Характеристика котла БКЗ-50-39

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. РАСЧЁТ ОБЪЁМОВ, ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания

1.2 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания

2. РАСЧЁТ ОБЪЁМОВ, ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

2.1 Расчёт потерь теплоты и КПД

2.2 Расчёт расхода топлива

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОПОК

4. РАСЧЁТ КОНВЕКТИВНЫХ ПУЧКОВ КОТЛА

5. РАСЧЁТ ПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ

6. РАСЧЁТ ПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ

7. РАСЧЁТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА II СТУПЕНИ

8. РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ

9. РАСЧЁТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА I СТУПЕНИ

10. РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ

11. РАСЧЁТ НЕВЯЗКИ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА КОТЛА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛА БКЗ-50-39:

1. Паропроизводительность, т/ч	50
2. Давление пара, на выходе из котла МПа (кгс/см2)	39
3. Температура, 0С
перегретого пара	450
питательной воды	145
уходящих газов	131
4. Расчетный к.п.д. %	89,3

Расчётные характеристики топлива

для Чертовское Б2 угля

Wр = 34%

Aр =8%

Sрор + к =0.4 %

Cр=43.5%

Hр =2.9%

Nр = 0.7%

Oр =10.5%

Qрн =7150 кДж/кг



1. РАСЧЁТ ОБЪЁМОВ, ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания

1. Теоретический объем сухого воздуха.

Для полного сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива теоретически необходимый объем воздуха, /кг, находят делением массы израсходо-

ванного кислорода на его плотность при нормальных условиях =1,429

кг/ и на 0,21, так как в воздухе содержится 21% кислорода:

	(1)

где , , , - содержание углерода, серы, водорода, кислорода на рабочую массу топлива, %.

%

2. Теоретический объем дымовых газов.

При полном сгорании топлива дымовые газы, уходящие из топки, содержат: двуокись углерода пары (образующиеся при сгорании

водорода топлива), сернистый ангидрид , азот - нейтральный газ,

поступивший в топку с кислородом воздуха, азот из состава топлива , а также кислород избыточного воздуха О2. При неполном сгорании к указанным элементам добавляются еще окись углерода СО, водород и метан . Для удобства подсчетов продукты сгорания разделяют на сухие газы и водяные пары.

Объем сухих газов принимают за 100%. При полном сгорании топлива состав сухих продуктов сгорания (в процентах по объему) следующий:

	(2)

При сжигании твердого и жидкого топлива

Объем трехатомных газов, /кг:

	(3)

=

Теоретический объем азота, /кг, находящегося в воздухе и топливе:

	(4)

где 0,79 - процентное содержание азота в воздухе по объему;

- объем азота топлива.

/кг

3. Теоретический объем водяных паров состоит из объема паров, полученных в результате сжигания водорода, испарения влаги и объема водяных паров, поступающих с воздухом:

При сжигании твердого и жидкого топлива (/кг):

	(5)

м3/кг

Действительный объем водяных паров, /кг:

	(6)

где б - коэффициент избытка воздуха.

/кг

Эти объемы подсчитываются раздельно для топки и следующих за ней поверхностей нагрева по средним значениям коэффициентов избытка воздуха. Результаты этих расчетов представляются в виде табл. 1.1.

Полный объем дымовых газов:

	(7)

м3/кг

Таблица 1.1 - Средние объемные характеристики продуктов сгорания

Расчётные Формулы	Размерность
		Газоходы котла
		Топка, ширмы, Фестон	Конвективный перегреватель	Водяной экономайзер II ступени	Воздухо-подогреватель II ступени	Водяной экономайзер I ступени	Воздухо-подогреватель I ступени
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева	-	1,2	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Коэффициент избытка воздуха, средний по газоходу	-	1,2	1,215	1,24	1,265	1,29	1,315
Объем водяных паров		0,826	0,827	0,828	0,829	0,830	0,831
Объём дымовых газов		5,905	5,970	6,014	6,080	6,125	6,190
Объемная доля трёхатомных газов	-	0,138	0,137	0,135	0,134	0,133	0,132
Объёмная доля водяных паров	-	0,139	0,138	0,137	0,136	0,135	0,134
Суммарная доля трёхатомных газов и водяных паров	-	0,277	0,275	0,272	0,270	0,268	0,266
Масса дымовых газов	кг/кг	7,662	7,746	7,802	7,796	7,943	8,027
Концентрация золы в дымовых газах	кг/кг	0,0139	0,0137	0,0135	0,0132	0,0130	0,0128

4. Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева:

	(8)

где б' - коэффициент избытка воздуха перед газоходом;

б" - коэффициент избытка воздуха после газохода.

5. Объемные доли трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю по формулам:



	(9)
	(10)
	(11)

6. При сжигании твердого топлива определить концентрацию золовых частиц в продуктах сгорания (г/)

	(12)

где бун- доля золы топлива в уносе, для камерных топок при сжигании твердого топлива бун= 0,95.

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

1. Энтальпия воздуха для твердого и жидкого топлива (кДж/кг) и газа (кДж/) (при б=1) определяется по формуле:

	(13)

где - энтальпия 1 воздуха, кДж/·К, принимается для каждой выбранной температуры по табл. 2.4; - теоретический объем воздуха.

2. Энтальпия газообразных продуктов сгорания для твердого и жидкого топлива (кДж/кг) и газа (кДж/) (при б=1):

	(14)

Где - энтальпии 1 двуокиси углерода, азота и водяных паров, кДж/ принимается для каждой выбранной температуры.

3. Энтальпия продуктов сгорания при б>1 (кДж/кг или кДж/):

	(15)

где - энтальпия золы в дымовых газах:

	(16)

где - доля уносимой золы.

Таблица 2.1 - Энтальпия продуктов сгорания

поверхность нагрева	Температура поверхности ,0С	, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/кг
Топочная камера, фестона	2200	14625,5	19232,5	2609,4	-	22157,6
	2100	13904,9	18257,5	2480,9	-	21038,5
	2000	13184,3	17286,2	2350,3	190,9	20114
	1900	12464,2	16325,5	2223,8	181,4	18999,8
	1800	11743,6	15360,8	2095,3	175,6	17885,2
	1700	11041,1	14410,4	1969,9	156,8	16775,5
	1600	10338,6	13463,5	1844,6	142,5	15693,7
	1500	9636,1	12523,4	1719,2	133,6	14584,3
	1400	8933,9	11597,6	1593,9	120,3	13504,7
	1300	8231,5	10644,5	1468,6	103,4	12414,2
	1200	7546,9	9749,1	1346,5	91,6	11350,1
	1100	6862,5	8854,6	1224,4	83,4	10310,5
	1000	6178,1	7967,3	1102,3	74,7	9277,7
	900	5511,7	7083,3	983,4	66,5	8252,1
	800	4862,9	6213,2	867,6	58,3	7244,1
Конвективный перегреватель	1100	6862,5	8854,6	1224,4	83,4	10310,5
	1000	6178,1	7967,3	1102,3	74,7	9277,7
	900	5511,7	7083,3	983,4	66,5	8252,1
	800	4862,9	6213,2	867,6	58,3	7244,1
	700	4214,6	5360,5	751,9	50,3	6253,7
	600	3569,8	4532,7	636,9	42,5	5289,2
	500	2942,9	3729,6	525,1	34,8	4353,1
Водяной экономайзер II ступени	600	3569,8	4532,7	636,9	42,5	5289,2
	500	2942,9	3729,6	525,1	34,8	4353,1
	400	2330,8	2940	415,9	27,4	3433,5
	300	1732,8	2184,9	309,2	20,1	2538,7
Воздухо-подогреватель II ступени	500	2942,9	3729,6	525,1	34,8	4353,1
	400	2330,8	2940	415,9	27,4	3433,5
	300	1732,8	2184,9	309,2	20,1	2538,7
	200	1145,6	1434,7	204,4	12,8	1668,1
Водяной экономайзер I ступени	400	2330,8	2940	415,9	27,4	3433,5
	300	1732,8	2184,9	309,2	20,1	2538,7
	200	1145,6	1434,7	204,4	12,8	1668,1
	100	569,2	705	101,6	6,1	824,9
Воздухо-подогреватель I ступени	400	2330,8	2940	415,9	27,4	3433,5
	300	1732,8	2184,9	309,2	20,1	2538,7
	200	1145,6	1434,7	204,4	12,8	1668,1
	100	569,2	705	101,6	6,1	824,9



2. РАСЧЁТ ОБЪЁМОВ, ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

2.1 Расчёт потерь теплоты и КПД

Тепловой баланс котла для 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или 1 газа при нормальных условиях имеет вид

	(2.1)

Где - располагаемая теплота, кДж/кг или кДж/;

- полезная теплота, содержащаяся в паре или горячей воде, кДж/кг или кДж/;

- потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения, от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке, плюс потери на охлаждение панелей и балок, не включенных в циркуляционный контур котла, кДж/кг или кДж/.

Коэффициент полезного действия брутто определяется из обратного баланса по выражению:

	(2.2)

где -потери теплоты с уходящими газами, %;

- потери теплоты от химической неполноты сгорания, %;

- потери теплоты от механической неполноты сгорания, %;

- потери теплоты от наружного охлаждения,

- потери теплоты с физическим теплом шлаков, %.

Потеря тепла с уходящими газами определяется по формуле:

	(2.3)

где - энтальпия уходящих газов при соответствующих значениях , кДж/кг;

- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;

энтальпия холодного воздуха при 30 °С;

потеря тепла от механической неполноты сгорания (для газа и мазута = 0).

Энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 30°С (кДж/кг или кДж/):

	(2.4)

кДж/кг

Приведённая зольность топлива:

	(2.5)

При темп 131°С,

Потери с физическим теплом шлаков подсчитываются по формуле:

	(2.6)

где - доля золы топлива в шлаке;

- энтальпия золы, кДж/кг.

При сжигании твёрдых топлив в топках с твёрдым шлако удаление потеря учитывается если При величина потери q6 мала и ею можно пренебречь величина потери мала и ею пренебрегаем .

Коэффициент сохранения тепла:

	(2.7)

2.2 Расчёт расхода топлива

Полный расход топлива (кг/с или /с), подаваемого в топку котла,

вычисляется из уравнения прямого баланса тепла:

	(2.8)

где ,кВт - тепло, полезно используемое в котлоагрегате, определяется

по заданной паропроизводительности котла D, энтальпии перегретого пара и питательной воды с учётом непрерывной продувки :



(2.9)

где D - расход выработанного перегретого пара, кг/с;

- расход выработанного насыщенного пара, кг/с;

- энтальпия перегретого пара, питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла, кДж/кг;

Р - непрерывная продувка парового котла, %, учитывается только при Р?2%.

При давлении перегретого пара рпп=3,9 МПа и tпп=440С по табл. XXV [2] определяем iпп=3316кДж/кг.

При tп.в.=145С по табл. XXIV [2] определяем iп.в.=612кДж/кг.

При давлении в барабане котла рбар=4,3 МПа, по табл. XXIII [2] определяем iкип=1107кДж/кг.

.

Расчетный расход топлива (кг/с или /с):

,	(2.10)

.



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОПОК

Площади поверхностей стен:

=68,25 м2;

= 110,75 м2;

м2,

где площадь соответственно задней, фронтовой и боковой стены, м2;

площадь фестона (плоскость проходящая через оси первого ряда труб фестона), м2;

Полная поверхность стен:

=68,25+110,75+132,6+62=373,6 м.	(2.11)

3.2 Расчёт теплообмена в топке

Критерий Больцмана:

,	(3.1)

Безразмерная температура продуктов сгорания на выходе из топки где - это отношение действительной абсолютной температуры на выходе из топки;

()- к абсолютной теоретической температуре продуктов сгорания ().

Критерий Больцмана вычисляется по формуле:

,	(3.2)

где - коэффициент сохранения теплоты;

- расчетный расход топлива,

- площадь поверхности стен топки, ;

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов; -средняя суммарнаятеплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур , кДж/(кг·К) коэффициент излучения абсолютно черно- го тела, Вт/( ·);

- абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К.

Поверочный расчет однокамерных и полуоткрытых топок производится в следующей последовательности.

Зададимся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры исходя из характеристик топлива и условия предупреждения шлакования последующих поверхностей нагрева.

где - температура начала деформации золы.

- температура газов на выходе из топки, К;

Принимаем = 992єC

Подсчитывается полезное тепловыделение в топке (кДж/кг или кДж/).

	(3.3)

где - теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/кг или кДж/;

- теплота, внесенная в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром, отработанным паром или другим теплоносителем в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателем, кДж/кг или кДж/;

- теплота рециркулирующих продуктов сгорания, учитывается только в случае возврата в топку части продуктов сгорания, отобранных из газоходов котла.

9026,9 кДж/кг.

,	(3.4)

где 1,2;

0;

0,1;

1732,8кДж/кг;

кДж/кг;

.

,	(3.5)



где - отношение количества воздуха на входе в котельный агрегат (воздухоподогреватель) к теоретически необходимому;

-энтальпия теоретического объема воздуха при входе в воздухоподогреватель после предварительного подогрева в калорифере, определяется по температуре воздуха после калорифера линейной интерполяцией значений .

=0.

Определение коэффициента тепловой эффективности экранов

,	(3.6)

где x-угловой коэффициент;

- коэффициент загрязнения;

Диаметр экранных труб d = 60 мм, шаг труб S = 80 мм, S/d = 1,5. Относительное расстояние от труб до стены /d = 1,67.

= 1- 0,2(S/d - 1) = 1- 0,2(1,5 - 1) = 0,9,	(3.7)

где S/d - относительный шаг труб настенного экрана;

 = 0,55;

;

Определяется эффективная толщина излучающего слоя (м)

	(3.8)

где объем топочной камеры, м3;

поверхность стен топочной камеры, м2.

Определяется коэффициент ослабления лучей.

	(3.9)

где парциальное давление трехатомных газов, МПа;

p- давление в топочной камере котлоагрегата (для агрегатов, работающих без наддува, принимается р = 0,1 МПа)

- объемная доля водяных паров;

- абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К.

,	(3.10)

где суммарная объемная доля трехатомных газов;

коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по номограмме или формуле (м·МПа)-1:

коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы;

средняя массовая концентрация золы;

коэффициент ослабления лучей частицами кокса.

.

Определяем коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы:

,	(3.11)

где плотность дымовых газов при атмосферном давлении, г/м3, принимаем г = 1300 г/м3 (1,3 кг/м3);

- эффективный диаметр золовых частиц, мкм. Для ШБМ принимаем

dзл = 13 мкм;

концентрация золовых частиц в потоке газов, кг/кг;

1/(м•МПа).

1/(м•МПа).

При сжигании твердого топлива определяется суммарная оптическая толщина среды:

	(3.12)

Подсчитывается степень черноты факела (бф).

	(3.13)

.

Cредняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или на l м3 газа при нормальных условиях [кДж/(кг·К) или кДж(м3 К)]:

	(3.14)

где -теоретическая (адиабатная) температура горения, К;

-температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К;

-энтальпия продуктов сгорания;

- полезное тепловыделение в топке.

Предварительно принимаем температуру газов на выходе из топки =992



Определяется действительная температура на выходе из топки по формуле:

	(3.15)

.



4. РАСЧЁТ КОНВЕКТИВНЫХ ПУЧКОВ КОТЛА

котел топливо расход экономайзер

Геометрические параметры фестона принимаются по паспортным данным котла:

? наружный диаметр труб dн = 60 мм;

? число рядов труб по ходу движения газов Z2 = 4;

? поперечный шаг труб S1 = 300 мм;

? продольный шаг труб S2 = 250 мм;

? расположение труб - шахматное;

? размер поверхности нагрева Fф=62 м2;

? живое сечение для прохода газов f =20 м2.

Уравнение теплопередачи:

,	(4.1)

Уравнение теплового баланса:

	(4.2)

Где К - коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, Вт/(м2 ·К);

?t - температурный напор ;

- расчетный расход топлива, кг/с или м3 /с;

Н- расчетная поверхность нагрева, м2 ;

ц - коэффициент сохранения теплоты, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения;

I?, I"- энтальпии продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, кДж/кг или кДж/м3;

- количество теплоты, вносимое присасываемым в газоход воздухом, кДж/кг или кДж/м3.

,	(4.3)

где -угловой коэффициент трубного пучка, учитывает то, что не все тепло, излучаемое из топки, воспринимается фестоном. При S1 /d= 300/60 = 5 для шахматного расположения труб принимаем = 0,65;

-теплота излучения из топки на фестон, кДж/кг.

,	(4.4)

где - коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки, принимаем  =0,8;

- среднее тепловое напряжение поверхности нагрева топочных экранов, кВт/м2

- лучевоспринимающая поверхность фестона, ,

м2

,	(4.5)

где - удельное тепловосприятие топки, кДж/кг.



	(4.6)

Предварительно принимаются значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода:

==1107С, =8943,78кДж/кг.

Температуру дымовых газов за фестоном определяем по формуле:

= -ф=1107?50=1057С,	(4.7)

где принимаем =50С - охлаждение газов в фестоне.

= 8425,38кДж/кг.

Определяется теплота, отданная продуктами сгорания (кДж/кг или кДж/м3):

	(4.8)

кДж/кг.

Вычисляется, расчетная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе ():

	(4.9)

Подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева(м/с).

	(4.10)



Коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м К), для шахматных гладкотрубных пучков:

,	(4.11)

где - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2 К)

- поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов, при Z210, С = 1;

- поправка на компоновку пучка, определяется в зависимости от относительных шагов 1 и 2 труб пучка.

-поправка на физические характеристики потока. Относительные шаги труб фестона рассчитываем по формулам:

.	(4.12)
.	(4.13)

принимаем =1,2.

При Z2  10 и 1  3,0

,	(4.14)

при , = 0,139 принимаем Сф=0,94; при d=60 принимаем =40 Вт/(мК). Вт/(мК). Вычисляется степень черноты газового потока:

,	(4.15)



Эффективную толщину S излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

.	(4.16)

при р = 0,1 МПа - давление в топочной камере,

1/(м ·МПа),

Определяется коэффициент теплоотдачи бл, учитывающий передачу теплоты Вт/(м2 · К):

	(4.17)

Здесь =248 Вт/(м2•К) определяется по рис. при средней температуре газов в фестоне хср=932 °С и температуре загрязненной стенки труб фестона

t3= t+ Дt =319+60=379 °С.

где t- средняя температура окружающей среды,

?t - при сжигании твердых и жидких топлив принимается равной 60°С

Подсчитывается суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м3 · К):

Вт/(м3 · К).	(4.18)



Подсчитывается суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м3 · К):

,	(4.19)

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон;

при

.

Вычисляется коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К),

	(4.20)

где - коэффициент тепловой эффективности.

[3], с.70. .

Определим количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или на 1 м3 газа (кДж/кг или кДж/м3)

,	(4.21)

где -температурный напор

,	(4.22)



где -большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости.

	(4.23)
	(4.24)

.

Невязка баланса теплот для фестона рассчитывается по формуле:

	(4.25)

Расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 5%, то расчет фестона считаем законченным.



5. РАСЧЕТ ПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ

Геометрические параметры пароперегревателя принимаются по паспортным данным котла:

-Число змеевиков по ширине котла=72

-Наружный диаметр труб, dн = 38 мм

-Живое сечение для прохода газов, fг = 17,9 м2

-Живое сечение для прохода пара, fп = 0,059 м2

-Поперечный шаг, S1=92 мм

-Продольный шаг, S2 = 110 мм

-Поверхность теплообмена, F = 250 м2

-Расположение труб в пучке = коридорное

Выберем основные расчетные параметры:

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень

Температура (принятая) и энтальпия дымовых газов на выходе

,

,

Определи v теплоту, отданную продуктами сгорания пару (кДж/кг или кДж/м3):

,	(5.1)

где - коэффициент избытка воздуха.

,

,

I0прс=164,7 кДж/кг - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха tхв=30, С.

Вычислим энтальпию пара на выходе из пароохладителя, приравняв теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой паром (кДж/кг):

	(5.2)
	(5.3)

Температура пара на выходе из пароохладителя:

,

,

Температурный напор:

,	(5.4)

,

,

,

,

,

,

где Ш-коэффициент пересчета от противоточной схемы к последовательно смешанному току:

,

,

,

Подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания в газоходе пароперегревателя (м/с).

,	(5.5)
,	(5.6)

Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией :

,	5.7)

где ;

;

;

;

;

;

;

;

Подсчитать коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, Вт/(м2 · К),

Средняя температура пара:

,	(5.8)

.

.



.	(5.9)
.	(5.10)

где -коэффициент теплоотдачи;

-поправочный коэффициент.

,

,

,

Степень черноты газового потока:

,	(5.11)

;

;

; ;

;	(5.2)

;

;	(5.13)

,

,



	(5.14)

.

.

.

.

Температуру стенки труб пароперегревателя:

.

.

,	(5.15)

где - среднеарифметическое значение температуры пара в рассчитываемой части пароперегревателя;

? - коэффициент загрязнения, м2 ·К/Вт;

?=0,0043

.

.

Коэффициент теплоотдачи излучением Вт/(м2К):

.	(5.16)



Здесь =225 Вт/(м2•К), =217 Вт/(м2•К) определяется по рис. при средней температуре газов в пароперегревателя х1ср= °С, х2ср=°С и температуре загрязненной стенки труб конвективного пароперегревателя t13=839,5, t23=662,56

.

.

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб пароперегревателя Вт/(м2К)

.

.

Определим коэффициент теплоотдачи. Вт/(м2К)

.	(5.17)

.

.

Вычислим количество теплоты, воспринятое пароперегревателем (кДж/кг или кДж/м3):

.	(5.18)

кДж/кг.

кДж/кг.



6. РАСЧЕТ ПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ

Выберем основные расчетные параметры.

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень:

.

Энтальпия перегретого пара при температуре:

.

Энтальпия насыщения:

.

Тепловосприятие пароперегревателя ( ):

.	(6.1)

.

Определим энтальпию продуктов сгорания после второй части (или кДж/м3),

.	(6.2)

,

По величине из таблицы 2.1 определим температуру продуктов сгорания после пароперегревателя:

Температурный напор:

.	(6.3)
.	(6.4)



	(6.5)

При расчёте второй части коэффициент теплопередачи принимаем равным коэффициенту теплопередачи, рассчитанному для первой части.

Определим теплоту воспринятую пароперегревателем ( или кДж/м3):

.	(6.6)

.

Сравнение тепловосприятий пароперегревателяи :

.	(6.7)

Рассчитываем необходимую площадь поверхности нагрева его второй части:

.	(6.8)

Следует добавить поверхность теплообмена.



7. РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА II СТУПЕНИ

-Наружный диаметр труб, dн= 32 мм

-Живое сечение для прохода газов, fг=9,07м2

-Поперечный шаг, S1=40 мм

-Продольный шаг, S2=55 мм

-Расположение труб в пучке: шахматное

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер, равняется температуре на выходе из пароперегревателя: '=623оС; I'= кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, принимается: ''=450оС; I''=4076,5 кДж/кг,

Температура и энтальпия питательной воды (по заданию) tп.в=145 оС; iпв=710,5кДж/кг.

По уравнению теплового баланса определить количество теплоты (кДж/кг или кДж/м3).

	(7.1)

где -энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, (кДж/кг или кДж/м3;)

- энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3;

-присос воздуха в экономайзер,

-энтальпия теоретического количества воздуха.

кДж/кг.

Энтальпия воды после водяного экономайзера, кДж/кг:

	(7.2)



где -энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

D - паропроизводительность котла, кг/с;

- расход продувочной воды, кг/с.

	(7.3)

где р = 2% - непрерывная продувка котла, принимается в соответствии с п. 4.8.27 ПТЭ.

.

.

Средняя температура дымовых газов в экономайзере:

	(7.4)

.

Температурный напор:

.

.

.

Скорость дымовых газов в ступени.

.

Расчетное значение коэффициента теплоотдачи:

.	(7.5)

где ;

;

,

,

;

;

;

Здесь =60 Вт/(м2•К), определяется по рис. при средней температуре газов в экономайзерехср=°С.

.

Средняя температура воды:

.

Средняя температура стенки поверхности:

.

.

,

.

.

.

Коэффициент теплоотдачи:

.	(7.6)

.

Определить площадь поверхности нагрева водяного экономайзера (м2):

	(7.7)

м2.



8. РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ

Геометрические параметры воздуха подогревателя принимаются по паспортным данным котла:

-Наружный диаметр труб, dн=40 мм.

-Живое сечение для прохода газов, fг=3,43 м2.

-Живое сечение для прохода воздуха, fв=6,1 м2.

-Поперечный шаг, S1=60 мм.

-Продольный шаг, S2=42 мм.

-Поверхность теплообмена, F=1500 м2.

-Расположение труб в пучке - шахматное.

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в воздухоподогреватель, равняется температуре на выходе из экономайзера:

'=450оС; I'=4076,5 кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя: ''=350оС; I''=3444 кДж/кг.

Температура и энтальпия холодного воздуха

t'хв=30, C; I'хв =кДж/кг.

Определим минимальный температурный напор на конце воздухоподогревателя :

.

.

Тепловосприятие воздуха в воздухоподогревателе:

	(8.1)

.

где - отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому

,	(8.2)

,

где -присосы воздуха в топку, воздухоподогреватель и системы пылеприготовления.

Энтальпия продуктов сгорания после воздухоподогревателя

.

Средние температурные напоры:

.

.

Средняя температура газов:

.

Скорость газов:

.

Скорость воздуха:

.

Коэффициент теплоотдачи от стенок к обогреваемой среде:

.

.

Температура стенки поверхности воздухоподогревателя определяется как полусумма средних температур газов и воздуха:

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде:

,	(8.3)

где - коэффициент теплоотдачи (рис.П5[ 3]),

- поправка на влияние физических параметров среды;

- поправка на число поперечных рядов;

;

;

;

.

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания:

.

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности:

,	(8.4)

Для dн=40мм и щг=16,41 м/с =44 Вт/(м2.К).

Вт/(м2.К).

Вт/(м2.К).

Определим коэффициент теплопередачи Вт/(м2.К):

Вт/(м2.К).

.

Энтальпия горячего воздуха после воздухоподогревателя

.



9. РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА I СТУПЕНИ

-Наружный диаметр труб, dн= 32 мм.

-Живое сечение для прохода газов, fг=6,9м2.

-Поперечный шаг, S1=40 мм.

-Продольный шаг, S2=55мм.

-Поверхность теплообмена, F =610 м2.

-Расположение труб в пучке: шахматное

Энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер: I'=кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, принимается: ''=280оС; I''=2324 кДж/кг,

Температура и энтальпия питательной воды (по заданию)

tп.в=145 оС; iпв=710,5 кДж/кг.

Температурой воды на выходе из эк I ст. зададимся:

, iв=613 кДж/кг.

Количество теплоты воспринятой питательной водой I ступени по балансу:

	(9.1)

где р = 2% - непрерывная продувка котла, принимается в соответствии с п. 4.8.27 ПТЭ. кДж/кг.

Энтальпия газов на входе в экономайзер найдём из теплового баланса:

.	(9.2)



,

Температура газов до экономайзера:

.

Средняя температура дымовых газов в экономайзере:

	(9.3)

.

Температурный напор:

.

.

.

Скорость дымовых газов в ступени.

.

Средняя температура воды:

.

Средняя температура стенки поверхности:

.

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

.

Расчетное значение коэффициента теплоотдачи:

.	(9.4)

;

;

;

;

;

.

Здесь =35 Вт/(м2•К), определяется по рис. при средней температуре газов в экономайзере хср=°С.

.

.

.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

.

где коэффициент теплопередачи, определяется по рис. П5 [3], получается бн =40 Вт/(м2 К);

.

Коэффициент теплоотдачи:

.	(9.5)

Вт/(м2 К).

Тепло воспринятое экономайзером по условию теплопередачи:

Навязка баланса

.

Расчёт закончен.

10. РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ

Геометрические параметры воздуха подогревателя принимаются по паспортным данным котла:

-Наружный диаметр труб, dн=40мм.

-Живое сечение для прохода газов, fг=3,28 м2.

-Живое сечение для прохода пара, fв=5,9 м2.

-Поперечный шаг, S1=70 мм.

-Продольный шаг, S2=45 мм.

-Поверхность теплообмена, F=2200 м2.

-Расположение труб в пучке - шахматное

Температура воздуха перед воздухоподогревателем:

t'хв=30 C; I'хв =кДж/кг.

Температура газов за воздухоподогревателем I ступени:

; I'=2463 кДж/кг.

Тепловосприятие воздуха в воздухоподогревателе:

	(10.1)

где - отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому

,

.

Принимаем температуру воздуха после І-й ступени воздухоподогревателя

.



где -присосы воздуха в топку, воздухоподогреватель и системы пылеприготовления.

Энтальпия продуктов сгорания после воздухоподогревателя

.

Температура газов перед в/пI ступени по полученному значению энтальпии: .

Средние температурные напоры:

.

.

Температурный напор: .

Средняя температура газов: .

Скорость газов:

.

Скорость воздуха:

.

Коэффициент теплоотдачи от стенок к обогреваемой среде:

.

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде:

.	(10.2)

где - коэффициент теплоотдачи (рис.П5[ 3]),

- поправка на влияние физических параметров среды;

- поправка на число поперечных рядов;

;

;

;

.

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания:

.

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

.

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности:

,	(10.3)

Для dн=40мм и щг=м/с =36 Вт/(м2.К).

Вт/(м2.К). Вт/(м2.К).

Определим коэффициент теплопередачи Вт/(м2.К):

Вт/(м2.К).	(10.4)

.

Навязка баланса

Невязка теплового баланса не превышает 3%, результат можно считать окончательным.



11. РАСЧЁТ НЕВЯЗКИ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА КОТЛА

	(11.1)

.

.

Невязка теплового баланса котла не превышает 0,5%. Нормативное требование выполняется.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ю.М. Костриков «Водоподготовка и водный режим энергообъектов», - Энергоатомиздат, 1990.

2. Г.Н. Делягин, В.И. Лебедев, Б.А. Пермяков «теплогенерирующие установки», - Госиздат, 1986.

3. «Тепловой расчёт» - нормативный метод.

4. «Аэродинамический расчёт» - нормативный метод.

5. Л.Б. Сигалов «Сборник правил и руководящих материалов по котлонадзору», - Госиздат, 1978.

6. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «котельные установки и парогенераторы» Балаково 2017

Размещено на Allbest.ru

...