в)+(?W/ с_вп)+( g_г/ с_г))((273+ t'_мв)/273)В_м =((1+0,2)2,5/1,016)+(0,32/ 0,804)+0,37/1,06))((273+140)/273)11,78= 76 м³/с;

g_са = 2,87 кг/кг;

К_прис = 0,18;

с_в = 1,016 кг/м³;

с_г = 1,06 кг/м³;

d'_см - влагосодержание сушильного агента на входе в мельницу, г/кг,10,

10(9Н^р + W^р) + с_в бV^о_в d_в 10(9?2,6+40,5)+1,06?1,33?3,53?10

d_г = = =11,66 г/кг;

1 + с_в бV^о_в - 0,01А^р 1 + 1,06?1,33?3,53 - 0,01? 6,8

d_в g_в + d_г g_г 10?2,5 + 11,66?0,37

d'_см = = 10,2;

g_в + g_г 2,5 + 0,37

?W=0,32 %.

76?0,65

В_с = =

2,87 (0,774 + 0,786?0,2 + 0,00125?10,2 + 1,245?0,32)

= 12,816 кг/с (46,14т/ч).

Условие В'' ? В_м и В_с ? В_м выполнено (52,5?42,42; 46,14?42,42).

2.2 Расчёт горелочных устройств

2.2.1 Выбор типоразмера горелочных устройств

Для пылеугольных топок с твёрдым шлакоудалением тип выбираемого горелочного устройства зависит от марки сжигаемого топлива. При высокореакционных топливах и высоком содержании влаги рекомендуются прямоточные щелевые горелки. При сжигании бурых углей выбираем вертикально-щелевые горелки с центральной подачей пылевоздушной смеси.

2.2.2 Расчёт проходных сечений при газовоздушной сушке топлива

Определение проходного сечения для первичной аэросмеси.

Количество влажного сушильного агента в конце системы пылеприготовления, кг/кг

g_вл.са =( g_г + g_в) (1+1,5К_прис) + ?W,

где (g_г + g_в )- количество сушильного агента, подаваемого в пылесистему, кг/кг, 2,87 (п. 3.1.1);

К_прис = 0,2 (п. 3.1.1);

?W = 0,32 (п. 3.1.1).

g_вл.са = 2,87 (1+1,5?0,2) + 0,32 = 4,051 кг/кг.

Расход первичной пылегазовоздушной смеси через одну горелку, м³/с

(3, ф-ла 42)

V₁ = (В_р/z_г)(( g_г/с_г + g_в/с_в)(1+1,5К_прис) + (?W/ с_вп)) (273 + t₂) /273,

где В_р - расход топлива на котёл, кг/с, 24,38;

z_г - число горелок, 6 (3, табл. 10) ;

g_г - количество подаваемых газов, кг/кг, 0,37;

g_в = 2,5 кг/кг;

с_в = 1,285 кг/нм³;

с_г = 1,3 кг/нм³;

К_прис = 0,2 %;

?W = 0,32;

с_вп = 0,804 кг/нм³ ;

t₂ = 135 ^оС.

V₁ = (24,38/6)(( 0,37/1,3 + 2,5/1,285)(1+1,5?0,2) + (0,32/0,804)) (273 +

+ 135) /273 = 20,1 м³/с.

Проходное сечение канала первичной смеси, м²

F₁ = V₁/W₁.

где W₁ - рекомендуемая скорость в канале первичной смеси, м/с, 30 (3, табл. 13)

F₁ = 20,1/30 = 0,67 м².

Определение проходного сечения горелки для вторичного воздуха.

Коэффициент расхода вторичного воздуха

б₂ = б_г - б₁,

где б_г - коэффициент избытка воздуха перед горелкой, 1,18 (1, ф-ла 1.9),

б_г = б_т - ?б_т = 1,2 - 0,02 = 1,18;

б₁ - коэффициент расхода первичного воздуха, 0,55.

б₂ = 1,18 - 0,55 = 0,63.

Расход вторичного воздуха через горелку, м³/с

V₂ = (V_в^о б₂ В_р/z_г)((273+t_гв)/273),

где t_гв - температура воздуха за воздухоподогревателем, ^оС, 300.

V₂ = (3,53?0,63 ?24,38/6)((273+380)/273) = 21,6 м³/с.

Проходное сечение для канала вторичного воздуха, м²

F₂ = V₂/ W₂,

где W₂ - рекомендуемая скорость вторичного воздуха, м/с, 38 (3, табл. 13)

F₂ = 21,6/38 = 0,57 м².

2.2.3 Определение конструктивных размеров горелок с центральной подачей пылевоздушной смеси

В этой конструкции горелок подвод как первичной пылевоздушной смеси, так и вторичного воздуха производится по двум цилиндрическим каналам.

Диаметр канала для первичной пылевоздушной смеси, м

d₁ = v0,637F₁ ;

d₁ = v0,637?0,67 = 0,653 м.

Диаметр канала для вторичного воздуха, м

d₂ = v0,637F₂ ;

d₂ = v0,637?0,57 = 0,602 м.

Принимаем одноярусное расположение шести горелок на уровне h_г = 5,47 м от середины холодной воронки.

3. Тепловой расчёт топочной камеры

Задача теплового расчета топочной камеры заключается в определении её тепловосприятия, снижения температуры продуктов сгорания, которая зависит от лучевоспринимающей поверхности экранов и объема топки. Расчёт приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Расчет теплообмена в топочной камере

Величина	Формула	Расчет
1	2	3
Коэффициент избытка воздуха в топке, бm	(табл. 1.3)	1,2
Присос воздуха в систему пылеприготовления, Дбпл	(2, табл.3.2)	0,04(ММТ)
Температура горячего воздуха, tг.в, оС	(1, табл.1.6)	380
Энтальпия горячего воздуха, Ног.в, кДж/кг	Таблица 1.2	1813
Тепло вносимое в топку воздухом, Qв, кДж/кг		(1,2-0,02-0,04)1813+ +(0,02 + 0,04)?47=2070
Полезное тепловыделение в топке, Qт, кДж/кг	Q=Qв.вн	13127((100-0-0,5- -0,0145)/(100-0,5))+2070- -327=14868
Теоретическая температура горения, ?а, оС	Таблица 1.2, при На=Qт	1762
Относительное положение максимума температур на выходе из топки, ХТ	ХТ=(hгор/hт)+?Х ?Х=0,0 (2, ф-ла 6.19)	(5,47/17,54)+0,0 = 0,31
Коэффициент, М	М=0,59-0,50Хт	0,59-0,5?0,31=0,435
Температура газов на выходе из топки, ?''т, оС	Принимается	1250
Энтальпия газов на выходе из топки, Н''т, кДж/кг	Таблица 1.2, Нт и бт	10118
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания, Vccр, кДж/кгК	Qт - H''т ?а - ?''т	= 9,277
Коэффициент тепловой эффективности гладко-трубных экранов, шэк		0,5?0,933=0,4665
Коэффициент учитыва-ющий загрязнение труб в выходном окне топки, оок	в=А/?''m; во	1100/1250=0,88 0,88?0,5=0,44
Средний к Коэффициент тепловой эффективности, шср	шэк шэк(Fст - Fго ) + Fгооок Fст	(0,4665 (864,8-75,2)+ +75,2?0,44)/864,8 = 0,464
Произведение, РnS, МПа	РrnS	0,1?0,307?7,79=0,239
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, kг	(2, рис.6.2)	2,5
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, kзл	43сг , (Т''тdзл)0,67 (2, ф-ла 6.9)	43?1300/(1523?16)0,67 = 64,3
Коэффициент ослабления лучей частицами кокса, kк	(2, с.64)	0,5
Коэффициент ослабления лучей топочной средой, k	krrп + kзл мзл+ kк, (rп-табл. 1.1)	4?0,23+64,3?0,0468+0,5=4,4
Критерий Бугера, Вu	kРS	4,4?0,1?7,79 = 3,4
Эффективное эначение критерия Бугера, В?	(2, рис. 6.3)	0,86
Абсолютная температура, Та, К	?a+273	1762+273=2035
Действительная температура газов на выходе из топки, ?''m, оС	(2, ф-ла 6.26)	(2035/(1+0,435?0,86(5,67-11?0,464Ч Ч864,8?4/(0,997?24,38Ч Ч9,277))0,6)) - 273=1246
Действительная этальпия газов на выходе из топки, Н''m, кДж/кг	Таблица 2.2	10082
Количество тепла вос-принятое в топке, Qл	ц(Qт -Н''m)	0,997(14868-10082)=4772
Теплонапряжение топочного объема, qv, кВт/м3	ВрQрр/Vт	24,38?13127/1871=171
Средняя тепловая на-грузка лучевосприни-мающей поверхности нагрева, qл, кВт/м3	ВрQл/Fл	24,38?4772/812=143

4. Расчёт радиационного пароперегревателя

Насыщенный пар из барабана котла поступает в радиационный настенный пароперегреватель, откуда слабоперегретый пар поступает во впрыскивающий пароохладитель, снимающий часть перегрева пара, затем пар перебрасывается в ширмовый пароперегреватель, во второй регулятор перегрева (впрыскивающий), в первую ступень конвективного пароперегревателя по ходу газов, и в выходную по пару ступень конвективного пароперегревателя (первую по газу).

Радиационный пароперегреватель располагается на потолке и боковыхстенах поворотной камеры и является первой ступенью перегрева пара.

Поверхность нагрева радиационного пароперегревателя, м²

F_р.пе = F_пот + F_з.ст + 2F_бок;

F_р.пе = 14,46?4,6 + 14,46?5,26 + 2?4,6?5,26 = 191 м².

Принимаем перепад температур газов на ширмах и в горизонтальном газоходе, ^оС

??_гг = 400 ^оС.

Температура газов на входе в поворотную камеру, К

Т_пк = (?''_т - ??_гг) + 273;

Т_пк = (1246- 400) + 273 = 1119 К.

Эффективная толщина излучения объёма газов в поворотной камере, м

s_пк = 3,6V_пк/F_р.пе,

где V_пк - объём поворотной камеры, м³,

V_пк = 4,6 ? 5,26?14,46 = 350 м³.

s_пк = 3,6?350/191 = 6,6 м.

Тепловосприятие радиационного пароперегревателя, кДж/кг

Q_р.пе = q₀(s_пк/2,8)^0,25(Т_пк/1273)² F_р.пе/В_р,

где q₀ - удельное теплонапряжение поверхности, кВт/м², 30 (2, табл. 7.2).

Q_р.пе = 30(6,6/2,8)^0,25(1119/1273)² 191/24,38 = 225 кДж/кг.

Прирост энтальпии пара, кДж/кг

?h_р.пе = Q_р.пе В_р/(D_пе - D_впр),

где D_впр - расход воды на впрыск, кг/с, 3.

?h_р.пе = 225?24,38/(111 - 3,5) = 51 кДж/кг.

Энтальпия и температура пара за радиационным пароперегревателем (по давлению 1,1р_пе =1,1?16=17,6 МПа)

h_р.пе = h_нп + ?h_р.пе = 2566 +51= 2617 кДж/кг; t''_р.пе = 360 ^оС

5. Расчёт ширмового пароперегревателя

Ширмовый пароперегреватель котла БКЗ-420-140 с сухим шлакоудалением состоит из двух пакетов и является первой ступенью перегрева пара.

Таблица 5.1 - Тепловой и конструктивный расчёт Ш. ПП

Величина	Формула	Расчёт
1	2	3
Диаметр труб, d, мм	По чертежу	42Ч5
Количество ширм, nш 1ст 2ст	По чертежу	8 18
Количество труб в одной ширме, z 1ст 2ст	По чертежу	14 14
Количество параллельно включенных труб, nтр	((В-2?Вш)/4s2)+1	((1,67+1,81- -2?0,190)/4?0,035)+1= 23
Cредний шаг между ширмами, S1 , мм	По чертежу	(1450+820)/2=1135
Продольный шаг S2 , мм	По чертежу	820
Относительный поперечный шаг, у 1, мм	S1/d	1135/42=27
Относительный продольный шаг, у 2, мм	S2/d	45/42=1,07
Дополнительная поверхность нагрева в области ширм, Fдоп, м2	2hшВ + bВ ? Fдоп	1ст: 2?9,5?1,67+14,46?1,67=27,3 2ст: 2?8,75?1,81+14,46?1,81=57,9 27,3+57,9=85,2
Cредняя высота ширм, hшср	?hш/2	(9,5+8,75)/2=9,125
Среднее сечение для прохода газов, ѓг, м2	2f' f''/( f' + f'')	2?175?131/(175+131)= =150
Cечение f', м2 f'', м2	b(hшср + ?В) - -nшср(hшср + ?В)d bhшср - nшсрhшср d	14,46(9,125+1,67+ +1,81)-(8+18)(9,125+ +1,67+1,81)0,042/2=175 (14,46?9,125-(8+18) 9,125?0,042/2=131
Поверхность нагрева ширм, Fш, м2	2 hшВnшХш, где Хш-(2, рис. 6.4,а) ? Fш	1ст: 2?9,5?1,67?8?0,96=244 2ст: 2?8,75?1,81?18?0,96=547 244+547=791
Лучевоспринимающая поверхность ширм, Fл.вх, м2 Дополнительная лучевоспринимающая поверхность, Fл.доп, м2	Fг.о Fш/ (Fш + Fдоп) Fг.о - Fл.вх	75,2?791/(791+85,2)=67,9 75,2-67,9=7,3
Сечение для прохода пара, ѓп, м2	nтр	23?3,14?0,0322/4 =0,0185
Эффективная толщина излучающего слоя,S, м	1,8/((1/hшср)+(1/В)+ +(1/S1))	1,8/((1/9,125)+(1/(1,67+1,81))+ +(1/1,135))=1,4
Температура газов на входе, ?', °С	???, таблица 4.1	1246
Энтальпия газов на входе, H?, кДж/кг	Н??, таблица 4.1	10082
Температура пара на входе в ступень, t, oС	t''р.пе	360
Энтальпия пара на входе в ступень, h , кДж/кг	h''р.пе	2617
Лучистое тепло, воспринятое плоскостью входа ширм, Qл. вх, кДж/кг	взвqл Fл.вх/Вр (1, табл. 4.10, ф-ла 4.35 )	0,87?0,8?143?(5,2+ +9,5)14,46/24,38=868 1100/1246=0,88
Температура газов на выходе из ширм, ?'', °С	Принимается	976
Энтальпия газов на выходе из ширм, Н'', кДж/кг	Таблица 2.2	7678
Средняя температура газов в ширмах, ?, °С	(?' + ?'')/2	(1246 + 976)/2= 1111
Произведение, РпS, мМПа	РrnS	0,1?0,307?1,4 = 0,043
Коэффициент поглощения лучей: трёхатомными газами, kr, 1/мМПа	(2, рис. 6.2)	7,5
золовыми частицами, kзл, 1/мМПа	(2, ф-ла 6,9)	43?1300/(1249?16)0,67 = 73
топочной средой, k, 1/мМПа	krrп + kзл мзл	7,5?0,307 + 73?0,01=7,63
Степень черноты газов, аш	1-е-kps	1-е-7,63?0,1?1.4 = 0,656
Угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм, цш	v(В/S1)2+1 - В/S1 В=1,67+1,81=3,48	v(3,48/1,135)2+1 - - 3,48/1,135=0,16
Теплота, излучаемая из топки и ширм, Qл.вых, кДж/кг в=1100/986=1,11	(Qл.вх(1- е)цш/в)+ +5,7?10-11Fл.выхТ4ср еп (2, ф-ла 8.5) Fл.вых=6,58?14,46=95	(868(1- 0,656)0,16/1,127)+ +5,7?10-11?95(1111+ +273)40,5/24,38=450 в=1100/976=1,127
Тепло, получаемое излучением из топки ширмами, включая доп. поверхности, Qл.ш+доп	Qл.вх - Qл.вых	868-450= 418
Тепловосприятие топочных экранов, Qэкр, кДж/кг	Qл - Qл.вх	4772 - 868 = 3904
Прирост энтальпии среды в экранах, ?h, кДж/кг	Qэкр Bр /D	3904?24,38/111=857,5
Количество лучистого тепла, воспринятого из топки ширмами, Qл.ш, кДж/кг	Qл.ш +допFл.ш/( Fл.ш + +Fл.доп)	418 ? 67,9/(67,9+7,3)=377
То же дополнительными поверхностями, Qл.доп, кДж/кг	Qл.ш +допFл.доп/( Fл.ш + +Fл.доп)	418?7,3/(67,9+7,3)=40,6
Тепловосприятие ширм и дополнительных поверхностей по балансу, Qб, кДж/кг	ц(Н' - Н'')	0,997(10072 - 7678)=2387
В том числе: собственно ширм, Qбш, кДж/кг дополнительных поверхностей по балансу, Qбдоп, кДж/кг	Принято предварительно	2130 257
Снижение энтальпии пара впрыском, ?hвпр, кДж/кг	То же	30

Подобные документы

• Расчет парового котла ДЕ-6,5-14

  Описание конструкции котла. Особенности теплового расчета парового котла. Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива, полезной мощности котла. Расчет топки (поверочный).
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.07.2010
  

• Расчет котла ТВГ-8М

  Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла
  
  курсовая работа [209,5 K], добавлен 13.05.2009
  

• Расчетно-пояснительная записка теплового расчета парового котла типа БКЗ-320-140

  Топливный тракт котла, выбор схемы подготовки топлива к сжиганию. Расчет экономичности работы котла, расхода топлива, тепловой схемы. Описание компоновки и конструкции пароперегревателя котла. Компоновка и конструкция воздухоподогревателя и экономайзера.
  
  курсовая работа [3,5 M], добавлен 12.06.2013
  

• Тепловой расчет котлоагрегата

  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 08.04.2011
  

• Поверочный тепловой расчет водогрейного котла

  Расчет котла, предназначенного для нагрева сетевой воды при сжигании газа. Конструкция котла и топочного устройства, характеристика топлива. Расчет топки, конвективных пучков, энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчетная невязка теплового баланса.
  
  курсовая работа [77,8 K], добавлен 21.09.2015
  

• Компоновка и тепловой расчет парового котла

  Объем 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 03.03.2013
  

• Технические характеристики котла ПК-14

  Химический состав и технические характеристики топлива, используемого в котле. Определение объемов и теплосодержания воздуха и продуктов сгорания топлива. Геометрические размеры топки. Расчет конструктивных поверхностей фестона и паропрогревателя.
  
  курсовая работа [368,1 K], добавлен 31.10.2022
  

• Тепловой расчет водогрейного котла КВГ-4-150

  Проектно-экономические параметры парогенератора КВГ-4-150. Тепловой баланс котла и расход топлива. Расчет полной площади поверхности стен топки. Конструктивные размеры характеристики экономайзера. Расчет невязки теплового баланса парогенератора.
  
  курсовая работа [714,2 K], добавлен 07.12.2014
  

• Проверочный тепловой расчет котлоагрегата типа КЕ-10-14

  Общая характеристика котлоагрегата типа КЕ-10-14, знакомство с конструктивными составляющими: топочное устройство, водяной экономайзер, трубная система. Этапы расчета горения топливной смеси. Способы определения теплоты сгорания газообразного топлива.
  
  контрольная работа [717,2 K], добавлен 10.05.2014
  

• Расчетные характеристики работы котла

  Топливо, 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 16.12.2010
  

• Тепловой расчёт котельного агрегата малой мощности

  Способы расчета котельного агрегата малой мощности ДЕ-4 (двухбарабанного котла с естественной циркуляцией). Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха. Определение КПД котла и расхода топлива. Поверочный расчёт топки и котельных пучков.
  
  курсовая работа [699,2 K], добавлен 07.02.2011
  

• Разработка котельного агрегата ДКВр 20-13

  Описание двухбарабанного вертикально-водотрубного реконструированного котла и его теплового баланса. Количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива и расчетные характеристики топки. Конструкторский расчет котельного агрегата и экономайзера.
  
  курсовая работа [611,8 K], добавлен 20.03.2015
  

• Тепловой баланс котла и расчет топлива

  Элементарный состав и геометрические характеристики топлива. Определение объемов воздуха и продуктов сгорания топлива при нормальных условиях. Состав котельной установки. Конструкция и принцип действия деаэратора. Конструктивный расчет парового котла.
  
  курсовая работа [594,6 K], добавлен 25.02.2015
  

• Поверочный расчет котельного агрегата ПК–19

  Основные конструктивные характеристики, расчеты по топливу, воздуху и продуктам сгорания, составление теплового баланса котельного агрегата ПК-19. Выявление потерь от механического и химического недожога и вследствие теплообмена с окружающей средой.
  
  курсовая работа [603,3 K], добавлен 29.07.2009
  

• Тепловой расчет котла ДЕ16–14ГМ

  Принципиальное 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 30.01.2014
  

• Проверочный расчет парового котла БКЗ-420

  Выполнение проверочно-конструкционного расчета котлоагрегата БКЗ-420 с целью определения показателей его работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузок или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхности нагрева.
  
  курсовая работа [2,9 M], добавлен 17.05.2011
  

• Тепловой расчет котла БКЗ-160-100ГМ

  Характеристика 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 08.08.2012
  

• Характеристики топлива для котельного агрегата

  Состав, зольность и влажность твердого, жидкого и газообразного топлива. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расход топлива котельного агрегата. Основные характеристики топочных устройств. Определение теплового баланса котельного устройства.
  
  курсовая работа [108,9 K], добавлен 16.01.2015
  

• Теплотехнические расчеты горения топлива

  Расчет тепловой работы методической толкательной печи для нагрева заготовок. Составление теплового баланса работы печи. Определение выхода продуктов сгорания, температур горения топлива, массы заготовки, балансового теплосодержания продуктов сгорания.
  
  курсовая работа [6,6 M], добавлен 21.11.2012
  

• Поверочный расчет котельного агрегата ПК-14

  Тепловой расчет и компоновка парового котла ПК-14. Выбор топлива, расчет его теплосодержания и продуктов сгорания. Определение тепловых потерь и коэффициента полезного действия котла. Расчет топочной камеры, конвективных и хвостовых поверхностей нагрева.
  
  курсовая работа [751,1 K], добавлен 28.09.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам