Поверочный тепловой расчёт теплогенерирующей установки

Потери теплоты на собственные нужды неизбежны, однако для их снижения необходимо проводить следующие мероприятия: 1) заменять паровые форсунки механическими, с воздушным распылением, что позволит снизить расход пара на распыление топлива; 2) проводить наладку экономического режима паровой обдувки или заменять её дробеочисткой или виброочисткой, что также приведёт к экономии пара; 3) снижать расход теплоты на подогрев питательной воды за счёт максимального возврата конденсата; 4) использовать выпар деаэраторов для подогрева химически очищенной воды; 5) продувать котлы в соответствии с оптимальным режимом, усовершенствовать схему продувки и использовать теплоту продувочной воды и вторичного пара из расширителя непрерывной продувки; 6) снижать расход теплоты на мазутное хозяйство; 7) устранять неплотности во фланцевых соединениях, в арматуре, утечки из вентилей нижних точек и из предохранительных клапанов.

Снижение потерь теплоты за счёт оптимального топочного режима

Влияние топочного процесса на экономичность работы котла весьма велико в первую очередь за счёт изменения величины химической неполноты сгорания (q3) и механического недожога (q1). На их величину влияют: видимое теплонапряжение топочного объёма , коэффициент избытка воздуха а.

Для снижения потерь теплоты от химической (q3) неполноты сгорания можно рекомендовать проведение следующих мероприятий: 1) обеспечение достаточного количества воздуха для горения с интенсивным его перемешиванием с топливом; 2) поддержание оптимального напряжения в топке и расчётной температуры в топке; 3) перевод котлоагрегатов на автоматическое регулирование соотношения “топливо-воздух” (т.е. обеспечение оптимального избытка воздуха); 4) забор воздуха на горение из наиболее горячих зон котельного зала. При сжигании жидкого топлива следует обеспечить требуемую температуру подогрева мазута, хорошую фильтрацию, а также распыление и интенсивное его перемешивание с воздухом для горения. При сжигании твёрдого топлива в слое необходимо применять острое дутьё в топках для каменных углей, обеспечить механизированный непрерывный заброс топлива на решётку.

Для снижения потерь тепла от механической неполноты сгорания проводят следующие мероприятия: предварительную подготовку топлива (дробление крупных кусков угля и отсев мелочи); сжигают топливо с определённым ограничением содержания мелочи и постоянным содержанием зольности; обеспечивают правильное распределение воздуха и равномерное горение топлива на площади решётки; обеспечивают постоянное перемешивание слоя, не допуская прогаров и завалов; применяют в необходимых случаях острое дутьё.

Снижение потерь теплоты в окружающую среду.

В соответствии с правилами Гостехнадзора все элементы котлов, трубопроводов, перегревателей, экономайзеров и вспомогательного оборудования, расположенные в местах, доступных для обслуживающего персонала, должны иметь температуру наружной поверхности тепловой изоляции не выше 45С. При соблюдении этих условий потери теплоты в окружающую среду с 1м2 поверхности не будет превышать 350Вт/м2. Для снижения потерь в окружающую среду во время всего периода эксплуатации и во время ремонта необходимо: 1) постоянно следить за качеством тепловой изоляции; 2) использовать частично тепловыделения от оборудования путём забора теплового воздуха из верхней зоны котельного агрегата и подачи его на всос дутьевого вентилятора; 3) не допускать снижения разряжения меньше 10-20 Па в топке с целью предотвращения выбивания пламени и газов через неплотности топочной гарнитуры.

Снижение потерь теплоты с уходящими газами.

Наибольшими потерями теплоты котельного агрегата являются потери с уходящими газами. Например, по данным испытаний ЦКТИ им. И.И.Ползунова, для котлов КЕ - 6,5 - 14 потери с уходящими газами составляют 13, а для котлов КЕ - 4 - 15С -12. Кроме того, потери с уходящими газами значительно зависят от единичной паропроизводительности котельного агрегата. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами в основном применяют развитые конвективные антикоррозионные поверхности нагрева, такие, как воздухонагреватели из стеклянных труб, керамические набивки в регенеративных вращающихся воздухонагревателях и т.п. Следует всегда помнить, что снижение температуры уходящих газов на 12 - 14С - это повышение КПД котла на 1.

Основными мероприятиями, позволяющими снизить потери тепла с уходящими газами, являются: 1) соблюдение минимального по условиям полного горения коэффициента избытка воздуха; 2) повышение газоплотности котлоагрегата и снижение присосов холодного воздуха; 3) борьба со шлакованием экранных и радиационных поверхностей нагрева путём отладки топочного режима; 4) регулярная качественная очистка наружных поверхностей нагрева конвективных пакетов труб; 5) поддержание качественного водяного режима с целью предотвращения внутренних отложений в трубах котельного агрегата; 6) поддержание в барабане котла номинального давления; 7) поддержание расчётной температуры питательной воды; 8) правильное конструктивное оформление конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающее более полное омывание их газами со скоростью, обеспечивающей самоотдувку; 9) обеспечение плотности непроницаемости газовых перегородок, предотвращающих протекание газов мимо конвективных пакетов труб; 10) обеспечение марки и качество сжигаемого топлива, соответствующего расчётному; 11) установка развитых хвостовых поверхностей нагрева; 11) применение для котельных, сжигающих природный газ, вакуумных деаэраторов, позволяющих снизить температуру питательной воды до 65- 70С (по сравнению с температурой 104С при атмосферных деаэраторах), что позволит обеспечить более глубокое охлаждение газов.

Использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.

Существуют различные методы использования теплоты непрерывной продувки воды: 1) непосредственная подача воды в качестве теплоносителя в систему отопления; 2) подача продувочной воды для подпитки тепловой сети; 3) использование теплоты отсепарированного пара в деаэраторе со сбросом в дренаж отсепарированной воды; 4) использование отсепарированного пара в деаэраторе и теплоты отсепарированной воды в теплообменнике для подогрева сырой воды. При этих методах сокращение потерь теплоты с продувкой в каждом случае определяется расчётным путём.

Снижение потерь конденсата.

Конденсат в котельных с паровыми котлами - наиболее ценная составляющая питательной воды. При сокращении его потерь снижаются расходы теплоты на продувку, и повышается возможность более эффективного использования топлива. Все потери можно разделить на 4 основные группы: 1) потери вследствие несовершенства схем сбора конденсата; 2) потери от неплотностей оборудования линий трубопроводов; 3) потери вследствие чрезмерного слива (при пусках, остановках котлов с непрерывной продувкой, перелив конденсата в дренаж при отсутствии автоматического управления конденсатными насосами и т.д.); 4) потери пара на собственные нужды без возврата конденсата (с паровой обдувкой), на распыление мазута в паровых форсунках (при открытом подогреве цистерн с мазутом) и т.д.

Для снижения потерь конденсата необходимо: а) устранять испарения и утечки (через неплотности сечением 1мм2 теряется в зависимости от давления в паропроводе от 5 до 20 кг/ч пара и более; вследствие неплотностей в арматуре, фланцевых соединениях трубопроводов теряется основная масса конденсата от 20 до 70); б) заменять паровые форсунки механическими, паромеханическими или с воздушным распылением; в) снижать расход на собственные нужды (особенно где имеются питательные насосы с паровым приводом); г) для работы деаэратора обязательно устанавливать охладитель выпара. Внутрикотельные потери конденсата обычно поддаются ежедневному учёту и контролю. Для полной и точной их оценки проводят специальные исследования. Однако в эксплуатации ориентировочно они могут быть оценены по измерению добавки химически очищенной воды. Все места испарений и утечек, установленных на основании визуальных осмотров, устраняют.

Глава III. МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОЛДЕЛИ И БЛОК-СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ

Для теплового расчёта теплогенерирующей установки используется нормативный метод ВТИ - ЦКТИ, в основе которого положено составление и решение для всего теплогенератора и для каждой поверхности нагрева в отдельности, системы нелинейных алгебраических уравнений. В эту систему входят уравнения материального баланса расходов теплоносителей и рабочих сред, уравнение теплообмена между средами, а также уравнение теплового баланса, в котором тепло, отданное газами, приравнивается теплу, воспринятому паром, водой или воздухом. Поэтому теплогенерирующая установка представляет собой нелинейный объект с распределёнными параметрами, которые на выходе из каждой поверхности нагрева определяют граничные условия на выходе в последующие, и её расчёт целесообразно проводить по ходу движения продуктов сгорания от топки к хвостовым поверхностям нагрева. В зависимости от назначения различают конструктивный и поверочный расчёт теплогенерирующей установки.

Конструктивный расчёт выполняется при проектировании нового котельного агрегата. В курсовом и дипломном проектировании, как правило, проводится поверочный тепловой расчёт, в связи, с чем его методика подробно рассматривается в данном пособии.

Поверочный расчёт проводится для существующих котельных установок с известными размерами и конструктивными характеристиками топки и конвективных поверхностей нагрева. Задачей поверочного теплового расчёта является определение тепловых характеристик теплогенератора, используемых для оценки экономичности и надёжности его работы (КПД, расход топлива, температуры воды, пара, газов и воздуха в различных точках его элементов). Поверочный тепловой расчёт даёт исходные материалы для выбора вспомогательного оборудования, гидравлического, прочностного и других расчётов надёжности.

Поверочный тепловой расчёт обычно осуществляется итерационными методами (например, методом последовательных приближений), которые удобно проводить на ПК, что даёт возможность применять компактные алгоритмы с минимальным количеством ошибок и исключить накопление погрешностей округления от цикла к циклу.

Прежде чем приступить к выполнению поверочного теплового расчёта следует изучить конструкцию и устройство котельного агрегата и отдельных его элементов, пользуясь чертежами, справочной литературой и рекомендациями, изложенными в п. I, II главах настоящего пособия.

Тепловой расчёт рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1.Расчёт горения топлива, объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания;

2.Расчёт теплового баланса котла, определение его КПД и расхода топлива;

3. Расчёт топочной камеры;

4. Расчёт отдельных поверхностей нагрева последовательно по ходу газа до хвостовых поверхностей включительно;

5. Составление сводной таблицы результатов расчёта по всем элементам котлоагрегата, которая должна содержать основные показатели, характеризующие работу каждой поверхности нагрева, температуру газов и рабочей среды на концах поверхности, средние скорости газов и рабочей среды, коэффициент теплопередачи, температурный напор, количество тепла, полученного рабочей средой от продуктов сгорания, размер поверхности нагрева.

III- 1. Топливо, объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Состав топлива и теплота его сгорания

Расчётные характеристики топлива принимаются из справочной литературы, перечень которой приведён в библиографическом списке.

1. Для твёрдого и жидкого топлива берётся состав рабочей массы в процентах:

,

выход летучих веществ на горючую массу - Vг, % и низшая теплота сгорания рабочей массы топлива - , кДж/кг.

2. Для газообразного топлива, представляющего собой смесь горючих и негорючих компонентов, берётся состав сухого газа в процентах по объёму и низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива , при нормальных условиях (0,1 МПа и 0 0С).

Объём воздуха и продуктов сгорания

Все расчёты воздуха и продуктов сгорания ведутся в кубических метрах на 1м3 газообразного топлива (при нормальных условиях) на 1кг твёрдого или жидкого топлива. При этом предполагается, что топливо полностью сгорает. Теоретически необходимый объём воздуха (при ), м3/кг (м3/м3), определяют по формулам:

а) для твёрдого и жидкого топлива:

; (III-1)

б) для газообразного топлива:

; (III-2)

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

Теоретические объёмы продуктов сгорания (при ) для твёрдых и жидких топлив, м3/кг (м3/м3), вычисляют по формулам:

а) объём трёхатомных газов:

; (III- 3)

б) объём двухатомных газов:

; (III-4)

в) объём водяных паров:

Размещено на http://www.allbest.ru/

; (III-5)

Соответствующие формулы для газообразных топлив (м3/м3):

; (III-6)

; (III-7)

; (III-8)

где dг.тл. - влагосодержание топлива, отнесённое к 1м3 сухого газа (г/м3);

при tг. Тл.=10 0С можно считать, что dг.тл.=10 г/м3.

Коэффициент избытка воздуха в рассматриваемом сечении:

; (III- 9)

где Дб - величина присоса воздуха (находится по табл. III-I);

бТ - коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.

Объём воздуха при б>1, м3/кг (м3/м3), будет равен:

; (III-10).

Объём продуктов сгорания твёрдых, жидких и газообразных топлив при >1 отличается от теоретического на величину объёма воздуха водяных паров, поступающих в парогенератор с избыточным воздухом.

Таблица III-1.

Присосы воздуха в газоходах котлоагрегатов при номинальной нагрузке

Участки газового тракта	Д б
1	2
Топки: Газомазутные и пылеугольные камерные топки с жидким шлакоудалением: 1) при наличии металлической обшивки 2) без металлической обшивки	0,05 0,08
Слоевые топки: 1) механические и полумеханические 2) ручные	0,10 0,30
Газоходы: Фестона и ширмового перегревателя первого конвективного пучка второго и третьего конвективных пучков (на каждый участок) перегревателя Экономайзера стального одноступенчатого экономайзера стального двухступенчатого (на каждую ступень) экономайзера чугунного с обшивкой экономайзера чугунного без обшивки Воздухоподогревателя стального трубчатого одноступенчатого то же двухступенчатого (на каждую ступень) воздухоподогревателя со стеклянными трубами воздухоподогревателя пластинчатого (на каждую ступень) воздухоподогревателя регенеративного золоуловителя	0 0,05 0,10 0,05 0,08 0,04 0,10 0,20 0,06 0,03 0,10 0,10 0,25 0,05
Газопроводы от воздухоподогревателя до дымососа: Стальные на каждые 10 м длины То же, кирпичные	0,01 0,05

Так как присосы воздуха не содержат трёхатомных газов, то объём этих газов не зависит от коэффициента избытка воздуха и во всех газоходах остаётся постоянным и равен теоретическому:

.

Объём двухатомных газов и водяных паров, м3/кг (м3/м3), определяется по формулам:

; (III- 11)

. (III- 12)

Суммарный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3):

. (III- 13)

Объёмные доли трёхатомных газов, равные парциальным давлениям газов при общем давлении 0,1МПа, определяются по формулам:

; (III- 14)

; (III- 15)

. (III- 16)

При сжигании твёрдых топлив концентрацию золы в дымовых газах (г/м3) рассчитывают по формуле:

; (III- 17)

где аун - доля золы топлива, уносимая газами.

Приведённая величина уноса золы:

. (III- 18)

Расчёты по определению объёмов воздуха и продуктов сгорания сводят в табл. III- 3. В таблице последовательность и количество расчётных участков конвективных поверхностей должны соответствовать компоновке нагрева в рассчитываемом парогенераторе. При компоновке в “рассечку” перегревателя с пароохладителем рассчитывают два участка: до пароохладителя и после него; хвостовых поверхностей - отдельно каждую ступень экономайзера и воздухоподогревателя.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии теоретического объёма воздуха и продуктов сгорания отнесённые к 1кг или 1м3 сжигаемого топлива при температуре 00С кДж/кг (кДж/м3) рассчитывают по формулам:

; (III- 19)

, (III-20)

где , , ,- удельные энтальпии воздуха трёхатомных газов, азота и водных паров соответственно, кДж/м3.

Значения, , ,- для данной температуры принимают по табл. III -2.

Кроме того, при расчёте на ПК теплоёмкости CO2, N2 и водяных паров определяют по интерполяционным полиномам пятой степени:

, (III-21)

где значения коэффициентов ai приведены в табл. IX- I нормативного метода /10/.

Таблица III - 2.

Удельные энтальпии воздуха, газов и золы

, 0С					, кДж/кг
	кДж/м3
1	2	3	4	5	6
30 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000	39 132 266 403 542 684 830 979 1130 1281 1436	169 357 559 772 996 1222 1461 1704 1951 2202	130 260 392 527 664 804 946 1093 1243 1394	151 304 463 626 794 967 1147 1335 1524 1725	81 169 264 360 458 561 663 768 874 984
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200	1595 1754 1931 2076 2239 2403 2566 2729 2897 3064 3239 3399	2457 2717 2976 3240 3504 3767 4035 4303 4571 4843 5115 5387	1545 1695 1850 2009 2164 2323 2482 2642 2805 2964 3127 3290	1926 2131 2344 2558 2779 3001 3227 3458 3688 3926 4161 4399	1096 1206 1360 1517 1758 1830 2066 2184 2385 2512 2640 2760

Энтальпию продуктов сгорания при б>1, кДж/кг (кДж/м3), подсчитывают по формулам:

, (III- 22)

. (III- 22 а)

Таблица III - 3.

Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Величины	Единицы измерения	Топка, фестон	Участки конвективных поверхностей нагрева
1	2	3	4	5	6	7	8
1.Расчётный коэффициент избытка воздуха в газоходе, б 2. Объём трёхатомных газов, 3. Объём двухатомных газов, 4. Объём водяных паров, 5. Суммарный объём дымовых газов, 6. Объёмные доли трёхатомных газов, 7. 8.	- м3/кг м3/м3 - Ѕ - - Ѕ - - Ѕ - - - -
9. Концентрация золы, 10. Приведённая величина уноса золы,	г/м3 кг/кДж

Если приведённая величина уноса золы из топки:

,

то к энтальпии дымовых газов добавить энтальпию золы (кДж/кг), определяемую по формуле:

, (III - 23)

где - удельная энтальпия золы (табл. III - 2).

Результаты расчёта по определению энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в разных газоходах сводят в табл. III - 4.



Рис. III - 1. I - диаграмма продуктов сгорания

Для дальнейших расчётов без использования ПК удобна графическая интерполяция, для чего по данным таблицы III - 3 строят - диаграмму на миллиметровой бумаге (рис. III - 1).

При расчёте на ПК данные таблицы III - 4 используются для нахождения по заданной температуре энтальпии газов и, наоборот: по заданной энтальпии - температуры для каждой поверхности нагрева при помощи интерполяционного полинома Лагранжа /10/.

III - 2. Расчёт теплового баланса, определение КПД и расхода топлива

Тепловой баланс котельного агрегата выражает количественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой (располагаемой теплотой топлива ) и суммой полезно использованной теплоты Q1 и тепловых потерь Q2, Q3, Q4,Q5,Q6 шл.

Для твёрдого и жидкого топлива располагаемая теплота:

, (III - 24)

где QВ.ВН. - теплота, внесённая воздухом, кДж/кг;

iтл. - физическая теплота топлива, кДж/кг.

, (III - 25)

где - отношение количества воздуха на выходе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому;

и - энтальпии теоретически необходимого количества воздуха после его подогрева, например в калорифере, и холодного воздуха.

Физическую теплоту топлива iтл учитывают при паровом подогреве мазута:

, (III - 26)

где tМ - температура подогретого мазута (принимается равной 120 - 130 0С).

Удельную теплоёмкость мазута вычисляют по формуле:

. (III - 27)

Для газообразного топлива, располагаемая теплота (кДж/м3):

. (III - 28)

Таблица III - 4.

Энтальпии продуктов сгорания

Поверхность нагрева, коэффициент избытка воздуха за ней	Температура за поверхностью, , 0С	Энтальпия, кДж/кг
1	2	3	4	5	6	7
Топка	2000 1500 1000 900 800 700
Фестон	1000 900 800 700 600 500
Пароперегреватель	900 800 700 600 500 400
Конвективный пучок	800 700 600 500 400
Водяной экономайзер	400 300 200 100
Воздухоподогреватель	300 200 100

Статьи теплового баланса

Общее уравнение теплового баланса кДж/кг (кДж/м3) имеет вид:

(III - 29)

или в процентах:

. (III -30)

Q1 (q1) находим как остаточный член уравнения теплового баланса после определения всех потерь теплоты.

Таблица III - 5.

Расчётные характеристики камерных марок топок для сжигания горючих газов и мазутов

Топливо	Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки,	Допустимое тепловое напряжение объёма топки, q ·V, кВт/м3	Потеря теплоты от химического недожога топлива, q3, %
Мазут Природный, попутный и коксовый газы Доменный газ	1,1-1,15 1,1-1,15 1,1-1,15	290 350-460 230	0,5 0,5 1,4

Меньшие значения - для агрегатов паропроизводительностью 50 т/ч.

Примечания: 1. Потеря теплоты от механического недожога топлива незначительна и её можно не учитывать.

2. Для газомазутных топок, длительное время работающих на мазуте, характеристики топок применяются по мазуту.

Расчётные потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания (q3 и q4) принимают из расчётных характеристик топок (табл. III - 5), потерю тепла от наружного охлаждения находят по табл. III - 6 в зависимости от паропроизводительности агрегата.

Таблица III - 6.

Потери тепла от наружного охлаждения котельного агрегата

Паропроизводительность	2,5	4,0	6,5	10	16	20	25	35	50	75	100	160
Потери тепла	3,6	2,8	2,3	1,7	1,4	1,3	1,2	1,1	0,9	0,8	0,7	0,6

Потерю теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий дымовых газов уходящих из парогенератора и холодного воздуха:

, (III - 31)

где - энтальпия уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха и температуре , кДж/кг (кДж/м3). Значение находят из предыдущего расчёта по принятой ;

- энтальпия холодного воздуха, кДж/кг (кДж/м3);

Значение находят по принятой .

- потеря физической теплоты шлаков, определяется для твёрдых топлив при их камерном сжигании с жидким шлакоудалением и слоевом сжигании. При камерном сжигании с сухим шлакоудалением увеличивается, если :

, (III - 32)

где аун - доля золы, уносимой газами;

- энтальпия золы, приведена в табл. III - 2;

- температура шлаков при сухом шлакоудалении, равна 600 0С, при жидком - температура жидкого состояния золы t3 + 1000С. t3 принимается по приложению /13/.

Суммарную потерю теплоты в парогенераторе находят по формуле:

, (III - 33)

КПД генератора брутто:

, (III - 34)

Коэффициент сохранения теплоты (учитывающий потерю тепла) определяют по формуле:

, (III - 35)

Расход топлива, подаваемого в топку, кг/с (м3/с), рассчитывают по формуле:

, (III - 36)

где D - паропроизводительность агрегата, кг/с (принимается по заданию);

iп - удельная энтальпия пара при давлении и температуре в выходном коллекторе парогенератора, кДж/кг (для агрегатов с перегревателем и без перегревателя определяют по термодинамическим свойствам насыщенного и перегретого пара);

iпв - удельная энтальпия питательной воды, кДж/кг;

iкип- удельная энтальпия воды при температуре кипения и давлении в барабане, кДж/кг;

Dпр - расход воды на продувку парогенератора (кг/с), причём

, (III - 37)

где Р- продувка, % (принимается по заданию).

Если Р2%, то член в формуле III - 36 не учитывается.

Расчётный расход топлива с учётом механической неполноты сгорания находят по формуле:

, (III - 38)

Расчёты по определению теплового баланса и других величин сводят в таблице III - 7.

Таблица III - 7.

Наименование величин	Обозначение	Способ определения	Результат
Потери от химической неполноты сгорания топлива Потери от механической неполноты сгорания топлива Потери от наружного охлаждения агрегата Потери с уходящими газами Потери физической теплоты шлаков Суммарные потери КПД генератора брутто Коэффициент сохранения теплоты Расход топлива Расчётный расход топлива	Вр	По расчётным характеристикам топки (табл. III-5) -Ѕ- по табл. III - 6 по табл. III - 30 по табл. III - 32 по табл. III - 33 по табл. III - 34 по табл. III - 35 по табл. III - 36 по табл. III - 38



Рис. III-2. Блок-схема алгоритма основной программы



Рис. III-3. Блок-схема алгоритма расчёта объёмов воздуха и характеристик продуктов сгорания



Рис. III-4. Блок-схема алгоритма расчёта энтальпии продуктов сгорания



Рис. III- 5. Блок-схема подпрограммы расчёта теплоёмкостей и энтальпий продуктов сгорания



Рис. III-6. Блок-схема алгоритма расчёта теплового баланса показателей работы котельного агрегата

Описанный расчёт характеристик продуктов сгорания и расчёт теплового баланса котельного агрегата реализуется программой №1 состоящей из трёх подпрограмм (рис. III - 2). В подпрограмме 1 в зависимости от вида топлива осуществляется расчёт объёмов воздуха и характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева (рис. III - 3). В подпрограмме 2 (рис. III - 4) происходит расчёт энтальпии продуктов сгорания, причём расчёт теплоёмкостей по интерполяционному полиному, а расчёт самих энтальпий с учётом вида топлива внесён в подпрограмму 3 (рис. III -5), к которой обращается подпрограмма 2 при расчёте каждой поверхности нагрева. Подпрограмма 4 реализует расчёт теплового баланса котельного агрегата, определяет КПД, расчётный расход топлива и другие показатели работы котельного агрегата (рис. III - 6).

III - 3. Расчёт теплообмена в топке

Передача теплоты в топке происходит в основном излучением. Доля конвективного теплообмена относительно мала и при расчёте им пренебрегают.

Если бы в топке существовал теплообмен между топливом и газами и её лучевоспринимающими поверхностями, то вся теплота горения расходовалась бы только на нагрев газов, т. е. топочные газы имели бы максимально возможную температуру, которая называется теоретической или адиабатической температурой горения. В реальном процессе горения температура газов на любом участке ниже адиабатической. Температурой газов на выходе из топки считают температуру в выходном окне топки, перед трубами фестона , которой в начале расчёта задаются, а в конце уточняют по формуле:

, (III - 39)

где Та - температура газов, которая была бы при их адиабатическом сгорании, К;

ц - коэффициент сохранения теплоты (находится по формуле III - 35);

Вр - расчётный расход топлива (определяется по формуле III - 38);

- средняя теплоёмкость газов на выходе из топки (находится по принятой температуре на выходе из топки);

VГ - объём газов на выходе из топки (находится по формуле III -13);

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

Fст - площадь стен топки (принимается по конструкции топки).

Площадь лучевоспринимающей поверхности в топке равна:

, (III - 40)

где Fпл - площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью, м2;

X - угловой коэффициент лучевоспринимающей поверхности данного участка (зависит от конструкции экрана или пучка и определяется по графику (рис. III -7)).

, (III - 41)

где b - расстояние между осями крайних труб лучевоспринимающей поверхности;

L - средняя освещённая длина труб экрана;

, (III - 42)

Значение L; S-шаг труб; z-количество труб в экране, шт. находится по конструктивным размерам топки из чертежей или технических данных парогенератора.

Степень экранирования топки:

, (III - 43)

где Fст - полная площадь стен топки, м2;

- площадь суммарной лучевоспринимающей поверхности топки, м2.

Рис. III-7. Графики для определения угловых коэффициентов гладкотрубных однорядного (а), двухрядного (б) экранов и z-рядных пучков (в - коридорного, г - шахматного):

1- с учётом излучения обмуровки при е>1,4d;

2- то же при е=0,8d;

3- то же при е=0,5d;

4- то же при е=0;

5- без учёта излучения обмуровки при е0,5d.

Коэффициент загрязнения и экранирования экранов находится по данным табл. III - 8 (рис. III - 22).

Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающих поверхностей топки находится по формуле:

, (III - 44)

Площадь суммарной эффективности лучевоспринимающей поверхности топки, имеющей открытые гладкотрубные экраны, закрытые огнеупорными материалами, равна:

, (III - 45)

Для учёта характера распределения температуры в топке находится параметр М. При сжигании газа и мазута:

, (III - 46)

При камерном сжигании высокореакционных топлив и слоевом сжигании всех топлив:

, (III - 47)

При камерном сжигании малореакционых твёрдых топлив (АШ и Т) и каменных углей с повышенной зольностью:

, (III - 48)

В этих формулах XТ характеризует относительное положение максимума температуры топочных газов и принимается в зависимости от конструктивных характеристик топки и вида сжигаемого топлива по таблице III - 9 (рис. III - 11).

Полезное тепловыделение в топке равно, кДж/кг (кДж/м3):

, (III - 49)

где QВ - количество теплоты, выносимое воздухом, кДж/кг (кДж/м3);

QВ.ВН. - тепло, выносимое после воздухоподогревателя, кДж/кг (кДж/м3). Значения , принимаются по заданной температуре воздуха по таблице III - 2. Значения QТ приравниваются при в соответствии с чем методом интерполяции по данным табл. III - 3 определяется адиабатическая температура горения Та.

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания кДж/кгК (кДж/м3К)

котельный топливо сгорание теплообмен

, (III-49а)

Таблица III - 8.

Условные коэффициенты загрязнения и закрытия экранов

Тип экрана	Вид топлива	Коэффициент
Открытые гладкотрубные и плавниковые экраны Ошипованные экраны, покрытые огнеупорной массой в топках с твёрдым шлакоудалением Экраны, закрытые шамотным кирпичом	Газообразное топливо Мазут АШ и ПА, тощие и каменные угли, бурые угли , фрезерный торф Бурые угли при газовой сушке и прямом вдувании Экибастузский уголь Все топлива при слоевом сжигании Все топлива То же	0,65 0,55 0,45 0,55 0,35-0,40 0,60 0,20 0,10

Примечание. При периодической работе топки на различных топливах (пыль, мазут, газ) коэффициент загрязнения принимается для топлива, которое наиболее сильно загрязняет поверхность экранов.

Таблица III - 9.

Конструктивные особенности топки	Значение коэффициента XТ
Топки с горизонтальным развитием факела (парогенераторы ДКВ, ДКВР, КЕ, ДЕ с V-образным факелом) Слоевые топки: при сжигании топлива в тонком слое при сжигании топлива в толстом слое инвертные топки с пылеугольными горелками Камерные топки с горизонтальным расположением горелок и верхним отводом газов hГ - высота расположения осей горелок от пода до топки НТ - общая высота топки от пода до середины выходного окна (принимается по конструктивным характеристикам топки) Значения ДX: для шахтно-мельничных топок с открытыми или эжекционными амбразурами при установке рассекателей Для пылеугольных топок при горизонтальном расположении вихревых горелок То же для прямоточных горелок Для газомазутных топок: при т/ч при т/ч	0,3 0,1 0,14 0,25ч0,3 0 0,15 0 0,1 0 0,15

Для жидкого и газообразного топлива температура дымовых газов на выходе из топки может находиться в пределах 900-1250 0С, причём более низкие значения принимаются для агрегатов с более низкой производительностью. Для большинства видов твёрдого топлива температура дымовых газов на выходе из топки выбирается из условия предупреждения шлакования последующих поверхностей нагрева, т. е. принимается не выше 11000С. Кроме того, температура газов на выходе из топки должна учитывать ПДК вредных веществ в их составе.

Эффективная степень черноты факела при слоевом или камерном сжигании твёрдого топлива рассчитывается по номограмме (рис. III - 9) или по формуле:

, (III - 50)

где е - основание натуральных логарифмов;

Р - давление в топке, принимается равным 0,1 МПа;

S - эффективная толщина излучающего слоя, м, определяемая по формуле:

, (III - 51)

где VТ - активный объём топки, м3 (определяется по конструктивным характеристикам топки).

Коэффициент ослабления лучей топочной средой, , рассчитывают при температуре газов на выходе из топки по формуле:

, (III - 52)

где kкокс=10, значения и зависят от вида топлива и способа его сжигания.



Рис. III - 8. Номограмма для определения коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами

Рис. III -9. Номограмма для определения степени черноты продуктов сгорания топлива



Рис. III - 10. Графики для определения коэффициента ослабления лучей золовыми частицами:

1 - при сжигании пыли в циклонных топках;

2 - при сжигании углей, размолотых в шаровых барабанных мельницах;

3 - при сжигании углей, размолотых в среднеходных и молотковых мельницах и мельницах-вентиляторах;

4 - при сжигании топлива в слоевых топках и дроблёнки в циклонных топках;

5 - при сжигании торфа в камерных топках.



Рис. III - 10а. Графики для определения коэффициента тепловосприятия по высоте топки (газомазутное топливо)

- для низкореакционных топлив; для высокореакционных топлив (каменный и бурый уголь, торф) ;

- при камерном сжигании; при слоевом сжигании.

Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды, состоящей из трёхатомных газов, равен:

, (III - 53)

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:

, (III - 54)

или находится по номограмме (рис. III - 8).

- для котлов без наддува,

где Р - давление в топке.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, , рассчитывают по формуле (рис.III - 10):

, (III - 55)

где dзл - среднее значение эффективного диаметра золовых частиц (мкм), принимается по табл. III - 10.

Таблица III - 10.

Тип топки	Тип мельницы	Вид топлива	dзл, мкм
Пылеугольная Циклонная Слоевая	шаровая , среднеходная, быстроходная и молотковая	все топлива все топлива кроме торфа кроме торфа торф пыль дроблёнка все топлива	13 16 16 16 24 10 20 20

Степень черноты топки:

- для слоевых и факельно-слоевых топок:

, (III - 56)

- для камерных топок:

, (III - 57)

где - для слоевых топок;

S=0 - для камерных топок.

При сжигании жидких и газообразных топлив топка заполнена светящимся пламенем, состоящим из продуктов сгорания и сажистых частиц и несветящимися газообразными продуктами.

Эффективная степень черноты газомазутного факела равна:

, (III - 58)

где асв и аF - степень черноты, которой бы обладал факел пи заполнении топки светящимся или только несветящимся пламенем соответственно.

Для определения m находим тепловое напряжение топки:

, (III - 59)

Если кВт/м2, то:

- m=0.1 для газа;

- m=0,55 для жидкого топлива.

Если кВт/м2, то:

- m=0,6 для газа;

- m=1для жидкого топлива.

Если кВт/м2, то значение m находят методом линейной интерполяции:

, (III - 60)

, (III - 61)

Коэффициент ослабления лучей несветящимися газами рассчитывается по формулам (III - 55) и (III - 56), а коэффициент ослабления лучей светящейся частью газомазутного пламени, равен:

, (III - 62)

где kсаж - коэффициент ослабления лучей светящимися сажистыми частицами, равен:

, (III - 63)

Для газообразного топлива:

или

, (III - 64)

где m и n - количество атомов углерода и водорода в топливе.

При принимают .

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания Vср и степень черноты аф, рассчитываются по предварительно принятой температуре газов на выходе из топки , которая выбирается по виду и составу топлива, допустимой концентрации окислов азота в топке, конструкции топки и других факторов. Если определённая по расчёту температура газов на выходе из топки отличается от принятой более чем на 0С, то найденную в результате расчёта температуру следует принять за исходную, затем уточнить значение Vср и аф при расчёте по формуле (III - 39) , определить новое значение . Полученную температуру затем проверяют на устойчивость горения топлива и отсутствие шлакования поверхностей, расположенных в выходном окне топки, в соответствии с рекомендуемыми значениями для твёрдых топлив. Нижний предел температуры определяется из условий сохранения устойчивости горения, а верхний предел ограничивается необходимостью предотвращения шлакования поверхностей нагрева, расположенных в выходном окне топки.

Для топок, в которых сжигаются жидкие и газообразные топлива, эти ограничения температур снимаются, т. к. устойчивость горения этих топлив очень высока, а возможность шлакования отсутствует. Ограничения накладываются условиями эксплуатации конвективных поверхностей нагрева. Не рекомендуется, чтобы температура газов на выходе из топки была боде 12000С для мазута и 12500С для газа.

Если найденная из расчёта температура выходит за допустимые пределы по условию устойчивого горения или шлакования, то проводится конструкторско-поверочный расчёт теплообмена в топке или заменяется тип топки.

Концентрация окислов азота в топке определяют по формуле (г/м3):

, (III - 65)

где Dэ - эквивалентный диаметр топки (определяется по конструктивным размерам);

qv - расчётное тепловое напряжения топки, кВт/м3, находится по формуле:

, (III - 66)

Полученное значение концентрации окислов азота сравнивают со значением концентрации окислов азота для различных видов топлива:

- уголь - 0,93 г/м3 продуктов сгорания;

- мазут - 0,82 г/м3 продуктов сгорания;

- природный газ - 0,42 г/м3 продуктов сгорания.

В случае превышения полученной над известной, расчёт повторяется при других конструктивных размерах топки или коэффициенте избытка воздуха.

Общее тепловосприятие топки при расчёте на 1 кг (м3) топлива, кДж/кг (кДж/м3) определяется по формуле:

, (III - 67)

Средняя часовая удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки (кВт/м2) определяется по формуле:

, (III - 68)

Распределение удельной тепловой нагрузки по высоте и стенкам топочной камеры, равно:

, (III - 69)

где зВ - коэффициент распределения тепловой нагрузки (находится по графику (рис. 10а));

зст - коэффициент распределения тепловосприятия между стенками (табл. III - 11).



Рис.III-11. К определению относительного уровня расположения горелок в камерных топках

Таблица III - 11.

Значение коэффициента распределения тепловосприятия между стенами топки

Стена топки	зст
Задняя, при фронтовом расположении горелок То же, при открытых амбразурах шахтно-мельничных топок Любая (в остальных случаях)	1,1 1,2 1,0

Расчёт топки сводим в таблицы III - 12, III - 13.

Таблица III - 12.

Поверочный расчёт теплообмена в топке при сжигании твёрдого топлива.

Величина	Единица размерности	Результат расчёта
Наименование	Обозначение	Расчётная формула или способ определения
1	2	3	4	5
Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности		По конструктивным размерам	м2
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов		То же	м2
Площадь лучевоспринимающей поверхности закрытых экранов		То же	м2
Полная площадь стен топочной камеры		То же	м2
Коэффициент загрязнения и закрытия экранов		По табл. III - 8	-
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности			-
Эффективная толщина излучающего слоя	S		м
Полная высота топки	НТ	По конструктивным размерам	м
Высота расположения горелок	hТ	То же	м
Относительный уровень расположения горелок	XГ	(или опред. по табл. III - 9)	-
Параметр, учитывающий распределение температур в топке	М
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки			-
Температура горячего воздуха	tГ.В.	По предварительному выбору	0С
Энтальпия горячего воздуха		По результатам расчёта (табл. III - 3)	кДж/кг
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом	В		кДж/кг
Полезное тепловыделение в топке	QТ		кДж/кг
Адиабатическая температура горения		По табл. III - 4	0С
Те6мпература газов на выходе из топки		По предварительному выбору	0С
Энтальпия газов на выходе из топки		По табл. III - 4	кДж/кг
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания			кДж/кг
Объёмная доля: - водяных паров		По табл. III - 3	-
- трёхатомных газов		По табл. III - 3	-
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов		То же	-
Произведение			мМПа
Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами		Формула III - 54	1/(мМПа)
золовыми частицами		Формула III - 55	1/(мМПа)
частицами кокса			1/(мМПа)
Безмерные параметры		Принимается по способу снижения	-
		То же	-
Коэффициент ослабления лучей топочной средой			-
Суммарная сила поглощения топочного объёма			-
Степень черноты факела	аф	Формула III - 50	-
Степень черноты топки	аТ	Формула III - 56 или III - 57	-
Тепловая нагрузка стен топки	qr		кВт/м2
Температура газов на выходе из топки		Формула III - 39	0С
Энтальпия газов на выходе из топки		Табл. III - 4	кДж/кг
Концентрация окислов азота		Формула III - 65	г/м3
Общее тепловосприятие			кДж/кг
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки			кВт/м2

Таблица III - 13.

Поверочный расчёт теплообмена в топке при сжигании газообразного или жидкого топлива

Величина	Единица размерности	Результат расчёта
Наименование	Обозначение	Расчётная формула или способ определения
1	2	3	4	5
Активный объём топки и камеры догорания	VТ	По конструктивным расчётам	м3
Суммарная площадь поверхности стен топки и камеры догорания	Fст	То же	м2
Площадь лучевоспринимающей поверхности топки и камеры догорания	НЛ	То же	м2
Эффективная толщина излучающего слоя	S		м
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности			-
Высота топки до середины выходного окна	НТ	По конструктивным размерам	м
Высота расположения горелок	hГ	То же	м
Коэффициент	XТ		-
Параметр, учитывающий распределение температур в топке	М
Коэффициент избытка воздуха в топке			-
Температура воздуха в котельной	tXB	По выбору	0С
Энтальпия холодного воздуха		Табл. III - 4	кДж/кг
Температура горячего воздуха	tГВ	По выбору	0С
Энтальпия горячего воздуха		Табл. III - 4	кДж/кг
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом			кДж/кг
Полезное тепловыделение в топке		Таблица III - 49	кДж/кг
Адиабатическая температура горения		Таблица III - 4	0С
Температура газов на выходе из топки		По выбору	0С
Энтальпия газов на выходе из топки		Таблица III - 4	кДж/кг
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания			кДж/(кг·К)
Объёмная доля: водяных паров		По расчёту	-
трёхатомных газов		То же	-
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов			-
Суммарная поглощательная способность			м·МПа
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами	k	Формула III - 54	-
Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды		Формула III - 58	1/(мМПа)
Степень черноты несветящейся части факела	af	Формула III - 61	-
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами	kсаж	Формула III - 63	1/(мМПа)
Коэффициент ослабления светящейся частью топочной среды	kсв	Формула III - 62	1/(мМПа)
Степень черноты светящейся части факела	асв	Формула III - 60	-
Коэффициент заполнения объёма топки светящейся частью пламени	m	В зависимости от величины qv	-
Степень черноты факела	аф	Формула III - 58	-
Степень черноты топки	аТ		-
Тепловая нагрузка стен топки			кДж/(м2·0С)
Температура газов на выходе из топки		Формула III -39	0С
Энтальпия газов на выходе из топки		Табл. III - 4	кДж/кг
Концентрация окислов азота		Формула III - 65	г/м3

Поверочный расчёт топки при известных её размерах и величине радиационных лучевоспринимающих поверхностей нагрева, сводится к определению температуры газов на выходе из топочной камеры по формуле III - 39, в которую входят величины зависимые и независимые от температуры газов на выходе из топки. Кроме того, проводится проверка расчёта горения на содержание окислов азота в топочных газах по формуле III - 65. В связи с этим расчёт топки проводится на ПК методом последовательных приближений. Блок-схема алгоритма расчёта базируется на методике расчёта, приведенной в табл. III - 12 и III - 13.

Описанная методика расчёта теплообмена в топке представлена блок-схемой расчёта (рис. III - 12). Расчёт основан на итерационном процессе уточнения температуры газа на выходе из топки. Учитывается также необходимость соблюдения предельно допустимой концентрации окислов азота, в противном случае предусмотрен повторный расчёт.

III-4. Расчёт фестона, испарительных пучков и перегревателя

Фестон и испарительные пучки непосредственно соединены с барабаном и определяют общую схему котельного агрегата. Если перед фестоном или испарительным пучком расположен конвективно-радиационный перегреватель, то его рассчитывают до расчёта испарительных поверхностей.

Расчёт испарительных поверхностей выполняют совместным решением 2-х уравнений: уравнения теплового потока от газов к рассчитываемой поверхности:

, (III - 70)

и уравнения теплопередачи:

, (III - 71)

где ц - коэффициент сохранения теплоты;

J' и J"- энтальпии газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, кДж/м3 (кДж/кг);

Д б - присос воздуха на рассчитываемом участке газохода;

- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при tпрс, кДж/м3 (кДж/кг);

К - коэффициент теплопередачи рассчитываемого участка, Вт/(м2К);

Дt - средний температурный напор, 0С;

Н - расчётная площадь конвективной поверхности нагрева, м2.

ВР - расчётный расход топлива, кг/с.



Рис. III-12. Блок-схема алгоритма расчёта теплообмена в топке

Поверочный расчёт фестона и испарительных пучков выполняют в следующем порядке.

1. По чертежу и техническим характеристикам парогенератора составляют расчётную схему (рис.III - 20) и таблицу конструктивных размеров и характеристик поверхностей нагрева фестона и испарительных пучков (табл.III - 14). Наименование расчётных участков в таблице должно соответствовать расчётной схеме парогенератора.

Таблица III - 14.

Конструктивные размеры и характеристики поверхностей нагрева фестона и испарительных пучков

Показатели	Единица измерения	Фестон	Испарительные пучки
Наименование	Обозначение
Диаметр труб наружный Количество труб в ряду Общее количество труб в рассматриваемом участке Средняя длина труб Расчётная площадь поверхности нагрева Расположение труб (шахматное, коридорное) Шаг труб: поперёк движения газов вдоль движения газов Относительный шаг труб: поперечный продольный Размеры сечения газохода поперёк движения газов Площадь живого сечения для прохода газов	d z1 z bср Н - S1 S2 S1/d S2/d A B F	мм шт. шт. м м2 - мм мм - - м м м2

Примечание. Если испарительный пучок на части не делится, то в графе “Испарительные пучки” заполняется только первый столбец.

При значительном различии длины труб по разным рядам пучка средняя длина труб находится по формуле:

, (III - 72)

где n1, n2, … - количество труб длины l1 , l2, …;

z- общее количество труб в пучке.

Расчётную площадь поверхности нагрева фестона в трубных пучках находят по формуле:

, (III - 73)

При определении Н учитывают только поверхность, омываемую газами.

2. Предварительно задаются температурой газов на выходе из рассчитываемого участка, которую принимают исходя из газового потока . Ориентировочные значения температурного перепада следующие:

- для фестона с количеством рядов труб не более трёх ; больше трёх ;

- для фестона и испарительного пучка, расположенного непосредственно за фестоном ;

- для испарительных пучков, расположенных до перегревателя с количеством рядов труб не более трёх (например, для агрегатов ДКВР) ; больше трёх ;

- для испарительных пучков за перегревателем ;

- для испарительных пучков агрегатов, не имеющих перегревателей, .

В первом приближении меньшие значения принимают для парогенераторов с развитыми хвостовыми поверхностями.

3. По таблице (табл. III - 4) или диаграмме (рис. III - 1) находят энтальпию газов за рассчитываемым участком , соответствующую предварительно принятой ?.

4. По формуле III - 70 рассчитывают количество теплоты, отданное газами конвективной поверхности нагрева, Q1.

5. Определяют коэффициент теплопередачи К и средний температурный напор Дt (см. рис. III - 19).

6. По уравнению теплопередачи (III-71) рассчитывают значение конвективного тепловосприятия газохода QТ. Если в зоне рассчитываемого газохода находятся дополнительные поверхности нагрева (например, настенные краны), площадь которых не менее 5 % основной, то учитывают также тепловосприятие дополнительной поверхностей:

. (III - 74)

Значение Кдоп и Дtдоп принимают такими же как и для основной поверхности, независимо от конструктивного выполнения.

7. Правильность расчёта оценивают по величине расхождения (%) тепловосприятий, определённых по формуле ( III - 1 ) и уравнению тепловосприятий

( III - 2):

, (III - 75)

Если расхождение ДQ не превышает 2 % для испарительных пучков и 5 % для фестона, то расчёт не уточняют, а предварительно принятую температуру газов на выходе из рассчитываемого участка считают окончательной. При больших расхождениях принимают новое значение температуры газов на выходе из рассчитываемой поверхности нагрева, и расчёт повторяют, добиваясь необходимой сходимости QF и QT.

Для второго приближения целесообразно выбирать значение температуры, отличающееся от принятого в первом приближении не более чем на 50 0С. В этом случае коэффициент теплопередачи не пересчитывается, заново определяется температурный напор, и проводятся расчёты по формулам (III - 70 и III - 71). Конечную температуру для 2-го приближения выбирают такой, чтобы при QT>QF она была больше чем при первом приближении и наоборот.

Если и после второго приближения расхождение между QF и QT окажется больше допустимого, следует задаться новым значением температуры и повторить расчёт, причём, если расчётное значение температуры отличается от первоначального больше чем на 500С, то повторяется весь расчёт. Окончательным считается температура и тепловосприятие, входящие в формулу (III - 70).

Предварительно, перед поверочным расчётом перегревателя, составляем расчётную схему поверхности нагрева перегревателя с указанием на ней известных до начала расчёта параметров газа и пара.

Используя техническую документацию перегревателя, составляем таблицу конструктивных размеров и характеристик (табл. III - 15).

Таблица III - 15.

Конструктивные размеры и характеристики перегревателя

Размеры и характеристики	Размерность	Ступень
Наименование	Обозначение	Расчётная формула или способ определения
Диаметр труб Количество труб в ряду (поперёк газохода) Количество труб в ряду (по ходу газохода) Средний шаг труб: поперечный продольный Расположение труб в пучке Характер омывания Средняя длина змеевика Суммарная длина труб Полная площадь поверхности нагрева Площадь живого сечения на входе То же на выходе Средняя площадь живого сечения газохода Количество параллельно включенных змеевиков Площадь живого сечения	d/d вн z1 z s1 s2 - - L УL H F ? F " Fср m f	По конструктивным размерам То же То же По конструктивным размерам	мм шт. шт. шт. шт. - - м м м2 м2 м2 м2 шт. м2

Поверочный расчёт перегревателя или ступени проводят также методом последовательных приближений, так как неизвестных больше, чем расчётных уравнений. Предварительно задаются одной из неизвестных величин, т.е. температурой газов или пара на выходе из перегревателя или ступени, тогда как температура и энтальпия газа перед перегревателем или ступенью известны из расчёта предыдущей поверхности нагрева. Известны также параметры пара на одном конце рассчитываемого участка. При поверочном расчёте перовой ступени перегревателя (по ходу пара) параметры на входе в ступень принимают равными параметрам пара на выходе из барабана парогенератора. Параметры пара на выходе из 2-ой ступени даются в задании на проектирование. Неизвестны параметры газов за ступенью и параметры пара между ступенями.

В первом приближении неизвестную температуру можно ориентировочно определить исходя из предположения, что перепад температуры пара Дtст является частью температурного перепада всего перегревателя Дtпе пропорциональной отношению площадей поверхности нагрева ступени Нст и всего перегревателя Нпе , т.е. :

, (III - 76)

Так, ориентировочное значение температуры пара перед выходной ступенью определяют по формуле:

,

где t" пе - температура пара в выходном коллекторе парогенератора, 0С.

Порядок поверочного расчёта ступени перегревателя следующий.

1. Предварительно принимают неизвестную температуру пара.

2. Находят общее и конвективное количество теплоты, полученное от пара в рассчитываемом участке.

3. Находят энтальпию газов на выходе из перегревателя по формуле:

, (III - 77)

где Qк.пе - конвективная теплота восприятия перегревателем;

Qдоп - тепловосприятие дополнительных поверхностей;

- энтальпия газов в начале газохода, кДж/м3;

- энтальпия холодного воздуха присосов, кДж/м3.

4. Вычисляют коэффициент теплопередачи К и температурный напор Дt для рассчитываемой поверхности.