Тепловой поверочный расчет котла КЕ-25-14-255С

Средняя температура и давление пара в ПП

Средний удельный объём пара в ПП (определяется с помощью P_ср и t_ср [4, стр. 185])

Средняя скорость пара в ПП [4, стр. 55]

Поправка на внутренний диаметр трубы [4, стр. 230]

Значение номограммного КТО от стенки трубы к пару [4, стр. 230]

КТО от стенки трубы к пару [4, стр. 230]

Расчет КТО от дымовых газов к стенке трубы за счет излучения

Эффективная толщина излучающего слоя

Давление в газоходе котла [4, стр. 66]

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания [4, стр. 37]

Безразмерный коэффициент А_зл [4, стр. 38]

Коэффициент поглощения лучей частицами золы [4, стр. 38]

Коэффициент поглощения газовой среды

Степень черноты потока газов [4, стр. 66]

КТО излучением (принимается)

Коэффициент использования поверхности нагрева [4, стр. 68]

КТО от газов к стенке (в первом приближении)



Коэффициент тепловой эффективности ПП [4, стр. 71]

Температура стенки трубы [4, стр. 67]

Номограммный КТО излучением [4, стр. 238]

КТО излучением [4, стр. 238]

КТО от газов к стенке

Погрешность расчета

Коэффициент теплопередачи [4, стр. 50]



Тепловосприятие ПП по уравнению конвективного теплообмена

Относительная невязка баланса

Примечание: Величина ДQ_пп не должна превышать 2%. Что бы свести данный баланс необходимо увеличивать температуру перегретого пара, т.е. менять задание. При этом поменяется расход топлива и потребуется пересчитывать весь котёл. Грубая оценка показывает, что в данном случае пар перегревается выше положенного значения (225 °С) примерно на 8 °С, что, скорее всего, не критично для надежности ПП и для потребителя пара. Следует отметить, что повышенный перегрев способствует компенсации тепловых потерь в паропроводах за котлом. Кардинальным решением проблемы может быть ликвидация двух-трех змеевиков пароперегревателя, что на данном котле технически возможно.

Тепловой расчет КПI

Число рядов труб по ходу газов

Средняя глубина пучка (по чертежу)

Глубина камеры дожигания (по чертежу)

Коэффициент сохранения тепла в газоходах котла

Суммарные присосы воздуха

Энтальпия холодного воздуха

Тепловосприятие первого котельного пучка

Температура пароводяной смеси

Расчет среднего температурного напора

Температурный напор на входе дымовых газов в ступень

Температурный напор на выходе дымовых газов из ступени

Средний температурный напор в ступени

Расчет КТО от дымовых газов к стенке трубы за счет излучения

Эффективная толщина излучающего слоя

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания



Коэффициент поглощения лучей частицами золы

Коэффициент поглощения газовой среды

Степень черноты потока газов [4, стр. 66]

Поправка Дt_з [4, стр. 67]

Температура стенки трубы [4, стр. 67]

Номограммный КТО излучением [4, стр. 238]

КТО излучением без учета излучения дымовых газов из камеры дожигания [4, стр. 238]



Средняя температура дымовых газов в камере дожигания (оценивается приблизительно)

Коэффициент, учитывающий вид сжигаемого топлива, [4, стр. 68] А=0,4.

КТО излучением с учетом излучения дымовых газов из камеры дожигания [4, стр. 68]

Расчет КТО конвекцией от дымовых газов к стенке трубы

Скорость дымовых газов в пучке

Поправка на число рядов труб по ходу газов [4, стр. 221]

Поправка на свойства дымовых газов [4, стр. 221]

Поправка на геометрическую компоновку пучка (см. п. 9.21.3.5)

Значение номограммного КТО конвекцией [4, стр. 220]

КТО конвекцией [4, стр. 220]



Коэффициент использования для поперечно омываемых пучков труб [4, стр. 50]

КТО от газов к стенке трубы [4, стр. 50]

Коэффициент тепловой эффективности (см. п. 10.5.11.11)

Коэффициент теплопередачи [4, стр. 50]

Тепловосприятие первого котельного пучка по уравнению конвективного теплообмена [4, стр. 44]

Относительная невязка баланса

Тепловой расчет КПI во втором приближении

Тепловосприятие КПI (принимается)

Энтальпия дымовых газов на входе в ПП-КПI



Температура дымовых газов на входе в ПП-КПI (табл. 4.1)

Примечание: видно, что значение ?'_пп-кпI=890 °С в первом приближении отличается от значения ?'_п-кпI=928,2 °С во втором приближении не более чем на 50 °С. Поэтому согласно [4, стр. 101] разрешается не пересчитывать коэффициент теплопередачи.

Определение температурного напора

Температурный напор на входе дымовых газов в ступень

Температурный напор на выходе дымовых газов из ступени

Средний температурный напор в ступени

Тепловосприятие первого котельного пучка по уравнению конвективного теплообмена [4, стр. 44]



Относительная невязка баланса

Примечание: так как допустимая невязка баланса (±2%) [4, стр. 101] соблюдается, то тепловой расчет ПП-КПI окончен.

11. Поверочный тепловой расчет камеры дожигания

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из КД (см. п. 10.6.20, 10.6.21)

Температура дымовых газов на входе в КД (принимается)

Энтальпия дымовых газов на входе в КД (табл. 4.1)

Присосы воздуха в камеру дожигания не учитываются (см. разделы 3, 4)

Коэффициент сохранения тепла в газоходах котла

Энтальпия холодного воздуха

Преобладающим видом теплообмена в КД (благодаря отсутствию пучков труб, а так же наличии большого объёма газов) является излучение [7, стр. 132]. Теплообмен за счет конвекции существует, но им можно пренебречь. В этой связи [7, стр. 132] коэффициент теплопередачи будет ровняться коэффициенту теплоотдачи излучением

Тепловосприятие КД

Средняя температура дымовых газов к КД

Температура рабочего тела в трубах экранирующих камеру дожигания

Перепад температур Дt_з [4, стр. 67]

Температура слоя золовых отложений на трубах [4, стр. 67]

Температурный напор в КД [7, стр. 132]

Камера дожигания представлена на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 - Эскиз камеры дожигания

Площадь выходного окна топки (см. п. 13.18)

Угловой коэффициент тыльного экрана топки

Площадь входного окна КД

Расчетная поверхность нагрева входного окна камеры дожигания

Длина тыльного экрана топки, закрытая сверху шамотным кирпичом (см. рис. 11.1)

Ширина топки (см. п. 13.2)

Площадь экранных труб, ограничивающих КД и закрытых шамотным кирпичом,

Расчетная поверхность экрана, закрытого шамотным кирпичом, (с учетом обстоятельства, что КПД у лучистого тепловосприятия экранов, закрытых шамотным кирпичом, составляет 10% [4, стр. 42])

Площадь обмуровки нижнего барабана в районе КД (оценивается по чертежу; см. рис. 11.1)

Угловой коэффициент барабана

Расчетная поверхность экрана КД, покрывающего нижний барабан



Поверхность выходного окна КД (определяется по чертежу; см. рис. 11.1)

Вся тепловая энергия, передаваемая в сторону КП от раскалённых дымовых газов, находящихся в КД, будет полезно воспринята рабочим телом (кипящей водой). Поэтому угловой коэффициент углового окна КД равняется:

Расчетная поверхность нагрева выходного окна КД

Площадь левого бокового экрана КД (по чертежу)

Площадь правого бокового экрана КД (по чертежу)

Угловой коэффициент боковых экранов

Суммарная расчетная поверхность нагрева боковых экранов камеры дожигания

Расчетная поверхность КД

Полная поверхность экранов КД



Объём камеры дожигания (по чертежу)

Эффективная толщина излучающего слоя [4, стр. 66]

Удельный объём дымовых газов в районе КД (табл. 3.2)

Величины (табл. 3.2), [4, стр. 38]

Давление в газоходе котла [4, стр. 66]

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания [4, стр. 37]

Коэффициент поглощения лучей частицами золы

Суммарный коэффициент поглощения газовой среды

Степень черноты потока газов [4, стр. 66]

Значение номограммного коэффициента теплоотдачи [4, стр. 238]

Коэффициент теплопередачи (см. п. 11.7)

Тепловосприятие КД по уравнению теплообмена [4, стр. 44]

Относительная невязка баланса

Тепловой расчет КД во втором приближении

Тепловосприятие КД (принимается)

Энтальпия дымовых газов на входе в ступень



Температура дымовых газов на входе в КД (табл. 4.1)

Примечание: видно, что значение ?'_кд=975 °С в первом приближении отличается от значения ?'_кд=963,9 °С во втором приближении не более чем на 50 °С. Поэтому согласно [4, стр. 101] разрешается не пересчитывать коэффициент теплопередачи.

Средняя температура дымовых газов в КД

Температурный напор в КД [7, стр. 132]

Тепловосприятие КД по уравнению теплообмена [4, стр. 44]

Относительная невязка баланса

Примечание: так как допустимая невязка баланса (±2%) [4, стр. 101] соблюдается, то тепловой расчет КД окончен.

12. Поверочный тепловой расчет фестона

Наружный диаметр трубы

Шаг труб тыльного экрана

Средняя длина трубы фестона (см. рис. 13.1)

Ширина топки

Количество труб фестона

Расчетная поверхность нагрева фестона

Температура и энтальпия на выходе из фестона

Температура дымовых газов на входе в фестон (принимается)

Энтальпия дымовых газов на входе в фестон (см. табл. 4.1)

Тепловосприятие фестона (присосы воздуха не учитываются) [4, стр. 44]



Средняя температура дымовых газов в фестоне

Температура рабочего тела внутри труб фестона

Температурный напор в фестоне

Живое сечение для прохода дымовых газов [4, стр. 55]

Значения величин (см. табл. 3.2)

Скорость дымовых газов [4, стр. 54]

Согласно [4, стр. 106] для однорядного фестона коэффициент теплоотдачи (КТО) конвекцией рассчитывается как первого ряда шахматного пучка с коэффициентом C_s=1,0.

Относительный поперечный шаг труб фестона



Поправка на число рядов труб по ходу дымовых газов [4, стр. 222]

Поправка на физические свойства дымовых газов [4, стр. 222]

Значение номограммного КТО конвекцией от дымовых газов к стенке трубы [4, стр. 222]

Значение КТО конвекцией от дымовых газов к стенке трубы [4, стр. 222]

Объём топки

Объём камеры дожигания

Полная площадь стен топки

Площадь выходного окна топки

Площадь стен камеры дожигания

Эффективная толщина излучающего слоя [4, стр. 66]

Давление в газоходе котла [4, стр. 66]

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания [4, стр. 37]



Коэффициент поглощения лучей частицами золы [4, стр. 38]

Суммарный коэффициент поглощения газовой среды [4, стр. 38]

Степень черноты потока газов [4, стр. 66]

Температура слоя золовых отложений на трубах

Значение номограммного КТО излучением [4, стр. 238]

КТО излучением [4, стр. 238]

Коэффициент использования поверхности нагрева [4, стр. 68]

КТО от газов к стенке трубы [4, стр. 50]



Коэффициент тепловой эффективности фестона [4, стр. 71]

Коэффициент теплопередачи [4, стр. 60]

Тепловосприятие фестона по уравнению теплообмена [4, стр. 44]

Относительная невязка баланса

Расчет фестона во втором приближении

Тепловосприятие фестона (принимается)

Энтальпия дымовых газов на входе в фестон

Температура дымовых газов на входе в фестон (табл. 4.1)

Примечание: видно, что значение ?'_ф=980 °С в первом приближении отличается от значения ?'_ф=982,06 °С во втором приближении не более чем на 50 °С. Поэтому согласно [4, стр. 101] разрешается не пересчитывать коэффициент теплопередачи.

Средняя температура дымовых газов в фестоне

Температура рабочего тела внутри труб фестона

Температурный напор в фестоне

Тепловосприятие фестона по уравнению теплообмена [4, стр. 44]

Относительная невязка баланса

Примечание: согласно [4, стр. 106] допустимая невязка баланса в фестоне должна быть менее 5%, так как данное условие выполняется, то тепловой расчет фестона окончен.

13.Поверочный тепловой расчет топки

13.1 Продольный разрез топки представлен на рисунке 13.1, а её поперечный разрез - на рисунке 13.2

Рисунок 13.1 - продольный разрез топки

Ширина топки (см. рис. 13.2)

Глубина топки (см. рис. 13.2)

Поверхность зеркала горения

Примерная длина слоя топлива (см. рис. 13.1)

Площадь горящего на решетке топлива

Рисунок 13.2 - поперечный разрез топки

Длина неэкранированной части фронтового экрана (см. рис. 13.1)

Площадь неэкранированной части фронтового экрана



Длина экранированной части фронтового экрана (см. рис. 13.1)

Площадь экранированной части фронтового экрана

Длина экранированной части тыльного экрана (см. рис. 13.1)

Площадь экранированной части тыльного экрана

Выходное окно топки, в котором располагается фестон, разбивается на две поверхности:

- поверхность, контур которой простой, м²;

- поверхность, контур которой (благодаря перегруппировке труб фестона и труб одного из боковых экранов) сложный.

Длина простой поверхности фестона (см. рис. 13.1)

Площадь простой поверхности фестона

Длина l₃ (см. рис. 13.1)

Площадь сложной поверхности фестона (определена с помощью программы КОМПАС-3D v12)

Площадь выходного окна топки (с фестоном)



Площадь выходного окна без фестона (определена с помощью программы КОМПАС-3D v12; см. рис. 13.2)

Длина потолка топки (см. рис. 13.1)

Длина левого бокового экрана топки (см. рис. 13.2)

Площадь (см. рис. 13.1; определена с помощью программы КОМПАС-3D v12)

Площадь поверхности левого бокового экрана топки

Длина правого бокового экрана топки (см. рис. 13.2)

Площадь поверхности правого бокового экрана топки

Полная площадь поверхности стен топки

Высота экранированной части тыльного экрана (см. рис. 13.2)

Объём топки V₁ (см. рис. 13.1)

Объём топки V₂ (см. рис. 13.1)

Полный объём топки

Коэффициент загрязнения экранов [4, стр. 42]

Диаметр экранных труб

Шаг труб боковых и фронтового экранов

Шаг труб тыльного экрана

Относительные шаги труб боковых, фронтального и тылового экранов

Угловой коэффициент выходного окна, боковых и фронтового экранов [4, стр. 214]

Угловой коэффициент неэкранированной поверхности

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и фестоном, [4, стр. 42]

Коэффициент загрязнения выходного окна топки [4, стр. 42]

Коэффициент тепловой эффективности поверхностей топки [4, стр. 41]

Средний коэффициент тепловой эффективности топки [4, стр. 41]

Параметры (табл. 3.2)

Коэффициент рециркуляции [4, стр. 41]

Параметр забалластированности топочных газов [4, стр. 41]

Соотношение между поверхностью зеркала горения и поверхностью стен топки [4, стр. 40]

Параметр [4, стр. 40]

Параметр М [4, стр. 40]

Коэффициент (см. п. 8.6)

Присосы воздуха в топку (табл. 3.1)

Энтальпия холодного и горячего воздуха (см. п. 8.27.2)

Тепло, внесенное в топку горячим и холодным воздухом, [4, стр. 41]

Потери тепла в котле определены ранее

Располагаемое тепло рабочей массы топлива

Полезное тепловыделение в топке [4, стр. 41]

Адиабатическая температура горения [4, стр. 41], (табл. 4.1)

Температура на выходе из топки (принимается)

Энтальпия на выходе из топки (табл. 4.1)

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1кг топлива

Коэффициент сохранения тепла в газоходах котла

Тепло, воспринятое топке за счет излучения, [4, стр. 41]

Эффективная толщина излучающего слоя [4, стр. 66]

Давление в газоходе котла [4, стр. 66]

Параметры

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания [4, стр. 37]

Коэффициент для слоевого сжигания [4, стр. 38]

Коэффициент, учитывающий вид сжигаемого топлива, [4, стр. 38]

Коэффициент поглощения лучей частицами золы [4, стр. 38]

Коэффициент поглощения топочной среды [4, стр. 38]

Критерий Бугера [4, стр. 37]

Эффективное значение критерия Бугера [4, стр. 40]

Расчетный расход топлива

Расчетная температура на выходе их топки [4, стр. 43]



Абсолютная погрешность расчета

Примечание: согласно [4, стр. 104] величина не должна превышать ±100 ^°С. Так как данное условие соблюдается, то тепловой расчет топки окончен.

14 Сведение теплового баланса котла

Смысл теплового баланса котла заключается в том, что тепло, выделившееся при сжигании топлива, (с учетом КПД его использования) должно быть потрачено на подогрев рабочего тела в поверхности нагрева котла.

В анализируемом котле для интенсификации процесса слоевого сжигания (в том числе для ускорения сушки топлива) установлен воздухоподогреватель, который также помогает утилизировать теплоту уходящих дымовых газов. Воздух, забирая тепло от дымовых газов, направляет эту энергию обратно в топку, т.е. это тепло циркулирует в пределах котла. Поэтому тепловосприятие воздухоподогревателя не учитывается в тепловом балансе котла.

Располагаемое тепло одного кг сжигаемого топлива

КПД котла (брутто)

Тепло, воспринятое в топочной камере за счет излучения,

Тепловосприятие фестона на выходе из топки

Тепловосприятие камеры дожигания

Тепловосприятие первого и второго по ходу газов, котельных пучков

Тепловосприятие пароперегревателя

Тепловосприятие водяного экономайзера

Потеря тепла от механического недожога топлива

Абсолютная невязка теплового баланса котла [4, стр. 102]



Относительная невязка теплового баланса котла

Примечание: согласно [4, стр. 102] относительная невязка баланса (дQ) не должна превышать 0,5%. Необходимое условие соблюдается, тепловой расчет котла окончен.

Заключение

В результате проделанной работы был произведен поверочный тепловой расчет котла КЕ-25-14-225С. Первый раздел посвящен рассмотрению конструкции котла. В последующих четырех разделах предоставлена информация характеризующая эффективность использования данного вида топлива в котельной установке. Полученное значение коэффициента полезного действия котла (КПД) брутто - 82,46% можно охарактеризовать как высокое, в расчетах использовались нормативные значения присосов воздуха в газовый тракт. В действительности же КПД котла скорее всего имеет несколько меньшие значения (на уровне 60%...70%)

Классическая методика расчета проводится по ходу дымовых газов, начиная с топки и в данном котле заканчивая экономайзером, и сводится два баланса, по температуре горячего воздуха и по температуре уходящих газов. Никакие методические положения [4] в этой курсовой работе не нарушены, хотя расчет был произведен не по ходу дымовых газов, а против хода дымовых газов, с хвоста котла. Один баланс (±40 °С) по температуре горячего воздуха выродился, так как, когда подошли к расчету топки, воздухоподогреватель уже сосчитали, и температура горячего воздуха уже известна, и ей задаваться не нужно, поэтому баланса (±40 °С) нет, так как расчет был произведен с хвоста котла. По ходу расчета, в фестоне появляется температура и энтальпия дымовых газов на выходе из топки, и был произведен расчет топки. При поверочном расчете топки разрешается невязка по температуре газов на выходе из топки (±100 °С). Когда начинали считать топку температура горячего воздуха была известна, так же известна энтальпия. При расчете топки задаемся температурой дымовых газов которая была сосчитана на входе в фестон, и было показано что погрешность не превышает допустимое значение (±100 °С).

Список использованных источников

1 В.Н. Бутина, И.О. Бурова Отраслевой каталог: котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Москва: Издательство 1992. _ 230с.

2 Общество с ограниченной ответственностью «Энергомашхолдинг»

3 Обществой с ограниченной ответственностью «Бийская энергетическая компания» http://biek.ru/ 21.01.2014.

4 Тепловой расчет котлов (нормативный метод). - СПб: Издательство НПО ЦКТИ, 1998. - 256 с.

5 «Все для котлов».

6 Сергеев А.В. Справочное учебное пособие для персонала котельных: Тепломеханическое оборудование котельных. - СПб: Издательство, 2005. - 345 с.

7 Фурсов И.Д. Коновалов В.В. Конструирование и тепловой расчет паровых котлов. Учебное пособие, Барнаул. - 2001 - 265 с.

Размещено на Allbest.ru