Тепловой расчет котельного агрегата ДКВР–10-13
Котельная установка - совокупность устройств и механизмов, предназначенных для производства водяного пара или горячей воды. Характеристики котельного агрегата. Определение значений коэффициента избытка воздуха в характерных сечениях газового тракта.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.06.2020 |
| Размер файла | 6,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Тепловой расчет котельного агрегата ДКВР - 10-13
Введение
Целью курсового проекта является закрепление знаний, полученных при изучении курса "Теплогенерирующие установки" и других теоретических курсов. Одним из основных этапов курсового проектирования является выполнение теплового расчета котлоагрегата.
Котельной установкой называется совокупность устройств и механизмов, предназначенных для производства водяного пара или приготовления горячей воды.
В данном курсовом проекте представлен тепловой расчет котельного агрегата ДКВР - 10-13 и изучены устройства отдельных его элементов: топочного устройства, котельного пучка, экономайзера, вспомогательных элементов.
Исходные данные
? Тип котельного агрегата - ДКВР-10-13
? Паропроизводительность D,т/ч (кг/с) - 10 (2,78)
? Давление перегретого пара PП.П,МПа - 13
? Температура перегретого пара tП.П.,0С - 440
? Температура питательной воды tП.В.,0С - 145
? Топливо - газ месторождения "Брянск Москва", имеющий следующий состав по объему:
o СН 4 = 92,8%
o С 2Н 6 = 3,9%
o С 3 Н 8 = 1,1%
o С 4 Н 10 = 0,4%
o С 5 Н 12 и более тяжелые = 0,1%
o N2 = 1,6%
o CO2 = 0,1%
? Низшая рабочая теплота сгорания топлива QРН, ккал/нмі - 8910
· Р = 0,775кг/м 3
· Vo = 9,91
· VRO2 = 1,06
· Vo N2 = 7,84
· Vo H2O = 2,20
· Vo r = 11,11
Таблица 1 - Конструктивные характеристики котельного агрегата.
|
№ |
Показатель |
Обзн. |
Разм. |
Величина |
||
|
Топка |
||||||
|
1 |
Тип топки |
- |
- |
2xГМГ-5,5/7 |
||
|
2 |
Объ?м топки |
Vт |
м 3 |
35,7 |
||
|
3 |
Поверхность стен топки |
Fст |
м 2 |
84,8 |
||
|
4 |
Лучевоспр. поверхность |
Hл |
м 2 |
47,9 |
||
|
нагрева |
||||||
|
5 |
Параметр топки М |
0,53 |
||||
|
6 |
Площадь зеркала |
R |
м 2 |
- |
||
|
горения |
||||||
|
Котельный пучок |
||||||
|
7 |
Конвект. поверность |
Нк |
м 2 |
230 |
||
|
нагрева |
||||||
|
8 |
Усредн. живое сечение |
Fср |
м 2 |
1,28 |
||
|
для прохода газов |
||||||
|
9 |
Усредн. поперечн.шаг |
S1ср |
мм |
110 |
||
|
труб |
||||||
|
10 |
Усредн. продол.шаг труб |
S2ср |
мм |
100 |
||
|
11 |
Число рядов труб по |
Z2 |
- |
22/22 |
||
|
ходу газов |
||||||
|
Экономайзер |
||||||
|
11 |
Число колонок в |
N |
- |
1 |
||
|
чугунном экономайзере |
||||||
|
12 |
Длина труб |
lтр |
м |
2 |
||
|
13 |
Число труб в одном ряду |
Z1 |
- |
6 |
||
Определение значений коэффициента избытка воздуха в характерных сечениях газового тракта
Коэффициент избытка воздуха в топке бт принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше барометрического давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 20…30 °С, а значения присосов воздуха - по нормативным данным [6, 7, 13, 27].
Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к бт соответствующих присосов воздуха ?б, а в результате такого суммирования имеем - ? ?б.
Присосы воздуха ?б для каждого элемента котла равны:
* 0,05 - для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;
* 0,1 - для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;
* 0,15…0,2 - для чугунного экономайзера без обшивки.
Теоретические объемы воздуха V 0, трехатомных газов VRO2, азота
VN02, водяных паров VH02O, м 3/м 3 или м 3/кг, выбирают из [12, табл. 2.8 или
2.9] для соответствующего вида топлива. Средний коэффициент избытка воздуха бср для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до б' и после б'' газохода. Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводят в табл. 8.2. Расчеты выполняют на 1 м 3 природного газа или на 1 кг жидкого топлива.
Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагрева при действительных коэффициентах избытка воздуха, когда б > 1. Причем расчет производят для всего возможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100…2000 °С-
Таблица 2 - Объемы продуктов сгорания
|
Параметр и размерность |
Расчетная формула |
Теоретические объемы, м 3/м 3: V 0 = …; VRO2…;V 0= …; V 0= …N2H2O |
|||
|
Поверхность нагрева |
|||||
|
топка |
газоход |
экономайзер |
|||
|
1.Присосы воздуха |
?б |
0,1 |
0,15 |
||
|
2.Коэффициент избытка воздуха |
бi = бт + ??б |
бт =1,05 |
бг =1,15 дя конвект. Пучка 1,05+0,1=1,15 |
бэк =1,3 Для экономайзера 1,15+0,15=1,3 |
|
|
3. Средний коэффициент избытка воздуха |
бср = 0,5?(б' + б'') |
бт |
1,1 дя конвект. Пучка 0,5*(1,05+1,15)=1,1 |
1,225 Для экономайзера 0,5*(1,15+1,3)=1,225 |
|
|
4. Действительный объем водяных паров, м 3/кг; м 3/м 3 |
VH2O = VH2O+0,0161·(бт СР-1) ·V0в |
2,2 Для топки 2,2+0,0161*(1,05-1)*9,91=2,2 |
2,21 Для конвективного пучка 2,2+0,0161*(1,1-1)*9,91=2,21 |
2,23 Для экономайзера 2,2+0,0161*(1,225-1)*9,91=2,23 |
|
|
5. Действительный суммарный объем продуктов сгора- ния, м 3/кг; м 3/м 3 |
Vг 0 = VRO2+VN2+ VH2O+ (бт - 1) ·Vв |
10,6 Для топки 1,06+7,84+2,2+(1,05-1)*9,91=10,6 |
11,091 Для конвективного пучка 1,06+7,84+2,2+(1,1-1)*9,91=11,091 |
12,577 Для экономайзера 1,06+7,84+2,2+(1,25-1)*9,91=12,577 |
|
|
6. Объемная доля трехатомных газов |
rRO2 =VRO2 /Vг |
0,095 Для топки 1,06/10,6=0,095 |
0,095 Для конвективного пучка 1,06/11,091=0,095 |
0,084 Для экономайзера 1,06/12,577=0,084 |
|
|
7. Объемная доля водяных паров |
rH2O =VH2O /Vг |
0,2 Для топки 2,2/10,6=0,2 |
0,19 Для конвективного пучка 2,2/11,091=0,19 |
0,17 Для экономайзера 2,2/12,577=0,17 |
|
|
8. Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров |
rn = rRO2 + rH2O |
0,295 Для топки 0,095+0,2=0,295 |
0,285 Для конвективного пучка 0,095+0,19=0,285 |
0,25 Для экономайзера 0,08+0,17=0,25 |
Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпию трехатомных газов IRO2, азота IN02, водяных паров IH02O, избыточного воздуха ?Iв, вычисляют по формулам:
IRO2 = VRO2 *(c?)RO2 ; IN02 = VN02 *(c?)N2 ;
IH02O = VH02O *(c?)H2O ;
?Iв = (бi ?1) *V 0 *(c?)в,
где V 0, VRO2, VN02, VH02O - теоретические объемы соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, м 3/м 3 или м 3/кг; (с?)RO2, (c?)N2, (c?)H2O, (c?)в - энтальпии 1 м 3 трехатомных газов, азота, водяных паров и воздуха, кДж/м 3, кДж/кг, которые выбирают по табл. П 4.,
Общую энтальпию продуктов сгорания Iг (последний столбец) при соответствующих температуре и коэффициенте избытка воздуха вычисляют сумированием числовых значений по горизонтали:
Iг = IRO 2 + IN02 + IH02O + ?Iв.
По расчетным данным табл. 3, строим диаграмму I - ? продуктов сгорания (Приложение 3)
Таблица 3 - Энтальпия продуктов сгорания I = f (?), кДж/м 3 или кДж/кг (ккал/м 3)
|
Поверхность нагрева |
Температура газов, °С |
Энтальпия газов |
|||||
|
IRO2 |
IN02 |
IH02O |
?Iв |
Iг |
|||
|
Топка, бт = |
2000 |
1,06*4859=5150 |
7,84*2973=23308 |
2,2*3939=8665 |
(1,05-1)*9,91*3074=1523 |
38646 |
|
|
1500 |
1,06*3515=3725 |
7,84*2171=17020 |
2,2*2789=6135 |
(1,05-1)*9,91*2247=1113 |
27993 |
||
|
1000 |
1,06*2209=2341 |
7,84*1398=10960 |
2,2*1729=3803 |
(1,05-1)*9,91*1440=713 |
17817 |
||
|
800 |
1,06*1709=1811 |
7,84*1096=8592 |
2,2*1340=2948 |
(1,05-1)*9,91*1134=561 |
13912 |
||
|
Конвективные пучки, газоходы, бг = |
900 |
1,06*1957=2074 |
7,84*1247=9776 |
2,2*1529=3363 |
(1,15-1)*9,91*1285=1910 |
17127 |
|
|
800 |
1,06*1709=1811 |
7,84*1096=8592 |
2,2*1340=2948 |
(1,15-1)*9,91*1134=1685 |
15036 |
||
|
500 |
1,06*999=1058 |
7,84*665=5213 |
2,2*797=1753 |
(1,15-1)*9,91*686=1019 |
9043 |
||
|
200 |
1,06*359=380 |
7,84*261=2046 |
2,2*305=671 |
(1,15-1)*9,91*267=396 |
3493 |
||
|
Водяной экономайзер, бэк = |
300 |
1,06*561=594 |
7,84*393=3081 |
2,2*464=1020 |
(1,3-1)*9,91*404=1201 |
5896 |
|
|
200 |
1,06*359=380 |
7,84*261=2046 |
2,2*305=671 |
(1,3-1)*9,91*267=793 |
3890 |
||
|
100 |
1,06*170=180 |
7,84*130=1019 |
2,2*151=332 |
(1,3-1)*9,91*133=395 |
1926 |
Тепловой баланс котельного агрегата.
Тепловой баланс котельного агрегата характеризует распределение поступающего в котельный агрегат тепла, называемого располагаемым, между полезно используемым теплом Q1 и отдельными видами потерь теплоты (Q2чQ6). На основании уравнения теплового баланса определяется коэффициент полезного действия котельного агрегата (зк.а.) и необходимый расход топлива (Вр).
Уравнение теплового баланса котельного агрегата:
Qр = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива либо на 1 м 3 газообразного топлива, или в % от введенной теплоты.
Таблица 4 - Тепловой баланс теплогенератора
|
№п/п |
Наименование параметра и размерность |
обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
расчёт |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
1 |
Паропроизводительность номинальная, кг/с |
Dном |
Табл. П 1 или [12] |
1000 |
|
|
2 |
Давление пара номинальное, МПа |
Рном |
То же |
1,4 |
|
|
3 |
Паропроизводительность расчётная (для сухого насыщенного пара), кг/с |
Dн.п |
Из расчёта тепловой схемы, при отсутствии Dн.п = Dном |
1000 |
|
|
4 |
Рабочее давление пара, МПа |
P |
То же, или Р = Рном |
1,4 |
|
|
5 |
Процент продувки котла,% |
Пр |
Из расчёта тепловой схемы или Пр = 2…10 |
5 |
|
|
6 |
Температура °С насыщения, котловой воды, продувочной и питательной воды |
tнtк.вtп рtп.в |
tн = tк.в = tпр, [12, табл. 3.1],при давлении Рtп.в ? 90…104 °С |
100 |
|
|
7 |
Энтальпия, кДж/кг:* продувочной воды* питательной воды* водяного, сухого насыщенного пара |
iпрiп.вi н.п |
tпр ? 4,19 или [12, табл. 3.1]tп.в ? 4,19при давлении Р [12, табл. 3.1] |
666,2 ккал/м 3 2791,37 кДж/кг |
Продолжение Таблицы 4 - Тепловой баланс теплогенератора
|
№п/п |
Наименование параметра и размерность |
обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
расчёт |
|
|
8 |
Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qнс |
Для газа |
37,31 МДж/кг 37310 кДж/кг 8910 ккал/м 3 |
|
|
9 |
Располагаемая теплота, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qрр |
Qрр = Qнс для газа |
37310 кДж/кг |
|
|
10 |
Температура уходящих топочных газов, °С |
?ух |
Табл. 8.17, 8.20, 8.30 [12], табл. П 1, П 2 или 140…180 °С |
140 |
|
|
11 |
Энтальпия уходящих топочных газов, кДж/кг, кДж/м 3 |
Iух |
Из диаграммы I - ? |
2100 кДж/м 3 |
|
|
12 |
Температура холодного воздуха, поступающего в топку, °С |
tх.в |
20…30 °С |
30 |
|
|
13 |
Коэффициент избытка воздуха уходящих топочных газов |
бух |
Для парового котла бух = бэк, для водогрейного котла бух = бг |
1,3 |
|
|
14 |
Энтальпия воздуха, кДж/кг, кДж/м 3 |
Йво |
39,8* V 0 |
3,98*9,91=39,448 |
|
|
15 |
Потеря теплоты с уходящими топочными газами, % |
q2 |
q2 = (Iух - бух · Iх.в.) / р QН |
q2 = (644 - 1,3 · 88,4) / 8910 = 5,93 % где Iх.в = V0Cвtх.в |
|
|
16 |
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания, % |
q3 |
Для газа и мазута q3 = 0,5 или по характеристике топки |
0,5 |
|
|
17 |
Потеря теплоты от наружного охлаждения при номинальной мощности котла, % |
q5 ном |
Табл. П 5 |
1,7 |
|
|
18 |
Потеря теплоты от наружного охлаждения ограждающих конструкций, % |
q5 |
Для парового котла q5 ном (Dном / Dн.п). |
1,7 |
|
|
19 |
Суммарные потери теплоты, % |
Уq |
q2 + q3 + q5 |
5,93+0,5+1,7=8,13 |
|
|
20 |
Коэффициент полезного действия (КПД), брутто, % |
збр |
100 ? Уq |
91,9 |
|
|
21 |
Полезная мощность парогенератора |
Qпг |
Dн.п [(iн.п - iп.в) + 0,01 Пр (iпр - iп.в)] |
10000·[(666,2-100,36)+0,01·5· (193,6-100,36)]=5,699 106 ккал/ч = 23854874 кДж/ч |
|
|
22 |
Натуральный расход топлива, кг/с, м 3/с: * для парового котла; |
Вн |
Вн = Qк.а./ (Р QН · зк.а.)= |
23854874 / (37310·0,919)= 695 |
|
|
23 |
Расчётный расход топлива, кг/с, м 3/с |
Bр |
Вр = Вн |
695 |
|
|
24 |
Условный расход топлива, кг/с |
Ву |
Вн Qнс / 29308 |
(695*37310)/29308=885 |
|
|
25 |
Коэффициент сохранения теплоты |
? |
1 - 0,01q5 |
1-0,01*1,7=0,983 |
Тепловой расчет топочной камеры
При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочной камеры. Задачей поверочного теплового расчета топочной камеры является определение значения температуры газов на выходе из топочной камеры хт при известных характеристиках топочной камеры, виде применяемого топлива, его характеристиках (низшей теплоте сгорания) и расчетном расходе.
Тепловой расчет топочной камеры заключается в определении значения температуры на выходе из топочной камеры хт методом последовательных приближений.
Результаты теплового расчета топочной камеры сведены в таблицу 5
Таблица 5 - Тепловой расчет топки
|
№п/п |
Наименование параметра и размерность |
обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
расчёт |
|
|
1. |
Объём топочной камеры, м 3 |
Vт |
По конструктивным данным, табл. П 1, П 2 |
35,7 |
|
|
2. |
Лучевоспринимающая (радиационная) поверхность нагрева, м 2 |
Нл |
То же |
84,8 |
|
|
3. |
Поверхность стен. М 2 |
Fст |
То же, или 6Vт 0,667 |
6* 35,7 0,667=65,1 |
|
|
4. |
Коэффициент загрязнения экранов |
о |
Для газа - 0,65 |
0,65 |
|
|
5. |
Коэффициент тепловой эффективности экранов |
шср |
(Нл/ Fст)* о |
(84,8/65,1)*0,65=0,81 |
|
|
6. |
Эффективная толщина излучающего слоя, м |
S |
3,6 Vт/ Fст |
3,6*(35,7/65,1)=1,97 |
|
|
7. |
Абсолютное давление газов в топке, 105?Па |
р |
Принимается р = 1 |
1 |
|
|
8. |
Температура топочных газов на выходе из топки, °С |
? ?? |
Табл. 8.17, 8.20 [12],П 1, П 2 или принимается предварительно |
1000 |
|
|
9. |
Энтальпия газов на выходе из топки, кДж/кг, кДж/м 3 |
Iт ? ? |
По I - ? диаграм- ме, согласно т ?? ? |
17817 кДж/кг 4252 ккал/м 3 |
|
|
10. |
Объемная доля водяных паров |
r H2O |
Табл. 8.2, для топки |
0,2 |
|
|
11. |
Объемная доля трехатомных газов и водяных паров |
rn |
То же |
0,095 |
|
|
12. |
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов и водяных паров |
рn S |
р rn S |
1*0,095*1,97=0,187 |
|
|
13. |
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами |
Kг |
Рис. П 3 |
1,7 |
|
|
14. |
Коэффициент ослабления лучей для несветящейся |
Kнс |
Kг rn |
1,7*0,095=0,1615 |
|
|
15. |
Сила поглощения потока |
KрS |
KГ ?rn ?р?S = KНС ?р?S |
1,7*0,095*1*1,97=0,318 |
|
|
16. |
Степень черноты топочной среды для несветящихся газов |
aнс |
Рис. П 4 или формула 1-e-(kнс)·p·S |
0,28 |
|
|
17. |
Соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива |
Ср/Нр |
0,12?m/n Сm /Нn |
0,12(1/4*92,8+2/6*3,9+3/8 *1,1+4/10*0,4+5/12*0,1)=2,99 |
|
|
18. |
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, 1/(м?Па?105) |
Kс |
0,03·(2-бт)· (1,6·(Tт+273)/1000- 0,5)·Ср/Нр |
0,03·(2-1,05)· (1,6·1273/1000- 0,5)·2,99=0,1 |
|
|
19. |
Сила поглощения по- тока для светящегося пламени |
KрS |
(Kг rn + Kс) рS = Kсв рS |
0,318*1*1,97=0,62 |
|
|
20. |
Степень черноты топочной среды для светящегося пламени |
асв |
Рис. П 4 или формула 1-e- Kнс S р |
0,45 |
|
|
21. |
Видимое тепловое на- пряжение топочного объ- ема, кВт/м 3 |
qV |
(Вр* Qнр)/ Vт |
(695*37310)/35,7= 726343/1000=72,63 |
|
|
22. |
Коэффициент заполнения пламенем топочного объема |
m |
Табл. П 6 |
0,1 |
|
|
23. |
Эффективная степень черноты факела |
aф |
m* aсв + (1 - m) *aнс |
0,1*0,45+(1-0,1)*0,28=0,265 |
|
|
24. |
Степень черноты топки |
aт |
aф/[ aф+(1- aф)· ·Шср] |
0,265/[0,265+(1-0,265)*0,81]=0,252 |
|
|
25. |
Теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qв |
Qв = 39,8 бт V° |
39,8*0,252*9,51=95,38 |
|
|
26. |
Полезное тепловыделение в топке, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qт |
Qрр (1- q3/100)+ Qв |
37310* (1-0,5/100)+95,38=37218 |
|
|
27. |
Теоретическая (адиа- батическая) температура горения, °С |
?а |
По I - ? диаграмме со- гласно значению Qт |
1930 |
|
|
28. |
Средняя суммарная теплоемкость топочных газов, кДж/кг?К, кДж/м 3?К |
ср |
(Q -I"T)/ (-) |
(37218-1930)/(17817-1000)=37217 |
|
|
29. |
Параметр топки М |
М |
Табл. П 1, П 2 |
0,53 |
|
|
30. |
Тепловыделение в топке на 1 м 2 стен, Вт/м 2 |
BрQ т /Fст |
BрQ т /Fст |
(695*37218)/65,1=397,335 кВт |
|
|
31. |
Температура газов на выходе из топки действительная, °С |
??т?.д |
Рис. П 5 |
1150 |
|
|
32. |
Энтальпия газов на выходе из топки действительная, кДж/кг, кДж/м 3 |
Iт??.д |
По I - ? диаграмме со гласно ???т.д |
20000 кДж/м 3 |
|
|
33. |
Теплота, передаваемая излучением в топке, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qл |
? (Qт - Iт??.д) |
0,98*(37310-20000)=17000 |
Тепловой расчет конвективного пучка
|
№ п/п |
Наименование параметра, размерность |
Обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
Расчёт |
||
|
???1 |
???2 |
|||||
|
1 |
Наружный диаметр труб и расположение |
dн |
Конструктивные характеристики |
51х 2,5 коридорное |
||
|
2 |
Поперечный шаг труб, м |
s1 |
Табл. П 1 |
110 |
||
|
3 |
Относительный поперечный шаг труб |
у 1 |
s1/dн |
110/51=2,15 |
||
|
4 |
Продольный шаг труб, м |
s2 |
Табл. П 1 |
100 |
||
|
5 |
Относительный продольный шаг труб |
у 2 |
s2/dн |
100/51=1,96 |
||
|
6 |
Число рядов труб по ходу продуктов сгорания |
z |
Табл. П 1 |
22 |
22 |
|
|
7 |
Расчётная поверхность нагрева (конвективная), м 2 |
Hк |
То же |
230 |
||
|
8 |
Сечение для прохода топочных газов |
Fг |
То же |
1,28 |
||
|
9 |
Эффективная толщина излучающего слоя, м |
S |
0,9·d·((4·S1·S2)/ /(р·d2)-1) |
0,9*51*((4*110*100)/(3,14*512)-1)=0,2 |
||
|
10 |
Температура газов перед газоходом, °С |
??к |
?= ?, где т.д ?? ? - из расчета топки |
1150 |
||
|
11 |
Энтальпия газов перед газоходом, кДж/кг, кДж/м 3 |
Iк? |
Iк? = Iт??.д, где Iт??.д - из расчёта топки |
21100 кДж/м 3 |
||
|
12 |
Температура топочных газов за газоходом, °С |
?? ?к |
Табл. 8.17, 8.20 [12], П 1, П 2 или принимается |
300 |
250 |
|
|
13 |
Энтальпия газов за газоходом, кДж/кг, кДж/м 3 |
I?? к |
По I - ? диаграмме, согласно ?? ?к |
5000 |
4700 |
|
|
14 |
Тепловосприятие пучка по уравнению теплового баланса, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qк |
?(Iк? ? Iк?? + ?бкIв 0) |
0,98*(21100- 5000+0,1*39,45)=16450 |
0,98*(21100-4700+0,1*39,45)=16075 |
|
|
15 |
Средняя температура газов в пучке, °С |
?кср |
0,5(??к + ???к) |
0,5*(1150+300)=725 |
0,5*(1150+250)= 700 |
Таблица 6 - Тепловой расчет конвективного пучка
|
№ п/п |
Наименование параметра, размерность |
Обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
Расчёт |
||
|
???1 |
???2 |
|||||
|
16 |
Температура насыщения, °С |
tн |
Табл. 3.1 [12] |
190,7 |
||
|
17 |
Температурный напор перед пучком (большой), °С |
?tб |
??к ?tн |
1150-190,7=959,3 |
1150-190,7=959,3 |
|
|
18 |
Температурный напор перед пучком (меньший), °С |
?tм |
???к ?tн |
250-190,7=59,3 |
200-190,7=9,3 |
|
|
19 |
Средний температурный напор, °С |
?t |
(? tб- ? tм)/ (ln(? tб/ ? tм) |
(959,3-59,3)/ (ln 959,3/59,3)=323 |
(959,3-9,3)/ (ln 959,3/9,3)=205 |
|
|
20 |
Объём топочных газов в газоходе, м 3/кг, м 3/м 3 |
Vг |
Табл. 2, для газохода |
11,091 |
||
|
21 |
Объёмная доля водяных паров |
rH 2O |
То же |
0,19 |
||
|
22 |
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров |
rn |
То же |
0,285 |
||
|
23 |
Средняя скорость газов, м/с |
W |
(Bp·Vг·(?ср +273) /(Fг·273) |
0,069*11,091*(725+273)/(1,28*273)=2,13 |
0,069*11,091* (700+273)/ (1,28*273)=2,07 |
|
|
24 |
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от га зов к трубам, Вт/м 2?К |
бк |
Рис. П 6 бк = бн сZ сS сф |
40,8 |
30,27 |
|
|
25 |
Суммарная поглощательная способность трех атомных газов и водяных паров, м?Па?105 |
pS |
prnS |
1*0,27*0,285*40,8 =2,37 |
1*0,27*0,285*34,27 =2,64 |
|
|
26 |
Коэффициент ослабления лучей трехатомны ми газами и водяными парами, 1/(м?Па?105) |
Kг |
Рис. П 3,при ?ср к |
2,7 |
2,5 |
|
|
27 |
Сила поглощения лучистого потока газов |
KpS |
KгrnpS |
2,7*0,285*2,37=1,83 |
2,5*0,285*2,64=1,88 |
|
|
28 |
Степень черноты газового потока |
a |
Рис. П 4 |
0,12 |
0,12 |
|
|
29 |
Температура загрязнённой стенки труб, °С |
tст |
tст = tн + 25 для газа |
190,7+25=215,7 |
||
|
30 |
Коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/м 2?К |
бл |
бн a cг рис. П 8 |
151 |
242 |
|
№ п/п |
Наименование параметра, размерность |
Обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
Расчёт |
||
|
???1 |
???2 |
|||||
|
31 |
Коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей |
шк |
0,85 - для газа |
0,85 |
0,85 |
|
|
32 |
Коэффициент теплопередачи в пучке, Вт/м 2?К |
K |
шк (бк + бл) |
0,85*(30,8+151)=155 |
0,85*(34,27+242)=235 |
|
|
33 |
Тепловосприятие пучка по уравнению теплопередачи, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qт |
K·Нк·?tср/Вр*103 |
(323*230*155) /695 = 16568 |
(205*230*235)/695= 15942 |
|
|
34 |
Невязка расчета, % |
?к |
100 -(Q т / Q к)*100 |
100-(16450/16568)*100= 0,7% |
100- 16075/15942*100=0,83% |
Тепловой расчет водяного экономайзера
При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего предусматривается выполнение конструктивного теплового расчета чугунного ребристого водяного экономайзера ВТИ, в результате которого определяется площадь поверхности нагрева экономайзера Нэк, обеспечивающая близкое к принятому значение температуры уходящих паров хух.
Таблица 7 - Расчёт водяного экономайзера
|
№п/п |
Наименование параметра и размерность |
обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
расчёт |
|
|
1. |
Температура топочных газов на входе в экономайзер, °С |
??э |
??э = ??эк?, из расчета газохода, табл. 8.6 |
205 |
|
|
2. |
Энтальпия топочных газов на входе в экономайзер, кДж/кг, кДж/м 3 |
I ?эк |
I эк?= I к ??, из расчета газохода, табл. 8.6 3 |
4000 |
|
|
3. |
Температура уходящих газов, °С |
?ух |
Из табл. 8.4 |
140 |
|
|
4. |
Энтальпия уходящих газов, кДж/кг, кДж/м 3 |
Iух |
То же |
2100 |
|
|
5. |
Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплового баланса, кДж/кг, кДж/м 3 |
Q э |
ц ?(I эк ? ? I ух + ?б эк I 0 в) |
0,98*(4000-2100+0,15*·228,9) =1828 |
|
|
6. |
Энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг, кДж/м 3 |
i? ? |
iп.в + QэBр/ Dн.п |
204+(1828*695)/10000 =331 |
|
|
7. |
Температура воды на выходе из экономайзера, °С; необ- ходимо выполнение условия t в.э?? < t н ? 20 |
tв??.э |
Табл. 3.1 [12] или в.э t? ? ? i ? в.э /4,19 |
269/4,19=79 |
|
|
8. |
Температурный напор в начале экономайзера (больший), °С |
?tб |
?эк ??tв.э?? |
205-79=125 |
|
|
9. |
Температурный напор в конце экономайзера (меньший), °С |
?tм |
?ух ?tп.в |
140-106=34 |
|
|
10. |
Средний температурный напор в экономайзере, °С |
?t |
?tб ? ?tм /ln(?tб / ?tм) |
(125-34)/ ln(125/34)=70 |
|
|
11. |
Длина трубы, м |
l |
Табл. П 7 |
2 |
|
|
12. |
Поверхность нагрева одной оребренной трубы, м 2 |
H тр |
То же |
2,95 |
|
|
13. |
Площадь живого сечения для прохода топочных газов одной оребренной трубы, м 2 |
Fтр |
То же |
0,120 |
|
|
14. |
Число труб в ряду, шт |
z |
Принимается от 3 до 9 |
6 |
|
|
15. |
Общая площадь живого сечения для прохода топочных газов в экономайзере, м 2 |
F эк |
Fтрz |
6*0,120=0,72 |
|
|
16. |
Средняя температура то почных газов в экономайзере, °С |
?срэк |
0,5(??эк + ?ух) |
0,5*(205+140)=172,5 |
|
|
17. |
Объем продуктов сгорания в экономайзере, м 3/кг, м 3/м 3 |
Vг |
Табл. 8.2 |
13,674 |
|
|
18. |
Действительная (средняя) скорость топочных газов в экономайзере, м/с |
W |
BрVг (?срэк + 273)/(Fэк ?273) |
695*13,674*(172,5+273)/ (0,72*273*3600)=5,98 |
|
|
19. |
Коэффициент теплопере дачи от газов к воде, Вт/м 2?К |
K |
Рис. П 9 K = Kнс? |
19 |
|
|
20. |
Поверхность нагрева водяного экономайзера, м 2 |
Hэк |
QэBр K?t э |
1828*0,0695*10 3 19*70 = 95 |
|
|
21. |
Общее число труб водяного экономайзера, шт. |
n |
Hэк / H тр |
95/2,95 = 32 |
|
|
22. |
Число горизонтальных рядов труб экономайзера, шт. |
m |
n / z |
32/6 = 5,39 =6 |
|
|
23. |
Число блоков для обдувки, шт. |
f |
m / 4, f округлить до целого числа |
6/4 = 1,5 = 2 |
|
|
24. |
Число аппаратов для обдувки, шт. |
ч |
(f / 2 + 0,5) - для нечётного числа f; |
(2/2 +0,5) = 1,5=2 |
Расчетная невязка теплового баланса котельного агрегата
|
№ п/п |
Наименование параметра, размерность |
Обозначение |
Расчётная формула, способ определения |
Расчёт |
|
|
1 |
Полезная используемая теп- лота, кДж/кг, кДж/м 3 |
Q1 |
Qр р ?бр |
37218*0,98=36473 |
|
|
2 |
Теплота, воспринятая ра- диационными поверхностями нагрева топки, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qл |
Из табл. 8.5 |
17817 |
|
|
3 |
То же, кипятильным пучком (газоходом), кДж/кг, кДж/м 3 |
Qк |
Из табл. 8.6 |
16668 |
|
|
4 |
То же, чугунным экономай- зером, кДж/кг, кДж/м 3 |
Qэк |
Из табл. 8.9 |
1828 |
|
|
5 |
Невязка теплового баланса, кДж/кг, кДж/м 3 |
?Q |
Q1 ? (Qл + Qк + + Qэк + Qф + Qп) |
36473-(17817+16668+1828) =160 |
|
|
6 |
Относительная погрешность невязки, % |
д 1 |
?Q Qрр ?100 ? 0,5 % |
(260/36473)*100=0,43 < 0,5 |
Приложения
Принципиальная схема устройства и работа котельного агрегата
Принципиальная схема теплогенератора ДКВР-10-13-250 ГМ:
1, 2 - верхний и нижний барабаны; 3, 4 - кипятильные трубы первого и второго газохода; 5 - чугунная перегородка; 6 - фронтовой экран топки; 7, 8 - опускные трубы и коллектор фронтового экрана; 9 - задний экран; 10, 11 - коллектор и перепускные трубы заднего топочного экрана; 12 - левый боковой экран топки; 13, 14 - коллектор и перепускные трубы левого бокового экрана; 15 - опускные трубы бокового топочного экрана; 16 - правый боковой экран топки; 17 - горелки; 18, 20 - шамотные перегородки; 19 - камера догорания; 21 - торкрет; 22 - обмуровка; 23 - питательная линия; 24
- паросепарационные устройства; 25 - паропровод; 26 - пароперегреватель; 27 - водоуказательное стекло; 28 - предохранительный клапан; 29 - термометр; 30 - манометр; 31 - трубопровод периодической продувки
Все экранные трубы топки своими верхними концами развальцованы в верхнем барабане 1, а нижними концами приварены к четырем нижним коллекторам: фронтовому - 8, левому боковому - 13 (аналогично и правому) и заднему топочному - 10. Кроме того, фронтовой коллектор 8 соединен с верхним барабаном четырьмя опускными трубами 7, расположенны-ми снаружи обмуровки, а нижний коллектор левого бокового топочного экрана 13 (аналогично, как и правого) соединен с верхним барабаном одной опускной трубой 15, проложенной в обмуровке. Нижний коллектор 10 зад-него топочного экрана соединен с нижним барабаном перепускными трубами 11. Поперечный фронтовой коллектор 8 расположен над горелками
17. Обмуровка 22 - тяжелая, из красного кирпича, а футеровка - из шамотного кирпича.
Верхний барабан в топке закрыт торкретом 21 во избежание перегрева металла верхнего барабана. Оператор перед приемом смены визуально должен проверить состояние торкрета. Кроме того, в верхнем барабане над топкой установлены две легкоплавкие вставки (смесь олова и свинца), которые плавятся при температуре около 300 ° С, что приводит к выпуску воды в топку, прекращению горения топлива и предохранению барабана от перегрева.
Камера догорания 19 предназначена для снижения потерь теплоты от химической неполноты сгорания топлива (химического недожога) и отделена от топки кирпичной перегородкой 18 (с окном справа, для прохода топочных газов), а от первого газохода 4 - кирпичной перегородкой - 20 (с окном слева).
Подача питательной воды производится по линии 23, с установкой на ней обратного клапана и вентиля. В верхнем барабане 1 котла установлены паросепарационные устройства 24. Отбор пара производится по паропроводу 25. Для получения перегретого пара используют пароперегреватель 26, который устанавливают обычно за одним или двумя рядами кипятильных труб первого газохода котла.
На верхнем барабане установлена арматура: водоуказательные приборы 27, предохранительные клапаны 28, термометр 29, манометр 30. На всех котлах ДКВР над топкой и газоходом установлены взрывные предохранительные клапаны. Обдувка внешних поверхностей нагрева кипятильного пучка труб в газоходах производится паром, с использованием обдувочных аппаратов.
Работа теплогенератора
1. Газовоздушный тракт или движение топочных газов.
Топливо и воздух подаются в горелки 17, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам.
Затем топочные газы с температурой 900…1050 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке 18 переходят в камеру догорания 19, огибают кирпичную перегородку 20 с левой стороны и входят в первый газоход 3, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку 5 с правой стороны, входят во второй газоход 4 кипятильного пучка труб и с температурой около 200…250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.
2. Основные контуры естественной циркуляции.
Питательная вода после умягчения и деаэрации (из деаэратора и водяного экономайзера) по двум трубопроводам питательной линии 23 подается
и водный объем верхнего барабана 1, где смешивается с котловой водой. В котле имеется пять контуров естественной циркуляции.
К 1-й контур (по кипятильным трубам). Котловая вода из верхнего барабана 1 опускается в нижний барабан 2 по кипятильным трубам 4 конвективного пучка, расположенным во втором газоходе - в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан по кипятильным трубам 3, расположенным в первом газоходе - в области более высоких температур топочных газов.
К 2-й контур (по фронтовому экрану) - котловая вода из верхнего барабана 1 по четырем опускным трубам 7 подводится к фронтовому коллектору 8, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по экранным трубам 6, установленным в топке, поднимается в верхний барабан.
К 3-й контур (по заднему экрану топки) - котловая вода из нижнего барабана 2 по перепускным трубам 11 подводится к нижнему коллектору 10, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по экранным трубам 9, расположенным в топке, поднимается в верхний барабан.
К 4-й контур (по левому боковому топочному экрану) - котловая вода из верхнего барабана 1 по опускной трубе 15 (находится внутри обмуровки или снаружи) подводится к нижнему коллектору 13 левого бокового экрана; к коллектору 13 также подводится вода и из нижнего барабана 2, по перепускным трубам 14, после чего вода распределяется по коллектору, а образующаяся ПВС по трубам 12 левого бокового экрана, расположенным
и топке, поднимается в верхний барабан.
* 5-й контур (по правому боковому экрану топки 16) - осуществляется аналогично левому боковому топочному экрану.
Вода и пароводяная смесь (ПВС) из всех контуров циркуляции поднимается в верхний барабан, где в паросепарационных устройствах 24 отделяется пар, а вода смешивается с котловой водой и процесс циркуляций повторяется. После паросепарационных устройств полученный сухой насыщенный пар идет к потребителю по паропроводу 25 или направляется в пароперегреватель 26 для получения перегретого пара.
Непрерывная продувка производится из верхнего барабана в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки и регулируется вентилем. Периодическая продувка производится из пяти точек котла: четырех нижних коллекторов и нижнего барабана. В нижнем барабане над продувочной линией установлен паропровод, который используется для нагрева воды паром от соседних котлов во время растопки котла.
Котел снабжен двумя предохранительными клапанами 28 и соответствующей арматурой: термометр 29, манометр 30, водоуказательное стекло 27. На задней стенке котла установлен обдувочный аппарат, а на обмуровке, в верхней части топки и газода - взрывные предохранительные клапаны.
Общий вид горелки
Устройство газомазутной горелки ГМГм:
- горелка в сборе; б - мазутная форсунка в отдельности;
- канал подачи газа и первичного воздуха; 2 - лопаточный завихритель вторичного воздуха; 3 - монтажная плита; 4 - конический керамический туннель (амбразура); 5 - лопаточный завихритель первичного воздуха;
6 - паромеханическая форсунка; 7 - стакан на монтажной плите для установки запального защитного устройства (ЗЗУ); 8 - шайба распределительная с отверстиями; 9, 10 - завихрители топливный и паровой
План котла и продольный разрез
Конструктивный план и разрез чугунного экономайзера
Диаграмма I - ? продуктов сгорания на миллиметровой бумаге
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание котельного агрегата ГМ-50–1, газового и пароводяного тракта. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания для заданного топлива. Определение параметров баланса, топки, фестона котельного агрегата, принципы распределения теплоты.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 30.03.2015Описание конструкции и технических характеристик котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ. Расчет теоретического расхода воздуха и объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам. Проверка теплового баланса котла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2014Поверочный расчет котельного агрегата, работающего на природном газе. Сводка конструктивных характеристик агрегата. Топливо, состав и количество продуктов сгорания, их энтальпия. Объемная доля углекислоты и водяных паров по газоходам котельного агрегата.
курсовая работа [706,7 K], добавлен 06.05.2014Виды топлива, его состав и теплотехнические характеристики. Расчет объема воздуха при горении твердого, жидкого и газообразного топлива. Определение коэффициента избытка воздуха по составу дымовых газов. Материальный и тепловой баланс котельного агрегата.
учебное пособие [775,6 K], добавлен 11.11.2012Регулирование температуры перегретого пара котельного агрегата за счет подачи конденсата на пароохладитель котла. Перестроение импульсной кривой в кривой разгона, определение параметров котельного агрегата. Структурная схема системы регулирования.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 09.01.2014Устройство циркуляционной системы котельного агрегата ПК 14. Исходные характеристики по топливу и котельному агрегату. Пересчет составляющих топлива на рабочие массы и заданную влажность. Теоретический объем и энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.02.2014Расчет топочной камеры котельного агрегата. Определение геометрических характеристик топок. Расчет однокамерной топки, действительной температуры на выходе. Расчет конвективных поверхностей нагрева (конвективных пучков котла, водяного экономайзера).
курсовая работа [139,8 K], добавлен 06.06.2013Тепловая схема котельного агрегата Е-50-14-194 Г. Расчёт энтальпий газов и воздуха. Поверочный расчёт топочной камеры, котельного пучка, пароперегревателя. Распределение тепловосприятий по пароводяному тракту. Тепловой баланс воздухоподогревателя.
курсовая работа [987,7 K], добавлен 11.03.2015Краткое описание котельного агрегата БКЗ-420-140ГМ. Определение коэффициента избытка воздуха, объемов и энтальпий продуктов сгорания. Расчет пароперегревателя и воздухоподогревателя. Оценка общего сопротивления по участкам газового и воздушного трактов.
курсовая работа [585,9 K], добавлен 14.03.2012Описание котельного агрегата. Характеристики топлива, коэффициенты избытка воздуха по расчетным участкам, теоретические объемы воздуха и продукты сгорания. Действительные объемы продуктов сгорания, доли трехатомных газов и водяных паров, их энтальпия.
курсовая работа [700,9 K], добавлен 28.12.2012Характеристика котла ДЕ-10-14ГМ. Расчет объемов продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов. Коэффициент избытка воздуха. Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода топлива. Расчет теплообмена в топке, водяного экономайзера.
курсовая работа [267,4 K], добавлен 20.12.2015Порядок проведения расчетов расхода топлива (в данном случае газа), коэффициента полезного действия котельного агрегата. Выбор и обоснование экономайзера, дутьевого вентилятора и дымососа при режиме работы котла с паропроизводительностью Dпар=17 т/ч.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.03.2016Объем и энтальпия продуктов сгорания воздуха. Тепловой баланс, коэффициент полезного действия и расход топлива котельного агрегата. Тепловой расчет топочной камеры. Расчет пароперегревателя, котельного пучка, воздухоподогревателя и водяного экономайзера.
курсовая работа [341,2 K], добавлен 30.05.2013Сведения о топке и горелке котла. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание. Тепловой расчет топки. Расчет сопротивления газового котла, водяного экономайзера, газоходов, дымовой трубы. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 06.05.2014Перерасчет количества теплоты на паропроизводительность парового котла. Расчет объема воздуха, необходимого для сгорания, продуктов полного сгорания. Состав продуктов сгорания. Тепловой баланс котельного агрегата, коэффициент полезного действия.
контрольная работа [40,2 K], добавлен 08.12.2014Особенности составления тепловой схемы отопительной котельной. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Тепловой расчет котельного агрегата. Вычисление полезной мощности парового котла. Расчет топочных камер. Определение коэффициента теплопередачи.
курсовая работа [201,9 K], добавлен 04.03.2014Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата и подбор вспомогательного оборудования. Расчет расхода топлива, тепловых потерь, КПД котлоагрегата, температуры и скорости газов по ходу их движения в зависимости от его параметров.
дипломная работа [656,6 K], добавлен 30.10.2014Конструктивные характеристики котельного агрегата, схема топочной камеры, ширмового газохода и поворотной камеры. Элементарный состав и теплота сгорания топлива. Определение объёма и парциальных давлений продуктов сгорания. Тепловой расчёт котла.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.08.2012Основы проектирования котельных. Выбор производительности и типа котельной. Выбор числа и типов котлов и их компоновка. Тепловой расчет котельного агрегата. Определение количества воздуха, необходимого для горения, состава и количества дымовых газов.
дипломная работа [310,5 K], добавлен 31.07.2010Выбор способа шлакоудаления. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки. Объем и энтальпия продуктов сгорания и воздуха. Расчет топлива, теплообмена, конвективного пароперегревателя, водяного экономайзера. Аэродинамический расчет котельного агрегата.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 27.07.2013
