Проверочно-конструкторский расчет стационарно парового двухбарабанного водотрубного котельного агрегата ДКВР 10-13

№ п./п.

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

1

2

3

4

5

1

Видимое теплонапряжение зеркала горения

9001400х10^-3

2

Видимое теплонапряжение топочного объема

200250х10^-3

3

Коэффициент избытка воздуха в топке

б_т

-

1.3

4

Потеря тепла от химнедожога

q₃

%

0.5

5

Потеря тепла от мехнедожога

q₄

%

6

6

Содержание горючих в шлаке и провале

Г_шл+пр.

%

-

7

Содержание горючих в уносе

Г_ун

%

-

8

Доля золы топлива в шлаке и провале

а_шл+пр.

0,05

9

Доля золы топлива в уносе

а_ун

0,95

10

Давление воздуха под решеткой

Р_в

мм вод. ст.

80

11

Температура дутьевого воздуха

t_в

С

25250

№ п./п.

Наименование величин

Размерность

V^o =5,31 нм³/кг

V= 1,01 нм³/кг

V=4,19 нм³/кг

V= 0,7 нм³/кг

Топка

Конвективные пучки

Экономайзер

1

2

3

4

5

6

1

Коэффициент избытка воздуха перед газоходом б'

-

1,3

1,4

1,45

2

Коэффициент избытка воздуха за газоходом бШ

-

1,4

1,45

1,55

3

Коэффициент избытка воздуха (средний) б

-

1,35

1,425

1,5

4

V= V+0,0161·(-1)·V^о

нм³/кг

0,73

0,736

0,743

5

V_Г= V+V+V+(-1)·V^о

нм³/кг

7,788

8,193

8,598

6

r=

-

0,13

0,123

0,1175

7

r=

-

0,0899

0,0854

0,0814

2

3

4

5

6

8

r_г=r+ r

-

0,2199

0,2084

0,1989

9

µ=10·

г/нм³

16,1

15,31

14,585

№ п./п.

Наименование величины

Обозначение

Расчетная формула, способ определения

Размерность

Расчет

1

2

3

4

5

6

1

Располагаемое тепло топлива

Q

Q=Q+Q

Q=c_тл·t_тл при t_тл=0,

Q=0 и Q= Q

ккал/кг

5441,53

2

Температура уходящих газов

и_ух

По приложению IV[1]

С

190

3

Энтальпия уходящих газов

I_ух

Из диаграммы I-и при и_ух

ккал/кг

541,5

4

Температура холодного воздуха

t_хв

Согласно заданию

С

25

5

Энтальпия холодного воздуха

I_хв

I_хв= _ух·V^о(сt)_хв

ккал/кг

60,83

6

Потери тепла от мех. недожога

q₄

По характеристикам топки

%

6

7

Потери тепла от хим. недожога

q₃

По характеристикам топки

%

0,5

8

Потеря тепла с уходящими газами

Q₂

Q₂=( I_ух-_ух· I_хв)·

ккал/кг

426,1

q₂

q₂=·100

%

7,83

9

Потеря тепла в окружающ. среду

q₅

По РН 5-01 [1]

%

1,7

10

Коэффициент сохранения тепла

ц

ц=1-

-

0,983

11

Потеря тепла с физическим теплом шлаков

q₆

q₆=·100=

%

0,44

где а_шл- по расчетным характеристикам топки;

(сt)_шл-энтальпия шлака, равная при t_шл=600^оС по РН4-04(сt)_шл=133,8ккал/кг

12

Сумма потерь тепла

Уq

Уq=q₂+q₃+q₄+q₅+q_6,

%

16,47

при сжигании газа и мазутаq₄=0; q₆=0

13

К.П.Д. котлоагрегата

з_ка

з_ка=100- Уq

%

83,53

14

Энтальпия насыщенного пара

i_нп

Из термодинамических таблиц согласно Р_нп (приложение V [1])

ккал/кг

666,2

15

Энтальпия питательной воды

i'_пв

Из термодинамических таблиц согласно t'_пв (приложение V [1])

ккал/кг

81,3

16

Тепло, полезно использованное в котлоагрегате

Q_ка

Без пароперегревателя

ккал/час

5849000

Q_ка=D·( i_нп- i'_пв)

17

Полный расход топлива

В

В=

кг/час

1286,82

16

Расчетный расход топлива

В_р

В_р=В·

кг/час

1209,61

при сжигании газа и мазута В_р=В

№п./п.

Наименование величины

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Размерность

Расчет

1

Объем топочной камеры

V_т

По конструктивным характеристикам

м³

37,4

2

Полная лучевоспринимающая поверхность нагрева

Н_л

По конструктивным характеристикам

м²

47,9

3

Поверхность стен

F_ст

F_ст=6

м²

67,1

4

Степень экранирования топки

ш'

для камерных топок

для слоевых топок

-

0,84

ш'=

ш'=

5

Площадь зеркала горения

R_зг

По приложению III [1]

м²

10,1

6

Поправочный коэффициент

в

По приложениюVI [1]

-

0,75

7

Эффективная толщина излучающего слоя

S

S=3,6·

м

2,01

8

Абсолютное давление газов в топке

р

Принимается р=1,0

ата

1,0

9

Температура газов на выходе из топки

х_?Ш

Принимается предварительно по приложению VII [1]

С

1100

10

Коэффициент ослабления лучей в пламени

k

Для светящегося пламени:

-

1,26

k=1,6·

Для несветящегося пламени:

k=k_г·(р+р),

где k_г - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяемый по номограмме IX.

Для полусветящегося пламени:

k=k_г·(p+p)+k_n·µ,

где k_n-коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяемый по номограмме Х;

µ- концентрация золы в дымовых газах, г/нм

11

Произведение

k·p·s

k·p·s

-

2,533

12

Степень черноты топочной среды

а

Принимается по номограмме ХI [1]

-

0,93

13

Эффективная степень черноты факела

а_ф

в·а

-

0,698

14

Условный коэффициент загрязнения

ж

По РН 6-02 [1]

-

0,9

15

Произведение

ш'·ж

ш'·ж

-

0,756

16

Параметр, учитывающий влияние излучения горящего слоя

с

с=

-

0,21

17

Степень черноты топки

а_т

Для слоевых топок:

-

0,79

а_т=

Для камерных топок:

а_т=

18

Присос холодного воздуха в топку

Дб_т

По РН 4-06 [1]

-

0,1

19

Коэффициент избытка воздуха, организованно поданного в топку

б_т

б_т= б_тШ- Дб_т,

-

1,2

где б_тШ-принимается из табл. 1

20

Температура горячего воздуха

t_гв

Принимается согласно расчетным характеристикам топки

С

-

21

Энтальпия горячего воздуха

I_гв

I_гв= б_т·V^o·(c·t)_гв

ккал/кг

-

22

Энтальпия холодного воздуха

I_хв

При отсутствии подогрева воздуха

ккал/кг

54,5

I_хв= б_т·V^o·(c·t)_хв

при наличии подогрева воздуха

I_хв= Дб_т·V^o·(c·t)_хв

23

Тепло, вносимое воздухом в топку

Q_в

При отсутствии подогрева воздуха

ккал/кг

54,5

Q_в=I_хв

при наличии подогрева воздуха

Q_в=I_хв+I_гв= Дб_т·V^o·(c·t)_хв+б_т·V^o·(c·t)_гв

24

Тепловыделение в топке на 1кг(1нм³) топлива

Q_т

Q_т=Q·+Q_в

ккал/кг

5468,82

25

Теоретическая (адиабатическая) температура горения

и_а

По I-х диаграмме согласно величине Q_т

С

1778

26

Тепловыделение на 1м² поверхности нагрева

-

ккал/м²ч

153447,9

27

Температура газов на выходе из топки

и_тЅ

По номограмме I [1]

С

770

28

Энтальпия газов на выходе из топки

I_тЅ

По I-Q диаграмме согласно величине и_тЅ

ккал/кг

2264

29

Тепло, переданное излучением в топке

Q_л

Q_л=ц·( Q_т- I_тЅ)

ккал/кг

3150,34

30

Тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева топки

-

ккал/м²ч

795554,9

31

Видимое тепло-напряжение топочного объема

-

ккал/м³ч

175992,8

32

Приращение энтальпии воды в топке

?i_т

?i_т=

ккал/кг

381,07

№ п./п.

Наименование величины

Обозначение

Расчетная формула, способ определения

Размерность

Расчет

1

2

3

4

5

6

1

Конструктивные характеристики:

По данным приложения I [1]

а) расположение труб

-

-

Коридор.

б) диаметр труб

d_н/d_вн

-

мм

51/46

в) поперечный шаг

s₁

-

мм

110

г) продольный шаг

s₂

-

мм

100

д.) число труб в ряду первого газохода

-

шт.

22

е) число рядов труб в первом газоходе

-

шт.

16

ж) число труб в ряду второго газохода

-

шт.

22

з) число рядов труб во втором газоходе

То же

шт.

11

и) общее число труб

z

Z=·+·

шт.

594

к) средняя длина одной трубы

l_ср

По конструктивным данным

мм

2600

л) конвективная поверхность нагрева

Н_к

Нк=z·р·dн·l_ср

м²

229,1

2

Среднее сечение для прохода газов

F_ср

По конструктивным данным

м²

1,46

3

Температура газов перед кипятильным пучком первого газохода

хґ_1кп

Из расчета топки (без пароперегревателя)

хґ_1кп=хЅ_т-(30ч40)

С

735

4

Энтальпия газов на входе

Jґ_1кп

По диаграмме J-и

ккал/кг

2150

5

Температура газов за кипятильным пучком второго газохода

хЅ_2кп

Предварительно принимаем по приложению VIII [1]

С

305

6

Энтальпия газов за вторым газоходом

JЅ_2кп

По диаграмме J-Q при хЅ_2кп и б_2кп

ккал/кг

870

7

Средняя температура газов

х_ср.

х_ср.=0,5·(хґ_1кп+ хЅ_2кп)

С

802,5

8

Тепловосприятие кипятильных пучков

Q_б

Q_б=ц·(Jґ_1кп- JЅ_2кп+?б_кп·J)

ккал/кг

1552,5

9

Секундный объем газов

V_сек

V_сек=

м³/сек

11,82

10

Средняя скорость газов

щ_г.ср

щ_г.ср=V_сек/F_ср

м/сек

8,1

11

Температура насыщения при давлении в барабане котла

t_s

По приложению V [1]

С

194,13

12

Коэффициент загрязнения

е

Принимается по номограмме XII [1]

0,011

13

Температура наружной стенки трубы

t_з

С

284,3

14

Объемная доля водяных паров

r

r=0,5·(рґ+ рЅ),

-

0,0857

где рґи рЅ-парциальное давление водяных паров на входе и выходе из пучков (табл. 1)

15

Коэффициент теплообмена конвекцией

б_к

б_н

С_z

C_ср

б_к=б_н·С_z·C_ср

46,3

По номограмме II [1]

16

Объемная доля сухих трехатомных газов

r

Из табл. 1

-

0,1175

r= р

17

Объемная доля трехатомных газов

r_г

r_г=r+ r

-

0,2032

18

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

183,6

19

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов

r_г·s

р_г·s=r_г·s

м·ата

37,3

20

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

k_г

По номограмме IX [1]

-

1,2

21

Сила поглощения газового потока

k·p·s

k_г·p_г·s_г·р, где р=1 ата

м·ата

0,45

22

Поправочный коэффициент

а

По номограмме XI

-

0,37

23

Коэффициент теплообмена излучением

б_л

а

б_л= б_н·С_г·а

По номограмме XI [1]

Из пункта 22 расчета

31,08

24

Коэффициент омывания поверхности нагрева

щ

По приложению II [1]

-

0,9

25

Коэффициент теплопередачи

k

40,41

26

Температурный напор на входе газов

?tґ

?tґ= хґ_1кп -t_s

С

540,87

27

Температурный напор на выходе газов

?tЅ

?tЅ= хЅ_2кп - t_s

С

110,87

28

Среднелогарифмический температурный напор

?t

С

271,59

29

Тепловосприятие поверхности нагрева по уравнению теплопередачи

Q_т

ккал/кг

2078,65

30

Отношение расчетных величин тепловосприятия

Если Q_б и Q_т отличаются меньше, чем на 2%, расчет считается законченным, в противном случае расчет повторяется с изменением величины QЅ_2кп

%

1,34

31

Приращение энтальпии воды

?i

ккал/кг

187,8

№ п./п.

Наименование величины

Обозначение

Расчетная формула, способ определения

Размерность

Расчет

1

2

3

4

5

6

1

Конструктивные характеристики:

а) диаметр труб

d_н/d_гн

По приложению I [1]

мм

76/60

б) расположение труб

То же

-

Коррид.

в) поперечный шаг

s₁

То же

мм

150

г) продольный шаг

s₂

То же

мм

150

д) относительный поперечный шаг

s₁/d_н

То же

-

1,97

е) относительный продольный шаг

s₂/d_н

То же

^-

1,97

ж) средняя длина одной трубы

l_ср

Принимается по приложению Х [1]

мм

3000

з) число труб в ряду колонки

z₁

То же

шт.

8

и) число рядов труб по ходу газов

z₂

Принимается предварительно в зависимости от вида топлива:

а)газ, мазут z₂=12;

б)твердые топлива с W_р>22% - z₂=14;

в) твердые топлива с W_р < 22% - z₂=16;

шт.

16

2

Средняя скорость газов

щ_г

Принимается равной 6ч8 м/сек

м/сек

6

3

Температура газов на входе

хґ_вэ

Из расчета кипятильных пучков котла хґ_вэ=хЅ_2кп

^оС

305

4

Энтальпия газов на входе

Jґ_вэ

По J-х диаграмме

ккал/кг

885

5

Температура газов на выходе

хЅ_вэ

Из задания хЅ_вэ=х_ух

^оС

190

6

Энтальпия газов на выходе

JЅ_вэ

По J-х диаграмме

ккал/кг

541,5

7

Температура воды на входе в экономайзер

tґ

Из задания tґ= tґ_пв

^оС

80

8

Энтальпия воды на входе в экономайзер

iґ

Согласно расчету теплового баланса котлоагрегата (табл.3)

ккал/кг

81,3

9

Тепловосприятие экономайзера по балансу

Q_б

Q_б=ц·(Jґ_вэ-JЅ_вэ+?б_вэ·J)

ккал/кг

343,02

10

Энтальпия воды на выходе из экономайзера

iЅ

iЅ= iґ+ Q_б·

ккал/кг

369,1

11

Температура воды на выходе из экономайзера

tЅ

По приложению V [1] при Р_к

^оС

194.13

12

Температурный напор на входе газов

?tґ

?tґ= хґ_вэ- tЅ

^оС

110,87

13

Температурный напор на выходе

?tЅ

?tЅ= хЅ_вэ- tґ

^оС

110

14

Средний темпера-турный напор

?t_ср

?t_ср=0,5·(?tґ+?tЅ)

^оС

110,44

15

Средняя температура газов

х

х=0,5·( хґ_вэ+ хЅ_вэ)

^оС

247,5

16

Средняя температура воды

t

t=0,5·(tґ+tЅ)

^оС

137.06

17

Объем газов на 1кг топлива

V_г

По табл.1 расчета

нм³/кг

8,598

18

Сечение для прохода газов

F_г

F_г=

м/сек

0,92

19

Коэффициент теплопередачи

k

k_н

C_х

По номограмме XVI [1]

15.606

15.3

1.02

20

Поверхность нагрева

Н_вэ

Н_вэ=

м²

1089,58

21

Число рядов труб по ходу газов

z₂

z₂=

шт

30,33

22

Число рядов труб, принятое по конструктивным соображениям

z_2к

По конструктивным соображениям

шт

32

23

Число рядов труб в одной колонке

zґ_2к

zґ_2к=0,5· z_2к

шт

16

24

Высота колонки

h

h=s₂· zґ_2к+(500ч600)

мм

3000

25

Ширина колонки

b

b=s₁·z₁

мм

1200

№п./п.

Наименование величины

Обозначение

Расчетная формула, способ определения

Размерность

Расчет

1

2

3

4

5

6

1

Количество тепла, воспринятое на 1кг топлива лучевоспринимающими поверхностями топки, определенное из уравнения баланса

Q_л

Из табл. 4

ккал/кг

2372,6

2

То же, кипятильными пучками

Q_кп

Из табл. 5

ккал/кг

2078,65

3

То же, экономайзером

Q_эк

Из табл. 6

ккал/кг

343,02

4

Общее количество полезно использованного тепла

Q₁

Q₁=Q·з_ка

ккал/кг

4545,31

5

Невязка теплового баланса

?Q

?Q= Q·з_ка-(Q_л+Q_кп+Q_эк)·(1-)

ккал/кг

17,7

6

Относительная величина невязки

д₁

д₁=

%

0,39

7

Приращение энтальпии воды в топке

?i_т

Из табл. 4

ккал/кг

381,07

8

То же, в кипятильных пучках

?i_кп

Из табл. 5

ккал/кг

187,8

9

Приращение энтальпии воды в экономайзере

?i_эк

Из табл. 6

ккал/кг

287,8

10

Сумма приращений энтальпий

?i₁

?i₁=?i_т+?i_кп+?i_эк

ккал/кг

856,67

11

Невязка теплового баланса

?i-?i₁

i_пп -i_пв-?i₁

ккал/кг

4,17

12

Относительная величина невязки

д₂

д₂=

%

0,48

№ п./п.

Наименование величин

Размерность

Наименование газохода

топка

кипятильные пучки

экономайзер

1

2

3

4

5

6

1

Температура газов на входе хґ

^оС

25

735

305

2

То же, на выходе хЅ

^оС

770

305

190

3

Средняя температура газов х

^оС

397,5

520

247,5

4

Энтальпия газов на входе Jґ

ккал/кг

54,5

2150

885

5

То же, на выходе JЅ

ккал/кг

2204

870

541,5

6

Тепловосприятие Q_б

ккал/кг

2372,6

2078,65

343,02

7

Температура вторичного теплоносителя на входе tґ

^оС

-

-

80

8

То же, на выходе tЅ

^оС

-

-

194.14

9

Скорость газов щ_г

м/с

-

8,1

6

10

Скорость воздуха щ_в

м/с

-

-

-