Тепловой расчет парового котла

Размещено на http://www.allbest.ru/

31

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЭСЭТ

Пояснительная записка

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему:

«Тепловой расчет парового котла»

по дисциплине:

«Топливо и ТГУ»

Одесса-2011

Содержание

Введение

1. Подготовка исходных данных

2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

3. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

4. Определение коэффициента полезного действия и расхода топлива

5. Расчет топки

5.1. Определение геометрических размеров

5.2. Тепловой расчет топки

6. Расчет радиационно-конвективных поверхностей нагрева

6.1. Геометрические размеры ширмового пароперегревателя

6.2. Тепловой расчет ширмового пароперегревателя с учетом дополнительных поверхностей

6.3. Окончательный расчет ширмового пароперегревателя

7. Расчет конвективного пароперегревателя

8. Приблизительный тепловой расчет экономайзера

9. Расчетная невязка теплового баланса

Выводы

Список используемой литературы

Введение

В соответствии с квалификационными характеристиками и учебной программой дисциплины «Топливо и ТГУ» выпускники энергетических специальностей должны знать:

· основы физико-химических процессов, протекающих в котлах;

· принцип работы, конструкцию элементов топочных устройств, котлов и вспомогательного оборудования;

· методики расчета и испытаний основных элементов парового котла.

Уметь использовать полученные знания для повышения надежности и экономичности при проектировании, монтаже, ремонте, реконструкции, наладке, испытании и эксплуатации котельных установок.

Выполнение курсового проекта «Тепловой расчет парового котла» является завершающим этапом в изучении дисциплины «Топливо и ТГУ».

1. Подготовка исходных данных

- Тип котла: БКЗ-210-140;

- Давление перегретого пара: ;

- Температура перегретого пара ;

- Температура питательной воды ;

- Температура уходящих газов ;

- Температура холодного воздуха ;

- Величина продувки ;

- Топливо: Украина. Каменный уголь газовый. Марка Г.

По номеру топлива выписываем его элементарный состав и характеристики, %:

Таблица 1

53,7	3,6	3,1	0,7	5,1	25,8	8,0

Произведем проверку:

53,7+3,6+3,1+0,7+5,1+25,8+8,0 =100%

Выход летучих веществ: .

Низшая теплота сгорания на рабочую массу:

Q_н^р=21579 кДж/кг

Температура начала жидкоплавкого состояния:t_{3 зл}=1230 єС.

Содержание в золе : .

Тепловая схема котла

Рис. 1. Эскиз продольного разреза котла

1 - выход шлака;

2 - отпускные трубы фронтового и заднего экранов;

3 - горелки;

4 - топочные экраны задней стены;

5 - топочные экраны фронтовой стены;

6 - отводящие трубы заднего экрана;

7 - полурадиационный ширмовый пароперегреватель;

8 - вход водопаровой смеси в барабан;

9 - выход перегретого пара из котла;

10 - конвективный пароперегреватель первой ступени;

11 - конвективный пароперегреватель второй ступени;

12 - экономайзер;

13 - вход питательной воды;

14 - воздухоподогреватель;

15 - короб вторичного воздуха;

16 - вход холодного воздуха;

17 - короб подачи пылевоздушной смеси;

18 - выход уходящих газов;

19 - короб первичного воздуха;

20 - система пылеприготовления.

Выбор типа шлакоудаления и углеразмольных мельниц

Таблица 2

Характеристика топлива	Шлакоудаление
	твердое	жидкое
Зольность на рабочую массу	-	25,8% +
Температура начала жидкоплавкого состояния золы	1230єС+	-
Выход летучих веществ	38%+	-
Абразивные свойства золы ()	40%+	-

По рекомендации для размола заданного топлива выбираем основной тип мельницы - валковую среднеходную мельницу ШБМ. Принимаем присосы воздуха в системе пылеприготовления

Температура подогрева воздуха и уходящих газов

По приведенной влажности топлива и выходу летучих принимаем температуру подогрева воздуха . Принимаем одну ступень воздухоподогревателя.

2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Теоретический объемный расход воздуха:

;

.

Теоретический объем азота:

.

Объем сухих трехатомных газов:

.

Теоретический объем водяных паров:

,

где - расход пара на распыление мазута,

.

Теоретический объем продуктов сгорания:

.

Доля золы, уносимая продуктами сгорания: .

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки: . Присосы воздуха принимаем, предварительно разбив газоход котла на участки; рассчитываем по формуле .

Таблица 3

Участок газохода котла	Условное обозначение
1. Топка, ширма	Т, ш	0,08	1,20
2. Пароперегреватель, 2 ст.	Пе 2	0,03	1,23
3. Пароперегреватель, 1 ст.	Пе 1	0,03	1,26
4. Экономайзер	Эк	0,02	1,28
5. Воздухоподогреватель	Вп	0,03	1,31

Расчет объемов, объемных долей и концентраций золовых частиц для Топки, ширмы:

· объем воздуха:

;

· объем водяных паров:

;

· объем продуктов сгорания:

;

· масса продуктов сгорания при сжигании твердого топлива:

;

· объемные доли трехатомных газов:

;;

· безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания:

.

Аналогично проводятся расчеты объемов, объемных долей и концентраций золовых частиц для остальных поверхностей нагрева.

После чего результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4

№	Величина	Обозн.	Т, ш	Пе 2	Пе 1	Эк	Вп
1.	Коэф. избытка возд.		1,20	1,230	1,260	1,280	1,310
2.	Средн. коэф. изб. возд		1,20	1,215	1,245	1,27	1,295
3.	Объем водян. паров		0,614	0,617	0,62	0,622	0,625
4.	Объем газов		6,362	6,364	6,366	6,367	6,369
5.	Доля сух. трехат. газ.		0,16	0,16	0,16	0,16	0,16
6	Доля водяных паров		0,097	0,097	0,097	0,098	0,098
7	Доля трехатомн. газов		0,257	0,257	0,257	0,258	0,258
8	Масса газов		10,114	10,348	10,582	10,739	10,973
9	Концентрация золы		2,4	2,4	2,3	2,3	2,2

3. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии продуктов сгорания воздуха и золы :

Таблица 5

100	170,0	129,8	131,9	150,7	132,3	80,8
200	357,6	260,0	267,1	304,4	266,3	169,2
400	772,0	526,7	551,0	626,4	541,8	360,1
600	1222,6	803,9	850,0	967,2	829,9	560,2
800	1704,1	1092,8	1159,8	1335,7	1130,5	767,1
1000	2202,4	1394,3	1478,0	1725,0	1436,1	983,9
1200	2717,4	1695,7	1800,4	2131,2	1754,4	1205,9
1400	3240,7	2009,8	2127,0	2558,3	2076,8	1582,7
1600	3768,3	2323,8	2462,0	3002,1	2403,3	1875,8
1800	4304,2	2642,0	2796,9	3458,5	2729,9	2185,6
2000	4844,4	2964,4	3140,3	3927,4	3064,9	2512,2
2200	5388,7	3291,0	3483,6	4400,5	3399,8	-

Проведем расчет энтальпий при :

Энтальпия теоретического объема воздуха:

.

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:

.

Приведенная величина уноса и энтальпия летучей золы:

.

Т.к. условие выполняется, то не требуется считать .

Аналогично проводится расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания для других температур и поверхностей нагрева. После чего результаты сведем в таблицу 6.

Таблица 6

			Поверхность нагрева
		Т,ш	Пе2	Пе1	Эк	Вп
100	791	877					1222
200	1592	1776				2222	2270
400	3240	3651			4493	4557
600	4963	5625		6766	6915	7015
800	6760	7702	9054	9257	9460
1000	8588	9868	11586	11843
1200	10491	12060	14158	14473
1400	12419	14334	16818
1600	14372	16621	19495
1800	16325	18945	22210
2000	18328	21300	24966
2200	20331	23681	27747

Построим графическую зависимость энтальпий поверхностей нагрева от температуры :



Рис. 2 Графическая зависимость энтальпиий воздуха Н_i от температуры t.

4. Определение коэффициента полезного действия и расхода топлива

По чертежам и описанию котла-прототипа составляем расчетную схему движения рабочего тела (Рис. 3).

Рис. 3. Схема водопарового тракта котла

где Эк - экономайзер;

Пот. Пе - потолочный перегреватель пара;

Пе 1, Пе 2 - первая и вторая ступени конвективного пароперегревателя.

Давление рабочего тела на входе в -ю поверхность нагрева

,

где - относительная средняя потеря давления в -й поверхности нагрева; принимаем для конвективного перегревателя и экономайзера; для потолочного и ширмового пароперегревателей.

- количество ступеней поверхностей нагрева рабочего тела, начиная с выхода пара из котла.

Расчет давления рабочего тела на входе в поверхности нагрева

· ;

· ;

· ;

· ;

· .

Располагаемая теплота топлива на рабочую массу:

.

Для замкнутой системы пылеприготовления . При отсутствии подогрева воздуха вне котла . Расход мазута, согласно заданию, не предусмотрен, т.е. . учитывают только при сжигании сланцев.

.

Относительные потери теплоты с химическим и механическим недожогами: ;

Энтальпия холодного воздуха:

,

где - теплоемкость воздуха.

Энтальпия уходящих газов:

Н_ух=Н_ух100+(Н_ух200-Н_ух100)·(х_ух-100)/100=

=1222+(2270-1222)·(147-100)/100=1715 кДж/кг

Относительная потеря теплоты с уходящими газами:

Относительная потеря теплоты от наружного охлаждения:

при ;

;

.

Доля шлакоулавливания в топке: .

Относительная потеря с физической теплотой шлаков:

,

Коэффициент полезного действия котла (брутто):

Энтальпии насыщенного пара и насыщенной воды в барабане котла определяют по :

; .

Энтальпию питательной воды на входе в котел определяют по

и :

.

Энтальпию перегретого пара определяют по и :

.

Полный расход топлива:

Расчетный расход топлива:

5. Расчет топки

5.1 Определение геометрических размеров

Для определения геометрических параметров составим эскиз топочной камеры (Рис. 3), используя чертежи котла-прототипа.

Рис. 4. Эскиз топки котла БКЗ - 210 - 140

h₅=1,5м

h_Г2=3,9 м

Высота топки:

.

Диаметр , толщина , шаг экранных труб и расстояние экранной трубы до обмуровки котла :

; ; .

То же потолочного пароперегревателя:

; ; .

Поверхность боковой стены :

;

;

;

;

;

.

Объем топки: .

Поверхность потолка: .

Поверхность фронтовой стены:

;

.

Поверхность задней стены:

;

.

Поверхность двусветного экрана: , т.к. отсутствует.

Поверхность выходного окна:

.

Поверхность холодной воронки:

.

Суммарная поверхность стен топки:

Поверхность стен топки, занятая горелками:

Поверхность стен топки, занятая лючками и лазами:

.

Поверхность стен топки, незащищенная экранами:

.

Поверхность стен топки, занятая ошипованными экранами:

.

Экранированная поверхность стен топки:

.

Степень экранирования топки:

.

Угловые коэффициенты экранов:

открытых ;

выходного окна ;

потолочного .

Лучевоспринимающая поверхность топки:

;

.

Эффективная толщина излучающего слоя:

.

Относительное положение максимума температур:

Высота расположения горелок

Для камерных топок при горизонтальном расположении осей однотипных горелок и верхнем отводе газов из топки .

.

Коэффициент, учитывающий относительное положение ядра факела по высоте топки: где - коэффициенты, зависящие от вида топлива.

5.2 Тепловой расчет топки

Определение полезного тепловыделения и адиабатной температуры

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки: .

Присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления:

Температура горячего воздуха: .

Энтальпия теоретического количества горячего воздуха:

;

,

где - энтальпии теоретического количества горячего воздуха при температуре 200 и 400 .

Количество теплоты, вносимое в топку горячим воздухом:

;

.

Полезное тепловыделение в топке, при отсутствии внешнего подогрева воздуха и рециркуляции газов, принимает вид:

Адиабатная температура горения; Значение находится в интервале , что соответствует температурному интервалу . Тогда:

;

.

Определение коэффициентов излучения факела и топочной камеры

Принимаем температуру газов на выходе из топки абсолютная .

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки:

;

Объемные доли водяных паров и трехатомных газов из табл. 4:

.

Давление газовой среды в топке: .

Суммарное парциальное давление газов:

.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:

где - плотность продуктов сгорания;

- эффективный диаметр золовых частиц.

.

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания из табл. 4:

.

Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами; для каменных углей при камерном сжигании, принимаем .

Коэффициент ослабления лучей топочной средой:

.

Коэффициент излучения факела:

.

Условный коэффициент загрязнения:

· для открытых экранов топки

· для двусветного экрана

· для выходного окна ;

где выбираем по .

Коэффициенты тепловой эффективности :

·

·

·

Средний коэффициент тепловой эффективности:

.

Коэффициент излучения топочной камеры:

.

Определение температуры газов на выходе из топки

Коэффициент сохранения теплоты:

.

Средняя теплоемкость продуктов сгорания:

Критерий Больцмана:

.

Абсолютная температура газов на выходе из топки:

.

Расчетная температура газов на выходе из топки:

.

Сравнение расчетной с предварительно заданной температурой:

, т.е. условие выполнено.

Энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки определяем при и .

(в интервале ).

Количество теплоты, переданное в топке излучением:

.

Прямая отдача топки (доля теплоты, воспринятой в топке):

.

Уточняем лучевоспринимающую поверхность топки:

;

.

Среднее тепловое напряжение топочных экранов:

.

Удельное напряжение топочного объема:

.

Расчетное значение сравниваем с допустимым. Для топки с ТШУ и каменного угля, , т.е. меньше допустимого.

6. Расчет радиационно-конвективных поверхностей нагрева

6.1 Геометрические размеры ширмового пароперегревателя

По описанию и чертежам котла-прототипа составляем эскиз ШПП:

Рис. 5. Эскиз ширмового пароперегревателя

;

;

;

;

;

;

;

.

Диаметр и толщина труб: .

Количество ширм и число ходов ленты ширмы:

Поперечный шаг между ширмами:.

Продольный шаг:

.

Относительные поперечный и продольный шаги:

;

Количество параллельно включенных труб в ширме:

Количество параллельно включенных труб всего ШПП:

Внутренний диаметр труб: .

Число параллельных потоков пара в ШПП ; принимаем.

Живое сечение для прохода пара:

Расход пара через ШПП:

.

Проверка условий надежности работы металла труб по допустимой массовой скорости:

.

Т.к. полученная меньше рекомендуемых значений в 2 раза, , уменьшим живое сечение , приняв число параллельных потоков .

Тогда

Полная поверхность ШПП:

.

Угловой коэффициент ширмы: .

Расчетная поверхность ШПП:

.

Лучевоспринимающая поверхность входного сечения:

.

Лучевоспринимающая поверхность выходного сечения:

.

Угловой коэффициент с входного на выходное сечение:

.

Живое сечение для продуктов сгорания на входе:

Живое сечение для продуктов сгорания на выходе:

.

Среднее живое сечение для прохода газов:

.

Эффективная толщина излучающего слоя:

.

Дополнительная поверхность топочных экранов:

Дополнительная поверхность потолочного пароперегревателя, прилегающего к ШПП:

Дополнительная поверхность нагрева, прилегающая к ШПП:

Отношение:

Т.о. условие не выполняется. В расчете необходимо учитывать дополнительные поверхности нагрева.

Лучевоспринимающая поверхность ШПП:

.

Лучевоспринимающая дополнительная поверхность:

6.2 Тепловой расчет ширмового пароперегревателя с учетом дополнительных поверхностей

Температура и энтальпия газов на входе в ШПП:

; .

Температура газов за ШПП (принимаем предварительно).

Расчет ведем для двух значений

;

.

Энтальпия газов за ШПП, табл. 6, по и :

;

Тепловосприятие ШПП и дополнительных поверхностей по балансу:

;

.

Тепловосприятие ШПП по балансу:

;

;

;

.

Тепловосприятие по балансу дополнительных поверхностей:

;

.

Средняя температура газов в ШПП:

; ;

;

Объем продуктов сгорания, табл. 4: .

Средняя скорость газов:

;.

Коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка:

.

Число труб по ходу газов: .

Поправка на число рядов труб: т.к. , то .

Физические характеристики продуктов сгорания:

Таблица 7

		148·10-6

Объемная доля водяных паров: .

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава:

Таблица 8

	0,989	1	1,00
	0,987	0,999	1,00

Расчетные значения физических характеристик:

Таблица 9

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке:

;

;

;

.

Суммарное парциальное давление газов: .

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

;

;

;

.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:

;

,

где .

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания: .

Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами:

.

Коэффициент ослабления лучей продуктами сгорания:

;

.

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами, определим для и : ; .

Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки; определим для двух плоскостей лучевоспринимающей поверхности входного сечения ШПП по рис. 4

:

· для плоскости ;

· для плоскости .

Количество теплоты, получаемой излучением из топки:

;

среднее тепловое напряжение экранов топки: ;

произведение

;

;

.

Коэффициент излучения факела:

;

.

Поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива. Для угля:

.

Количество теплоты, , излучаемой из топки и ШПП на поверхности за ширмами:

Количество теплоты, воспринятое ШПП и дополнительными поверхностями излучением из топки:

;

.

Количество лучистой теплоты, воспринятой ШПП:

;

;

;

.

Суммарное количество теплоты, воспринятой ШПП, за счет охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки:

;

.

Температура и энтальпия пара на входе в ШПП. Согласно принятой схеме водопарового тракта (рис. 3), насыщенный пар из барабана котла (параметры и ) поступает в потолочный пароперегреватель.

Принимаем перегрев пара . Тогда:

;

(по и ).

Приращение энтальпии пара в ШПП:

;

.

Энтальпия пара на выходе из ШПП:

;

.

Температура пара на выходе из ШПП; определяем по и : ; .

Средняя температура пара в ШПП:

;

.

Температурный напор в ШПП:

;

.

Средний удельный объем пара; определяем по

и :

; .

Средняя скорость пара:

;

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару.

Определим значения физических свойств водяного пара при среднем давлении для двух расчетных значений средней температуры пара в ШПП.

Таблица 10

371	8,8	0,35	1,64
366	9,6	0,332	1,7

;

;

;

.

Коэффициент загрязнения ШПП:

· для , ;

· для , .

Температура загрязнений стенки трубы ШПП:

;

; ;

;

; .

Коэффициент теплоотдачи излучением:

;

;

;

;

Коэффициент использования ШПП: .

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

;

.

Коэффициент теплопередачи от газов к пару:

;

;

;

.

Тепловосприятие ШПП по уравнению теплопередачи:

;

.

Расчетную температуру газов на выходе из ШПП определяем методом графической интерполяции (рис. 5).

Исходные данные для построения графиков:

Таблица 11

Из графика .

Рис. 6. Графоаналитическое решение теплового баланса в ШПП

6.3 Окончательный расчет ширмового пароперегревателя

Энтальпия газов за ШПП по :

;

.

Тепловосприятие ШПП и дополнительных поверхностей по балансу:

.

Тепловосприятие ШПП по балансу:

;

.

Тепловосприятие по балансу дополнительных поверхностей:

.

Средняя температура газов в ШПП:

; .

Объем продуктов сгорания, табл. 4: .

Средняя скорость газов:

.

Коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка:

.

Число труб по ходу газов: .

Поправка на число рядов труб: т.к. , то .

Физические характеристики продуктов сгорания:

Таблица 12

951

Объемная доля водяных паров: .

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава:

Таблица 13

	0,99	0,98	0,987

Расчетные значения физических характеристик:

Таблица 14

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке:

;

.

Суммарное парциальное давление газов: .

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

;

.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:

,

где .

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания: .

Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами:

.

Коэффициент ослабления лучей продуктами сгорания:

.

Коэффициент излучения факела:

.

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами, определим для : .

Количество теплоты, получаемой излучением из топки:

.

Поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива. Для угля:

.

Количество теплоты, , излучаемой из топки и ШПП на поверхности за ширмами:

.

Количество теплоты, воспринятое ШПП и дополнительными поверхностями излучением из топки:

.

Количество лучистой теплоты, воспринятой ШПП:

;

.

Суммарное количество теплоты, воспринятой ШПП, за счет охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки:

.

Количество лучистой теплоты, воспринятой из топки дополнительными поверхностями нагрева, прилегающими к ШПП:

.

Суммарное количество теплоты, воспринятое дополнительными поверхностями нагрева, прилегающими к ШПП, за счет охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки:

.

Приращение энтальпии пара в ШПП:

.

Энтальпия пара на выходе из ШПП:

.

тепловой котел топливо пароперегреватель

7. Расчет конвективного пароперегревателя

C₂

Рис. 7. Эскиз ПП1-ой и 2-ой ступени

; ; .

6.1 Расчет геометрических характеристик пароперегревателя

6.1.1 Пароперегреватель состоит из труб размером расположенных с попречным шагом .

Число рядов труб по ходу газа m = 2

1 ступень КПП:

Поперечный шаг между змеевиками

Расположение труб коридорное, так как сжигается твердое топливо и необходимо очищать трубы от золовых частиц.

Количество параллельно включенных рядов змеевиков

Живое сечение для прохода пара

Расход пара через пароперегреватель.

(по заданию).

Проверка условия надежности метала труб по массовой скорости.

Полученное значение массовой скорости находится в пределах допустимых значений.

Уточняю

Продольный шаг между змеевиками

z₂=m·n₂=2·16=32

Уточняю с

с = 166+96+166+96+166+96+166 = 1012 мм = 1,012 м

Относительные продольный и поперечный шаги

Длина одного змеевика

Площадь змеевиков

Площадь ряда

Поверхность нагрева первой ступени пароперегревателя

Живое сечение для прохождения газов

Живое сечение для прохождения пара

Вторая ступень.

Продольный шаг между змеевиками

z2=m·n2

с = 0,75 м

Уточняю с

с = 166+96+166+96+166 = 690 мм = 0,69 м

z₂ = m·n₂ = 2·12 = 24

Площадь змеевиков

Площадь ряда

Поверхность нагрева первой ступени пароперегревателя

Живое сечение для прохождения газов

Живое сечение для прохождения пара

Общая поверхность нагрева пароперегревателя

Тепловой расчет конвективного пароперегревателя

Температура и энтальпия газов на входе во 2 ступень КПП:

;

Температура и энтальпия пара на выходе из 2 ступени КПП:

; ;

Температура и энтальпия пара на входе в 1 ступень КПП:

; ;

Тепловосприятие КПП по балансу

Энтальпия газов за первой ступенью КПП:

По таблице определяем температуру газов за 1 ступенью КПП:

Средняя температура газов в пароперегревателе.

Объем продуктов сгорания (табл.2).

Средняя скорость газов.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке.

Коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка.

Поправка на число рядов труб по ходу газа

, т.к. Z₂ > 1

Физические характеристики продуктов сгорания.

Таблица 15

706			0,59

Объемная доля водяных паров (табл.2).

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава

Таблица 16

706	0,99	1	0,99

Расчетные значения физических характеристик.

Таблица 17

706

Суммарное парциальное давление газов.

где, (см. табл. 2).

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.



Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами.

;

где , (для угля марки Г).

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания, (табл. 2).

.

Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами.

Коэффициент ослабления лучей продуктами сгорания.

где

Коэффициент излучения факела.

где

Средняя температура пара в пароперегревателе.

Средний удельный объем пара.

Определяем по

и ;

Средняя скорость пара.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару.

Физические свойства водяного пара при среднем давлении

Таблица 18

456	6,18	0,577	1,09

Коэффициент загрязнения пароперегревателя.

Для , принимаем:

Температура загрязнения стенки трубы пароперегревателя.

Коэффициент теплоотдачи излучением.



Теплоту излучения газового объёма, расположенного перед конвективной поверхностью нагрева или внутри её, учитывают приближённо увеличением расчётного коэффициента излучения

где А = 0,4 - коэффициент, зависящий от вида и марки топлива

l₀ и l_n - глубины газового объёма и поверхности нагрева, м

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

Принимаем:

Коэффициент тепловой эффективности.

Принимаем:

Коэффициент теплопередачи.

Среднелогарифмический температурный напор



Используя уравнение теплопередачи

определяем расчётную поверхность нагрева пароперегревателя

Отношение расчётной поверхности КПП к исходной:

Из полученных данных видно, что исходную площадь поверхности нагрева необходимо увеличить в 1,18 раз.

8. Приблизительный тепловой расчет экономайзера

Рис. 8. Схема экономайзера.

Температура и энтальпия воды на входе в экономайзер

Энтальпия воды на выходе из экономайзера

- теплота, воспринятая в потолочном пароперегревателе.

Количество теплоты, воспринятое в экономайзере по балансу:

9. Расчетная невязка теплового баланса

Расчетная невязка теплового баланса котла:

Выводы

Котел БКЗ 210-140 предназначен для работы с теплокафикационными турбинами при сжигании высокореакционных каменны углей.

Котел вертикально-водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией, П-образной компоновки.

Топочная камера призматическая, открытого, типа, полностью экранирована трубами диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 20), расположенными с шагом 64 мм. В нижней части топки трубами фронтового и заднего экранов образован выступ для улучшения аэродинамических характеристик в верхней части топки.

Удаление шлака твердое, механизированное, непрерывное.

Топка оборудована 6 улиточными горелками, расположенными в два яруса на задней стене.

Пароперегреватель радиационно-конвективного типа. Радиационная часть выполнена в виде потолочного перегревателя из труб 32*4 мм (сталь 20). Ширмы и конвективная часть пароперегревателя изготовлены из труб 32*4 (сталь 12Х1МФ и 12Х18Н12Т).

Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата, получаемого в специальной установке котла.

Экономайзер водяной из труб 32*4 мм (сталь 20) и воздухоподогреватель трубчастый (ст. 3) смонтированы последовательно в опускном газоходе. При нагревании конвективная шахта разширяется вверх.

Обмуровка котла представляет собой натрубную изоляцию из вулканитовых плит или асбоперлитовой напыляемой массы, огнеупорные материалы применены только в амбразурах горелок и гарнитурах.

Для очистки топочной камеры и пароперегревателя от золовых отложений предусмотрена паровая обдувка, по опускному конвективному газоходу - дробеочистка.

Котел снабжен необходимой арматурой, устройствами отбора проб пара и воды, контрольно-измерительными приборами. Процессы питания котла, регулирования температуры перегрева пара и горения автоматизированны.

Литература

1. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. под. ред М.П. Вукалович и др., М.«Энергия», 1979, 399с.

2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. под.ред. Н.В. Кузнецов, М. «Энергия», 1973, 296с.

3. Шевчук В.И. - Тепловой расчет парового котла. Учебное пособие по курсовому проектированию. Часть 1. Для студентов энергетического института. Издание 2-ое переработанное и дополненное - Одесса: ОНПУ, 2002.-100с.

Размещено на Allbest.ru