Тепловой расчет котельного агрегата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Тепловой расчет котельного агрегата



Введение

котельный топливо баланс энтальпия

Паровой котельный агрегат - основной элемент паровой теплогенерирующей установки - предназначен для выработки водяного пара.

Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котельный агрегат должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.

Номинальное давление пара - наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.

Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) - температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.

Номинальная температура питательной воды - температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.

При выполнении расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный расчет).

Следует отметить, что в данном проекте котельного агрегата расчет радиационных и полурадиационных поверхностей нагрева котла (топочная камера, фестон) выполняется поверочной методикой, а конвективных (водяной экономайзер,) - конструкторской.

Задача конструктивного теплового расчета котла заключается в выборе компоновки поверхностей нагрева в газоходах котла, определении размеров поверхностей нагрева, обеспечивающих номинальную паропроизводительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надежность и экономичность его работы.



1. Описание котельного агрегата

Котлом называют устройство для получения пара или нагрева воды с давлением выше атмосферного, использующее для этой цели теплоту сгорания органического топлива, технологических процессов, электрической энергии или отходящих газов. В состав котла могут входить: топки, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка.

Вспомогательным оборудованием считают: тягодутьевые машины, устройства очистки поверхностей нагрева, топливоприготовления и топливоподачи, оборудование шлако- и золоудаления, золоулавливающие и другие газоочистительные устройства, газовоздуховоды, трубопроводы воды, пара и топлива, арматура, гарнитура, автоматика, приборы и устройства контроля и защиты, водоподготовительное оборудование и дымовую трубу.

К арматуре относят регулирующие и запорные устройства, предохранительные и водопробные клапаны, манометры, водоуказательные приборы.

В гарнитуру входят лазы, гляделки, люки, шиберы, заслонки

1.1 Описание котельного агрегата ГМ-50-1

Котел типа ГМ-50-1 (по ГОСТ 3169-89 Е-50-4-440ГМ) предназначен для получения насыщенного или перегретого водяного пара, идущего на удовлетворение потребностей в паре промышленности, строительства, транспорта, коммунального, сельского и других отраслей народного хозяйства, на технологические и отопительно-вентиляционные нужды, а также для малых электростанции. Котел работает на мазуте и природном газе.

Котлоагрегат-однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, выполнен по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева с совмещенной стенкой между топочной камерой и конвективной шахтой и отдельно размещенной шахтой воздухоподогревателя, трехходовой по движению продуктов сгорания (см. Рис. 1). Диапазон регулирования паропроизводительности 70-100%. Котлы работают с уравновешенной тягой. Топочная камера объемом 144 м³ экранирована трубами 60x3 мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы заднего и фронтового экранов в нижней части образуют под топочной камеры. В верхней части трубы заднего экрана разведены в трехрядный фестон. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров. На боковых стенках топочной камеры размещены по три основные горелки, с фронта котла - две дополнительные горелки для поддержания постоянной температуры перегрева пара при изменении вида топлива. Схема испарения - двухступенчатая, рассчитана на питательную воду с солесодержанием до 250 мг/кг.

Барабан котла внутренним 1500 мм с толщиной стенки 40 мм и длиной 8300 мм выполнен из стали 20К. В барабане размещен чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Второй ступенью испарения служат выносные циклоны 377 мм, пар из которых поступает в барабан. Питательная вода, поступающая в паровой котел, должна соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75. При работе с продувкой, принимаемой равной 5% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней ступени испарения до 5250 мг/кг и в чистом отсеке до 1250 мг/кг.

Пароперегреватель - конвективный, дренируемый, горизонтального типа, змеевиковый, расположен в конвективном газоходе и по ходу пара разбит на две ступени. Выполнен из труб с шахматным расположением 32x3 мм и поперечным шагом 75 мм. Материал - сталь 20, выходные петли - из стали 12ХМ. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя. Весь пароперегреватель выполнен в одном блоке.

Водяной экономайзер - стальной, кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, выполнен из труб с шахматным расположением 28хЗ мм. Продольный шаг - 50 мм, поперечный - 70 мм. Расположен в конвективном газоходе, состоит из двух блоков. Отвод пароводяной смеси из верхнего коллектора последнего по ходу воды пакета осуществляется по четырем трубопроводам, подведенным к барабану. В горизонтальном и вертикальном направлениях змеевики пакетов экономайзера дистанционированы специальными планками и подвесками, изготовленными из жароупорной стали. В период растопки и остановки котла экономайзер может быть включен в линию рециркуляции воды, что обеспечивает его охлаждение в эти периоды.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трёхходовой, выполнен из труб с шахматным расположением 40x1,6 мм. Поперечный шаг труб - 60 мм, продольный - 42 мм. Воздухоподогреватель допускается устанавливать отнесенным от котла, как в здании котельной, так и за ее пределами. Расстояние между котлом и воздухоподогревателем уточняется по компоновочным чертежам.

Все конвективные поверхности, в том числе и пароперегреватель, очищаются дробью.

Каркас котла - металлический, сварной конструкции, без обшивки. Обмуровка - трехслойная, монолитная, облегченного типа, закрепляется на каркасе котла. Толщина обмуровки 215 мм, а и местах, не закрытых трубами, - 315 мм.

Котел снабжен всей необходимой регулирующей и запорной арматурой, устройствами для контроля температуры, давления пара и уровня воды в барабане.



Рис. 1 Продольный разрез котла ГМ-50-1

Для удобства обслуживания котел оборудован помостом и лестницами, а топочная камера - лазами и гляделками.

Котлы поставляются транспортабельными блоками, отдельными сборочными единицами, узлами и деталями.

1.2 Описание газового тракта

На горелку подается газ и горячий воздух в количестве, необходимом для полного сгорания топлива с учетом его избытка.

В топке котла происходит горение газовоздушной смеси. Высокая температура ГВС обеспечивает интенсивную отдачу теплоты газами за счет излучения. Экран воспринимает лучистую теплоту. Экран - это вертикальные трубы, закрывающие стены топочной камеры изнутри. В экранных трубах происходит парообразование.

За счет разности плотностей ГВС и продуктов сгорания появляется тяга, и газы поступают в конвективный газоход (шахту).

Перед конвективной шахтой располагается фестон - разряженный пучок труб, являющийся продолжением труб заднего экрана.

В конвективной шахте установлены пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель. Основная теплопередача от газов происходит конвективным способом.

Сухой насыщенный пар поступает в первую ступень пароперегревателя, где претерпевает первую стадию перегрева. Вторая стадия перегрева осуществляется во второй ступени пароперегревателя. Между ступенями перегревателя расположен пароохладитель, предназначенный для поддержания температуры перегретого пара на постоянном максимально допустимом уровне с тем, чтобы обеспечить максимальный эффект дальнейшего использования тепловой энергии пара (например, для получения максимального КПД паросилового цикла). После пароперегревателя пар направляется к потребителю пара - к паровой турбине или на технологические нужды.

Питательная вода в экономайзере нагревается до температуры кипения и даже частично превращается в пар, после чего направляется в барабан.

Далее газы направляются к воздухоподогревателю.

Основное назначение воздухоподогревателя и экономайзера - уменьшение потерь теплоты с уходящими газами, т.е. повышение КПД котельной установки.

В воздухоподогревателе осуществляется подогрев воздуха, что обеспечивает более интенсивное воспламенение и горение топлива.

Дутьевой вентилятор забирает воздух из верхней части котельной, где воздух имеет температуру выше, чем в нижней части помещения.

Дымосос обеспечивает движение газов по тракту и некоторое разряжение на выходе из топки.

После дымососа продукты сгорания по газоходу направляются в дымовую трубу, где за счет разности в плотностях продуктов горения и воздуха возникает тяга, и удаляются в окружающую среду.

1.3 Описание пароводяного тракта

Испарительная система котла выполнена по схеме двухступенчатого испарения. Испарительные контуры первой ступени испарения включены непосредственно в барабан. Разделение пароводяной смеси, поступающей из первой ступени, осуществляется в циклонах, установленных в барабане. Для очистки пара от влаги на выходе из барабана установлены жалюзийные сепараторы и за ними дырчатые распределительные щиты. Пар из выносных циклонов второй ступени испарения подается в паровое пространство барабана под жалюзийные сепараторы и смешивается с основным потоком пара. Питательная вода подается через распределительные жалюзи под уровень воды в барабане. Питание водой второй ступени испарения каждого выносного циклона осуществляется из торцов барабана по двум трубам. Непрерывная продувка котла осуществляется из выносных циклонов.

Котел имеет восемь контуров естественной циркуляции: фронтальный, задний, два основных боковых экрана, расположенных в средней части боковых стен, и четыре экрана, расположенных с обеих сторон основных экранов. Основные боковые экраны включены в выносные циклоны второй ступени испарения. Все остальные контуры циркуляции включены в барабан - первую ступень испарения.

Вода из барабана по водоопускным трубам поступает в коллекторы, расположенные в нижней части котла, из которых распределяется по экранным трубам. В трубах вода частично испаряется, и полученная пароводяная смесь возвращается в циклоны барабана котла и выносные циклоны. Циркуляция обеспечивается за счет того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше, чем в водоопускных.

Насыщенный пар из барабана по потолочным трубам поступает в первую по ходу пара ступень пароперегревателя и движется в ней противоточно по отношению к потоку дымовых газов. Далее пар поступает в коллектор, где расположен регулятор перегрева пара - пароохладитель поверхностного типа, в который поступает охлаждающая питательная вода из питательной магистрали. Из регулятора перегрева пар поступает во, вторую по ходу пара ступень пароперегревателя. Над выходным коллектором пароперегревателя расположена главная паровая задвижка.

Рис. 3 Схема испарения котла ГМ 50-1

Отработавший у потребителя пар конденсируется, и в котельную возвращается конденсат, где поступает в деаэратор. Деаэратор предназначен для удаления из воды растворенных в ней О2, СО2 и прочих газов.

Часть воды и водяного пара теряется в котельной установке или у потребителя пара, поэтому в установку подают подпиточную сырую воду.

Природная вода содержит растворенные газы, механические и коллоидные примеси, растворы солей. При парообразовании некоторые соли и перешедшие в воду продукты коррозии конструкционных материалов оседают на внутренних поверхностях нагрева котла в виде плотной, трудно отделимой накипи. Накипь уменьшает коэффициент теплопередачи и суживает проходные сечения в котельных трубах, что приводит к снижению экономичности и производительности установки, а также к аварийному разрушению металла в связи с его перегревом.

Другая часть примесей выпадает в объеме котловой воды в виде мелкодисперсных взвешенных частиц, составляющих осадок - шлам. Для удаления шлама из нижних точек (барабанов, коллекторов) во избежание аварий котлов и снижения эффективности их работы применяют периодическую продувку.

Часть примесей может оседать в проточной части турбины, что снижает их экономичность и мощность и приводит к аварии.

Поэтому сырая вода поступает в водоумягчитель или обессоливающую установку и затем в деаэратор. Вода из деаэратора откачивается питательным насосом. Вода, направляемая питательными насосами в котел, называется питательной водой.

С каждой порцией подпиточной воды в котле накапливаются все новые порции примесей. Вместе с насыщенным паром из барабана котла уносятся капельки воды, содержащей примеси, которые откладываются в пароперегревателе и в проточной части турбины. Для удаления растворенных в котловой воде примесей осуществляют из барабана котла непрерывную продувку, т.е. непрерывно удаляют из него часть воды.

Для уменьшения уноса капелек влаги в барабане предусмотрено сепарирующее устройство.



2. Расчет объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания для заданного топлива

Таблица №1. Расчётные характеристики топлива

стр168, табл. II, п. 27

Газ газопровода Бухара-Урал

СН4 %	С2Н6 %	С3Н8 %	С4Н10 %	С5Н12 и более тяжеллые %	N2 %	CO2 %	Низшая теплота сгорания сухого газа Qнс ккал/м3	Плотность при 0 и 760 мм рт. ст. сг.тл кг/м3
94,9	3,2	0,4	0,1	0,1	0,9	0,4	8770	0,758

Теоретический объём воздуха и продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха =1

Расчет объёмов производится по составу сухого газа в%. (стр. 16)

Теоретический объём воздуха, м³/ м³. ф-ла. 4-13, п. 4-03

V⁰=0,0476·(У (m+0,25·n)·C_mH_n+0,5·(CO+H₂)+1,5·H₂S-O₂)=

=0,0476·((1+0,25·4)·94,9+(2+0,25·6)·3,2+(3+0,25·8)·0,4+(4+0,25·10)·0,1+ +(5+0,25·12)·0,1)=9,7318 м³/м

где m и n - число атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав топлива.

Теоретический объём в продуктах сгорания:

- трехатомных газов, м³/ м³.ф-ла. 4-15, п. 4-03

= 0,01 · (Уm C_mH_n + CO₂ + СО + H₂S)=

=0,01· (94,9+2·3.2+3·0,4+4·0,1+5·0,1+0,4)=1,0346 м³/м³



- азота, м³/ м³.ф-ла. 4-14, п. 4-03

= 0,79 · V⁰ + 0,01· N₂ =0,79·9,7318 +0,01·0,9=7,6971 м³/м³

- водяных паров, м³/ м³.ф-ла. 4-16, п. 4-03

=0,01· (H₂S + H₂ + (У0,5n C_mH_n + 0,124 · d_r) + 0.0161· V⁰ = 0,01· (0,5· 4· 94,9+0,5· 6· 3,2+0,5· 8· 0,4+0,5·10· 0,1+0,5· 12· 0,1+0,124· 10)+0,0161·9,7318 = = 2,1841 м³/м³,

где d_r - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа (г/м³), при расчетной температуре 10⁰С можно считать, что d_r = 10 г./м³ согласно п. 4-04, стр. 16.

Теоретический объём продуктов сгорания

1м³/ м³.

Таблица №2 Присосы воздуха по газовому тракту

стр. 198 табл. XVI

Участки газового тракта:	?
Топка, т	0,1	1,1
Пароперегреватель пп	0,05	1.15
Экономайзер, вэ	0,08	1,23
Воздухоподогреватель, вп	0,06	1,29



Таблица №3. Количество продуктов сгорания по газоходам

стр. 17 табл. 4-1

=9.7318;1.0346; =7.6971; =2.1841; =10.9158

Определяемая величина, расчетные формулы, размерность		Значение величины за участком газохода
	Размерность	Топка и фестон	ПП	ВЭ бэк	ВП
1. Коэф. избытка воздуха за газоходом,		1,1	1,15	1,23	1,29
2. Среднее значение коэфф. избытка воздуха в газоходах, ср		1,1	1.125	1,19	1,26
3. Объём избыточного воздуха,	м3/м3	0.9732	1.2165	1.8491	2.5303
4. Объём водяных паров,	м3/м3	2.1998	2.2037	2.2139	2.2248
5. Полный объём продуктов сгорания,	м3/м3	11.9081	12.1553	12.7980	13.4902
6. Объёмная доля трёхатомных газов, = / Vг		0.0872	0.0854	0.0811	0.0769
7. Объёмная доля водяных паров, = / Vг		0.1847	0.1813	0.1730	0.1649
8. Суммарная объёмная доля трёхатомных газов,		0.2719	0.2667	0.2541	0.2418



Таблица №4, Энтальпии газа, воздуха и продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата

Энтальпии продуктов сгорания , и энтальпии воздуха при =1, t=0 и p=760 мм. рт. ст по табл. XV, стр. 194-195 п. 27. Данные собираются в таблицу 4-2 стр. 17 согласно п. 4-09 с учетом коэффициентов избытка воздуха по газоходам котла в диапазоне температур 2200 - 100

Темп-ра	ккал/м3	ккал/м3	, ккал/м3
			Топка и фестон	ПП	ВЭ	ВП
			=1.1	=1.15	=1.23	=1.29
			I	I	I	I	I	I	I	I
2200	9674	7902	10464.2
2100	9183	7513	9934,3	529,9
2000	8693	7124	9405,4	528,9
1900	8209	6734	8882,4	523
1800	7723	6345	8357,5	524,9
1700	7244	5966	7840,6	516,9
1600	6767	5586	7325,6	515
1500	6294	5207	6814,7	510,9
1400	5829	4827	6311,7	503
1300	5360	4447	5804,7	507
1200	4899	4078	5306,8	497,9
1100	4451	3708	4821,8	485	5007,2
1000	4006	3338	4339,8	482	4506,7	500,5
900	3562	2978	3859,8	480	4008,7	498
800	3126	2628	3388,8	471	3520,2	488,5
700	2698	2277			3039,55	480,65	3221,71
600	2284	1929			2573,35	466,2	2727,67	494,04
500	1881	1590			2119,5	453,85	2246,7	480,97	2342,1
400	1485	1259			1673,85	445,65	1774,57	472,13	1850,11	491,99
300	1100	936					1315,28	459,29	1371,44	478,67
200	725	619					867,37	366	904,51	466,93
100	359	308							538,51	366



3. Расчет баланса котельного агрегата

Таблица №5. Баланс котлоагрегата

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула, обоснование	Расчет, данные чертежа
1	Температура уходящих газов			Табл. 11-9 стр. 72	130
2	Коэффициент избытка воздуха		%	Табл. XVI стр. 198-199 табл. №2 расчета	1,29
3	Располагаемая теплота топлива			табл. №1 расчета	8770
4	Энтальпия уходящих газов			табл. №4 расчета; интерполяция	648,31
5	Температура холодного воздуха			принята стр. 20. п. 5-03	30
6	Энтальпия холодного воздуха			табл. №4 расчета; интерполяция	92,4
7	Потери тепла от химического недожога топлива		%	Табл. XX стр. 201	0,5
8	Потери тепла от механического недожога топлива		%	отсутствуют	0
9	Потери тепла в окружающую среду		%	стр. 21. п. 5-10, рис. 5-1	0,95
10	Потери тепла с уходящими газами		%	ф-ла. 5-07, п. 5-07, стр. 20
11	КПД котельного агрегата		%	ф-ла. 5-15,5-14, п. 5-13. стр. 21-20
12	Давление перегретого пара			задано	40
13	Температура перегретого пара			задана	410
14	Энтальпия перегретого пара			Табл. XXV стр. 214	773,7
15	Давление в барабане котла
16	Давление в экономайзере котла
17	Температура питательной воды			задана	110
18	Энтальпия питательной воды			Табл. XXIV стр. 207 интерполяция	110,97
19	Температура кипения воды			Табл. XXIII стр. 204	254,87
20	Энтальпия котловой воды			Табл. XXIII стр. 204	265
21	Энтальпия сухого насыщенного пара			Табл. XXIII стр. 204	668,2
22	Расход пар	D			481,05=50.4
23	Процент непрерывной продувки		%	задано	2,9
24	Количество тепла полезно отданное в котле			ф-ла. 5-16, п. 5-14, стр. 22
25	Расход топлива	B		ф-ла. 5-17, п. 5-15, стр. 22
26	Расчетный расход топлива			ф-ла. 5-20, п. 5-16, стр. 22
27	Коэффициент сохранения тепла		-	ф-ла. 5-11, п. 5-10, стр. 21

4. Расчет топки котельного агрегата

Рис. 4 Эскиз топки котла ГМ-50-1

Таблица №6. Расчет топки

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула, обоснование	Расчет, данные чертежа
1. Конструкционные характеристики топки
1	Диаметр и толщина труб экрана		мм	чертеж	60х3
2	Шаг труб	s	мм	чертеж	70
3	Размеры топки в свету		мм	чертеж	3665х5200
4	Расстояние труб экранов до обмуровки		мм	чертеж	100
					65
					100
5	Расчетные размеры топки в свету		мм	чертеж	3500х5000
6	Освещенная длина экранных труб		мм	чертеж	1550
					7595
					2015
					2015
					7595
					1550
					465
7	Площадь фронтального экрана				(1,55+7,595+2,015)5=55,8
8	Площадь заднего экрана				(1,55+7,595)5=45,752
9	Площадь бокового экрана				1,748+26,584+0,855=29,184
10	Площадь выходного окна				2,0155=10,075
11	Объём топочной камеры				29,1875=145,92
12	Количество горелок на боковом экране	n		чертеж, описание	1 ярус n1=2
					2 ярус n2=1
13	Диаметр амбразуры горелки		м	чертеж	0,6
14	Неэкранированная поверхность в области горелки
15	Суммарная поверхность стен топочной камеры				55,8+45,752+229,184+10,075 =169,995
16	Суммарная экранированная поверхность стен топочной камеры				169,995-20,848=168,299
17	Угловой коэффициент экранов	x		номограмма 1а стр. 240	0,99 (xо выходного окна=1 стр. 28 п. 6-04)
18	Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	ф-ла. 6-05а, п. 6-05, стр. 24
19	Высота горелок первого яруса		м	чертеж	1,9
20	Высота горелок второго яруса		м	чертеж	2,9
21	Высота топки		м
2. Рассчет теплообмена в топке
1	Температура горячего воздуха		оС	табл. II-10 стр. 72 интерполяция	250
2	Энтальпия горячего воздуха			табл. №4 расчета; интерполяция	777,5
3	Тепло вносимое в топку с воздухом			ф-ла. 6-34, п. 6-17, стр. 28	(1,1-0,1)+0,192,4 =786,74
4	Полезное тепловыделение в топке			ф-ла. 6-33, п. 6-17, стр. 28
5	Теоритическая (адиабатная) температура горения			табл. №4 расчета; интерполяция	2020
6	Температура газов на выходе из топки			принята стр. 69 п. 12	1100
7	Энтальпия газов на выходе из топки			табл. №4 расчета; интерполяция	4821,8
8	Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания			ф-ла. 6-32, п. 6-17, стр. 28
9	Произведение			п. 6-07, стр. 25
10	Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами			ф-ла. 6-08, п. 6-07, стр. 25
11	Соотношение			ф-ла. 6-11, п. 6-07, стр. 25
12	Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами			ф-ла. 6-10, п. 6-07, стр. 25
13	Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени	k		ф-ла 6-09, п. 6-07, стр. 25
14	Степень черноты светящегося пламени			ф-ла. 6-06а, п. 6-07, стр. 25
15	Степень черноты факела			ф-ла. 6-06б, п. 6-07, стр. 25
16	Коэффициент усреднения	m		п. 6-07 стр. 25	0,1
17	Эффективная степень черноты факела			ф-ла. 6-07, п. 6-07, стр. 24	0,10,5832+(1-0,1)0,3596 =0,3820
18	Коэффициент учитывающий загрязнение экранов топки			п. 6-20, стр. 29, табл. 6-2	0.65
19	Коэффициент тепловой эффективности экранов топки			ф-ла. 6-39, п. 6-20, стр. 28
20	Средний коэффициент тепловой эффективности экранов топки			ф-ла. 6-40, п. 6-20, стр. 28
21	Степень черноты топочной камеры			ф-ла. 6-38, п. 6-19, стр. 28
22	Средняя высота горелок		м	ф-ла. 6-28, п. 6-14, стр. 27
23	Коэффициент уровня горелки			п. 6-14, стр. 27
24	Параметр	M		ф-ла. 6-286, п. 6-13, стр. 26	0,54-0,20,2677=0,4864
25	Температура газов на выходе из топки			ф-ла. 6-30, п. 6-16, стр. 28	отличается от принятой меньше чем на 100 ? стр. 56 п. 8-10 расчет верен
26	Энтальпия газов на выходе из топки			табл. №4 расчета; интерполяция	5046,17
27	Количество тепла, воспринятого в топке			ф-ла. 6-35, п. 6-18, стр. 28
28	Тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности
29	Теплонапряжение топочного объёма



5. Расчет фестона котельного агрегата

Рис. 5 Эскиз фестона котла ГМ-50-1

Таблица №7. Расчет фестона

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула, обоснование	Расчет
1. Конструкционые характеристики фестона
1	Диаметр и толщина труб фестона		мм	чертеж	60х3
2	Количество труб заднего экрана	z		чертеж	70
3	Количество рядов труб фестона			чертеж	3
4	Количество труб в рядах фестона			чертеж
5	Длина трубы в ряду		м	чертеж
6	Поверхность нагрева труб фестона	H
7	Поперечный шаг труб		м	чертеж,	0,73=0,21
8	Продольный шаг труб		м	чертеж	ряды 1-2
					ряды 2-3
9	Среднее значение продольного шага фестона		м	ф-ла. 7-39, п. 7-22, стр. 40
10	Расположение труб			Чертеж	шахматное
11	Поверхность нагрева фестона				9,97+7,8+4,07=21,84
12	Дополнительная поверхность экрана			-данные с чертежа
13	Полная расчетная поверхность нагрева фестона			по п. 7-01, стр. 35	21,84+1,94=23,76
14	Ширина газохода		м	b-d; чертеж	5-0,06=4,94
15	Высота газохода		м	чертеж
16	Живое сечение для прохода газов			ф-ла. 7-25, п. 7-17, рис. 7-2
17	Средняя площадь живого сечения			ф-ла. 7-29, п. 7-17, стр. 39
18	Относительный шаг труб			поперечный
				продольный
19	Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	ф-ла. 7-54, п. 7-35, стр. 43
2. Расчет теплообмена в фестоне
1	Температура газов на входе в фестон			табл. №6-2 расчета п. 25	1146,3
2	Энтальпия газов на входе в фестон			табл. №6-2 расчета п. 26	5046,17
3	Температура газов на выходе из фестона			принята предварительно	1076,3
4	Энтальпия газов на выходе из фестона			табл. №4 расчета; интерполяция	4707,38
5	Тепловосприятие фестона по балансу			ф-ла. 7-02, п. 7-02, стр. 35
6	Средняя температура газов			ф-ла. 7-32, п. 7-18, стр. 39
7	Средний температурный напор			ф-ла. 7-76, п. 7-62, стр. 50	1111,3 - 254,87 = 856,39
8	Средняя скорость газов			ф-ла. 7-21, п. 7-16 стр. 38
9	Коэффициент теплоотдачи конвекцией в шахматном пучке			номограмма 13 стр. 252	78
10	Поправка на число рядов			номограмма 13 стр. 252	0,88
11	Поправка на компоновку фестона			ф-ла. 7-37а, п. 7-21, стр. 39
12	Поправка на теплофизические свойства			номограмма 13 стр. 252	1,04
13	Коэффициент теплоотдачи конвекцией				57
14	Степень черноты загрязненных стенок			п. 7-32, стр. 43	0,8
15	Произведение
16	Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами			ф-ла. 6-08, п. 7-34, стр. 25,43
17	Суммарная оптическая толщина запыленного потока газов			ф-ла. 7-52, п. 7-33, стр. 43
18	Степень черноты потока газов			ф-ла. 7-51, п. 7-32, стр. 43
19	Температура загрязнённой наружней поверхности			ф-ла. 7-57, п. 7-36, стр. 44	254,87+80=334,87
20	Коэффициент теплоотдачи излучением незапыленного газового потока			ф-ла. 7-50, п. 7-32, стр. 43
21	Коэффициент использования	о		п. 7-07, стр. 37	1
22	Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке			ф-ла. 7-12, п. 7-07, стр. 37
23	Коэффициент тепловой эффективности			п. 7-55, стр. 48	0,85
24	Коэффициент теплопередачи			ф-ла. 7-17, п. 7-11, стр. 37
25	Тепловосприятие фестона			ф-ла. 7-01, п. 7-01, стр. 35
26	Невязка баланса теплоты				стр. 59 п. 8-37 расчет верен



6. Расчет распределения теплоты по газоходам котлоагрегата

Таблица №8. Распределение теплоты по газоходам котла.

Невязка теплового баланса.

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула, обоснование	Расчет
1. Пароперегреватель
1	Угловой коэффициент фестона			номограмма 1г стр. 240	0,77
2	Коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки			номограмма 11 стр. 247	0,6
3	Кол-во теплоты излучаемой из топки через фестон			ф-ла. 7-06 стр. 36 и ф-ла. 8-10 стр. 59
4	Тепловосприятие пароохладителя			принята	15
5	Тепловосприятие пароперегревателя по балансу			ф-ла 7-03 стр. 35 ф-ла. 8-08 стр. 57
6	Энтальпия газов перед паро-телем			табл. №7-2 расчета п. 4	4707,38
7	Энтальпия газов за пароперегревателем			из ф-лы. 7-02 стр. 35
8	Температура дымовых газов за пароперегревателем			табл. №4 расчета; интерполяция	753
2. Воздухоподогреватель
1	Отношение кол-ва воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому			ф-ла. 8-15, п. 8-48, стр. 60	1,1-0,1-0=1
2	Энтальпия холодного воздуха			табл. №5 расчета п. 6	92,4
3	Энтальпия горячего воздуха			табл. №6-2 расчета п. 2	777,5
4	Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу			ф-ла. 7-05, п. 7-03, стр. 36
5	Температура воздуха переносимого с воздушной стороны на газовую
6	Энтальпия переносимого воздуха			табл. №4 расчета; интерполяция	432,4
7	Энтальпия дымовых газов после воздухоподогревателя			табл. №5 расчета п. 4	648,31
8	Энтальпия дымовых газов перед воздухоподогревателем			из ф-лы. 7-02, п. 7-02, стр. 35
9	Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем			табл. №4 расчета; интерполяция	304,5
3. Экономайзер
1	Энтальпия дымовых газов перед экономайзером
2	Энтальпия дымовых газов после экономайзера
3	Тепловосприятие экономайзера по балансу			ф-ла. 7-02, п. 7-02, стр. 35

7. Конструктивный расчет экономайзера котлоагрегата

Рис. 6 Эскиз экономайзера котла ГМ-50-1



Таблица №9. Расчет экономайзера

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула, обоснование	Расчет
1. Конструкционные характеристики экономайзера
1	Диаметр и толщина труб экономайзера		мм	чертеж
2	Расположение			чертеж	шахматное
3	Поперечный шаг труб		м	чертеж	0,07
4	Продольный шаг труб		м	чертеж	0,05
5	Относительный поперечный шаг		м		2,5
6	Относительный продольный шаг		м		1,7857
7	Число труб в ряду			чертеж	25
8	Число рядов по ходу газов			чертеж	46
9	Длина горизонтальной части петли змеевиков		м	чертеж	5
10	Радиус гиба труб змеевиков		м	чертеж	0,05
11	Длина проекции ряда труб на сечение газохода		м	чертеж	5,128
12	Длина трубы змеевика		м
13	Количество змеевиков		шт.
14	Поверхность нагрева экономайзера
15	Сечение газохода		м	чертеж
16	Живое сечение для прохода газов			ф-ла. 7-25, п. 7-17, стр. 38
17	Эффективная толщина излучающего слоя		м	ф-ла. 7-54, п. 7-35, стр. 43
18	Суммарная глубина газовых объёмов		м	чертеж	2,5
19	Суммарная глубина пучка		м
20	Характер взаимного движения сред			стр. 51 п. 7-68 ссылка 2	противоток
2. Тепловой расчет экономайзера
1	Температура газов на входе в экономайзер			табл. №8-1 расчета п. 8	753
2	Энтальпия газов на входе в экономайзер			табл. №8-3 расчета п. 11
3	Температура газов на выходе из экономайзера			табл. №8-2 расчета п. 9	304,5
4	Энтальпия газов на выходе из экономайзера			табл. №8-3 расчета п. 2
5	Тепловосприятие экономайзера по балансу			табл. №8-3 расчета п. 3
6	Энтальпия питательной воды			табл. №5 расчета п. 18	110,97
7	Тепловосприятие пароохладителя			табл. №8-1 расчета п. 4	15
8	Процент непрерывной продувки		%	табл. №5 расчета п. 23	2,9
10	Энтальпия воды на входе в экономайзер			ф-ла. 8-13, п. 8-41, стр. 59
11	Температура воды на входе в экономайзер			Таблица XXIV стр. 206, интерполяция,	124,15
12	Энтальпия воды на выходе из экономайзера			из ф-лы. 7-04, п. 7-03, стр. 35	экономайзер кипящего типа
13	Температура воды на выходе из экономайзера			табл. №5 расчета п. 19	254,87
14	Паросодержание на выходе из экономайзера			=403,2 таб. XXIII, стр. 204	по п. 7-73 стр. 52
15	Условная температура воды на выходе из экономайзера			ф-ла. 7-89, п. 7-73, стр. 52
16	Разность температур между средами на концах экономайзера при противотоке
17	Температурный напор			ф-ла 7-75, п. 7-62, стр. 50
18	Средняя температура газов
19	Средняя температура воды
20	Расчетная температура газов			по п. 7-18 стр. 39
21	Средняя скорость газов			ф-ла. 7-21, п. 7-16, стр. 38
22	Коэффициент теплоотдачи конвекцией в шахматном пучке			номограмма 13 стр. 252	69,5
23	Поправка на число рядов			номограмма 13 стр. 252 и стр. 40 п. 7-21	1
24	Поправка на компоновку пучка			номограмма 13 стр. 253	0,97
25	Поправка на теплофизические свойства			номограмма 13 стр. 253	1,04
26	Коэффициент теплоотдачи конвекцией
27	Степень черноты загрязненных стенок			стр. 43 п. 7-31	0,8
28	Объёмная доля водяных паров			табл. №3 расчета п. 7	0,1730
29	Суммарная объёмная доля трёхатомных газов			табл. №3 расчета п. 8	0,2541
30	Произведение
31	Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами			ф-ла. 6-08, п. 7-34, стр. 25,43
32	Суммарная оптическая толщина запыленного потока газов			ф-ла. 7-52, п. 7-33, стр. 43
33	Степень черноты потока газов			ф-ла. 7-51, п. 7-32, стр. 43
34	Температура загрязнённой наружной поверхности			ф-ла. 7-57, п. 7-36, стр. 44	+25=219,7
35	Коэффициент теплоотдачи излучением незапыленного газового потока			ф-ла. 7-50, п. 7-32, стр. 43
36	Температура газов в объёме камеры
37	Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объёма			ф-ла. 7-59, п. 7-37, стр. 44	7,782
38	Коэффициент использования	о		п. 7-07 стр. 37	1
39	Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке			ф-ла. 7-12, п. 7-07, стр. 37
40	Коэффициент тепловой эффективности			п. 7-55, стр. 48	0,85
41	Коэффициент теплопередачи			ф-ла. 7-17, п. 7-11, стр. 37
42	Тепловосприятие экономайзера			ф-ла. 7-01, п. 7-01, стр. 35
43	Невязка баланса теплоты			по п. 8-04 стр. 53	необходим расчет поверхности нагрева экономайзера
3. Расчет поверхности нагрева экономайзера
1	Необходимая поверхность нагрева по балансу			из ф-лы. 7-01, п. 7-01, стр. 35
2	Расчетная длина змеевика		м
3	Число рядов по ходу газов
4	Принятое число рядов по ходу газов			конструкция экономайзера	36 (18 рядов в секции, 9 рядов в змеевике секции)
5	Длина змеевика		м
6	Поверхность нагрева экономайзера
7	Тепловосприятие экономайзера			ф-ла. 7-01 стр. 35 п. 7-01
8	Невязка баланса теплоты
9	Энтальпия дымовых газов после экономайзера			из ф-лы. 7-02 стр. 35
10	Температура газов на выходе из экономайзера			таблица №4 расчета, интерполяция	297,2
11	Сравнение температур уходящих газов			по п. 8-05 стр. 54	расчет в пределах точности
12	Невязка теплового баланса			ф-ла. 8-02, п. 8-05, стр. 54
13	Относительная величина невязки			по п. 8-05 стр. 54	расчет в пределах точности



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был проведен тепловой расчет промышленного парогенератора ГМ-50-1 при сжигании газообразного топлива.

Последовательно был проведен поверочный расчет поверхностей нагрева котла: экранов топки, фестона, водяного экономайзера. Рассчитана невязка теплового баланса котлоагрегата. Рассчитана конструкция конвективной поверхности водяного экономаизера.

При поверочном расчете поверхности нагрева приходится задаваться изменением температуры одной из теплообменивающихся сред (разностью температур на входе и выходе). Этим определяется тепловосприятие поверхности в первом приближении. Далее можно вычислить температуры другой среды на концах поверхности нагрева, температурный напор, скорости газового потока и рабочей среды и все другие величины, необходимые для вычисления тепловосприятия во втором приближении. При расхождении принятого и расчетного тепловосприятий выше допустимого повторяют расчет для нового принятого тепловосприятия. Таким образом, поверочный расчет поверхности нагрева выполняется методом последовательных приближений.

Тепловой расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет 0,28%.



Список использованной литературы

1. Тепловой расчёт котельных агрегатов. (Нормативный метод)/Под редакцией Н.В. Кузнецова. - М.: Энергия, 1973. -296 с.

2. Резников М.И. Парогенераторные установки электростанций. - М.: Энергия, 1974. -360 с.

3. Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. - Л.: Энергия, 1972.-200 с.

4. Ушаков С.Г., Муромкин Ю.Н., Шелыгин Б.Л. / Тепловой поверочно-конструкторский расчет котлов с естествееной цир-куляцией: Учеб. пособие / ГОУ ВПО Иван. гос. энерг. ун-т.-им. В.И. Ленина.-Иваново, 2004. - 116 с.

5. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности/ под ред. К.Ф. Роддатиса.-М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.

6. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. НИИЭИНФОРМЭНРГОМАШ. М. - 1983

7. Сидельковский Л.Н., Юрнев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М., Энергоатомиздат, 1988

Размещено на Allbest.ru