Тепловой расчет котельного агрегата

I"

Табл.7

кДж/кг

-

6152

Тепловосприятие ступени

Q_r

j*(I'-I"+Da*I⁰_прс)

кДж/кг

0,988*(7391-6152+

+0,04*235)

1233

Температура воды на входе в ступень

t'

Из расчета ЭI

°C

-

207

Удельная энтальпия воды на входе в ступень

i'

Табл.VI-6 [2]

кДж/кг

-

886

Удельная энтальпия воды на выходе из ступени

iІ

iў_п+(Q_r*B/D_ф)

°C

886+(1233*1,28/9,72)

1048

Температура воды на выходе из ступени

tІ

Табл.VI-6 [2]

°C

-

242

Средняя темпе-ратура воды

t_ср

0,5*(tў+tІ)

°C

0,5*(207+242)

225

Объем воды при средней темпе-ратуре

n_в

Табл.VI-6 [2]

м³/кг

-

0,00120

Средняя скорость воды

w_в

D_ф*n_в/f

м /с

9,72*0,0012/0,0174

0,67

Средняя темпе-ратура газов в ступени

?_ср

0,5*(?'+?" )

°C

0,5*(571+468)

520

Средняя скорость газов в ступени

w_ср

В_р*V_г(?_ср+273)

F*273

м/с

1,28*9,19*(520+273)

2,687*273

12,71

Поправка на количество рядов труб

С_z

Рис.6-5[2]

-

-

0,98

Поправка на геометрию пучка

С_s

Рис.6-5[2]

-

-

1

Поправка на физические характеристики потока

С_ф

Рис.6-5[2]

-

-

0,97

Номинальный коэффициент теплоотдачи

a_н

Рис.6-5[2]

Вт/(м²*К)

-

118

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

a_к

a_н*С_z*С_s*С_ф

Вт/(м²*К)

118*0,98*1*0,97

112,17

Эффективная толщина излуч. слоя

S

0,9*[4s₁s₂/(pd²)-1]*d

м

0,9*[4*0,045*0,055/

/(p*0,028²)-1]*0,028

0,076

Суммарная поглощат.способ-ность трехатом-ных газов

рr_пs

рr_пs

м*МПа

0,1*0,19*0,076

0,0014

Коэф.ослабления лучей трехатом-ными газами

k_г

Рис.5-5[2]

1

м*МПа

-

14

Коэф.ослабления лучей золовыми частицами

k_зл

Рис.5-6[2]

1

м*МПа

-

0,079

Суммарная опти-ческая толщина запыленного газового потока

kps

(k_г*r_п+k_зл*µ_зл)*p*S

-

(14*0,19+0,079*

*19,53)*0,1*0,076

0,03

Степень черноты излучающей среды

а

Рис.5-4[2]

-

-

0,1

Температурный перепад

Dt

Стр.48[2]

-

-

60

Температура загрязненной стенки трубы

t_ст

t_ср+Dt

°C

225+60

285

Коэффициент теплоотдачи излучением

a_л

a_н*а

Рис.6-12[2]

Вт/(м²*К)

60*0,1

6,00

Температура в объеме камеры перед ЭII

?_к

?_к=??

°C

-

571

Коэффициент

А

Стр.49[2]

-

-

0,40

Глубина ЭII по ходу газов

l_п

По конструктивным размерам

м

-

2,00

Глубина объема перед ЭII

l_об

По конструктив-ным размерам

м

-

0,55

Отношение

l_об/l_п

l_об/l_п

-

0,55/2

0,28

Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом объема

aў_л

Вт/(м²*К)

6*[1+0,4*(844/1000)^0,25*

*0,28^0,07)

8,10

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

a₁

x(a_л+a_к)

Вт/(м²*К)

1(112,17+8,10)

120,27

Исходный коэффициент загрязнения

e₀

Рис.6-1а[2]

м²*К/Вт

-

0,0024

Поправка на диаметр труб

С_d

Рис.6-1б[2]

-

-

0,55

Поправка на фракционный состав золы

С_фр

Стр.38-40[2]

-

-

1

Поправка

De

Табл.6-1 [2]

-

-

0,004

Коэффициент загрязнения

--e

e₀*С_d*С_фр+De

м²*К/Вт

0,0024*0,55*1+0,005

0,005

Коэффициент теплопередачи

k

a_1/(1+e*a₁)

Вт/(м²*К)

120,27___

1+0,005*120,27

73,343

Наибольшая разность температур

Dt_б

?ў-tІ

°C

571-242

329

Наименьшая разность температур

Dt_м

?І-tў

°C

468-207

261

Температурный напор при противотоке

Dt_прт

0,5*(Dt_б+Dt_м )

°C

0,5*(329+261)

295

Тепловосприятие ЭП II по урав-нению теплопередачи

Q_т

k*H*Dt/(B_p*1000)

кДж/кг

73,343*73,4*295

1,28*1000

1241

Расхождение

расчетных тепловосприятий

DQ

(Q_к -Q_т)*100/Q_к

%

(1233 -1241)*100/1233

-0,59



6.4 Расчет воздухоподогревателя II ступени

Таблица 17

Величина	Обозна-чение	Расчетная формула или способ определения	Единица	Расчет	Резуль-тат
Температура газов на входе в ступень	?'	?" -из расчета ЭII	°C	-	468
Энтальпия газов на входе в ступень	I'	I" -из расчета ЭII	кДж/кг	-	6152
Температура воздуха на входе в ступень	t'	Из расчета ВПI	°C	-	200
Удельная энтальпия воздуха на входе в ступень	I0'в	Табл.7	кДж/кг	-	1607
Отношение колич.воздуха на выходе из ступени к теорет. необход.	bІ	aт-Daт-Daплу	-	1,2-0,1-0,1	1,00
Температура воздуха на выходе из ступени	tІ	По выбору	°C	-	380
Энтальпия воздуха на выходе из ступени	I0Ів	Табл.7	кДж/кг	-	3102
Тепловосприятие ступени	Q	(bІ+Da/2)*(I0Ів-I0ўв)	кДж/кг	(1+0,03/2)* *(3102-1607)	1517
Средняя темпе-ратура воздуха	tср	0,5*(tў+tІ)	°C	0,5*(200+380)	290
Удельная энталь-пия воздуха при средней температуре	I0прс	Табл.7	кДж/кг	-	2362
Энтальпия газов на выходе из ступени	IІ	I'-Q/j+Da*I0прс	кДж/кг	6152-1517/0,988+ +0,03*2362	4687
Температура газов на выходе из ступени	?"	Табл.7	°C	-	355
Средняя темпе-ратура газов	?ср	0,5*(?'+?" )	°C	0,5*(468+355)	412
Средняя скорость газов	wср	Вр*Vг(?ср+273) F*273	м/с	1,28*9,37*(412+273) 2,432*273	12,37
Поправка на относительную длину пучка	Сl	Рис.6-7[2]	-	-	1
Поправка на физич. характеристики	Сф	Рис.6-7[2]	-	-	1,1
Номинальный коэффициент теплоотдачи	aн1	Рис.6-7[2]	Вт/(м2*К)	-	25,5
Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны	a1	aн*Сl*Сф	Вт/(м2*К)	25,5*1*1,1	28,05
Средняя скорость воздуха	wв		м/с	(1+0,03/2)*9,37 *1,28 2,5*273 *(278+290)	10,04
Поправка на количество рядов труб	Сz2	Рис.6-5[2]	-	-	0,98
Поправка на геометрию пучка	Сs2	Рис.6-5[2]	-	-	1
Поправка на физич. характеристики потока	Сф2	Рис.6-5[2]	-	-	0,97
Номинальный коэффициент теплоотдачи	aн2	Рис.6-5[2]	Вт/(м2*К)	-	102
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны	a2	aн2*Сz2*Сs2*Сф2	Вт/(м2*К)	102*0,98*1*0,97	96,96
Коэф.использования поверхн.нагрева	z	Таб.6-3[2]	-	-	0,8
Коэффициент теплопередачи	k	z*a1*a2/(a1+a2)	Вт/(м2*К)	0,8*28,05*96,96 28,05+96,96	17,40
Наименьшая разность температур	Dtм	?ў-tІ	°C	468-380	88
Наибольшая разность температур	Dtб	?І-tў	°C	355-200	155
Температурный напор при противотоке	Dtпрт		°C	155-88 ln(155/88)	118
Полный перепад температур потока воздуха	tв	t- t'	°C	380-200	180
Полный перепад температур потока газа	tм	?-?	°C	468-355	113
Параметр	р	tм /( ?-t')	-	113/(468-200)	0,42
Параметр	R	tв /tм	-	180/113	1,59
Коэффициент		Рис.6-17[2]	-	-	0,96
Температурный перепад	Dt	y*Dtпрт	°C	0,96*118	114
Тепловосприятие ВП II по уравнению теплопередачи	Qт	k*H*Dt/(Bp*1000)	кДж/кг	17,40*1000*114 1,28*1000	1545
0Расхождение расчетных тепловосприятий	DQ	(Qк -Qт)*100/Qк	%	(1517 -1545)*100 1517	-1,82



6.5 Расчет экономайзера I ступени

Таблица 18

Величина	Обозна-чение	Расчетная формула или способ определения	Единица	Расчет	Резуль-тат
Температура газов на входе в ступень	?'	?" -из расчета ВПII	°C	-	355
Энтальпия газов на входе в ступень	I'	I" -из расчета ВПII	кДж/кг	-	4687
Температура газов на выходе из ступени	?"	По выбору	°C	-	230
Энтальпия газов на выходе из ступени	I"	Табл.7	кДж/кг	-	3065
Тепловосприятие ступени	Qr	j*(I'-I"+Da*I0прс)	кДж/кг	0,988*(4687-3065+ +0,04*235)	1612
Температура воды на входе в ступень	t'	140+iпс/4,19	°C	140+80/4,19	159
Удельная энтальпия воды на входе в ступень	i'	Табл.VI-6 [2]	кДж/кг	-	674
Удельная энтальпия воды на выходе из ступени	iІ	iўп+(Qr*B/Dф)	°C	674+(1612*1,28/9,72	886
Температура воды на выходе из ступени	tІ	Табл.VI-6 [2]	°C	-	207
Средняя температура воды	tср	0,5*(tў+tІ)	°C	0,5*(159+207)	183
Объем воды при средней темпратуре	nв	Табл.VI-6 [2]	м3/кг	-	0,00113
Средняя скорость воды	wв	Dф*nв/f	м /с	9,72*0,00113/0,0182	0,60
Средняя температура газов в ступени	?ср	0,5*(?'+?" )	°C	0,5*(355+230)	293
Средняя скорость газов в ступени	wср	Вр*Vг(?ср+273) F*273	м/с	1,28*9,62*(293+273) 2,687*273	9,49
Поправка на количество рядов труб	Сz	Рис.6-5[2]	-	-	0,98
Поправка на геометрию пучка	Сs	Рис.6-5[2]	-	-	1
Поправка на физические характеристики потока	Сф	Рис.6-5[2]	-	-	1,05
Номинальный коэффициент теплоотдачи	aн	Рис.6-5[2]	Вт/(м2*К)	-	99
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	aк	aн*Сz*Сs*Сф	Вт/(м2*К)	99*0,98*1*1,05	101,87
Эффективная толщина излуч. слоя	S	0,9*[4s1s2/(pd2)-1]*d	м	0,9*[4*0,04 *0,05 / /(??0,0282)-1]*0,028	0,057
Суммарная поглощат.способность трехатомных газов	рrпs	рrпs	м*МПа	0,1*0,18*0,057	0,0010
Коэф.ослабления лучей трехатомными газами	kг	Рис.5-5[2]	1 м*МПа	-	22
Коэф.ослабления лучей золовыми частицами	kзл	Рис.5-6[2]	1 м*МПа	-	0,04
Суммарная опти-ческая толщина запыленного газового потока	kps	(kг*rп+kзл*µзл)*p*S	-	(22*0,18+0,04* *18,66)*0,1*0,057	0,03
Степень черноты излучающей среды	а	Рис.5-4[2]	-	-	0,1
Температура загрязненной стенки трубы	tcт	tcр+Dt	°C	183+25	208
Коэф.теплоотдачи излучением	aл	aн*а Рис.6-12[2]	Вт/(м2*К)	40*0,1	4,00
Коэффициент	А	Стр.49[2]	-	-	0,40
Глубина ЭI по ходу газов	lп	По конструктивным размерам	м	-	6,10
Глубина объема перед ЭI	lоб	По конструктивным размерам	м	-	1,75
Отношение	lоб/lп	lоб/lп	-	1,75/6,1	0,29
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом объема	aўл		Вт/(м2*К)	4*[1+0,4*(628/1000)0,25* *0,290,07)	5,28
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	aк	xaк	Вт/(м2*К)	1,0*101,87	101,87
Коэффициент теплопередачи	k	a1/(1+?*a1)	Вт/(м2*К)	101,87 1+0,0055*101,87	65,29
Наибольшая разность температур	Dtб	?ў-tІ	°C	355-207	148
Наименьшая разность температур	Dtм	?І-tў	°C	230-159	71
Температурный напор при противотоке	Dtпрт		°C	148-71 ln(148/71)	105
Тепловосприятие ЭПI по уравнению теплопередачи	Qт	k*H*Dt/(Bp*1000)	кДж/кг	65,29*306*105 1,28*1000	1636
Расхождение расчетных тепловосприятий	DQ	(Qк -Qт)*100/Qк	%	(1612 -1636)*100/1612	-1,51

6.6 Расчет воздухоподогревателя I ступени

Таблица 19

Величина	Обозна-чение	Расчетная формула или способ определения	Единица	Расчет	Резуль-тат
Температура газов на входе в ступень	?'	?" -из расчета ЭКI	°C	-	230
Энтальпия газов на входе в ступень	I'	I" -из расчета ЭКI	кДж/кг	-	3065
Температура газов на выходе из ступени	?"	По заданию	°C	-	181
Энтальпия газов на выходе из ступени	I"	Табл.7	кДж/кг	-	2441
Температура воздуха на выходе из ступени	tІ	Из расчета ВПII	°C	-	200
Энтальпия воздуха на выходе из ступени	I0Ів	Из расчета ВПII	кДж/кг	-	1607
*Температура воздуха на входе в ступень	tў	По выбору	°C	-	120
Энтальпия воздуха на входе в ступень	I0Ів	Табл.7	кДж/кг	-	962
Тепловосприятие ступени	Q	(bІ+Da/2)*(I0Ів-I0ўв)	кДж/кг	(1+0,03/2)* *(1607-962)	655
Средняя температура воздуха	tср	0,5*(tў+tІ)	°C	0,5*(120+200)	160
Удельная энтальпия воздуха при средней температуре	I0прс	Табл.7	кДж/кг	-	1285
Энтальпия газов на выходе из ступени	IІ	I'-Q/j+Da*I0прс	кДж/кг	3065-655/0,988+ +0,03*1285	2441
Средняя температура газов	?ср	0,5*(?'+?" )	°C	0,5*(230+181)	206
Средняя скорость газов	wср	Вр*Vг(?ср+273) F*273	м/с	1,28*9,8*(206+273) 2,05*273	10,73
Поправка на относительную длину пучка	Сl	Рис.6-7[2]	-	-	1
Поправка на физич. характеристики	Сф	Рис.6-7[2]	-	-	1,1
Номинальный коэффициент теплоотдачи	aн1	Рис.6-7[2]	Вт/(м2*К)	-	39
Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны	a1	aн*Сl*Сф	Вт/(м2*К)	39*1*1,1	42,9
Средняя скорость воздуха	wв		м/с	(1+0,03/2)*6,02 *1,28 2,09*273 *(273+189)	5,94
Поправка на количество рядов труб	Сz2	Рис.6-5[2]	-	-	0,98
Поправка на геометрию пучка	Сs2	Рис.6-5[2]	-	-	1
Поправка на физич. харак-теристики потока	Сф2	Рис.6-5[2]	-	-	1
Номинальный коэффициент теплоотдачи	aн2	Рис.6-5[2]	Вт/(м2*К)	-	79
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны	a2	aн2*Сz2*Сs2*Сф2	Вт/(м2*К)	79*0,98*1*1	77,42
Коэф.использования поверхности нагрева	z	Таб.6-3[2]	-	-	0,75
Коэффициент теплопередачи	k	z*a1*a2/(a1+a2)	Вт/(м2*К)	0,75*42,9*77,42 42,9+77,42	20,70
Наибольшая разность температур	Dtм	?ў - tІ	°C	230-200	30
Наименьшая разность температур	Dtб	?І - tў	°C	181-120	61
Температурный напор при противотоке	Dtпрт		°C		44
Полный перепад температур потока воздуха	tВ	tІ-tў	°C	200-120	80
Полный перепад температур потока газа	tм	?ў-?І	°C	230-181	49
Параметр	р	tм /(?ў-tў)	-	49/(230-120)	0,45
Параметр	R	tв /tм	-	80/49	1,63
Коэффициент	y	Рис.6-17[2]	-	-	0,91
Температурный перепад	Dt	y*Dtпрт	°C	0,91*44	40
Тепловосприятие ВПI по уравнению теплопередачи	Qт	k*H*Dt/(Bp*1000)	кДж/кг	20,70*1000*40 1,28*1000	643
Расхождение расчетных тепловосприятий	DQ	(Qк -Qт)*100/Qк	%	(655-643)*100 655	1,22

*Примечание: Для предотвращения низкотемпературной коррозии воздухоподогревателя принимаются меры для повышения минимальной температуры стенки его труб, например, организован подогрев воздуха до его входа в воздухоподогреватель ( в нашем примере t= 120°С) либо его рециркуляция.



7. Расчет невязки теплового баланса парогенератора

1. Количество теплоты, вносимое в топку с воздухом: Q_в=3102 кДж/кг

2. Полезное тепловыделение в топке: Q_т=22567 кДж/кг

3.Лучистое тепловосприятие топки: Q_т^л=14152 кДж/кг

4. Расчетная невязка теплового баланса:

Q= Q_р^р*_ка+ Q_в -( Q_т^л+Q_т)*(1-q₄/100)=22567*0,8887+3102-

-(14152+736+3054+ 1241+1545+1636+643)*(1-0,03)=146 кДж/кг

5. Невязка баланса Q/ Q_р^р= 146/22567=0,0065=0,65%.

Значение невязки баланса не должно превышать 0,5%

С учетом всех мелких погрешностей, которые в свою очередь мало влияют на расчет вообщем, погрешность 0,65% вполне допустима



8. Ответ на теоретический вопрос

Типы топливоподачи (уголь)

Подача топлива в котельной - один из важнейших этапов функционирования всей котельной, и от ее правильной организации напрямую зависит производительность и эффективность работы. Тип котельной и характер топливоподачи зависит от рода топлива, на котором работает котел.

Подача топлива в котельной на твердом топливе начинается с пунктов его приема, куда оно доставляется автомобильным и железнодорожным транспортом. Далее топливо транспортируется в места хранения. В основном склады топлива бывают открытыми, закрытые склады используются для древесного топлива, а также в районах жилой застройки или по требованию контролирующих органов. Размеры штабелей угля не ограничиваются.

Разгрузочно-погрузочные работы в складских помещениях и транспортировка топлива к котельным производятся при помощи механизмов. Это могут быть бульдозеры, погрузчики, грейферные и скреперные установки и транспортеры.

Ленточные транспортеры имеют угол подъема от 12 до 18 градусов.

Топливо из приемных бункеров транспортируется в загрузочный (или котловой) бункер, откуда поступает в топочное устройство.

Подача топлива в котел может быть ручной, механизированной и автоматизированной. Чугунные секционные котлы, стальные водогрейные котлы марки КВр, некоторые типы блочно-модульных котельных с ручной топкой имеют загрузочную дверцу, и загрузка топлива осуществляется через нее вручную.

Механизированная подача топлива в котельной осуществляется в котлах КВм с механическими топками разного типа. В приемный бункер котла, а также в загрузочный (котловой) бункер топливо подается транспортерами или СКИПовым устройством.

Транспортеры подразделяются на ленточные, скребковые и шнековые. Движущей силой, перемещающей топливо в ленточном транспортере, является бесконечно передвигающаяся лента, на которую грузится топливо. Лента изготовлена из хлопчатобумажной прорезиненной ткани и покрыта сверху дополнительным слоем резины. Скорость ее продвижения от 1,5 до 2 м/сек, ширина от 30 до 100 см, длина по необходимости до 70 м. Топливо может перемещаться горизонтально и с подъемом дробленого угля на 18°, недробленого кускового до 12°.

Скребковый транспортер перемещает топливо по неподвижной ленте путем захвата его скребками. Он сконструирован из отдельных, соединяющихся между собой секций прямого и поворотного вида. С помощью различных комбинаций секций транспортер может перемещать топливо с поворотом угла до 36° и с подъемом на 45°.

Шнековые транспортеры перемещают топливо также по неподвижному полотну с помощью движущегося шнека. Такие транспортеры широко используются в блочно-модульных котельных для доставки топлива в котловой бункер.

В зависимости от сортности твердого топлива, до загрузочного бункера устанавливаются дробилки, измельчающие топливо до необходимых размеров.

Котловой бункер должен иметь гладкую внутреннюю поверхность, углы должны быть сглажены или закруглены для беспрепятственного схода топлива. Угол наклона стенок должен быть для угля 60°.

Кроме того, на бункерах должны иметься устройства, предотвращающие застревание. В топку котла топливо может поступать самотеком на движущееся колосниковое полотно (топки ТЛПХ) при помощи забрасывателя (топки ЗП РПК, ТЛЗМ), при помощи шурующей планки (топки ТШПХ).

При сжигании в камерных топках твердое топливо проходит дополнительную обработку. Оно размалывается, подсушивается и подается в виде пыли в горелочную камеру топки.



Заключение

В настоящем курсовом проекте был приведен расчет парогенератора К - 35 - 40 с рабочими параметрами: р_п=4 МПа, t_п.п=440 ^оС, t_п.в=140 ^оС; работающий на каменном угле (топливо 14).

В ходе расчета были получены следующие значения температур теплоносителей: температура газов на выходе из топки 925 ^оС, температура газов за фестоном 893 ^оС, температура газов на выходе из пароперегревателя 571 ^оС, температура газов на выходе из экономайзера второй ступени 468 ^оС, температура газов на выходе из воздухоподогревателя второй ступени 355 ^оС, температура газов на выходе из экономайзера первой ступени 230 ^оС, температура уходящих газов 181 ^оС;

Температура воды на выходе из ЭКII 242 ^оС, из ЭКI 207; температура горячего воздуха на входе в ВПII 200^оС, в ВПI 120 ^оС.

В расчете невязки теплового баланса парогенератора невязка составила 0,65%,что чуть больше допустимой погрешности, равной 0,5%.

Библиографический список

1. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Под ред. Н.В. Кузнецова и др., М., Энергия, 1973.

2. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. Учеб. Пособие для ВТУЗов. Под ред. В.И. Частухина, 1980.

3. Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Тепловой расчет котлов. Учебное пособие/С.К. Карякин; -Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета. 2010. 156 стр.

Размещено на Allbest.ru

...