Тепловой расчет котла-утилизатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Выполнить тепловой расчёт котла-утилизатора, установленного за мартеновской печью ёмкостью 600 т. Объём дымовых газов перед котлом V_ДО=10 м³/с, температура дыма на входе в котел t_Д^Н=600°С. Состав дымовых газов перед котлом: CO₂ = 9 %; H₂O% =8%; O₂ =11%; N₂ =72%. Подсос воздуха в газоходах котла составляет V_под = 0,16% V_ДО, температура подсасываемого воздуха t_под =25°С. Давление пара после пароперегревателя р_п.е =1800 кПа, температура t_п.е =362°С. Коэффициент сохранения тепла считаем равным ц=0,95, процент продувки в=8%.



Расчёт пароперегревателя

Принимаем, что котёл - утилизатор работает без подключения испарительного охлаждения и без предвключённой испарительной секции.

Согласно таблицы выбираем для установки за печью котел-утилизатор типа КУ-50

Для упрощения расчета принимаем расчетное количество дымовых газов, проходящее через котел, равным

Расчет пароперегревателя

Принимаем температуру дымовых газов за пароперегревателем равной t_Д^К=330°С. Учитывая, что температура дыма перед котлом равна t_Д^Н=600°С, температура перегретого пара t_п.е=362°С, а температура пара в барабане при давлении 1800 кПа равна t'=210°С, по формуле(117) для противоточной схемы движения находим среднелогарифмическую разность температур.

Температура продуктов сгорания(формула 143)

Объемный расход дымовых газов через пароперегреватель

Средняя скорость дымовых газов

Значение живого сечения прохода для дыма f_д заимствованно из табл. 37. По номограмме на рис. 7 находим коэффициенты теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к шахматному пучку труб б_о=64 Вт/(м²•К). Используя данные табл. 36 находим S₁/d=80/26=3,08; S₂/d=65/26=2,5 и число продольных рядов z₂=8. Тогда

k_z=0,93; k_S=1,11 и k_t=0,97

б^конв=б_о·k_z·k_S·k_t =64•0,93•1,1•0,97=63,5 Вт/(м²•К).

Так как (S₁+S₂)/d=(80+65)/26=5,5<7, то эффективную толщину газового слоя находим по формуле:

Произведение пропорционального давления на эффективную толщину газового слоя (длину луча)

;

.

По номограммам на рис. 13-15 находим степень черноты газов при

И по формуле (65) .

Энтальпию дымовых газов при температуре находим по приложению II.

CO₂ ...

H₂O …

O₂ …

N₂ …

Oриентировочно определяем значение количества тепла, переданного в пароперегревателе

Площадь поверхности пароперегревателя F=87 м² берем из табл.36.

Средняя температура стенок труб равна :

Находим коэффициент теплоотдачи излучения

Здесь - эффективная степень черноты.

Суммарный коэффициент теплоотдачи равен:

Средний коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

Количество тепла, воспринятое поверхностью пароперегревателя от 1 м³ дыма равно

Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя:

,

Где i_под=39,6 кДж/м³ - энтальпия подсосанного воздуха.

Таким образом, и температура дыма на выходе из пароперегревателя равна

Т.е. практически совпадает со значением температуры уходящих газов, принятых в начале расчета ().

Расчет испарительных секций

Температуру газов в конце секции примем равной t₂=300 °C. Теперь можно определить величину среднелогарифмической разности температур



Температура газового потока равна t₂=210+199,2=409,2°C. Объемный расход дымовых газов

А средняя скорость движения дыма

По номограмме находим значение коэффициента конвективной теплоотдачи и коэффициентов и затем

При

по номограммам находим

а по формуле

Среднюю температуру труб находим по формуле:



При температуре t₂=300°C энтальпия дымовых газов равна

CO₂ ...

H₂O …

O₂ …

N₂ …

Коэффициент теплоотдачи излучением

Средний коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:

Количество тепла, воспринятое поверхностью испарительных секций от 1 м³ дыма равно

Здесь F=511 (табличное значение)

Энтальпия дымовых газов на выходе из испарительных секций равна



Энтальпию дымовых газов при температуре равна

CO₂ ...

H₂O …

O₂ …

N₂ …

Находим истинную температуру дыма на выходе из испарительных секций

Расхождение между принятой и полученной величиной составляет

Что находится в пределах допустимого

Расчет экономайзера

Принимая температуру газов после экономайзера равной t₂=275°C, найдем среднелогарифмическую разность температур

При температуре газового потока объемный расход газов

а средняя скорость дыма

По номограмме на рис.7 находим значение , и затем

При по графикам на рис. 13-15 находим

А по формуле

Среднюю температуру стенок труб экономайзера:

Где по формуле ориентировочно найдено

Энтальпия дымовых газов при температуре t₂=275°C равна

Коэффициент теплоотдачи излучением

Средний коэффициент теплоотдачи равен

Количество тепла, воспринятое поверхностью экономайзера от 1 м³ дыма равно

Энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера равна

Энтальпия дымовых газов при температуре равна , при . Тогда истинная температура дымовых газов на выходе из экономайзера

Расхождение между принятой и полученной величиной составляет

Поскольку расхождение между принятым и полученным значениями температур превышает 5%, расчет водяного экономайзера следует повторить, приняв в качестве расчетной температуры уходящих газов значение

В результате повторного расчета получаем значение температуры дымовых газов на выходе из водяного экономайзера равное t₂=290 °C.

Расчет паропроизводительности котла

котел испарительный секция дым

Найдем энтальпию дымовых газов при температурах (на входе) и (на выходе)

CO₂ ...

H₂O …

O₂ …

N₂ …

Энтальпия подсосанного воздуха равна i_под=39,6 кДж/м³. Количество тепла, отданное дымовыми газами в котле

Количество тепла, воспринятое в котле 1 кг воды равно:

Здесь - энтальпия перегретого газа;

При

Паропроизводительность котла равна



Библиографический список

1.Мастрюков Б.С Теория, конструкции и расчёты металлургических печей, т.2 -М.:Металлургия,1986.376 с.

2.Мастрюков Б.С Теория конструкции и расчёты металлургических печей, т.2 -М.:Металлургия,1978.271 c.

Размещено на Allbest.ru