Поверочный расчет котельного агрегата ПК–19

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. На чертежах ,должны быть показаны основные части котла, экрана, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, топочная камера, колосниковая решетка или амбразуры и отверствия для горелок, обмуровка, изоляция, каркас, фундамент под основные несущие колонны, арматура, гарнитура, сепарационные устройства и трубопроводы, соединяющиеся узлы котлоагрегата (в пределах котла), а также, основные конструктивные размеры, используемые и полученные учащимися в расчете.

Дата выдачи курсового проекта 22. 10. 2008.

Срок сдачи__________ 2008-года. Задание составил преподаватель

Рассмотрено и утверждено на заседании технологической комиссии.

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ КОМИССИИ:

Введение

Экономайзер и воздухоподогреватель двухступенчатые. Экономайзер выполнен из змеевиков горизонтальных труб малого диаметра. Конвективная шахта начиная со второй ступени воздухоподогревателя, разделена по глубине шахты на две половины для лучшей организации теплообмена в воздухоподогревателе и облегчения блочного изготовления. Топка имеет натрубную обмуровку. Котел скомпонован по П-образной схеме. Топка образует подъемную шахту, пароперегреватель расположен в горизонтальном газоводе, а конвективные поверхности нагрева в опускной шахте.

1.Топливо

Средний избыток воздуха в газоходе определяется по формуле:

Vo=5.25м3/кг

Теоретический объем азота:

VoN2=0.79Vo+0.8Nр/100 (2.11)

VоN2=0.795.25+0.80.6/100

VoN2= 4.14м3/кг

VRO2=1.866(Cр+0,375Sрор+к)/100 (2.12)

VRO2=1.866(50.9+.3750.4)/100

VRO2=0.95м3/кг

Объем водяных паров:

VoH2O=0.111Hр+,0124Wр+0,0161Vo (2.13)

VoH2O=0.1113.6+.01247.5+0.01615.25

VoH2O=0.56 м3/кг

Энтальпия дымовых газов на 1кг сжигаемого топлива подсчитывается по формуле:

Hг=H оГ +(? -1) HоB+HЗЛ ,кДж/кг (2.14)

Где HоГ- энтальпия газов при ?=1 и температуре газов о С ;

HоВ - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре о С;

HоГ - вычесляем по формуле:

HоГ = VRO2(C)CO2+VoN2(C)N2+VoH2O(C)H2O ,кДж/кг (2.15)

Где С - энтальпия 1 нм3 газа, входящего в состав дымовых газов, при данной температуре оС, определяем по таблице XIII.

HОВ- вычесляем по формуле:

HоВ=Vo(C)В ,кДж/кг (2.16)

Где (С)В -энтальпия воздуха при температуре оС, определяем по таблице XIII.

HЗЛ -энтальпия золы, содержащейся в дымовых газах.

HЗЛ - вычесляем по формуле:

Hзл=(C)злАр ?ун /100,кДж/кг (2.17)

Где (С)ЗЛ - энтальпия 1 кг золы, определяем по таблице XIII.

аУН - доля золы топлива, уносимой газами, определена выше.

Результаты подсчета теплосодержаний сводятся в таблицу 2.3

3.1 Тепловой баланс котла

Устанавливаем равенство между поступившим в котел количеством теплоты QРР и низшей теплотой сгорания топлива QРн.

QРР = Q РН -для каменных углей.

QРН =4790кКал/кг?4,19

QРН=20070,1 кДж/кг

3.2 Определение тепловых потерь котла

Потери тепла от механического недожога q4 = 1.5 % (каменный уголь) определяем по таблице XVII. Потери тепла от химического недожога q3 = 0 % определяем по таблице XVII. Потери тепла со шлаками q6 =0 %. Потери тепла в окружающую среду через обшивку котла q5=0.87% определяем по, [таблица 3.3с17]. Потеря тепла с уходящими газами q2 определяется по формуле:

q2= Q2?100/Qрн?4.19 (3.1)

НОХВ - энтальпия холодного воздуха, находится по формуле:

НОХВ=30?VО (3.2)

НОХВ=30?5.25

НОХВ=204,2 кДж/кг

VО- теоретический, объём воздуха, найден ранее.

Н0УХ - энтальпия уходящих газов, находим по таблице2.3 для заданной температуры УХ=142оС, путем интерполяции НГ.

Н0УХ =1064.196 ?42+1038.37/100

Н0УХ=1485,3 кДж/кг

?УХ -по таблице 2.3

QРР = Q РН =20070.1кДж/кг

Q2=(Нух - ?ух?Нхв)?100-q4 /100

Q2= (1485.3 -1.33?204,2 )?100-1.5/100

Q2= 1195,51 кДж/кг

q2= Q2 ?100 / Qрн?4.19= 4790?4,19 /1195,51 ?100 = 5,95 %.

Коэффициент полезного действия (брутто) котельного агрегата -?КА находим по формуле:

?КА =100 -(q2+q3+q4+q5+q6) (3.3)

?КА =100 -(5,95+0+1.5+0,87+0)

?КА =91,68 %.

3.3 Полное количество теплоты, полезно отданное в котле.

QКА -полезное количество теплоты, полезно отданное в котле, в кДж/ч.

QКА=Д? (hПП - hПВ) + ДПР?(hКИП - hПВ ) (3.4)

Д - паропроизводительность котла в кг/ч (по заданию)

Таблица 2.3- Энтальпии продуктов сгорания по газоходам котла в кДж/кг.

По данным таблицы 2.3 строится диаграмма. Н-

Д=118?103 кг/ч

ДПР-количество продувочной воды, принимается в размере 2% от производительности:

ДПР=0,02Д (3.5)

ДПР=0,02?118?103

hПВ- энтальпия питательной воды,

hПВ=(638.7-595.9)/10 ?8+595.7 4-последняя цифра заданной t

hПВ=629,94 кДж/кг.

hПП -энтальпия перегретого пара, определяем по таблице ll -lll [ 4,с ] в зависимости от начальных параметров пара, Рпп=9,8МПа и tПП=510оС ;

hПП =3403,14 кДж/кг

hКИП - энтальпия воды при температуре насыщения и давлении в барабане Рпп=9,8 МПа.

hКИП= h' =1425кДж/кг

QКА= 118?103?(3403,14-629,94 )+ 0,02?118?103 ?(1425-629,94-=)

QКА= 329113,94 ?103 кДж/ч.

3.4 Расход топлива, подаваемого в топку

В-расход топлива, подаваемого в топку в кг/ч.

В = QКА ? 100/ QРР? ?КА (3.7)

В = 329113,94?103 ?100/4790?4.19?91.68

В=17.8 т/ч

ВР- расчетный расход твердого топлива, определяем по формуле:

ВР= В ?( 1 -q4 )/100 (3.8)

ВР=17.8?(1 - 1.5 )/100

ВР=17.53 т /ч.

В дальнейшем весь тепловой расчет котла производим на расчетный расход топлива ВР.

4. Топочная камера

4.1. Расчет конструктивных размеров топки

Рисунок 4.1.1 - Эскиз топки.

Масштаб 1:50.

Для нахождения площади боковой стенки, разбиваем ее на участки, соответствующие простым геометрическим фигурам.

S=3.6 ? Vт / Fст метры

где Vт - объём топки

Fст- поверхность стен топочной камеры

Vт= в? F бок в- ширина топки

в=7170?60?2=7.29

hт- высота топочной камеры

hт =323мм?50=16.15м

Fбок - поверхность боковой стенки

Fбок =Fтр+Fтп1+ Fтп 2+ Fпрям+ Fтр3

a- глубина топки a =6690+2?60=6.810м

Fпрям=hпрям? a hпрям -высота прямоугольника

hпрям =205?50=10.250м

Fпрям =10.250?6.81=69.8м2

Fтр =hтр?Lтр/2

hтр -высота треугольника

Lтр -основание треугольника

hтр =45?50=2.25м

Lтр =100?50=5м

Fтр ==5.625м2

Fтп1 =

hтп1=45?50=2.25м

Lтп2=116?50=5.8м

Fтп1 = =12.15м2

Fтп 2 =

hтп2=27?50=1.35м

Fтп 2 ==8.51м2

Fтп3 =

Lтп3=21?50=1.05м

hтп3=80?50=4м

Fтп 3 ==15.72м2

Fбок =5.625+12.15+8.51+69.8+15.72=111.81м3

Vт =111.81?7.29=815.1м3

Fст= Fфр+2 Fбок + Fзад

Fфр -поверхность фронтальной стенки

Fфр =Lфр?в Lфр - длинна фронтальной стенки

Lфр=95?50?103+2.25+1.35+10.25+5=23.6м

Fфр =23.6?7.29=172.044м2

Fзад -площадь задней стенки топки

Lзад=1.75+10.25+15=17м2

Fзад =17.7.29=123.93м2

Fст =172.04+2?111.81+123.93=519.6м2

S=3.6?=5.65м -эффективная толщина стенки

4.2 Полезное тепловыделение в топке и теоретическая температура горения

Полезное тепловыделение в топке QT, определяем по формуле:

QT= (QРР? 100-q3-q4-q6 +QB)/100-q4 (4.8)

QB- количество теплоты вносимой в топку с воздухом, определяем по формуле:

QB=(?т-??т-??плу)?НОГВ+(??т+??плу)?НОХВ (4.9)

Где НОГВ- энтальпия горячего воздуха, поступающего в топку, определяем по таблице 2.3 методом интерполяции.

НОГВ= ?75+2121=2672,25 кДж/кг

НОГВ=2672.25 кДж/кг

??плу- коэффициент присоса в системе пылеприготовления, принимаем ??плу=0 [1,c-199]

при транспортировке угольной пыли под давлением, подаваемого в молотковую мельницу.

QB =(1.165-0.07-0)?2672,25+(0,07+0)?204,2;

QB =2940,4 кДж/кг;

QT =4790?4.19?;

QT =22916.1кДж/кг.

По полученному значению QT, которое принимается за энтальпию при условной теоретической температуре горения, определяем по таблице 2.3,условную теоретическую температуру горения а , методом обратной интерполяции.

?Х+22805.68=22916.1

Х =

а=2000+8

а=2008ОС

4.2 Температура газов на выходе из топки

''Т- температура газов на выходе из топки, определяем

по номограмме 7, для этого находим вспомогательные величины:

Где М- параметр определяющийся в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки Хт

М =0,59-0,5? Хт (4.10)

Для топок с горизонтальным расположением осей горелок и c верхним отводом газов:

ХТ =+?Х

Где - относительная высота расположения осей горелок- hГ , к

высоте hт - от середины холодной воронки до середины выходного окна из топки по чертежу.

?Х -поправка при установке рассекателей

hг=83?50=4.15м

hт =323мм?50=16.15м

ХТ =+(-0.15)

ХТ=0,106

М =0,59-0,5?0,106

М =0,54

? - угловой коэффициент тепловой эффективности экранов:

?= (4.12)

Где - среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов, определяем по номограмме 1(а)

Трубы d =76 х 6 - по конструктивным характеристикам по чертежу

е-расстояние от оси крайних труб до обмуровки по конструктивным характеристикам е =60 S-шаг(расстояние между осями труб)

S =90- по конструктивным характеристикам при этом =0,99 [1,c 240]

- коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения

=0,45;

=1.18

? = 0,99?0,45

? =0,45

?Ф- эффективная степень черноты факела (топочной среды) рассчитываем по формуле:

?Ф =1-е-КРS (4.13)

Р -давление в топке

Р =1 кг/см2;

S - эффективная толщина излучающего слоя,

Для определения ?Ф служит номограмма 2, для пользования которой необходимо определить произведение КРS -(оптическая толщина),так как Р и S известны, определяем величину КРS :

КРS =( КГ??П+КЗЛ?µЗЛ+ККОКС?Х1?Х2 )? Р?S (4.14)

Кг - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по номограмме 3 ( 4.15)

РпS -вспомогательная величина

РпS =Р??п?S (4.16)

РпS =1?0.225?5.56

РпS =1.25 кгс/см2

Кг =0.15

КЗЛ - коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по номограмме 4 для температуры на выходе из топки;

КЗЛ =5[1,c 243]

ККОКС =1[1,c 28]

Безразмерные величины Х1 и Х2, учитывающие влияние

концентрации коксовых частиц в факеле,зависят от рода топлива и способа его сжигания

Х1 =0.5(бурые угли) и Х2=0,1(для камерных топок)

Находим оптическую толщину КРS по формуле:

КРS =( КГ??П+КЗЛ?µЗЛ+ККОКС?Х1?Х2)?Р?S (4.17)

КРS =(0.15?0.225+5?0.031+1?0.5?0.1)?1?5.65

КРS =1.34

По номограмме 2 находим степень черноты факела ?Ф:

?Ф =0,73[1,c 241]

По найденным данным определяем температуру на выходе из топки ?т , по номограмме 7, для чего необходимо найти qF, которая находится по формуле:

qF = Вр?Qт

Fст?4,19 (4.18)

qF =

qF =184,518?103кКал/м2?ч

?т =970оС

5.1 Расчет фестона

5.1.1 Конструктивный расчет

Рисунок 5.1 - Эскиз фестона.

Фактическая конструкция фестона берется по чертежу котла. Фестон рассчитывается как обычный шахматный пучок.

Эффективная толщина излучающего слоя S определяется по формуле:

S = (5.1)

где S1- поперечный шаг трубы S1 =270 мм по чертеж

S2- продольный шаг трубы S2 =300мм по чертежу

d - наружный диаметр труб d =76?6 мм.

S =

S =1,15м

ф?=т?-50=970-50=920;

Средняя температура дымовых газов в фестоне

Vсек==

Vсек=148,15 м3/с;

?г= Fср-среднее сечение для прохода газов

Fср =Вок?Lок-Zрд? Lок ?d

В -ширина выходного окна из топки

Lок -длинна выходного окна

Zрд-количество труб в одном ряду

Вок =В=7.29м

Lок=4.5м по конструктивным характеристикам

Zрд=

Z- количество труб по задней стенке котла

Z =7.17/0.09=80 Zрд =80/3=27 штук.

Fср=7.29?4.5-27?7.29?0.076=23.57м2

?г==6.24;

Qбф=?(Н?т- Н?ф)

? - коэффициент сохранения тепла

? =1- = 1-= 0,991;

Н?т -энтальпия дымовых газов на выходе из топки

Н?ф - энтальпия дымовых газов за фестоном

Н?т = кДж/кг

Н?ф = кДж/кг

Qбф = 0.99?(10355,2-9943,73)= 510,9кдж/кг;

Qтф = кдж/кг

Qтф -количество теплоты полезной отданной газами и воспринятой расчетной поверхностью нагрева фестона

?tср-средний температурный напор в фестоне

?tср =- tкип (C°)

tкип - температура кипения воды при давлении в барабане котла

tкип = 313.9[2;c 30]

?tср = 945-314=631C°;