Проект котлоагрегата БКЗ-420-140 на твёрдом топливе

55

Относительный поперечный шаг у₁, мм

S₁/d

80/32=2,5

Относительный продольный шаг у₂, мм

S₂/d

55/32=1,72

Длина газохода параллельно змеевиков, l, м

По чертежу

14,46

Количество рядов труб по ходу газов, z₂

По чертежу

28

Количество рядов змеевиков, n_зм

По чертежу

а_кш /s₁

4600/80=61

Поверхность нагрева,

F, м²

рdn_змb_тz₂

3,14?0,032?61?14,46?28=2481,6

Cечение для прохода газов, ѓ_г, м²

(1,ф-ла 6.8)

f_г=a_кш b-n_змld

4,6?14,46-61?14,46?0,032=38,3

Сечение для прохода воды, ѓ_в, м²

n_зм?2?2-шахматное расположение

3,14?0,026²?61?2?2/4=0,128

Температура газов на выходе из экономайзера, ???,°С

Таблица 7.1

297

Энтальпия газов за ступенью, Н??, кДж/кг

Таблица 7.1

2245

Энтальпия воды на входе, h', кДж/кг

h_п.в

793,5

Температура воды на входе,t',^oС

t_п.в

185

Температура воды на выходе, t", °С

Принимаем

245

Энтальпия воды на выходе, h'', кДж/кг

(4, табл. III), Р'_эк=17,25

1063

Тепловосприятие по балансу Q_б, кДж/кг

(h''- h' )(D_эк/В_р)

D_эк = D_пе - D_пр

(1063-793,6)109,9/24,38=

=1214,4

111-1,1=109,9

Энтальпия газов на входе H?, кДж/кг

Н'+ (Q_б /ц)-ДбН^о_х.в

2245+(1214,4/0,997)-

-0,02?47=3462

Температура газов на входе, ?', °С

???, таблица 9

449

Средняя температура газов, ?, °С

(?? + ???)/2

(449+297)/2=373

Средняя температура воды, t, °С

(t' + t")/2

(185+245)/2=215

Средняя скорость газов, w, м/с

В_рV_г(? +

+273)/ ѓ_г?273

24,38?5,37(373+

+273)/(38,3?273)=8,1

Средний удельный объем воды х, м³/кг

(4, табл. III),

Р^ср_эк1ст=17,475

0,001164

Средняя скорость воды, w_в, м/с

D_эк? х /ѓ_в

109,9?0,001164/0,128=1,0

Эффективная толщина излучающего слоя,S, м

0,9d(у₁у₂ -1)

0,9?0,032((4/3,14)(2,5Ч

Ч1,72)-1)=0,13

Температура загрязнения стенки, t_з, °С

(1, с.140), t+Дt, Дt=60

215+60=275

Произведение, РпS, мМПа

Рr_nS

0,1?0,289?0,13=0,00375

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, k_r, 1/мМПа

(2, рис. 6.2)

38

Коэффициент ослабления золовыми частицами, k_зл , 1/мМПа

(2, ф-ла 6.9)

43?1300/(570?16)^0,67=124

Коэффициент ослабления топочной средой, k, 1/мМПа

k_гr_n+ k_зл м_зл

38?0,289+124?0,0097=12,2

Коэффициент излучения среды, е

(1, рис. 4.3)

1-е^{-12,2?0,1?0,13}=0,146

Коэффициент теплоотдачи: излучением, _л., Вт/м²К

(1, рис. 6.14)

45?0,146=6,57

Коэффициент теплоотдачи:

конвекцией, _к., Вт/м²К

(1, рис. 6.5)

85?1?0,94?1,07=85,5

Коэффициент теплоотдачи: от газов к стенке. ₁., Вт/м²К

_к+_л

85,5+6,57=92,07

Коэффициент загрязнения, е, м²К/Вт

(2, рис. 9.3)

е = е₀С_dC_фр+Д е

0,0032?0,7?1+0=0,0022

Коэффициент теплопередачи: К, Вт/м²К

(1, табл. 6.1)

k=₁/(1+ е₁)

92,07/(1+

+0,0022?92,07) = 76,56

Температурный напор:

на входе газов. Дt, °С

на выходе, Дt, °С

??- t??

???- t?

449-245=204

297-185=112

Средний температурный напор, Дt, °С

(Дt_б- Дt_м)/ ln(Дt_б/ Дt_м)

(204-

-112)/ ln(204-112)=153

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи, Q_т, кДж/кг

Q_т= КДt F/ В_р?10³

76,56?153?2481,6/24,38?10³=

=1192,3

Отношение тепловосприятий, Q_т / Q_б, %

(Q_т / Q_б)100%

(1192,3/1214,4) 100=98,18

9. Расчёт воздухоподогревателя второй ступени

Трубчатый воздухоподогреватель второй ступени считается по ходу воздуха выходной ступенью, поэтому при принятой последовательности расчета для сведения баланса необходимо менять поверхность нагрева (табл. 9,1).

Таблица 9.1 - Расчет воздухоподогревателя второй ступени

Величина	Формула	Расчёт
1	2	3
Диаметр труб, d, мм	По чертежу	40х1,5
Поперечный шаг, S1 , мм	По чертежу	80
Продольный шаг S2 , мм	По чертежу	42
Относительный поперечный шаг у1, мм	S1/d	80/40=2
Относительный продольный шаг у2, мм	S2/d	42/40=1,05
Число труб поперек хода воздуха, n1	n1	180
Число рядов труб по глубине, n2	n2	134
Общее число труб, n	n1n2	180?134=24120
Средний диаметр труб, dср	(d+dвн)/2	(40+37)/2=38,5
Cечение для прохода воздуха, ѓв, м2	hхв- hхn1d1, где hх- высота трубы одного хода	1,5?14,46- -1,5?180?0,04=11
Число ходов воздуха, z	По чертежу	1
Сечение для прохода газов, ѓг, м2	n	24120?3,14?0,0372/4= =25,9
Средний диаметр труб, dср,мм	(d+dвн)/2	(40+37)/2=38,5
Cечение для прохода воздуха, ѓв, м2	l1в - l1n1d1, где l1- высота трубы одного хода	2,2?14,49-2,2?180?0,04=3,08
Число ходов воздуха, z	По чертежу	1
Температура газов на выходе из воздухоподогревателя, ???, °С	Таблица 8.1	449
Энтальпия газов на выходе, Н", кДж/кг	Таблица 8.1	3462
Энтальпия воздуха на выходе, Нв о??, кДж/кг	Таблица 3.1 ()	1813
Температура воздуха на выходе. t", °С	Таблица 3.1	380
Температура воздуха на входе, t', oС	Таблица 7.1	260
Энтальпия воздуха на входе, Нво?, кДж/кг	Таблица 7.1	1221
Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу, Qб, кДж/кг	(Нво? - Нв о??)(в''в/п + +?б/2) в''в/п = в'в/п + ?бвп	(1813-1221)?(1,17+ +(0,03/2))=701,5 1,14+ 0,03= 1,17
Средняя температура воздуха, t, °С	(t' + t")/2	(260+380)/2=203
Энтальпия газов на входе H?, кДж/кг	Н?? +( Qб/ц)- ?бвп Нвоср	3462+(701,5/0,997)- -0,03·1517=4120
Температура газов на входе, ??, °С		536
Средняя температура газов, ? , °С	(?' + ?")/2	(536+449)/2=492,5
Средняя скорость газов, wг, м/с	ВрVг(? + +273)/ (ѓг?273)	24,38?5,28(492,5+ +273)/22,9?273)=14
Средняя скорость воздуха, wв, м/с	Вр(в'в/п +?б/2)Vво(t + 273)/(ѓв?273)	24,38(1,17+(0,03/2)Ч Ч3,53(203+273)/(11Ч Ч273?2) = 8,2
Коэффициент теплоотдачи: от газов к стенке, к, Вт/м2К	(2, рис 10.2, 10.3) к=нСфCl	41?0,96?1=39,36
Коэффициент использования, ж	(2, с. 111)	0,9
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, 2, Вт/м2К	(1, рис. 10,4) к=нСzCsCф	78?1?1,13?0,85=75
Эффективная толщина излучающего слоя,S, м	0,9dвн	0,9?0,037=0,033
Произведение, РпS, мМПа	РrnS	0,1?0,294?0,033=0,00097
Температура загрязнения стенки, tз, °С	(? + t)/2	(492,5+203)/2 = 348
Коэффициент ослабления трёхатомными газами, kr, 1/мМПа	(2, рис. 6.2)	72
Коэффициент ослабления золовыми частицами, kзл , 1/мМПа	(2, ф-ла 6.9)	43?1300/(722?16)0,67=106
Коэффициент ослабления топочной средой, k, 1/мМПа	kгrn+ kзл мзл	72?0,294+106?0,00955=22,18
Коэффициент излучения среды, е	(1, рис. 4.3)	1-е-22,18?0,1?0,033=0,07
Коэффициент теплоотдачи: излучением, л,Вт/м2К	(1, рис. 6.14)	70?0,07=4,9
Коэффициент теплоотдачи: от газов к стенке. 1., Вт/м2К	к+л	39,36+4,9=44,26
Коэффициент теплопередачи: К, Вт/м2К		0,9?44,26?75(44,26+ +75)=25
Температурный напор: на входе, Дt, °С на выходе, Дt, °С	??- t?? ???- t?	536-380=156 449-260=189
Коэффициент, ш	(1, ф-ла. 6.52.)	0,9
Средний температурный напор при противотоке, Дtпрт, °С		(189-156)/ln(189/156)= =172
Средний температурный напор Дt, °С	шДtпрт	0,9·172=155
Поверхность нагрева, F, м2	F=QбВр?103/КДt	701,5?24,38?103/(25Ч Ч155=4413

Полная высота воздухоподогревателя, м

h_вп = F_вп / рd_срn = 4413/3,14 ? 0,0385 ? 24120 = 1,5 м.

Число ходов воздуха второй ступени воздухоподогревателя один.

10. Расчёт экономайзера второй ступени

Ступень экономайзера расположена в опускном газоходе после пароперегревателя. Экономайзер стальной гладкотрубный с шахматным расположением труб.

Таблица 10.1- Расчёт экономайзера второй ступени

Величина	Формула	Расчет
1	2	3
Диаметр труб, d, мм	По чертежу	32Ч3
Поперечный шаг, S1 , мм	По чертежу	80
Продольный шаг S2 , мм	По чертежу	55
Относительный поперечный шаг у1, мм	S1/d	80/32=2,5
Относительный продольный шаг у2, мм	S2/d	55/32=1,72
Длина газохода параллельно змеевиков, l, м	По чертежу	14,46
Количество рядов змеевиков,nзм	По чертежу акш /s1	4600/80=61
Cечение для прохода газов, ѓг, м2	(1,ф-ла 6.8) fг=aкш b-nзмld	4,6?14,46-61?14,46?0,032=38,3
Сечение для прохода воды, ѓв, м2	nзм?2?2-шахматное расположение	3,14?0,0262?61?2?2/4=0,128
Температура газов на выходе из экономайзера, ???,°С	Таблица 9.1	536
Энтальпия газов за ступенью, Н??, кДж/кг	Таблица 9.1	4120
Энтальпия воды на входе, h', кДж/кг	Таблица 8.1	1063
Температура воды на входе,t',oС	Таблица 8.1	245
Температура газов на входе, ?', °С	???, таблица9	830
Энтальпия газов на входе H?, кДж/кг	Таблица 9, Н??	6543
Тепловосприятие по балансу Qб, кДж/кг	ц(Н? - Н??+Дб Нхво)	0,997(6543-4120+ +0,02?47)=2417
Средняя температура газов, ?, °С	(?? + ???)/2	(830+536)/2=683
Энтальпия воды на выходе, h'', кДж/кг	h'+ Qб Вр/Dэк Dэк = D - Dпр	1063+2417?24,38/109,9= =1599
Температура воды на выходе, t", °С	(3, табл. III)	342
Средняя температура воды, t, °С	(t' + t")/2	(245+342)/2=293,5
Средняя скорость газов, w, м/с		24,38?5,19(683+ +273)/(38,3?273)=11,5
Средний удельный объем воды х, м3/кг	(3, табл. III)	0,001347
Средняя скорость воды, wв, м/с	Dэк?х/ѓв	109,9?0,001347/0,128=1,15
Эффективная толщина излучающего слоя, S, м	0,9d(у1у2 -1)	0,9?0,032((4/3,14)(2,5Ч Ч1,72)-1)=0,13
Температура загрязнения стенки, tз, °С	(1, с.140), t+Дt, Дt=60	293,5+60=353,5
Произведение, РпS, мМПа	РrnS	0,1?0,299?0,13=0,0039
Коэффициент ослабления трёхатомными газами, kr, 1/мМПа	(1, рис. 6.12)	33
Коэффициент ослабления золовыми частицами, kзл , 1/мМПа	(2, ф-ла 6.9)	43?1300/(809?16)0,67 = 98
Коэффициент ослабления топочной средой, k, 1/мМПа	kгrn+ kзл мзл	33?0,299+98?0,0097=10,8
Коэффициент излучения среды, е	(2, ф-ла 8.7)	1-е-10,8?0,1?0,13=0,13
Коэффициент теплоотдачи излучением, л., Вт/м2К	(2, рис. 8.10)	106?0,13=13,8
Коэффициент теплоотдачи: конвекцией, к., Вт/м2К	(2, рис. 10.4, 10.5)	105?1?0,94?1,01=99,7
Коэффициент теплоотдачи: от газов к стенке. 1., Вт/м2К	к+л	99,7+13,8=113,5
Коэффициент загрязнения, ез, м2К/Вт	(1, табл 6.1) е = е0СdCфр+Д е	0,002?0,6?1+0=0,0012
Коэффициент теплопередачи: К, Вт/м2К	(1, табл. 6.1) k=1/(1+ е1)	113,5/(1+ +0,0012?113,5) =99,9
Температурный напор: на входе газов. Дt, °С на выходе, Дt, °С	??- t?? ???- t?	830-342=488 536-245=291
Средний температурный напор, Дt, °С		488-291 =381 ln(488/291)
Площадь нагрева, F, м2	F=QбВр?103/КДt	2417?24,38?103/99,9?381= =1548

Длина змеевика экономайзера, м

l_зм = F_эк/рd_ср n_зм = 1548/3,14?0,032?61 = 252,56 м

Число труб по ходу газов

z = l_зм/ l = ?252,56/14,46 = 20.

Глубина пакета,м

b_пак.эк = (z₁ - 1)s₁ = (20 - 1)0,055 = 1,045 м.

11. Уточнение теплового баланса

Абсолютная невязка теплового баланса:

,

где - балансовые тепловосприятия в соответствующих поверхностях, кДж/кг,

ДQ=13127?0,905-(4772+2387+907,2+225+1214,4 + 2417)(100-0,5)/100= 17 кДж/кг.

Относительная невязка баланса:

, %;

Дq=(17/13127)?100= 0,13 %.

Допустимое отклонение в точности расчетов составляет 0,5%.

12. Аэродинамический расчёт

12.1Расчёт газового тракта

12.1.1 Исходные данные

По данным теплового расчёта котла составляется расчётная схема установки (рис. 12.1)

Рисунок 12.1 Расчётная схема газового тракта котельной установки.

Т-зу -тракт «топка- золоуловитель» ; к - зу- тракт «котёл-золоуловитель» ; зу-д - тракт «золоуловитель-дымосос» ; д-тр - тракт «дымосос- дымовая труба».

Из теплового расчёта котла и его рабочих чертежей составляется таблица исходных данных, необходимых для выполнения аэродинамического расчёта (таблица 12.1).

Разрежение в верхней части топки принимаем, Па

h''_т = 20 Па.

Таблица 12.1- Исходные данные

Участок тракта	Диаметр труб, d, мм	Число рядов труб по ходу газов,z2, шт	Отношение шага труб к диаметру	Д лина продо-льно омыва-емыхтруб,м	Средняя температура газов, ?ср, оС	Средняя скорость газов, щг, м/с
			S1/d	S2/d
Ширмовый пароперегреватель	42	23	27	1,07	9,125	1111	4,16
Конвективный пароперегреватель	38	8	2,105	2,13	-	916	10,8
Водяной экономайзер второй ступени	32	20	2,5	1,72	-	683	11,5
Воздухоподогреватель второй ступени	37/40	134	2,0	1,05	1,5	492,5	14/8,2
Водяной экономайзер первой ступени	32	28	2,5	1,7	-	373	8,1
Воздухоподогреватель первой ступени	37/40	92	2,0	1,05	9	228,5/160	13,8/7,24

12.1.2 Сопротивление ширмового пароперегревателя

Сопротивление продольно-омываемого коридорного пучка труб

?h_шпп = л l h_д/d_экв,

где л - коэффициент сопротивления трения, определяется по величине критерия Рейнольдса (5, рис. 7.1 ),

Re = щ d_экв/ н = 4,18?2,27/190,53?10^-6 = 49801;

л=(k/ d_экв)+68/ Re)^0,25 = ((0,04?10^-3/2,27)+68/49801)^0,25 = 0,19;

l - высота труб ширм, м, 9,125;

h_д - динамический напор, 2,2, (5, рис. 3);

d_экв - эквивалентный диаметр,

d_экв = 2s₁ = 2? 1,135 = 2,27 м.

н - коэффициент кинематической вязкости, м²/с , 190,53?10^-6;

щ - скорость газов, м/с, 4,18;

k -шероховатость стен канала, 0,04?10^-3 м.

?h_шпп = 0,19? 9,125? 2,2/2,27 = 1,7 Па

12.1.3 Сопротивление конвективного пароперегревателя

Сопротивление поперечно-омываемого пучка труб, Па (5, ф-ла 1.2)

?h_кпп = ж h_д,

где ж - коэффициент сопротивления, при ?₁??₂

ж = ж_п z₂;

ж_п - коэффициент сопротивления, отнесённый к одному ряду пучка,

при ?₁??₂:

ж_п = ж_гр С_?,

ж_гр , С_? - определяются (5, рис. 4 и 5), 0,525, 0,76;

ж_п = 0,525? 0,76 = 0,4;

h_д - динамический напор, Па, 18 ( 6, рис. 3).

ж = 0,4? 8 = 3,2;

?h_кпп = ж h_д = 3,2? 18 = 57,6 Па.

12.1.4 Сопротивление водяного экономайзера 2- ой ступени

Определяем отношение (табл. 12.1)

Ш = (s₁ - d_н)/( s'₂ - d_н);

s'₂ = (0,25 s²₁ + s²₂)^0,5;

s'₂ = (0,25? 80²+55²)^0,5 = 68;

Ш = (80 - 32)/(68 - 32) = 1,33.

Сопротивление шахматного пучка водяного экономайзера, Па

?h_вэк2 = ?h_гр С_s С_d (z₂ + 1),

где ?h_гр - сопротивление одного ряда труб шахматных пучков, Па, 9 (5, рис. 6);

С_s , С_d - коэффициенты, 1,06, 1,0 (5, рис. 7).

?h_вэк2 = 9 ? 1,06? 1,0 (20 + 1) = 200 Па.

12.1.5 Сопротивление воздухоподогревателя 2- ой ступени

Сопротивление трения в трубах воздухоподогревателя, Па

?h_тр2 = С_ш?h'_трh_вп,

где С_ш - поправка на внутренний диаметр трубок, 1,0 для k=0,2 (5, табл. 2, рис. 8);

?h'_тр - потеря давления в трубах, Па, 56 (6, рис. 8);

h_вп - высота труб воздухоподогревателя, 1,5 м.

?h_тр = 1,0?56 ? 1,5 = 84 Па.

Отношение суммарной площади живого сечения труб, F_м, м², к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя, F_б, м²

F_м/ F_б = 0,785d²_вн/(s₁ s₂) = 0,785?37/(80?42) = 0,32.

Сопротивление, вызванное изменением скоростей газов при входе и выходе из воздухоподогревателя, Па

?h_изм = m(ж_вх + ж_вых) h_д,

где m - количество последовательно расположенных по ходу газов отдельных кубов воздухоподогревателя, 1 (5, с. 17)

(ж_вх + ж_вых) - сопротивления входа в воздухоподогреватель и выхода из него, (0,34 + 0,52), (5, рис.9)

h_д - динамический напор, Па, 45.

?h_изм = 1(0,34 + 0,52) 45 = 38,7 Па.

Суммарное сопротивление ступени воздухоподогревателя, Па

?h_взп2 = ?h_тр + ?h_изм = 84 + 38,7 = 122,7 Па.

12.1.6 Сопротивление водяного экономайзера 1- ой ступени

Отношение (п. 12.1.4)

Ш = 1,33.

Сопротивление шахматного пучка водяного экономайзера, Па

?h_вэк1 = ?h_гр С_s С_d (z₂ + 1),

где ?h_гр - сопротивление одного ряда труб шахматных пучков,

Па,6,2 (5, рис. 6);

С_s , С_d - коэффициенты, 1,06, 1,0 (6, рис. 7).

?h_вэк1 = 6,2 ? 1,06? 1,0 (28 + 1) = 190,6 Па.

12.1.7 Сопротивление воздухоподогревателя 1- ой ступени

Сопротивление трения в трубах воздухоподогревателя, Па

?h_тр = С_ш?h'_трh_вп,

где С_ш - поправка на внутренний диаметр трубок, 1,0 для k=0,2 (5, табл. 2, рис. 8);

?h'_тр - потеря давления в трубах, Па, 67 (6, рис. 8);

h_вп - высота труб воздухоподогревателя, 9 м.

?h_тр = 1,0?67 ? 9 = 603 Па.

Отношение суммарной площади живого сечения труб, F_м, м², к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя, F_б, м²

F_м/ F_б = 0,785d²_вн/(s₁ s₂) = 0,785?37/(80?42) = 0,32.

Сопротивление, вызванное изменением скоростей газов при входе и выходе из воздухоподогревателя, Па

?h_изм = m(ж_вх + ж_вых) h_д,

где m - количество последовательно расположенных по ходу газов отдельных кубов воздухоподогревателя, 2 (5, с. 17, z_ход -1=3-1=2)

(ж_вх + ж_вых) - сопротивления входа в воздухоподогреватель и выхода из него, (0,34 + 0,52), (6, рис.9)

h_д - динамический напор, Па, 70.

?h_изм = 2(0,34 + 0,52) 70 = 120,4 Па.

Суммарное сопротивление ступени воздухоподогревателя, Па

?h_взп1 = ?h_тр + ?h_изм = 603 + 120,4 = 723,4 Па.

12.1.8 Сопротивление газохода «воздухоподогреватель-золоуловитель»

Суммарное сопротивление на участке, Па

?h_т-зу = У?h_м + ?h_тр,

где ?h_м - местные сопротивления, Па,

?h_м = ж_м h_д;

ж_м - коэффициент местных сопротивлений, 1; 0,1 (поворот на 90^о и клапан);

h_д - динамический напор, Па, 56 (5, рис. 3);

?h_тр - сопротивление трения, Па

Скорость газов на участке, м/с, (рассчитывается по расходу и температуре уходящих газов, за воздухоподогревателем, тепловой расчёт котла)

щ_г = ,

где V_ух - объём газов за воздухоподогревателем, м³/кг, (п. 1.2),

V_ух=V^о _г + 1,016(б_ух-1) V^о_в = 4,33 + 1,016(1,33-1)3,53 = 5,51 м³/кг.

Подставив значения,

щ_г = =12м/с;

?h_м = (1+ 0,1)? 56 = 56,6 Па.

Сопротивление трения на участке, Па

?h_тр = л l_в-зу h_д/d_э,

где л = 0,03 (5, с. 23);

l_в-зу - длина участка газохода, м, (5, ф-ла 1.22),

l_в-зу = D_пе /(1,28 + 0,0083D_пе) = 111/(1,28 + 0,0083?111) = 50 м;

h_д - динамический напор, Па, 56;

d_э - эквивалентный диаметр, м

d_э = 2аb/ (а + b) = 2?1,645 ? 14,46/ (1,645 + 14,46) = 2,95 м.

?h_тр = 0,03? 50? 56/2,95 = 28,5 Па.

Подставив значения,

?h_в-зу = 56,6 + 28,5 = 85,1 Па.

12.1.9 Сопротивление золоуловителя

В качестве золоуловителя выбираем электрофильтры (высокий КПД) горизонтального типа (УГ-2, 6, рис. 13).

Падение давления, Па (6, с. 25)

?h_зу = 200 Па.

12.1.10 Сопротивление газохода «золоуловитель-дымосос»

Длина участка воздухоподогреватель-дымосос, м

l_в-д = l_в-зу + 0,35 l_зу-дт,

где l_зу-дт - длина газохода золоуловитель-дымовая труба, м

l_зу-дт = D_пе /(1+ 0,007D_пе) = 111/(1 + 0,007?111) = 62,5 м.

l_в-д = l_в-зу + 0,35 l_зу-дт = 50 + 0,35?62,5 = 72 м.

Расчёт участка ведётся по расходу и температуре газов у дымососа.

Расход газов, м³/с (6, ф-ла 2-7)

V_д = В_р(V_ух + ?б V^о)(?_д + 273)/273,

где ?б - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем до дымососа, по 0,01 на каждые 10 м длины стальных газопроводов,

?б = 0,01?72/10 = 0,072;

?_д - температура газов у дымососа, ^оС,

?_д = (б_ух?_ух + ?б t_хв)/( б_ух + ?б) = (1,33?160 + 0,072?10)/(1,33 + 0,072) = 152 ^оС.

V_д = 24,38(5,51 + 0,072? 3,53)(152 + 273)/273 = 219 м³/с .

Суммарное сопротивление на участке, Па

?h_зу-д = У?h_м + ?h_тр,

где ?h_м - местные сопротивления, Па,

?h_м = ж_м h_д;

ж_м - коэффициент местных сопротивлений, (0,5 + 0,5) (два поворота на 45^о);

h_д - динамический напор, Па, 100 (5, рис. 3) при щ_г = 15 м/с;

?h_тр - сопротивление трения, Па

?h_м = 1? 100= 100 Па.

Сопротивление трения на участке, Па

?h_тр = л l_зу-д h_д/d_э,

где л = 0,03 (5, с. 23);

l_зу-д - длина участка газохода, м,

l_зу-д = 0,35 l_зу-дт, = 0,35?62,5 = 22 м;

h_д = 100 Па;

d_э - эквивалентный диаметр, м

d_э = 2аb/ (а + b) = 2?6 ? 2,4/ (6 + 2,4) = 3,43 м.

?h_тр = 0,03?22? 100/3,43 = 19 Па.

Подставив значения,

?h_зу-д = 100 + 19 = 119 Па.

12.1.11 Сопротивление газохода «дымосос -дымовая труба»

Длина участка дымосос -дымовая труба, м

l_д-дт = 0,65 l_зу-дт = 0,65?62,5 = 41 м.

Суммарное сопротивление на участке, Па

?h_д-дт = У?h_м + ?h_тр,

где ?h_м - местные сопротивления, Па,

?h_м = ж_м h_д;

ж_м - коэффициент местных сопротивлений, 1; 0,1 (поворот на 90^о, клапан);

h_д - динамический напор, Па, 100 (5, рис. 3) при щ_г = 15 м/с;

?h_тр - сопротивление трения, Па.

?h_м = (1 + 0,1)100= 110 Па.

Сопротивление трения на участке, Па

?h_тр = л l_д-дт h_д/d_э,

где л = 0,03 (5, с. 23);

h_д = 100 Па;

d_э - эквивалентный диаметр, м

d_э = 2аb/ (а + b) = 2?5,1 ? 3,4/ (5,1 + 3,4) = 4,08 м.

?h_тр = 0,03?41? 100/4,08 = 33,2 Па.

Подставив значения,

?h_д-дт = 110 + 33,2 = 143,2 Па.

12.1.11 Сопротивление дымовой трубы

Суммарное сопротивление дымовой трубы, Па (5, ф-ла 1.27)

?h_дт = ?h_тр + ?h_вых,

где ?h_тр - сопротивление трения, Па;

?h_вых - потери давления с выходной скоростью, Па.

Сопротивление трения, Па (5, ф-ла 1.28)

?h_тр = лh_д/8i.

где л - коэффициент сопротивления трения, 0,05;

h_д - динамический напор, Па, 100;

i - средний уклон дымовой трубы, 0,02.

?h_тр = 0,05?100/8?0,02 = 31,25 Па.

Расход газов через трубу, м³/с (6, ф-ла 2-30)

V_дт = В_р(V_ух + ?б V^о)(?_д + 273)/273,

где ?б - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем до дымовой трубы, по 0,01 на каждые 10 м длины стальных газопроводов

?б =0,01?112,5/10 = 0,1125;

V_дт = 24,38(5,51 + 0,1125 ?3,53)(152 + 273)/273 = 242 м³/с.

Потери давления с выходной скоростью, Па (5, ф-ла 1.31)

?h_вых = ж_вых h_д,

где ж_вых - коэффициент сопротивления, 1;

h_д - динамический напор, Па, 100.

?h_вых = 1,0?100 = 100 Па.

?h_дт = 31,25 + 100 = 131,25 Па.

12.1.12 Самотяга

Самотяга опускного газохода, Па

h_{с оп.г} = ± H g (1,23 - с_о?273/(?_г + 273)),

где Н - высота опускного газохода, м, 23, по чертежу;

g - ускорение свободного падения, м/с², 9,81;

с_о - плотность дымовых газов при нормальных условиях, 1,32;

?_г - средняя температура газов в опускной шахте котла, ^оС,

?_г = 0,5(?''_кпп + ?_ух) = 0,5(856 + 160) = 508 ^оС;

h_{с оп.г} = ± 23? 9,81 (1,23 - 1,32?273/(508 + 273)) = - 173 Па.

Самотяга дымовой трубы, Па

h_{с оп.г} = ± H g (1,23 - с_о?273/(?_г + 273)),

где Н - высота дымовой трубы, м, 200, по чертежу;

g - ускорение свободного падения, м/с², 9,81;

с_о - плотность дымовых газов при нормальных условиях, 1,32;

?_г -температура газов в дымовой трубе, 144 ^оС,

h_{с дт} = ± 200? 9,81 (1,23 - 1,32?273/(152 + 273)) = 750 Па.

Суммарная самотяга, Па

Н_с = h_{с оп.г} + h_{с дт} = - 173 + 750 = 577 Па.

12.1.13 Перепад полных давлений по газовому тракту

Суммарное сопротивление газового тракта, Па,

?Н_гтр = У?h_т-зу(1+ м_мас) + У?h_зу-дт,

где У?h_т-зу - сумма сопротивлений на участке топка-золоуловитель, включая золоуловитель, Па;

У?h_зу-дт - сумма сопротивлений на участке золоуловитель дымовая труба, жо Па;

м_mас - массовая концентрация золы в дымовых газах, кг/кг, 0

(А^п < 1,4 %кг/МДж), (5,ф-ла 1.38).

У?h_т-зу = 1,7+57,6+200+122,7+190,6+723,4+ 85,1 + 200 = 1581 Па.

У?h_зу-дт = 119 + 143,2 + 131,25 = 394 Па.

?Н_гтр = 1581 + 394 = 1975 Па.

Перепад полных давлений по газовому тракту, Па (5,ф-ла 1,39)

Н_п = h''_т + ?Н_гтр - Н_с,

где h''_т - разрежение на выходе из топки, Па, 20.

Н_п = 20 + 1975 - 577 = 1418 Па.

12.1.14 Выбор типоразмера дымососа

Дымосос выбирается по производительности и разрежению с запасом

соответственно в₁ = 1,1; в₂ = 1,2.

Производительность дымососа, м³/с

Q_р = в₁V_д,

где V_д - расход газов, м³/с, 219 (п. 12.1.10).

Q_р = 1,1? 219 = 240,9 м³/с.

Производительность одного дымососа, м³/с

Q_д = Q_р/2 = 240,9/2 = 120,45 м³/с (433620 м³/ч)

Расчётный напор дымососа, Па

Н_д = в₂ Н_п = 1,2?1418 = 1701,6 Па (170,16 мм вод. ст.).

Выбираем два дымососа двустороннего всасывания марки

ДН-24Ч2, n = 590 об/мин, з_д = 0,65.

Расчётная мощность двигателя, кВт

N_д = в₃ Q_д Н_д?10^-3/з_д,

где в₃ - коэффициент запаса по потребляемой мощности, 1,05;

з_д - КПД дымососа, 0,65, (2, рис. 47).

N_д =1,05? 120,45?1701,6?10^-3/0,65 = 331,1 кВт.

12.2 Расчёт воздушного тракта

12.2.1Исходные данные

Данные для расчёта воздушного тракта в пределах котла приведены в таблице 12.1. Расчётная схема воздушного тракта представлена на рисунке 12.2.

Рисунок 12.2 - Расчётная схема воздушного тракта

12.2.2 Сопротивление воздухопровода холодного воздуха

Сопротивление воздухопроводов от места забора холодного воздуха до воздухоподогревателя, Па (принимаем скорость газов, щ_г = 12 м)

?h_впр = У?h_м + ?h_тр,

где ?h_м - местные сопротивления, Па. ?h_м = ж_м h_д,

ж_м - коэффициенты местных сопротивлений, 0,3-заборное окно с шибером; 1,0 - поворот на 90^о; 0,2-всасывающий карман, 5, с. 53;

h_д - динамический напор, Па, 91;

?h_м = (0,3+1,0+0,2) 91 = 136,5 Па;

?h_тр - сопротивление трения, Па, (5, ф-ла 2.3)

?h_тр = лl h_д/ d_э,

где л - коэффициент трения, 0,02;

l - длина воздуховода холодного воздуха, м

l = 1,2Н_ка = 1,2?32 =38,4,

Н_ка - высота котла по чертежу,м, 32;

h_д = 91Па; d_э - эквивалентный диаметр, м, 2.

?h_тр = 0,02?38,4?91/2 = 35 Па.

?h_впр = 136,5 + 35 = 171,5 Па.

12.2.3 Сопротивление калориферов

Принимаем калориферы типа ВТИ-ТЭМЗ-ll трубчатые диаметром трубок 16 мм по воздухус сопротивлением по воздуху

?h_{калориф} = 400 Па.

12.2.4 Сопротивление воздухоподогревателей

По воздушной стороне сопротивление трубчатых воздухоподогревателей 1-ой ступени, Па (скорость воздуха, щ_г = 7,24 м)

?h_вп1 = ?h_тр + ?h_пов,

где ?h_тр - сопротивление поперечно омываемых труб, Па (табл. 12.1; 5, рис. 6),

?h_тр = ?h_гр(z₂ + 1)m,

?h_гр - сопротивление одного ряда труб шахматных пучков, Па, 6;

z₂ - количество рядов труб по глубине в каждом ходе, 92;

m - число ходов по воздуху, 3;

?h_пов - сопротивление поворотов в перепускных коробах, Па,

?h_пов = ж_м h_д,

ж_м - коэффициент местных сопротивлений, два поворота на 180^о - по 3,5, один поворот на 90^о - 0,9;

h_д - динамический напор, Па, 21 при t_в=160 ^оС;

?h_тр = 6(92 + 1)3 = 1674 Па;

?h_пов = (2?3,5 + 0,9)21 = 166 Па;

?h_вп1 = 1674 + 166 = 1840 Па.

По воздушной стороне сопротивление трубчатых воздухоподогревателей 2-ой ступени, Па (скорость воздуха, щ_г = 8,2 м)

?h_вп2 = ?h_тр + ?h_пов,

где ?h_тр - сопротивление поперечно омываемых труб, Па (табл. 12.1; 5, рис. 6),

?h_тр = ?h_гр(z₂ + 1)m,

?h_гр - сопротивление одного ряда труб шахматных пучков, Па, 6;

z₂ - количество рядов труб по глубине в каждом ходе, 134;

m - число ходов по воздуху, 1;

?h_пов - сопротивление поворотов в перепускных коробах, Па,

?h_пов = ж_м h_д,

ж_м - коэффициент местных сопротивлений, по один поворот на 90^о - 0,9;

h_д - динамический напор, Па, 20 при t_в=320 ^оС (260+380)/2 ;

?h_тр = 6,5(134 + 1)1 = 877,5 Па;

?h_пов = 0,9?20 = 18 Па;

?h_вп2 = 877,5 + 18 = 895,5 Па.

12.2.5 Сопротивление воздухопроводов горячего воздуха

Суммарное сопротивление , Па,

?h_гв = У?h_м + ?h_тр,

Местные сопротивления, Па

?h_м = ж_м h_д,

где ж_м - местные сопротивления, 1?5- пять поворотов на 90^о, 0,5-поворот на 45^о;

h_д - динамический напор, Па, 39 при t_гв=380 ^оС.

У?h_м = (1?5 + 0,5)39 = 214,5 Па.

Сопротивление трения, Па

?h_тр = лl_гв h_д/ d_э,

где л - коэффициент трения, 0,02;

l_гв - длина воздуховода горячего воздуха, м,

l_гв = 14,46 + 20 + 10 = 45 м;

h_д - динамический напор, Па, 39 при t_гв=380 ^оС

d_э - эквивалентный диаметр, м, 2.

?h_тр = 0,02?45?39/2 = 17,6 Па.

?h_гв = 214,5 + 17,6 = 232,1 Па.

12.2.6 Сопротивление топочных и горелочных устройств

Сопротивление горелки, а также шлиц по вторичному воздуху,

Па (5, ф-ла 2.12)

?h_гор = ж_гор h_д,

где ж_гор - коэффициент сопротивления горелочного устройства, 2;

h_д - динамический напор, Па, 260 при t_гв=380 ^оС и щ₂ = 38 м/с.

?h_гор = 2?260 = 520 Па.

12.2.7 Самотяга

Самотяга участка воздухоподогревателя, Па

h_{с вп} = ± H_в1 g (1,23 - с_о?273/(t_в + 273)),

где Н - разность отметок ввода воздухопровода холодного воздуха и вывода горячего воздуха, м, 11, по чертежу;

g - ускорение свободного падения, м/с², 9,81;

с_о - плотность дымовых газов при нормальных условиях, 1,32;

?_г - средняя температура воздуха, ^оС , 195, ((60+380)/2).

h_{с вп} = ± 11? 9,81 (1,23 - 1,32?273/(220+ 273)) = 54 Па.

Самотяга воздухопровода горячего воздуха, Па

H_с.гв = ± H_в1 g (1,23 - с_о?273/(t_гв + 273)),

где Н - разность отметок вывода воздухопровода горячего воздуха и ввода горячего воздуха в горелку, м, 10, по чертежу;

g - ускорение свободного падения, м/с², 9,81;

с_о - плотность дымовых газов при нормальных условиях, 1,32;

?_г - температура горячего воздуха, 380 ^оС.

h_{с гв} = ± 10? 9,81 (1,23 - 1,32?273/(380 + 273)) = 66,5 Па.

Суммарная самотяга, Па

Н_с = h_{с вп}+ h_{с гв} = 54 + 66,5 = 120,5 Па.

12.2.8 Перепад полных давлений по тракту, Па

?Н_п = ?Н_в - Н_с - h'_т,

где h'_т - разрежение в топке на уровне ввода воздуха, Па,

h'_т = h''_т + 0,95 H' = 20 + 0,95?20 = 39 Па;

H' - расстояние по вертикали между высшей точкой выхода газов из

топки и средним сечением ввода воздуха в топку, м, 20.

?Н_в - суммарное сопротивление воздушного тракта котла, Па

?Н_в = ?h_впр + ?h_{калориф} + ?h_вп1 + ?h_вп2 + ?h_гв + ?h_гор;

?Н_в = 171,5 + 400 + 1840 + 895,5 + 232,1 + 520 = 4059 Па.

?Н_п = 4059 - 120,5 - 39 = 3900 Па.

12.2.9 Выбор типоразмера дутьевого вентилятора

Вентилятор выбирается по производительности и разрежению с запасом соответственно в₁ = 1,1; в₂ = 1,2.

Производительность вентилятора, м³/с

Q_р = в₁V_в,

где V_в - расход воздуха, м³/с, 96,6 (п. 12.1.10),

V_в = В_р V^о_в(б_т - ?б_т - ?б_пл + ?б_вп)( t_хв + 273)/273;

V_в = 24,38? 3,53(1,2 - 0,02 - 0,04 + 0,03)(10 + 273)/273 = 104,4 м³/с.

Q_р = 1,1? 104,4 = 114,84 м³/с.

Производительность одного вентилятора, м³/с

Q_д = Q_р/2 = 114,84/2 = 57,42 м³/с (206712 м³/ч)

Расчётный напор вентилятора, Па

Н_д = в₂ Н_п = 1,2?3900 = 4680 Па (468мм вод. ст.).

Выбираем два вентилятора двустороннего всасывания марки

ВДН-20-ll, n = 740 об/мин.

Расчётная мощность двигателя, кВт

N_в = в₃ Q_в Н_в?10^-3/з_в,

где в₃ - коэффициент запаса по потребляемой мощности, 1,05;

з_в - КПД вентилятора, 0,8, (2, рис. 43).

N_в =1,05? 57,42? 4680?10^-3/0,8 = 353 кВт.

Список источников

1. Липов Ю.М. Компоновка и тепловой расчёт парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - Москва. Энергоатомиздат, 1988.-208 с.: ил.

2. Бойко Е.А. и др. Котельные установки и парогенераторы. (Тепловой расчёт парового котла) . - Красноярск, 2005.

3. Бойко Е.А. и др. Котельные установки и парогенераторы. (Выбор и расчёт систем пылеприготовления и горелочных устройств). - Красноярск, 2006.

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1980. - 424 с. ил.

5.Бойко Е.А. и др. Котельные установки и парогенераторы. (Аэродинамический расчёт котельных установок). - Красноярск, 2006.

6. Аэродинамический расчёт котельных установок (нормативный метод). Под редакцией С.И. Мочана. Изд. 3-е. Л., Энергия, 1977. 256 с. с ил.

Размещено на Allbest.ru

...