Характеристика котла БКЗ-220–100

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

1. Краткая характеристика котла БКЗ-220-100

1.1 Описание и технические характеристики

топливо турбина котел сжигание

Котлоагрегат БКЗ-220-100 изготовлен Барнаульским котельным заводом и предназначен для факельного сжигания пылевидного твердого топлива и для производства пара на теплофикационных электростанциях с теплофикационными турбинами.

Котел вертикально-водотрубный, однобарабанный с естественной циркуляцией, однокорпусный, выполнен по П-образной схеме. Установка с твердым шлакоудалением, оборудована двумя шнековыми транспортерами дробилками. Топка расположена в первом восходящем газоходе. Во втором нисходящем газоходе расположены водяной экономайзер и воздухоподогреватель, которые установлены в рассечку. Пароперегреватель размещен в верхнем горизонтальном газоходе.

Топочная камера прямоугольного сечения, открытого типа, объём топки - 1043 м³, стены топочной камеры полностью экранированы трубами с шагом 64 мм, материал - сталь (ст.) 20. Фронтовой и задний экраны в нижней части образуют скаты холодной воронки, через которую падающий шлак непрерывно удаляется.

Экраны конструктивно выполнены в виде 14 панелей - блоков. На фронте и сзади котла - по четыре блока, с боков - по три блока. Камеры по воде и пару соединяются с барабаном трубами.

В верхней части топки 27 труб каждого блока заднего экрана отогнуты внутрь топочной камеры, образуя «порог», предназначенный для частичного затенения ширм. 10 труб каждого блока заднего экрана проходят прямо в коллектор, эти трубы находятся в необогреваемой зоне. Угол наклона «порога» к горизонту 50С.

12 труб заднего экрана образуют фестон (конвективные испарительные поверхности, образованные разводкой в несколько рядов труб заднего экрана в зоне пересечения ими горизонтального газохода). В нижней части топочной камеры трубы заднего и фронтового экрана образуют холодную воронку.

Топочная камера снабжена четырьмя пылевыми щелевыми горелками, установленными встречно на каждой боковой стене.

На фронтовой стене топки установлены две муфельные горелки, а на боковых стенах - по 1-й мазутной форсунке.

На котле установлен один сварной барабан. Барабан выполнен из стали 22К, полная длина 12905 мм, вес 47515 кг, оборудован устройствами для ускоренного обогрева и расхолаживания.

Схема испарения двухступенчатая. Первая ступень испарения включена непосредственно в барабан и представляет собой сочетание внутрибарабанных циклонов и промывочных устройств. Вторая ступень испарения помещена в средних циркуляционных экранах боковых стен и включена в выносные паросепарационные циклоны с собственной водоподводящей и пароотводящей системами.

На котле установлен радиационно-конвективный пароперегреватель. Радиационная часть пароперегревателя выполнена в виде ширмовых поверхностей, расположенных в топке, и труб потолочного пароперегревателя.

Конвективные поверхности пароперегревателя расположены в горизонтальном газоходе котла.

Тракт пароперегревателя состоит из двух неперемешивающихся самостоятельных потоков. Температура перегретого пара регулируется двухступенчатым впрыском собственного конденсата, получаемого в конденсаторах, установленных на потолочной раме каркаса. Впрыск конденсата осуществляется благодаря перепаду давлений на участке конденсатор - точка впрыска.

В конвективной шахте по ходу газов расположены экономайзер и воздухоподогреватель. Водяной экономайзер выполнен из двух ступеней. Блоки экономайзера и воздухоподогревателя установлены друг на друга и опираются на портал каркаса. Все соединения сварены между собой, что до минимума снижает присосы.

2. Состав и теплота сгорания топлива

2.1. Характеристики топлива табличные

Таблица 2.1. Топливо - Уртуйское, марка 3Б

Наименование	Обозначение	Размерность	Содержание по весу
Углерод	Cр		46,9
Водород	Hp		3,0
Кислород	Op		11,0
Азот	Np		0,5
Сера	Sp		0,3
Зольность	Ap		12,5
Влажность	Wр		29,5
Низшая теплота сгорания	Qрн	Ккал/кг	4020

При номинальной нагрузке котельный агрегат БКЗ-220-100 по расчету имеет:

а) производительность по первичному пару - 220 т/час;

б) давление первичного пара за котлом - 100 кг/см²;

в) температура первичного пара за котлом - 540⁰ С;

г) температура питательной воды -215 ⁰С;

3. Определение объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

3.1 Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным газоходам

Коэффициент избытка воздуха в котельных установках, работающих под разряжением, в газоходах за топкой обычно возрастает из-за присоса холодного воздуха, что определяется недостаточной герметизацией лючков, гляделок, обмуровки. Обычно при расчетах температуру воздуха принимают равной 30⁰С. При тепловом расчете котлоагрегата присосы воздуха принимаются по нормативным данным.

Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры рассчитывается по формуле , где i - номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания;

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки ТЛЗ работающей на буром угле равен 1,2 (по таблице 3.2 Расчетные значения коэффициента избытка воздуха на выходе из топки «Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Р.И. Эстеркин)

Таблица 3.1.1

	Присосы воздуха	Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева
Топка	0,07	1,27
Фестон	0	1,27
ПП1	0,01	1,28
ПП2	0,01	1,29
ПП3	0,01	1,3
ЭК1	0,02	1,32
ВП1	0,03	1,35
ЭК2	0,02	1,37
ВП2	0,03	1,4

3.2 Расчет объема воздуха и продуктов сгорания

1. Определяем теоретический объём воздуха, необходимый для полного горения:

V⁰ = 0,0889(С^Р + 0,375S^Р_{ор + к}) + 0,265Н^Р - 0,0333О^Р = 0,0889(46,9+ 0,3750,3) + 0,2653 - 0,033311 = 4,60811 м³/кг

2. Определяем теоретический объем продуктов сгорания двухатомных газов(азота):

= 0,79V⁰ + 0,8N^P/100 = 0,794,60811+ 0,80,5/100 = 3,64441 м³/кг

3. Определяем теоретический объем продуктов сгорания трехатомных газов:

V= 1,866(C^P + 0,375 S^Р_{ор + к})/100 = 1,866(46,9+ 0,3750,3)/100 = 0,87725 м³/кг

4. Определяем теоретический объем водяных паров:

V= 0,111H^P + 0,0124W^P + 0,0161V⁰ = 0,1113,0+ 0,012429,5 + 0,01614,60811= 0,47329 м³/кг

5. Находим средний коэффициент избытка воздуха - _ср

,

где коэффициент избытка воздуха перед газоходом, коэффициент избытка воздуха после газохода.

Для топки:

Для ширмового пароперегревателя:

Для конвективного пароперегревателя 1:

Для конвективного пароперегревателя 2:

Для экономайзера 2:

Для воздухоподогревателя 2:

Для экономайзера 1:

Для воздухоподогревателя 1:

6. Определяем действительный объем водяных паров:

V_H2O = V + 0,016(_ср - 1)V⁰ = 0,47329 + 0,016(1,15-1) = 0,8816

Для ширмового пароперегревателя:

V_H2O = V + 0,016(_ср - 1)V⁰ = =0,47329 + 0,016(1,275-1) = 0,8817

Для конвективного пароперегревателя 1:

V_H2O = V + 0,016(_ср - 1)V⁰ = 0,47329 + 0,0161,285-1) = 0,8819

Для конвективного пароперегревателя 2:

V_H2O = V + 0,016*(_ср - 1)V⁰ = 0,47329 + 0,016*(1,295-1) = 0,8820

Для экономайзера 2:

V_H2O = V + 0,016(_ср - 1)V⁰ = 0,47329 + +0,016(1,31-1) = 0,8824

Для воздухоподогревателя 2:

V_H2O = V + 0,016(_ср - 1)V⁰ = 0,47329 +0,016(1,335-1) = 0,8828

7. Определяем объемные доли трехатомных газов и водяных паров, а так же объемную суммарную долю:

R_RO2 = (3.1)

R_H2O = (3.2)

R_Г = R_H2O + R_RO2 (3.3)

Для топки: R_RO2 = 0,1412; R_H2O = 0,0758; R_Г = 0,217

Для ширмового пароперегревателя: R_RO2 = 0,1401; R_H2O = 0,0752;

R_Г = 0,215

Для конвективного пароперегревателя 1: R_RO2 = 0,1391; R_H2O = 0,0747;

R_Г = 0,213

Для конвективного пароперегревателя 2: R_RO2 = 0,1382; R_H2O = 0,0741;

R_Г = 0,212

Для экономайзера 2:R_RO2 = 0,1362; R_H2O = 0,073; R_Г = 0,209

Для воздухоподогревателя 2: R_RO2 = 0,1334; R_H2O = 0,0715; R_Г = 0,205

Для экономайзера 1: R_RO2 = 0,1317; R_H2O = 0,0705; R_Г = 0,202

Для воздухоподогревателя 1: R_RO2 = 0,1291; R_H2O = 0,0691; R_Г = 0,198

8. Определяем концентрацию золы в продуктах сгорания и массы продуктов сгорания:

G_Г = 1 - + 1,306_срV⁰ (3.4)

_зл = (3.5)

Для топки: G_Г = 6,275; _зл = 0,01892

Для ширмового пароперегревателя: G_Г = 6,279; _зл = 0,01891

Для конвективного пароперегревателя 1: G_Г = 6,283; _зл = 0,0189

Для конвективного пароперегревателя 2: G_Г = 6,288; _зл = 0,0188

Для экономайзера 2:G_Г = 6,297; _зл = 0,0188

Для воздухоподогревателя 2: G_Г = 6,310; _зл = 0,0188

Для экономайзера 1: G_Г = 6,319; _зл = 0,01879

Для воздухоподогревателя 1: G_Г = 6,333; _зл = 0,01875

Таблица 3.2.1. Действительные объемы воздуха и дымовых газов

Наименование величин и обозначение	Топка и фестон	ШПП	КПП 2	КПП 1	ЭК, 2	ВП, 2	ЭК, 1	ВП, 1
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева - //	1,27	1,28	1,29	1,3	1,32	1,35	1,37	1,4
Средний коэффициент избытка воздуха - ср	1,15	1,275	1,285	1,295	1,31	1,335	1,336	1,385
Объем водяных паров: VH2O = V + 0,016(ср - 1)*V0.	0,8816	0,8817	0,8819	0,8820	0,8824	0,8828	0,8832	0,8836
Полный объем газов: VГ = V + + V + (ср - 1)V0.	6,24	6,29	6,33	6,38	6,47	6,61	6,70	6,84
Объемная доля трехатомных газов: RRO2 =	0,1412	0,1401	0,1391	0,1382	0,1362	0,1334	0,1317	0,1291
Объемная доля водяных паров: RH2O =	0,0758	0,0752	0,0747	0,0741	0,073	0,0715	0,0705	0,0691
Суммарная объемная доля: RГ = RH2O + RRO2	0,217	0,215	0,213	0,212	0,209	0,205	0,202	0,198
GГ = 1 - + 1,306срV0	6,275	6,279	6,283	6,288	6,297	6,310	6,319	6,333
зл =	0,01892	0,01891	0,0189	0,0188	0,0188	0,0188	0,01879	0,01875

3.3 Расчет энтальпий теоретического объема воздуха и продуктов сгорания

1. Вычисляем энтальпию теоретического объема воздуха для всего диапазона температур

, кДж/кг (3.6)

где - энтальпия 1 м³ воздуха, кДж/кг (принимается для каждой выбранной температуры)

- теоретический объем воздуха, необходимый для горения

2. Определяем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур

, кДж/кг (3.7)

где , , - энтальпия 1 м³ трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров;

, , - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара

3. Определяем энтальпию золы

/100 (3.8)

где = 0,95% - величина уноса золы с газами,

- энтальпия золы, МДж/кг

По таблице расчетных характеристик камерных топок с твердым шлакоудалением при сжигании пылевидного топлива = 0,95.

6; = 2,956, поэтому величину можно не учитывать.

Таблица 3.3.1. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

?	C?в	С?RO2	C?H2O	C?ЗЛ	C?N2	IoB	IRO2	IoN2	IoH2O	IoГ
100	31.6	40.6	36	19.3	31	145.6163	19.21557	112.9767	31.581	163.7733
200	63.6	85.4	72.7	40.4	62.1	293.0758	40.41897	226.3179	63.77608	330.5129
300	96.2	133.5	110.5	63	93.6	443.3002	63.18422	341.1168	96.93613	501.2371
400	129.4	184.4	149.6	86	125.8	596.2894	87.27468	458.4668	131.2366	676.9781
500	163.4	238	189.8	109.5	158.6	752.9652	112.643	578.0034	166.5021	857.1485
600	198.2	292	231	133.8	192	913.3274	138.2007	699.7267	202.6448	1040.572
700	234	349	274	158.2	226	1078.298	165.1782	823.6367	240.3665	1229.181
800	270	407	319	183.2	261	1244.19	192.629	951.191	279.8428	1423.663
900	306	466	364	209	297	1410.082	220.5531	1082.39	319.319	1622.262
1000	343	526	412	235	333	1580.582	248.9505	1213.589	361.427	1823.966
1100	381	587	460	262	369	1755.69	277.8212	1344.787	403.535	2026.144
1200	419	649	509	288	405	1930.798	307.1652	1475.986	446.5203	2229.672
1300	457	711	560	325	442	2105.906	336.5092	1610.829	491.26	2438.598
1400	496	774	611	378	480	2285.623	366.3265	1749.317	535.9998	2651.643
1500	535	837	664	420	517	2465.339	396.1437	1884.16	582.494	2862.798
1600	574	900	717	448	555	2645.055	425.961	2022.648	628.9883	3077.597
1700	613	964	771	493	593	2824.771	456.2516	2161.135	676.3598	3293.746
1800	652	1028	826	522	631	3004.488	486.5421	2299.623	724.6085	3510.773
1900	692	1092	881	570	670	3188.812	516.8327	2441.755	772.8573	3731.445
2000	732	1157	938	600	708	3373.137	547.5965	2580.242	822.8605	3950.699
2100	772	1222	994		747	3557.461	578.3604	2722.374	871.9865	4172.721

Таблица 3.3.2. Энтальпия продуктов сгорания по газоходам парогенератора

			топка +фестон	ШПП 1	КПП 2	КПП 1	ЭК 2
t	Iг	I в	I	ДI	I	ДI	I	ДI	I	ДI	I	ДI
100	163,8	145,6	205,4	209,1	206,8	210,5	208,3	212	209,8	213,5	212,7	216,4
200	330,5	293,1	414,4	214	417,4	215,5	420,3	217	423,2	218,5	429,1	221,5
300	501,2	443,3	628,4	219,8	632,8	221,3	637,3	222,8	641,7	224,4	650,6	227,4
400	677	596,3	848,2	225,3	854,2	226,8	860,1	228,4	866,1	230	878	233,1
500	857,1	753	1073,5	229,6	1081	231,2	1088,5	232,8	1096	234,4	1111,1	237,6
600	1040,6	913,3	1303,1	236	1312,2	237,7	1321,3	239,3	1330,5	241	1348,7	244,3
700	1229,2	1078,3	1539,1	242,2	1549,9	243,9	1560,7	245,6	1571,5	247,2	1593	250,5
800	1423,7	1244,2	1781,3	246,5	1793,8	248,1	1806,2	249,8	1818,7	251,4	1843,6	254,7
900	1622,3	1410,1	2027,8	250,8	2041,9	252,5	2056	249,8	2070,1	255,9	2098,3	259,4
1000	1824	1580,6	2278,6	252,7	2294,4	254,4	2310,2	256,2	2326	257,9	2357,7	261,4
1100	2026,1	1755,7	2531,3	253,9	2548,8	255,6	2566,4	257,4	2584	259,1	2619,1	262,7
1200	2229,7	1930,8	2785,2	260,6	2804,5	262,4	2823,8	264,1	2843,1	265,9
1300	2438,6	2105,9	3045,8	267,9	3066,8	269,7	3087,9
1400	2651,6	2285,6	3313,6	264,7	3336,5	266,5
1500	2862,8	2465,3	3578,3	266,6	3603
1600	3077,6	2645,1	3845	270	3871,4
1700	3293,7	2824,8	4115	269	4143,2
1800	3510,8	3004,5	4384	276,1
1900	3731,4	3188,8	4660,1	272,6
2000	3950,7	3373,1	4932,7	200,5
2100	4172,7	3557,5	5133,2	272,7
2200	4395,6	3741,8	5405,9

4. Расчетный тепловой баланс и расход топлива

4.1 Расчет потерь теплоты

При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой. Между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство. Теплота, покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды. Следовательно, тепловой баланс котла для 1 кг сжигаемого твердого или жидкого топлива при нормальных условиях имеет вид:

где - располагаемая теплота, кДж/кг;

- полезная теплота, содержащаяся в паре, кДж/кг;

- 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.

Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму, потери теплоты выражаются в процентах располагаемой теплоты.

1. Потеря теплоты с уходящими газами (q₂) обусловлена тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котельный агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором.

где I_ух - энтальпия уходящих газов, определяется по таблице? при соответствующих значениях б и выбранной температуре уходящих газов, кДж/кг;

^- энтальпия теоретического объема холодного воздуха, определяется при t_B=30 °C, кДж/кг;

б_ух - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, принимается по таблице 3 в сечении газохода после последней поверхности нагрева;

q₄ - потеря теплоты от механической неполноты горения (для угля q4 = 8%)). Потеря теплоты с уходящими газами занимает обычно основное место среди тепловых потерь котла составляя 5-12% располагаемой теплоты топлива.

2. Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (q₃) обусловлена появлением в уходящих газах горючих газов СО, Н2, СН4. Потеря теплоты от химической неполноты горения зависит от вида топлива и содержания в нем летучих, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициент избытка, а воздуха в топке, от уровня и распределения температуры в топочной камере, организации смесеобразовательных процессов в топке (горелке и топочной камере).

q₃ = 0%

Для снижения потери теплоты от химической неполноты сгорания в топочной камере стремятся повысить температурный уровень, применяя, в частности, подогрев воздуха, также всемерно улучшая перемешивание компонентов горения.

3. Потеря теплоты от механической неполноты горения (q4) наблюдается только при сжигании твердого топлива и обусловлена наличием в очаговых остатках твердых горючих частиц. Очаговые остатки в основном состоят из золы, содержащейся в топливе, и твердых горючих частиц, не вступивших в процессы газификации и горения. Считается, что твердые горючие частицы представляй собой чистый углерод.

Потеря теплоты от механической неполноты горения зависит от вида сжигаемого топлива и его фракционного состава, форсировки колосниковой решетки и топочного объема, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха.

q₄ =0,5%

4. Потеря теплоты от наружного охлаждения (q₅) обусловлена передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру. Потеря теплоты от наружного охлаждения зависит от теплопроводности обмуровки, ее толщины, поверхности стен, приходящейся на единицу паропроизводительности.

D_ном - номинальная нагрузка парового котла, т/ч;

5. Потери с физической теплотой удаляемых шлаков(q₆) возрастают с увеличением А^р. При сжигании твердого топлива удаляемый из топки шлак имеет высокую температуру

где: = 133,8 кДж/кг - энтальпия шлака.

4.2 Расчёт КПД и расхода топлива

Коэффициентом полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называется отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Так, например, на собственные нужды расходуется пар для привода питательных насосов, на обдувку поверхностей нагрева и т.д., а электрическая энергия - для привода дымососа, вентилятора, питателей топлива, мельниц системы пылеприготовления и т.д. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии, затраченной на производства пара или горячей воды. Поэтому различают КПД агрегата брутто и нетто. Если КПД агрегата определяется по выработанной теплоте, то его называют брутто, а если по отпущенной теплоте нетто.

1) По уравнению обратного баланса находим КПД брутто

2) Из уравнения прямого теплового баланса находим расход топлива, подаваемого в топку (равному расчетному расходу топлива)

где Q_к.а - полезная мощность котла, кВт;

3) Далее находим расчетный расход топлива с учетом потери



4) Определяем коэффициент сохранения теплоты

Тепловой баланс котельного агрегата

Таблица 4.2.1

Наименование	Обозначение	Размерность	Источник, формула	Результат
Располагаемое тепло топлива	QPP	ккал/кг	QPP= QPH	4020
Температура уходящих газов		0С	Принимаем	200
Температура холодного воздуха		0С	Принимаем	30
Энтальпия холодного воздуха		ккал/кг	I-? таблица	65,6
Энтальпия уходящих газов		ккал/кг	I-? таблица	452,5
Потери от химического недожога	q3	%	Таблица XVII	0
Потери от механического недожога	q4	%	Таблица XVII	0,5
Потери тепла в окружающую среду	q5ном	%	Рисунок 5-1	0,52
Потери тепла в окружающую среду при заданной нагрузке	q5	%		0,74
Потери тепла с ух. газами	q2	%		9,66
Потери тепла с физическим теплом шлака	q6	%		0,02
Сумма тепловых потерь		%		10,92
КПД котельного агрегата		%		89,08
Температура перегретого пара		0С	по описанию	540
Энтальпия перегретого пара		ккал/кг	табл. XXIV-XXVII	830,6
Температура питательной воды		0С	по описанию	215
Энтальпия питательной воды		ккал/кг	табл.XXIV-XXVII	220,7
Полезно используемое тепло к/а		ккал/кг		134000000
Полный расход топлива на ПГ		кг/ч	B = Qк.а100 / QP ка	37469
Расчетный расход топлива		кг/ч		37281
Коэффициент сохранения тепла		-		0,992

5. Расчет топочной камеры

5.1 Определение геометрических характеристик топок

При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить: объем топочной камеры степень ее экранирования, площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также конструктивные характеристики труб экранов (диаметр труб, расстояние между осями труб).

Для определения геометрических характеристик топки составляется ее эскиз. Активный объем топочной камеры складывается из объема верхней, средней (призматической) и нижней частей топки. Для определения активного объема топки ее следует разбить на ряд элементарных геометрических фигур. Верхняя часть объема топки ограничивается потолочным перекрытием и выходным окном перекрытым фестоном или первым рядом труб конвективной поверхности нагрева. При определении объема верхней части топки за его границы принимают потолочное перекрытие и плоскость, проходящую через оси первого ряда труб фестона или конвективной поверхности нагрева в выход окне топки.

Нижняя часть камерных топок ограничивается подом или холодной воронкой, а слоевых колосниковой решеткой со слоем топлива. За границы нижней части объема камерных топок принимается условная горизонтальная плоскость, проходящая посередине высоты холодной воронки.

Полная площадь поверхности стен топки (Fct) вычисляется по размерам поверхностей ограничивающих объем топочной камеры. Для этого все поверхности, ограничивающие объем топки разбиваются на элементарные геометрические фигуры. Площадь поверхности стен двухсветных экранов и ширм определяется как удвоенное произведение расстояния между осями крайних труб этих экранов освещенной длины труб.

Таблица 5.1.1. Геометрический расчёт топки

Наименование	Обозначение	Размерность	Формула	Результат
Площадь фронтальных экранов	FФ	м2	По чертежу	188,1
Площадь заднего экрана	FЗ	м2	По чертежу	114
Площадь выходного окна	Fок	м2	По чертежу	82,9
Площадь боковых экранов	Fб	м2	По чертежу	218
Суммарная площадь стен	Fст	м2	Fбок + Fзад + Fфр. + Fпотол. + Fх.в.	602
Площадь потолка	Fпот.	м2	По чертежу	45,9
Площадь хол. воронки	Fх.в.	м2	По чертежу	35,84
Неэкранированная площадь в области горелок и лючков	Fгор.	м2	По чертежу	2,45
Объем топочной камеры	Vт	м3	FбокХ/2	1039
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		5,5
Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры	Hлт	м2		576,018
Степень экранирования топки		-		0,95
Относительная высота расположения горелок	Хг	-	hт/HТ	0,219

5.2 Расчёт теплообмена в топке

Расчет теплообмена в топках паровых и водогрейных котлов основывается на приложении теоремы подобия к топочным процессам. Для расчета теплообмена в однокамерных и полуоткрытых топках рекомендуется формула, связывающая безразмерную температуру продуктов сгорания на выходе топки _Т^», с критерием Больцмана (В_о), степенью черноты топки (а_т) и параметром (М).

Безразмерная температура продуктов сгорания на выходе из топки представляет собой отношение действительной абсолютной температуры на выходе из топки к абсолютной теоретической температуре продуктов сгорания (Т_а). Под теоретической температурой продуктов сгорания (адиабатной температурой) понимают максимальную температуру при сжигании топлива, а расчетным коэффициентом избытка воздуха, который могли бы иметь продукты сгорания, если б топке отсутствовал теплообмен с экранными поверхностями нагрева.

Степенью черноты топки (а_т) называют отношение излучательной способности действительной топки к излучательной способности абсолютно черного тела. Степень черноты топки зависит излучательной способности пламени факела (слоя горящего топлива), конструкция тепловоспринимающих поверхностей нагрева и степени их загрязнения.

Коэффициент пропорциональности (к), определяющий относительное изменение интенсивного луча в поглощающем слое единичной толщины, называют коэффициентом ослабления луча. Это определяет интенсивность ослабления лучей в поглощающей среде и, следовательно, характеризует полную поглощательную способность среды, определяемую как поглощением, так и рассеянием.

В топочной камере основными газами, способными поглощать тепловые лучи, являю трехатомные газы, состоящие из RO2 и водяных паров Н2О. Поглощательная способность RO2 при постоянном давлении и температуре однозначно определяется произведением его парциального давления и толщины слоя(s).

Коэффициент ослабления лучей - это основная характеристика любой мутной среды определяющая, ее излучательную, рассеивающую и поглощательную способности. Поэтому применительно к топкам котельных агрегатов задача сводится к определению коэффициента ослабления лучей в зависимости от характера пламени.

При расчете несветящихся пламень необходимо определить коэффициент ослабления луч только трехатомными газами, полусветящихся пламень - дополнительно коэффициенты ослабления лучей частицами золы и кокса, а светящихся - частицами сажи.

Параметр М учитывает распределение температуры по высоте топочной камеры и характеризует влияние максимума температуры пламени на эффект суммарного теплообмена. Он зависит от вида топлива, способа его сжигания, типа горелок, их расположения на стенах топки и функциональной связи с относительным уровнем расположения горелок по высоте топочной камеры.

Угловым коэффициентом (х) называется отношение количества энергии, посылаемой облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемая одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения в лучистом теплообмене.

Коэффициент ж учитывает снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой. Если стенки топки покрыты экранами с разными угловыми коэффициентами или частично покрыты огнеупорной массой (огнеупорным кирпичом), то определяется среднее значение коэффициента тепловой эффективности. При этом для неэкранированных участков топки коэффициент тепловой эффективно принимается равным нулю. При определении среднего коэффициента тепловой эффективности суммирование распространяется на все участки топочных стен. Для этого стены топочной камеры должны быть разбиты на отдельные участки, в которых угловой коэффициент и коэффициенты загрязнения неизменны.

Список литературы

Воротников Е.Г. «Парогенераторы». Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 0305, ДВПИ, 1980.

Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Под ред. Кузнецова Н.В., Митора В.В., Дубовского И.Е. и др., М., «Энергия», 1973.

Котельные установки промышленных предприятий. Л.Н. Сидельковсий, В.Н. Юренев, 1988

Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Р.И. Эстеркин, 1989.

Дейч М.Е., Филиппов Г.А., Лазарев Л.Я. Атлас профилей решеток осевых турбин. - М.: Машиностроение, 1965.

Марочек В.И., Башаров Ю.Д., Попов Н.Н. Проектирование паротурбинных агрегатов. Тепловые расчеты: Учебное пособие /ДВГТУ. - Владивосток, 1994.-100 с.

Марочек В.И., Попов Н.Н. Проектирование паротурбинных. Расчет на прочность деталей паровых турбин: Учебное пособие /ДВГТУ. - Владивосток, 1999.-30 с.

Ривкин М.Е., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 198

Размещено на Allbest.ru

...