Тепловой расчёт котельного агрегата Е-420-13,8-560 (ТП-87)

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА Е-420-13,8-560 (ТП-87)



Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1Описание конструкции котельного агрегата

1.2 Техническая характеристика котельного агрегата

1.3 Выбор топочного устройства

1.4 Техническая характеристика топочного устройства

2 РАСЧЁТ ТОПЛИВА

2.1 Расчёт характеристик рабочего топлива

2.1.1 Элементарный состав топлива

2.1.2 Низшая теплота сгорания топлива

2.2 Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

2.2.1 Расчет теоретически необходимое количество воздуха

2.2.2 Выбор коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и прососов воздуха в газоходах парового котла

2.2.3 Расчет объемов продуктов сгорания

2.2.4 Расчет энтальпии продуктов сгорания, h-t диаграмма

2.3 Тепловой баланс котельного агрегата

2.3.1 Коэффициент полезного действия

2.3.2 Расчёт расхода топлива

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.1Расчет топки

3.1.2 Полезное тепловыделение в топке

3.1.3 Теоретическая температура сгорания

3.1.4 Теоретическая температура сгорания

3.1.5 Температурой продуктов сгорания на выходе из топки

3.1.6 Коэффициент тепловой эффективности экранов

3.1.7 Эффективность толщины излучающего слоя

3.1.8 Коэффициент ослабления лучевой

3.1.9 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

3.1.10 Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы

3.1.11 Степень черноты факела

3.1.12 Степень черноты топки

4 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1 Расчёт и выбор вентилятора

4.2 Расчёт и выбор дымососа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Первые паровые котлы в начале XIX в. вырабатывали пар давлением 0,5 --0,6 МПа и имели производительность сотни килограммов в час. В настоящее время для производства пара применяются котлы, вырабатывающие пар с давлением до 25 МПа (и даже до 31 МПа) и температурой до 560 °С и производительностью до 4000 т/ч.

Интенсивное развитие котельной техники было вызвано ростом промышленного производства и концентрацией выработки электроэнергии в основном на паротурбинных электростанциях. Созданная за годы советской власти котлостроительная промышленность, имеющая котельные заводы, специализированные научно-исследовательские институты и другие организации, обеспечивает производство современных котлов, необходимых для страны и для экспорта их за рубеж.

Современная котельная установка является сложным сооружением, состоящим из большого количества различного оборудования и строительных конструкций, связанных в единое целое общей технологической схемой производства пара. Технологическая схема котельной установки видоизменяется в зависимости от ее назначения, производительности, параметров пара, вида топлива, способа его сжигания и местных условий.

В котельных установках, использующих жидкое и газообразное топлива, отсутствуют золоулавливающие устройства, оборудование для удаления шлака и золы, значительно упрощаются устройства для хранения (при газообразном топливе -- отпадают), транспорта и подготовки топлива к сжиганию.

На промышленных предприятиях имеются котельные установки, дополняющие технологические агрегаты, в которых пар вырабатывается за счет теплоты отходящих газов или теплоты, передаваемой их охлаждаемым элементам. В последние годы нашли применение энерготехнологические установки, в которых котел является неотъемлемой частью технологического агрегата. Здание, в котором располагаются котлы, называют котельной.

В зависимости от вида сжигаемого топлива и других условий некоторые из указанных элементов вспомогательного оборудования могут отсутствовать.

Котельные установки, снабжающие паром турбины тепловых электрических станций, называют энергетическими. Для снабжения паром производственных потребителей и отопления зданий в ряде случаев создают специальные производственные и отопительные котельные установки.

В качестве источников теплоты для котельных установок используются природные и искусственные топлива (каменный уголь, жидкие и газообразные продукты нефтехимической переработки, природный и доменный газы и др.), отходящие газы промышленных печей и других устройств, солнечная энергия, энергия деления ядер тяжелых элементов (урана и плутония) и т.д.

Цель курсового проекта - проведение поверочного теплового расчета котельного агрегата, расчет и выбор оборудования газовоздушного тракта, обеспечивающего высокую надежность и экономичность эксплуатации котла при заданных условиях.

Задачи:

1. Описать котельный агрегат и провести выбор топочного устройства.

2. Определить основные технические характеристики котельного агрегата и топочного устройства.

3. Определить основные характеристики рабочего топлива.

4. Провести расчет процесса горения.

5. Определить коэффициент полезного действия котельного агрегата и расход топлива.

6. Провести поверочный тепловой расчет котельного агрегата.

7. Провести расчет и выбор оборудования газовоздушного тракта - вентилятора, дымососа.

газовоздушный тракт оборудование котел агрегат



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание конструкции котельного агрегата

Котельный агрегат ТП-81 (Е-420-13,8-560), однобарабанный, с естественной циркуляцией, предназначен для получения пара высокого давления при сжигании пыли сухих каменных углей. Котельный агрегат ТП-81 спроектирован для сжигания каменного угля марки Д.

Котлоагрегат допускает совместное сжигание в топке угля и газа, при этом конкретная горелка котла может работать только на угле или на газе.

Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Топочная камера размещена в первом (восходящем) газоходе. В поворотном газоходе расположен пароперегреватель, во втором, нисходящем газоходе, расположены в рассечку водяной экономайзер и воздухоподогреватель - двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева.

Последовательно по ходу газов установлены:

- II ступень водяного экономайзера;

- II ступень воздухоподогревателя;

- I ступень водяного экономайзера;

- I ступень воздухоподогревателя.

Площадь поверхностей нагрева хвостовой части при данной компоновке получается минимальной и обеспечивает экономически выгодные конечные температуры воздуха и воды.

Топочная камера призматической формы, образована экранными трубами, выполненными из стальных труб (ст. 20 по ТУ) наружным диаметром 60 мм, толщина стенки 6 мм. Шаг труб - 66 мм.

В плане топочная камера имеет форму вытянутого прямоугольника с размерами по осям образующих её экранных труб - 14080х7552 мм. Экраны полностью закрывают фронтовую, заднюю и боковые стенки топки.

Потолок топки закрыт трубами потолочного пароперегревателя. На котле ТП-87, в отличие от котла ТП-80, двухсветный экран отсутствует. Вместо него признано целесообразным увеличить количество ширм: 18 на котлах 8-9; 20 - на котлах 10-16. Кроме того топочная камера отличается наличием над пылеугольными горелками двух расположенных друг против друга выступов в глубину топки (пережимов), образуемых трубами фронтового и заднего экранов. 50% экранных труб, образующих пережим, имеют нижние и верхние тройники и прямой участок, не обогреваемый газами. На этих участках установлены шайбы, благодаря этому основное количество пароводяной смеси проходит через пережим. Благодаря пережимам образован предтопок, стены и под которого ошипованы и должны покрываться хромитовой или корборундовой массой. Это способствует улучшению зажигания и выгорания топлива. На участке самого пережима происходит интенсивное перемешивание газовых потоков, ускоряющих горение.

У заднего экрана под выходным окном топочной камеры сделан выступ с вылетом внутрь топки - 2 м. Образован также посредством развилок 50% экранных труб. Благодаря этому выступу газы омывают пароперегреватель поперечным потоком, что ведёт к улучшению условий теплопередачи от газов к змеевикам и к более равномерному распределению скоростей газов по высоте газохода пароперегревателя.

Верхняя плоскость порога совпадает с плоскостью наклонного щита под пароперегревателем. Отводящие трубы заднего экрана устанавливаются в один ряд с шагом 760 мм.

Они проходят через выходное окно топки и выполнены из труб диаметром 133 мм., толщина стенки 10 мм, cтен 20 мм. Для сжигания топлива применены прямоточно-лопаточные горелки, расположенные на фронтовой и задней стенах предтопка.

Всего установлено 12 горелок: 6 - на фронтовой стене, 6 - на задней. С целью улучшения аэродинамических характеристик горелок подвод вторичного воздуха к ним выполнен тангенциально (улиточный подвод).

На подводе вторичного воздуха в улитке установлен клапан-язык. С прикрытием клапана воздушный поток плотнее прижимается к криволинейной стенке улитки и сильнее закручивается при своём дальнейшем движении, тем самым улучшается скоростная равномерность в устье горелки и увеличивается угол разноса факела.

Горелка котла переведена на ПВК (пыль высокой концентрации).

Подача пыли высокой концентрации производится сжатым воздухом от турбокомпрессоров с давление 0,4 кгс/см² (400 мм.в.ст.). Концентрация пылевоздушной смеси составляет 20-25 кг пыли/кг воздуха. Пылепроводы на фронтовые горелки выполнены из труб диаметром 76х6 мм, на задние - комбинированные из труб диаметром 76х6 мм и труб диаметром 89х4 мм. Расход воздуха на каждый пылепровод для транспорта пыли 250-300 м³/час. Пыль с пылепитателя подаётся по течке ( на некоторых котлах по двум течкам) диаметром 89 х 4 мм. в пылепровод диаметром 76х6 мм. Перед врезкой течки на пылепроводе установлены воздушные сопла: на фронтовых пылепроводах диаметром 18 мм, на задних - диаметром 20 мм. Подача воздуха на побудительные сопла каждого пылепровода осуществляется от распределительного коллектора диаметром 219 мм по трубам диаметром 57х3,5 мм через вентили ДУ - 50 мм с ручным приводом. Пыль по пылепроводам поступает в горелки (рисунок 7.1.1). Пылепровод, расположенный в центральном канале вторичного воздуха, изготовлен из стали 1Х18Н9, L ~ 1250мм.

На расстоянии 95 мм от конца пылепровода крепится конусный рассекатель диаметром 200 мм, ст. Х18Н10Т. Причём ось конуса смещена относительно горизонтальной оси пылепровода на 20- 25 мм вниз. Диаметр амбразуры горелки 800 - мм.

Над каждой горелкой выполнен воздушный козырёк для защиты обмуровки, не закрытой экранными трубами и уменьшения шлакования. Воздух в козырёк подаётся из периферийного канала вторичного воздуха. Каждая горелка обеспечивает паропроизводительность котла до 35 т/час.

Все котлы на НК ТЭЦ оборудованы пылегазовыми горелками ГПГК-26.

Котлоагрегат допускает совместное сжигание в топке угля и газа, при этом конкретная горелка котла может работать только на угле или на газе.

Кроме природного газа по проекту, на котлах в качестве растопочного топлива, используется мазут. Поэтому на каждой горелке установлены паро-мазутные форсунки.

1.2 Техническая характеристика котельного агрегата

Техническую характеристику котельного агрегата выбираем из [1], и заносим в табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика котельного агрегата и его комплектация.

№	Наименование	Величина
1	Котельный агрегат	ТП-87 (Е-420-13,8-560)
2	Вид топлива	Уголь- Кузнецкий Д
3	Номинальная паропроизводительность, т/ч	420
4	Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	13,8
5	Температура пара на выходе, оС	560
6	Температура питательной воды, оС	230
7	Температура уходящих газов, оС	153-167
8	Расчетный КПД, %	93,6
9	Расход расчетного топлива, м3/ч	45 757,1
10	Габариты компоновки (LBH), мм	18200x15800x39300
11	Масса (по компоновке), кг	-
12	Горелка	ГПГК-26
13	Экономайзер	Водяной мембранный
14	Вентилятор	ВДН-26
15	Дымосос	ДН-24х2-0.62ГМ

1.3 Выбор топочного устройства

Выбор горелка ГПГК-26

Горелка для котла ТП-87 (Е-420-13,80560) была выбрана исходя из характеристик котла, его мощности и других сопутствующих техник и факторов.

Данная горелка действует так что при одновременном сжигании угля и большого количества природного газа этот газ, воспламеняясь первым, нейтрализует значительную часть кислорода, из-за чего горение угля затягивается и становится менее экономичным. Природный газ поступает в топку через большое число трубок малого диаметра, расположенных обычно между кольцевыми каналами первичного и вторичного воздуха. Во избежание ускоренного обгорания выходных патрубков горелок газ должен выходить в топку с высокой скоростью и в направлении оси каждой горелки. При сжигании газообразного топлива весь вводимый через горелки воздух подается, как правило, по каналам вторичного воздуха.

Горелка вихревая пылегазовая предназначена для установки на энергетических котлах, работающих на пылевидном топливе и природном газе.

Конструкция горелки выполнена с индивидуальными подводами горячего воздуха. Воздушный подводящий короб конструктивно разделен на два - внутренний и периферийный. Подвод воздуха в центральный осуществляется из короба.

В периферийном и внутреннем каналах горелки устанавливаются аксиальные завихрители с профилированными лопатками. В центральном канале воздух подается прямотоком. В центральном канале размещаются трубы запального устройства и гляделки для визуального наблюдения за факелом.

Аэросмесь (смесь воздуха и пыли) подается в канал из подводящего короба аэросмеси. В канале аэросмеси установлен аксиальный аппарат с профилированными лопатками.

1.4 Техническая характеристика топочного устройства

Основные технические характеристики горелки ГПГК-26М выбраны из [2] и приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 - Технические характеристики горелки ГПГК-26

Наименование показателей	Величина
Номинальная тепловая мощность, МВт (Гкал/ч)	26
Коэффициент рабочего регулирования по тепловой мощности	2
Номинальное давление газа перед горелкой, кПа (кгс/м2)	0,28
Номинальный расход газа, м3/ч	1074
Габариты (LBH), мм либо(LD), мм	(2700х1820х1600)
Масса, кг	1000
Производительность горелки, кг/ч (нм3/ч)(ном/мах)	4394
Аэродинамическое сопротивление горелки по воздуху (мах), кПа	2,0
Коэфф. избытка воздуха в горелке	0,95
Температура горячего воздуха (мах), °С	428

2 РАСЧЁТ ТОПЛИВА

2.1 Расчёт характеристик рабочего топлива

Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках. К основным расчетные параметры топлива относится: элементарный химический состав рабочей массы топлива, низшая теплота сгорания топлива.

2.1.1 Элементарный состав топлива

Твердое топливо состоит из следующих элементов: углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N, органическая сера S_ор, горючая колчеданная сера S_к, летучая сера S_л = S_ор + S_к. Помимо указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще внешний балласт - зола А и влага W. Состав твердого и жидкого топлива выражают в процентах по массе.

Состав топлива задан по рабочей массой. Рабочим составом топлива называют состав, в котором оно поступает в топку.

Зная из задания месторождение и марку топлива выбираем элементарный химический состав рабочей массы топлива [3] и заносим в табл. 2.1.

Таблица 2.1- Элементарный состав топлива по рабочей массе

Элементарный состав топлива по рабочей массе	Wp	Ap	Spо	Cp	Hp	Np	Op
Кузнецкий Д	10,5	8,5	0,2	63,6	4,5	1,9	10,8

Элементарный состав топлива по рабочей массе



СР + НР + ОР + Spл + NP + WР + АР = 100%	(2.1)
63,6+4,5+10,8+0,2+1,9+10,5+8,5 = 100%.

2.1.2 Низшая теплота сгорания топлива

Основной характеристикой топлива является теплота, выделяемая при его сгорании, она может быть высшей и низшей.

Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделяется в результате полного сгорания топлива.

Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, без учета теплоты, расходуемой на испарение влаги из топлива. Низшую теплоту сгорания твердого и жидкого топлива по его рабочей массе вычисляют по эмпирической формуле:

= 339,5 ^. С^Р + 1256 ^. Н^Р - 109 (О^Р - S^p_л) - 25,8 (9 Н^Р + W^P),

= 339,5 ^. 63,6 + 1256 ^. 4,5 - 109 (10,8 - 0,2) - 25,8 (9 4,5 + 10,5) = 24 773 кДж/кг.

2.2 Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

2.2.1 Расчет теоретически необходимое количество воздуха

Теоретически необходимое количество воздуха, требуемое для полного окисления горючих элементов, входящих в 1 кг твердого топлива

V⁰ = 0,0889 (С^P + 0,375 S^p_л) + 0,265 Н^Р - 0,0333 ^. О^Р,

V^о = 0,0889 (63,6 + 0,375 0,2) + 0,265 4,5 - 0,0333 ^. 10,8 = 6,493 м³/кг.

2.2.2 Выбор коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и прососов воздуха в газоходах парового котла

Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому.

= VВ/ VO	(2.4)

Значение коэффициента избытка воздуха зависит от вида топлива и способа его сжигания, = 1,05.

Коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается.

Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающей среды и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата.

При тепловом расчете котлоагрегата присосы воздуха принимаются по нормативным данным. Значения расчетных присосов для паровых и водогрейных котлов приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Коэффициент избытка воздуха на отдельных участках газового тракта

Наименование газохода	Присосы воздуха	Коэффициент избытка воздуха
	Обозначение	Численная величина	Обозначение	Численная величина
Топочная камера			m	1,05
В топке	?1	0,1	1	1,15
В фестоне	?ф	0	ф	1,15
В пароперегревателе	?пп	0,03	пп	1,18
II ступени водяного экономайзера	?IIэк	0,02	IIэк	1,2
II ступени воздухоподогревателя	?IIвп	0,03	IIвп	1,23
I ступени водяного экономайзера	?Iэк	0,02	Iэк	1,25
I ступени воздухоподогревателя	?Iвп	0,03	Iвп	1,28
Газоходы стальные	?г	0,01	г	1,29



Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к _m соответствующих присосов воздуха:

i = m + i .	(2.5)

Техническую характеристику котельного агрегата выбираем из [1], и заносим в табл. 2.3.

Таблица 2.3 - Объем продуктов сгорания по отдельным газоходам котельного агрегата

Наименование расчетной величины	Обозначение	Размерность	Расчетные объемы при принятых коэффициентах б
			бm = =1,05	бпп = =1,18	бIIэк = =1,2	бIIвп = =1,23	бIэ = =1,25	бIвп =1,28	бг = 1,29	-
Объем трехатомных газов	VRO2	мін/кг	1,188
Теоретический объем азота	VєN2	мін/кг	5, 144
Объем избыточного воздуха		мін/кг	0,324	1,168	1,298	1,493	1,623	1,818	1,882	-
Объем водяных паров	VH2O	мін/кг	1,91	1,924	1,926	1,929	1,931	1,934	1,935	-
Полный объем продуктов сгорания	Vг	мін/кг	8,566	9,424	9,556	9,754	9,886	10,084	10,149	-

2.2.3 Расчет объемов продуктов сгорания

Суммарный объем продуктов сгорания единицы топлива (V_г):

, м3/кг.	(2.6)
Vг = 1,188 + 5,144 + 0,324 + 1,91 = 8,566 м3/кг.

Результаты расчета приведены в табл. 2.4

где - объем сухих трехатомных газов:

= 1,866. (СР + 0,375 . Spл)/100,м3/кг;	(2.7)
= 1,866. (63,6 + 0,375 . 0,2)/100 = 1,188 м3/кг. Результаты расчета приведены в табл. 2.4

- теоретический объем азота:

= 0,79 V0 + 0,008 NP,м3/кг;	(2.8)
= 0,79 6,493 + 0,008 1,9 = 5, 144 м3/кг.

Результаты расчета приведены в табл. 2.4

- объем избыточного воздуха:

= (ух - 1) . V0, м3/кг;	(2.9)
= (1,05 - 1) . 6,493 = 0,324 м3/кг;

Результаты расчета приведены в табл. 2.4

- объем водяных паров:

= 0,111 НР + 0,0124 WP + 0,016 V0 ух, м3/кг	(2.10)
= 0,111 4,5 + 0,0124 10,5 + 0,016 6,493. 1,05 = 1,91 м3/кг

Результаты расчета приведены в табл. 2.3, 2.4.

2.2.4 Расчет энтальпии продуктов сгорания, h-t диаграмма

Полная энтальпия продуктов сгорания 1 кг сжигаемого топлива определяется по формуле смешения:

= 1800 кДж/кг	(2.10)
= (ct) + (ct) + (ct) возд. + (ct)

где (ct)_i - произведение теплоемкости данного газа на температуру принимаем по температуре t_ух из задания из [1].

Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата заносим в табл. (Приложение 1), в которой указаны рекомендуемые значения температур. Для удобства дальнейших расчетов по данным таблицы строим h - t (Приложение 2) диаграмму, в которой осью абсцисс является температурная ось, а ординат - полная энтальпия продуктов сгорания.

Таблица 2.4 - Объем продуктов сгорания по отдельным газоходам котельного агрегата

Наименование расчетной величины	Обозначение	Размерность	Расчетные объемы при принятых коэффициентах б
			бm =	бпп =	б1 =	б2 =	бэк =	бз=	бг =
Объем трехатомных газов	VRO2	мін/кг	1,188
Теоретический объем азота	VєN2	мін/кг	5, 144
Объем избыточного воздуха	?Vв	мін/кг	0,324	1,168	1,298	1,493	1,623	1,818	1,882
Объем водяных паров	VH2O	мін/кг	1,91	1,924	1,926	1,929	1,931	1,934	1,935
Полный объем продуктов сгорания	Vг	мін/кг	8,566	9,424	9,556	9,754	9,886	10,084	10,149
Объемная доля водяных паров	rH2O	-	0,222	0,204	0,201	0,197	0,195	0,191	0,190
Объемная доля трехатомных газов	rR2O	-	0,138	0,6174	0,6168	0,6158	0,6152	0,6142	0,6139
Суммарная объемная доля	rп	-	0,36	0,8214	0,8178	0,8128	0,8122	0,8052	0,8039
Концентрация золы в продуктах сгорания	зл	г/м3	9,426	8,568	8,441	8,278	8,168	8,007	7,956

2.3 Тепловой баланс котельного агрегата

Эффективность производства обеспечивается высокими технико-экономическими показателями, среди которых важнейшие - удельные расходы топлива на отпущенные теплоту и электроэнергию.

Составление теплового баланса котельного агрегата и анализ отдельных потерь помогает найти пути повышения коэффициента полезного действия котельной установки, рассчитать расход натурального и условного топлива.

Уравнение теплового баланса котельного агрегата выражает собой равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты, количеством теплоты, полезно использованным и тепловыми потерями. Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, кДж/кг, (кДж/м3),	(2.11)

или в % от располагаемой теплоты топлива:

100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6, %,	(2.12)

гдеQ - располагаемая теплота на 1 кг рабочего твердого и жидкого или на 1 м³ газообразного топлива;

Q₁ (q₁) - теплота, полезно использованная котельным агрегатом;

Q₂ (q₂) - потери теплоты с уходящими газами; = 5

Q₃ (q₃) - потери теплоты от химического недожога топлива; = 0

Q₄ (q₄) - потери теплоты от механического недожога топлива; = 1

Q₅ (q₅) - потери теплоты наружными поверхностями агрегата; = 0,4

Q₆ (q₆) - прочие потери теплоты (потери теплоты с физической = 0

теплотой шлаков).

Располагаемая теплота (кДж/кг) на 1кг твердого топлива определяют по формулам:

Q = Q + Q + Q + Q - Qк,	(2.13)
Q = 24 773 + 0 + 0 + 0 - 0 = 24 773 кДж/кг.

где Q - низшая теплота сгорания рабочей массы твердого или жидкого топлива, кДж/кг;



Q - низшая теплота сгорания по сухой массе газообразного топлива, кДж/м³;

Q - теплота, внесенная в топку с воздухом, подогретым вне котельного агрегата. Подсчитывается только в том случае, если есть указания о внешнем подогреве воздуха;

Q - физическая теплота топлива, учитывается в тех случаях, когда топливо предварительно подогрето или имеет влажность W^P Q/628 % , в этом случае температуру топлива принимают равной 20 ^оС.

Потери теплоты с уходящими газами - q₂ (тепло дымовых газов, прошедших последнюю поверхность теплообмена котельного агрегата, не может быть использовано полезно в агрегате и выбрасывается в окружающее пространство) определяют по формулам:

q2 = (hух - ух h0хв) (100-q4) / Q, %.	(2.14)
q2 = (1800 - 1,28 259) (100-1) / 24773 = 5 %.
Q2 = (q2 Q) / 100, кДж/кг.	(2.15)
Q2 = (5 24773) / 100 = 1238 кДж/кг,

где h_ух - энтальпия уходящих газов за последней поверхностью нагрева котельного агрегата, определяется по h-t диаграмме при соответствующих значениях _ух и заданий температуре уходящих газов t_ух, кДж/кг;

_ух - коэффициент избытка воздуха за последней поверхностью нагрева;

h⁰ _хв - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха, температуру воздуха принять равной 30 ^оС.

Тогда:



h0хв = V0 (ct)в, кДж/кг.	(2.16)
h0хв = 6,493 39.9 = 259 кДж/кг.

где (ct)_возд. - находят из [2] путем интерполяции по температуре воздуха.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива - q₃ определяются по содержанию в дымовых газах продуктов неполного сгорания - СО, Н₂, СН₄, С_mH_n:

Q3 = q3 Q /100, кДж/кг.	(2.17)
Q3 = 0 24 773 / 100 = 0 кДж/кг.

Величина q₃ берется в зависимости от типа топки и рода твердого топлива, q₃=0 [2].

Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива - q₄ расчленяются на три части: потеря топлива залитого шлаком, потеря от провала топлива через зазоры колосниковой решетки и потеря топлива с уносом.

Потерю теплоты от механической неполноты сгорания определяется по формуле:

Q4 = q4 Q /100, .	(2.18)
Q4 = 1 24 773 / 100 = 247 кДж/кг.

Величина q₄, берется в зависимости от типа и рода топлива, q₄=1 [2].

Потеря теплоты наружными поверхностями котельного агрегата - q₅ (в окружающую среду) зависит от паропроизводительности котельного агрегата, качества обмуровки и теплоизоляции [2].

Потеря теплоты наружными поверхностями котельного агрегата определяется по формуле:

Q5 = q5 Q /100, кДж/кг.	(2.19)
Q5 = 0,4 24 773 / 100 = 99 кДж/кг.

2.3.1 Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте.

КПД брутто не учитывает служебные расходы энергии на дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные насосы и т. д.

КПД нетто учитывает эти расходы энергии, поэтому величина его меньше, чем КПД брутто.

Полезно использованная теплота и коэффициент полезного действия брутто котельного агрегата определяется как разность между общим количеством тепла и суммой всех потерь:

= q1 = 100 - qпот = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), %.	(2.20)
= q1 = 100 - qпот = 100 - (5 + 0 + 1 + 0,4 + 0) = 93,6 %.
Q1 = Q - Qпот.
Q1 = 24 773 - 1584 = 23 189 кДж/кг.

Правильность вычисления проверяется по формуле:

= (Q1/Q) / 100, %.	(2.21)
= (23 189 / 24 773) 100 = 93,6 %.



2.3.2 Расчёт расхода топлива

С учетом продувки котла расход топлива по формуле:

В =, кг/ч или м3/ч.	(2.22)
м3/ ч.

где h_нп - энтальпия насыщенного пара h_нn (Приложение 14), если котел

выдает перегретый пар, энтальпия берется из таблиц

термодинамических характеристик перегретого пара [9] кДж/кг;

h_nв - энтальпия питательной воды (h_nв = с_вод t_nв) кДж/кг;

h - энтальпия котловой воды (равна энтальпии кипящей воды при давлении пара в котле - Приложение 14), кДж/кг; = 1049,8

t_nв - температура питательной воды (из задания);

Р - количество воды, удаляемое из котлоагрегата с целью сохранения допустимого содержания солей в котловой воде (так называемая непрерывная продувка котла), % - обычно принимается 2-5% от D_.

Расчетный расход твёрдого топлива:

, кг/ч,	(2.23)
Bp .

Для сравнения различных видов топлива по их тепловому эффекту и облегчения экономических расчетов введено понятие условного топлива.

За условное топливо принимается топливо, низшая теплота сгорания которого: Q_ут = 29 300 кДж/кг.

Пересчет расхода натурального топлива (В) в условное (В_ут) производится по формуле:

Вут = Вр = Вр.	(2.24)
Вут = 38687,3 м3/ч.

Коэффициент сохранения теплоты.

= 1 - .	(2.25)



3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.1 Расчет топки

При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств.

3.1.1. Конструктивные характеристики топки выбираем и заносим

в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Конструктивные характеристики топки.

Наименование	Величина
Форма топки	Призма
Объём топки, м3	2240
Напряжение топочного объёма, кВт/м3	139,56
Поверхность нагрева топки, м2	1186
Степень экранирования, %	96,4
Ширина в свету, мм	14260
Глубина в свету, мм	7424
Высота топки (расчётная), мм	23460
Тип, количество и расположение горелок	Вихревые, прямоточно-улиточные, 12 шт. Однорядное, встречное.
Диаметр и материал труб, мм	60х6, ст. 20

3.1.2 Полезное тепловыделение в топке

Полезное тепловыделение в топке, отнесенное к 1 кг сжигаемого топлива,

Qm= .	(3.1)
Qm= 24733 ((100 - 0 - 0) / 100) + 1,05 259 = 25121, 5 кДж/кг.



3.1.3 Теоретическая температура сгорания

Под теоретический температурой сгорания понимают температуру, которую имели бы дымовые газы, если бы процесс горения в топке протекал мгновенно при отсутствии теплообмена и вся теплоты, выделенная в топке, пошла бы на нагревание газов.

При адиабатных условиях в топке полезное тепловыделение будет равно теоретической энтальпии продуктов сгорания, т.е.

Qm = hm = 25121, 5 кДж/кг	(3.2)

3.1.4 Теоретическая температура сгорания

Зная теоретическую энтальпию продуктов сгорания (h_m), теоретическую температуру сгорания (t_m) определяют по h-t диаграмме при коэффициенте избытка воздуха _m.

tm = 1710 оС. Tm = 1983 К.	(3.3)

3.1.5 Температурой продуктов сгорания на выходе из топки

Задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки (t_m).

Для промышленных рекомендуется принимать температуру продуктов сгорания на выходе из топки при сжигании твёрдого топлива.

tm = 1000 оС, Tm = 1273 К.	(3.4)

3.1.6 Коэффициент тепловой эффективности экранов

Ш = х• о	(3.5)
Ш = х• о = 0,437.



где о - коэффициент загрязнения, учитывающий снижения тепловосприятие экранных поверхностей нагрева из-за загрязнения;

x - угловой коэффициент отношение количества энергии посылаемой.

3.1.7 Эффективность толщины излучающего слоя

sэф = 3,6• Vт/ Fпов,	(3.6)
sэф = 3, 6*2020, 041/909, 38 = 8

где V_т - объем топочной камеры, мі (табл. 3.1);

F_пов - площадь поверхности стен топочной камеры, мі (табл. 3.1).

3.1.8 Коэффициент ослабления лучевой

k=kr•rп +kзл зл + kк	(3.7)

Подобные документы

• Тепловой расчет котельного агрегата

  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 30.03.2015
  

• Тепловой расчет котельного агрегата ДКВР 10-13

  Поверочный 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 06.05.2014
  

• Тепловой расчёт котельного агрегата Е-50-14-194 Г

  Тепловая 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 11.03.2015
  

• Поверочный тепловой расчет парового котла Е-420-13,8-560 (ТП-81) на сжигание Назаровского бурого угля

  Понятие и назначение теплового расчета котельного агрегата, его методы, последовательность действий и объем. Краткое описание котельного агрегата Е-420-13,8-560 (ТП-81), его структура и основные компоненты, технические данные и принципиальная схема.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.03.2010
  

• Тепловой расчет котельного агрегата

  Описание 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 23.01.2014
  

• Тепловой расчет и эксергетический анализ котельного агрегата

  Описание производственных котлоагрегатов. Расчет процесса горения котельного агрегата. Тепловой и упрощённый эксергетический баланс. Расчёт газотрубного котла-утилизатора. Описание работы горелки, пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 09.06.2011
  

• Поверочный тепловой расчёт котельного агрегата

  Конструктивные 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 05.08.2012
  

• Проектирование котельного агрегата ДЕ-4-14ГМ

  Поверочный 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 30.10.2014
  

• Поверочный тепловой расчет котельного агрегата

  Расчет 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 06.06.2013
  

• Тепловой расчёт котельного агрегата Е-220-9,8-540 Г

  Основные характеристики котельного агрегата Е-220 -9,8-540 Г: вертикально-водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией. Поверочный расчёт топочной камеры и ширмовых поверхностей нагрева. Конструктивный расчёт конвективных пароперегревателей.
  
  контрольная работа [2,6 M], добавлен 23.12.2014
  

• Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДЕ-17–14ГМ, выбор тягодутьевых устройств

  Порядок 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 23.03.2016
  

• Тепловой расчет котельного агрегата БКЗ-210-140

  Описание котельного агрегата типа БКЗ-210-140. Энтальпия продуктов сгорания между поверхностями нагрева. Расчет топки, ширмового и конвективного пароперегревателя. Невязка теплового баланса парогенератора. Расчет и выбор дымососов и вентиляторов.
  
  курсовая работа [259,2 K], добавлен 29.04.2012
  

• Тепловой баланс котельного агрегата

  Перерасчет 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 08.12.2014
  

• Расчет одноконтурной автоматической системы регулирования температуры перегретого пара котельного агрегата ДКВр-6,5-13 ГМ

  Регулирование 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 09.01.2014
  

• Тепловой расчет котельного агрегата ПК-14

  Устройство 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 26.02.2014
  

• Поверочный тепловой расчет парового котла

  Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
  
  курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019
  

• Топливо. Тепловой баланс котельного агрегата

  Виды 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 11.11.2012
  

• Реконструкция котла Е 25-М с переводом на мазут сернистый

  Объем 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 30.05.2013
  

• Расчет водогрейного котла

  Краткое описание котлового агрегата марки КВ-ГМ-6,5-150. Тепловой расчет котельного агрегата: расчет объемов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты и КПД-брутто. Схема гидравлическая принципиальная водогрейного котла, расход топлива.
  
  курсовая работа [584,3 K], добавлен 27.10.2011
  

• Описание и тепловой расчёт котла ТГМ-151

  Технические характеристики котла ТГМ-151. Расчёт теплового баланса котельного агрегата. Конструкция топочной камеры. Схема внутрибарабанных устройств. Назначение регенеративного воздухоподогревателя и пароохладителя. Устройство водяного экономайзера.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 31.03.2018
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам