Тепловой расчет водогрейного котла КВГ-4-150

Проектно-экономические параметры парогенератора КВГ-4-150. Тепловой баланс котла и расход топлива. Расчет полной площади поверхности стен топки. Конструктивные размеры характеристики экономайзера. Расчет невязки теплового баланса парогенератора.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 07.12.2014
Размер файла 714,2 K

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/

1. Тепловой расчет водогрейного котла КВГ-4-150

Рис.1 Схема водогрейного котла КВГ-4-150

парогенератор топка котел

Расчетное задание: для выполнения теплового расчета парогенератора схема которого представлена на рис.1 выше используем следующие данные:

Топливо - природный газ;

Теплопроизводство 9000кВт;

Температура нагретой воды 150 ;

Температура перегретого пара 0 ;

Температура питательной воды 70 ;

Температура уходящих газов 170 ;

Продувка 0%.

Котлы КВ-Г (котел водогрейный газовый) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч (4,65 и 7,56 МВт) вместо котлов ТВГ. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе, и представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева, по типу подогревателей кожухотрубных и теплообменников.

К радиационной поверхности относятся четыре топочных экрана и потолочный. Трубы крайних односветных топочных экранов и потолочного по всей высоте (длине) соединены между собой металлическими пластинами. Каждый топочный экран представляет собой отдельную секцию, состоящую из прямых труб, вваренных в верхний и нижний коллекторы.

Для заданного направления движения воды по топочным экранам верхние коллекторы имеют смещенную от центра глухую перегородку (15 и 23 трубы). Топочные экраны соединяются между собой перепускными трубами.

Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций -- правой и левой, в каждой по семь труб 0 51 х2,5 мм, вваренных одними концами в верхние, а другими -- в нижний коллекторы, т. е. представляют собой нижние и боковые части поверхности нагрева. В боковые трубы вварены четыре пакета трехтрубных змеевиков 0 28Ч3 мм. Для направления движения воды в змеевиках в боковых трубах установлены глухие перегородки.

Радиационную поверхность от конвективной отделяет перегородка из горизонтально размещенных труб 0 28Ч3 мм, соединенных между собой металлическими пластинами. Эта перегородка в верхней части находится на уровне верхних змеевиков. Таким образом, через оставленное сверху пространство продукты сгорания топлива из радиационной поверхности нагрева переходят в конвективную, обогревая змеевики, а затем через газоходы и дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Для очистки от накипи и шлама все коллекторы вертикальных и потолочных экранов имеют съемные лючки на торцах, а верхние коллекторы топочных экранов -- съемные лючки и сверху (по одному).

Котлы (водоподогреватели) оборудуются тремя подовыми, с прямой щелью горелками, которые устанавливаются между вертикальными топочными экранами. Горелка имеет два ряда отверстий 0 1,5 мм, размещенных в шахматном порядке.

В гарнитуру котла входят взрывные клапаны, лючки и лазы. Для осмотра и ремонта внутри топки на фронте котла есть три люка-лаза. Для периодического осмотра состояния поверхности нагрева можно использовать отверстия двух взрывных клапанов, которые находятся в верхней части задней стены конвективной поверхности нагрева.
Циркуляция воды в котлах КВ-Г. Обратная вода из тепловой сети после циркуляционного насоса поступает во входной коллектор конвективной поверхности нагрева. Из коллектора вода двумя потоками, вправо и влево, проходит по стоякам и змеевикам и попадает в выходные коллекторы (правый и левый).

Вода из этих коллекторов по перепускным трубам попадает в крайние задние коллекторы потолочного экрана, из которых по 11 крайним трубам проходит по потолку, переходя во фронтовой экран и по нему в передний коллектор. В коллекторе потоки смешиваются и по 11 средним трубам вода попадает в задний (средний) " коллектор потолочного экрана. Из этого коллектора вода двумя перепускными трубами подается в заднюю часть верхнего коллектора левого топочного экрана. Затем по 16 трубам вода опускается вниз и попадает в нижний коллектор. По нему вода проходит вперед и по 24 трубам поднимается в переднюю часть верхнего коллектора.

Вода, двигаясь последовательно по всем экранам, нагревается и из задней части верхнего коллектора правого экрана поступает в выходной коллектор котла. На коллекторе установлены манометр, термометр, предохранительный и обратный клапаны, и из коллектора вода поступает в тепловую сеть.

Для сжигания заданного типа топлива выбираем топку.

По данным расчетным характеристик камерных топок (табл. 4-3) и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах . Результаты расчетов сводим в таблицу 1-1.

Табл. 1 Присосы воздуха по газоходам Дб и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах

Участки газового тракта

Дб

Топка и фестон

0

1,1

Экономайзер (II ст.)

0,08

1,18

Экономайзер (I ст.)

0,04

1,22

Выполняем расчет горения топлива. Данные расчета энтальпии в зависимости от температуры продуктов сгорания заносим в таблицу 1-2, а также представляем графически на рис. 2.

Табл. 2 Состав природного газа в процентах

92,8

3,9

1

0,4

0,3

1,5

0,1

100

37,3

Определяем теплоту сгорания природного газа:

Теоретически необходимый обьем воздуха при б=1:

= 0,0476 ( 2СН4 + 3,5 С2Н6 + 5С3Н8 + 6,5С4Н10 + 8С5Н12 ) =

= 0,0476Ч ( 2Ч92,8 + 3,5Ч3,9 + 5Ч1,0 + 6,5Ч0,4 + 3Ч0,3 ) = 9,95 м3/м3

Теоретические обьемы продуктов сгорания при б=1.

=

(0,1+1*92,8+2*1+8*0,3+2*3,9+4*0,4)*0,01=1,067 м3/м3

= 0,01*N2 + 79 * = 0,79*9,955+0,01*1,5 = 7,879 м3/м3

Обем воздуха при б >1:

Об'єм двохатомних газів і водяних парів:

Обьем двух атомних газов при б>1:

7,879 + (1,1 - 1)Ч9,95 = 8,874 м3/м3

2,283 + 0,0161Ч(1,1 - 1)Ч9,95 = 2,239 м3/м3

Суммарный обьем дымовых газов при б>1:

1,068 + 8,87 + 2,24 = 12,18 м3/м3

Обьемные доли трехатомных газов, равные парциальным давлениям газов при общем давлении

= V/Vг =1,067/12,18=0,087

= V/Vг =2,239/12,18=0,184

= +=0,087+0,184=0,271

При 100 0С

9,95Ч132 = 1314 кДж/кг

1,067Ч169 = 180кДж/кг

7,88Ч130 = 1024 кДж/кг

2,223Ч151 = 336кДж/кг

180 + 1024 + 336 = 1540 кДж/кг

Аналогично выполняются остальные расчеты, а результаты расчетов сводим в таблицу.

Табл. 3 Энтальпия продуктов сгорания

t,oC

I0в

I0вRO2

I0N2

I0H2O

I0г

30

388,4517

-

-

-

-

100

1314,7596

180,492

1024,87281

335,7878853

1541,152695

200

2649,4398

381,276

2049,74562

676,0232923

3107,044912

300

4014,0009

597,012

3090,385704

1029,601264

4716,998968

400

5398,4826

824,496

4154,676699

1392,07428

6371,246979

500

6812,8452

1063,728

5234,734968

1765,666099

8064,129067

600

8267,049

1305,096

6338,444148

2150,376723

9793,916871

700

9751,1337

1560,348

7457,920602

2550,653672

11568,92227

800

11255,139

1819,872

8616,815241

2968,720708

13405,40795

900

12759,1443

2083,668

9799,360791

3389,011505

15272,0403

1000

14302,9908

2351,736

10989,78998

3835,987432

17177,51341

1100

15886,6785

2624,076

12180,21917

4282,963359

19087,25852

1200

17470,3662

2901,756

13362,76472

4738,834329

21003,35504

1300

19233,3393

3178,368

14584,72845

5212,495386

22975,59184

1400

20677,5828

3460,32

15838,22673

5688,380203

24986,92694

1500

22301,1117

3742,272

17060,19047

6179,831347

26982,29381

1600

23934,6009

4023,156

18313,68875

6673,506251

29010,351

1700

25558,1298

4309,38

19567,18703

7176,076198

31052,64323

1800

27181,6587

4595,604

20828,56895

7689,76495

33113,9379

1900

28854,9891

4881,828

22113,60179

8201,229941

35196,65973

2000

30518,3592

5172,324

23367,10007

8730,485019

37269,90909

2200

33855,0597

5753,316

25937,16573

9782,323891

41472,80562

Далее рассчитываем характеристику продуктов сгорания по газоходу с учетом присосов воздуха. Данные заносим в таблицу 3.

Табл. 4

Величина

Единица

Топка

Экономайзер

(2 ступень)

Экономайзер (1 ступень)

Расчетный коэффициент избытка воздуха в газоходе

-

1,1

1,18

1,22

м3/кг

1,068

1,068

1,068

м3/кг

8,683

9,462

9,852

Размещено на http://www.allbest.ru/

м3/кг

2,235

2,248

2,254

м3/кг

11,986

12,778

13,174

r = V/Vг

-

0,089

0,083

0,081

rH2O =VH2O/ Vг

-

0,186

0,176

0,171

rn = r+ rH2O

-

0,275

0,259

0,252

2. Тепловой баланс парогенератора и расход топлива

Тепловой баланс составлен в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Q определенной по формуле (3-1). Считая, что предварительный подогрев воздуха и топлива за счет внешнего источника отсутствует, имеем = 0 и . Расчеты выполняем в соответствии с табл. 5

Табл. 5 Расчет теплового баланса парогенератора и величина расхода топлива

Наименование

Обозначение

Расчетная ф-ла или способ опр.

Единица

Расчет

Располагаемая теплота топлива

37528,4

Потери от хим. недожога

По табл. 4-5

%

0,5

Потери от мех. недожога

По табл. 4-5

%

0

Температура уходящих газов

По заданию

170

Энтальпия уходящих газов

По I-t диаграмме

2597,62

Температура воздуха в котельной

По выбору

30

Энтальпия воздуха в котельной

По I-t диаграмме

379,8

Потери теплоты с ух.газами

%

Потери теплоты от наружного охлажд.

По рис. 3-1

%

3,3

Сумма тепловых потерь

%

К.П.Д. парогенератора

%

Коэф.сохранения теплоты

-

Произв.парогенератора

D

кг/с

Давление пара в барабане

По заданию

МПа

3

Температура перегр. пара

По заданию

0

Температура пит. воды

По заданию

70

Удельная энтальпия перегретого пара

По табл. VI-8

кДж/кг

1938,26

Удельная энт. пит.воды

По табл. VI-6

кДж/кг

295,4

Значение продувки

p

По заданию

%

0

Полезн. исп,теплота в агрегате

кВт

Полный расход топлива

B

кг/с

Видимое тепловое напряжение топочного объема

Q/V

947,1

Расчетный расход топлива

кг/с

Табл. 6 Расчет конструктивных характеристик топки

Величина

Единица

Расчет

Наименование

Обозначение

Расчетная ф-ла или способ определения

Активный объем топочной камеры

По конструктивным размерам

12,67

Тепловое напряжение топочной камеры:

кВт/

расчетное

допустимое

По табл. 4-5

кВт/

460

Табл. 7 Расчет полной площади поверерхности стен топки и площади лучевоспринимающей поверхности топки

Величина

Единица

Суммарная площадь

Наименование

Обозначение

Общая площадь стены и выходного окна

27,598

Площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью:

полная

F

86,75

открытая

-

Наружный диаметр экранных труб

d

мм

51

Шаг экранных труб

s

мм

80

Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены)

l

мм

40,8

Отношение

s/d

-

1,57

Отношение

l/d

-

0,8

Угловой коэффициент экрана

x

-

0,91

Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов

Табл. 8 Поверочный расчет теплообмена в топке

Величина

Еди-

ница

Расчет

Наименование

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности

По конструктивным размерам

25,86

Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов

-//-

78,94

Полная площадь стен топочной камеры

-//-

27,598

Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности

-

Эффективная толщина излучающего слоя пламени

s

м

Полная высота топки

По конструктивным размерам

м

3,114

Высота расположения горелок

По конструктивным размерам

м

0,445

Относительный уровень расположения горелок

-

0,14

Параметр учитывающий распределение температуры в топке

М

0,54-0,2

-

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

По табл. 4-5

-

1,15

Присос воздуха в топке

По табл. 2-2

-

0,05

Температура горячего воздуха

По предварительному выбору

25

Энтальпия горячего воздуха

По i-t диаграмме

кДж/кг

94,96

Энтальпия присосов воздуха

-//-

кДж/кг

238

Количество теплоты вносимое в топку с воздухом

кДж/кг

Полезное тепловыделение в топке

кДж/кг

Адиабатическая температура горения

По It-таблице

1814

Температура газов на выходе из топки

По предварительному выбору

1100

Энтальпия газов на выходе из топки

По It-таблице

кДж/кг

18810,2

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

Объемная доля водяных паров

По табл. 1-3

-

0,186

Объемная доля трехатомных газов

По табл. 1-3

-

0,089

Суммарная объемная доля трехатомных газов

-

0,275

Произведение

м/МПа

Коэффициент ослабления лучей

трехатомными газами

По формуле 5-26

1/(м*

мПа)

6,85

Коэффициент ослабления лучей топочной средой

k

1/(м*

мПа)

Суммарная сила поглощения топочного объема

kps

kps

-

Степень черноты факела

По рис. 5-4 или формуле 5-22

-

0,26

Степень черноты топки

По рис. 5-3 или формуле 5-20

-

0,16

Тепловая нагрузка стен топки

Температура газов на выходе из топки

По формуле (5-3)

1080

Энтальпия газов на выходе из топки

По It таблице

кДж/кг

13667

Общее тепловосприятие топки

кДж/кг

0.967*(37422,8-13667)=22971,8

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки

Табл. 9 Конструктивные размеры характеристики экономайзера

Наименование

Обозначение

Единица

Ступень

I

II

Диаметр труб:

наружный

d

мм

28

28

внутренний

мм

25

25

Расположение труб

-

-

Шахматное

Шахматное

Количество труб в горизонтальном ряду

шт.

-

-

Количество горизонтальных рядов труб

шт.

-

-

Шаг труб:

поперек потока газов (по ширине)

мм

64

64

вдоль потока газов (по высоте)

мм

26

26

Относительный шаг труб:

поперечный

-

2,28

2,28

продольный

-

0,93

0,93

Площадь поверхности нагрева

H

41,35

41,35

Размеры сечения газохода поперек движения газов

A

м

0,228

0,288

Б

м

2,724

7,724

Площадь живого сечения для прохода газа

F

0,01

0,01

Количество параллельно включенных труб (по воде)

шт.

172

172

Площадь живого сечения для прохода воды

f

0,34

0,34

Табл. 10 Поверочный расчет второй ступени экономайзера

Величина

Единица

Расчет

Наименование

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Площадь поверхности нагрева ступени

H

По конструктивным размерам

41,35

Площадь живого сечения для прохода газов

-//-

0,01

То же для прохода воды

f

-//-

0,034

Температура газов на входе в ступень

Из расчета перегревателя

993

Энтальпия газов на входе в ступень

-//-

кДж/кг

13667

Температура газов на выходе из ступени

По выбору

300

Энтальпия газов на выходе из ступени

По It-диаграмме

кДж/кг

5353,2

Тепловосприятие ступени (теплота отданная газами)

кДж/кг

Температура воды на выходе из ступени

80

Температура воды на входе в ступень

По табл. VI-6

70

Средняя температура воды

t

94,9

Средняя температура газов

0,5(993+300)=646,5

Средняя скорость газов

м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6-4

Место для формулы.

55*1,23*1=67,65

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов

м*МПа

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

По рис. 5-5

1/(м*

МПа)

45

Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока

pks

-

Степень черноты излучающей среды

б

По рис. 5-4

-

0,4

Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6-11

158*0,4*0,9=56,88

Температура в объеме камеры перед ступенью

Из расчета перегревателя

993

Коэффициент

А

По $ 6-2

-

0,3

Глубина по ходу газов:

ступени

По конструктивным размерам

м

26,69

объема перед ступенью

-//-

м

12,67

Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема переел ступенью

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

1(56,88+74)=130,88

Коэффициент теплопередачи

К

Разность температур между средами:

наибольшая

993-119,8=873,2

наименьшая

300-70=230

Отношение

-

3,8

Температурный напор

551,6

Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение расчетных тепловосприятий

%

Температура газов на выходе из ступени

По условию

306

Энтальпия газов на выходе из ступени

-//-

кДж/кг

5410

Количество теплоты, отданное газам

кДж/кг

Вывод

При выполнении курсового проекта проведен тепловой расчет водогрейного котла ТВГ-8 при сжигании природного газа.

Расчет парогенератора выполняем по нормативному методу расчета.[1].

При расчете горения топлива определили параметры горения смеси = 2,223 м3/м3; =7,879 м3/м3; =9,95 м3/м3;= 1,067 м3/м3.

При расчете теплового баланса определили : потери от хим недожога q3=0,5; потреи от мех. недожога q4=0; потери теплоты с уходящими газами q2= 5,69 ; потери теплоты от наружного охлаждения q5=3,3 .Как следует из результатов расчета парогенератор может работать на заданной смеси топлив и К.П.Д его составляет 90,51%.

Расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет 0,069%.

Литература

1. Тепловой расчет промышленных парогенераторов/Под ред. В. И. Частухина,-К.: Вища школа, 1980.

2. Тепловой расчет промышленных парогенераторов (нормативный метод)/ Под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Митора, М: Энергия, 1973.

3. Роддатис К. Ф. Котельные установки.-М.: Энергия, 1977.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Уравнение теплового и материального баланса ПГ АЭС. Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева. Режимные и конструктивные характеристики ступеней сепарации пара.

    курсовая работа [252,6 K], добавлен 13.11.2012

  • Расчет котла, предназначенного для нагрева сетевой воды при сжигании газа. Конструкция котла и топочного устройства, характеристика топлива. Расчет топки, конвективных пучков, энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчетная невязка теплового баланса.

    курсовая работа [77,8 K], добавлен 21.09.2015

  • Описание конструкции котла. Особенности теплового расчета парового котла. Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива, полезной мощности котла. Расчет топки (поверочный).

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.07.2010

  • Топливный тракт котла, выбор схемы подготовки топлива к сжиганию. Расчет экономичности работы котла, расхода топлива, тепловой схемы. Описание компоновки и конструкции пароперегревателя котла. Компоновка и конструкция воздухоподогревателя и экономайзера.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 12.06.2013

  • Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла

    курсовая работа [209,5 K], добавлен 13.05.2009

  • Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.

    курсовая работа [154,6 K], добавлен 12.12.2013

  • Принципиальное устройство котла ДЕ16-14ГМ. Теплота сгорания топлива; присосы воздуха, коэффициенты его избытка по отдельным газоходам; энтальпии продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, расход топлива. Поверочный расчет теплообмена в топочной камере.

    курсовая работа [261,7 K], добавлен 30.01.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.