Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет - ЭНИН

Направление - 140100 Теплоэнергетика и теплотехника

Кафедра - Теоретической и промышленной теплотехники

ТЕПЛОВОЙ ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛА Е-75-40К

Курсовой проект по курсу «Котельные установки и парогенераторы»

ФЮРА.311232.001.ПЗ

Томск - 2014



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой ПГС и ПГУ

_____________А.С. Заворин

(подпись)

«____»_____________2013г.

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсового проекта

Студенту гр.

1. Тема курсового проекта

2. Срок сдачи студентом готовой работы 12.05.14

3. Исходные данные к работе

Сжигаемое топливо - Уголь Каахемского месторождения, [№ 99]

Рабочую массу топлива, состав(%) смотрите в книге: Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, Спб, 1998.

Паропроизводительность D = 71 т/ч

Давление в барабане Рб = 4,0 МПа

Давление перегретого пара Рпп = 3.8 МПа

Температура перегретого пара tпп = 445 С

Температура питательной воды tпв = 145 С

Величина продувки р = 3 %

Температура уходящих газов выбирается самостоятельно студентом.

4. Содержание текстового документа

4.1. Титульный лист.

4.2. Задание.

4.3. Реферат.

4.4. Содержание.

4.5. Введение.

4.6. Расчетные характеристики топлива.

4.7. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

4.8. Тепловой баланс котельного агрегата.

4.9. Тепловой расчет топочной камеры.

4.10. Расчет пароперегревателя.

4.11. Тепловой расчет низкотемпературных поверхностей нагрева.

4.12. Расчетная невязка теплового баланса котельного агрегата.

4.13. Заключение.

4.14 Список использованных источников.

4.15. Приложения.



РЕФЕРАТ

Курсовая работа 57 с., 2 рисунка, 2 табл. , 4 источника литературы, графическая часть на формате А1 - 2 листа. Продольный разрез котла- 1лист(А1).Поперечный разрез котла- 1 лист (А1).

Объектом исследования является котельный агрегат типа Е - 75 - 40К

Цель работы - тепловой поверочный расчёт котла Е-75-40К.

Котел Е-75-40К предназначен для получения перегретого пара, используемого в промышленности, строительстве, на транспорте, в коммунальном, сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды. Горячую воду используют для отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для коммунально-бытовых нужд населения

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007, редакторе формул Math Type 6.9.



Содержание

• Введение
• 1. Расчетные характеристики топлива
• 2. Материальный баланс рабочих веществ в котле
• 3. Тепловой баланс котельного агрегата
• 4. Характеристики и тепловой расчет топочной камеры
• 5. Расчет фестона
• 6. Расчет пароперегревателя I ступени
• 7. Расчет пароперегревателя II ступени
• 8. Расчет экономайзера
• 9. Расчет воздухоподогревателя
• 10. Тепловой баланс котла
• Заключение
• Приложение:
• Список использованной литературы


ВВЕДЕНИЕ

Основным оборудованием, вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и отопительных установках, является парогенераторы и водяные котлы. Промышленные предприятия потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектростанциями, промышленными районами отопительными котельными. При комбинированной или раздельной выработке электрической и тепловой энергии чаще всего в качестве теплоносителя применяется водяной пар.

Котел Е-75-40К предназначен для получения перегретого пара, используемого в промышленности, строительстве, на транспорте, в коммунальном, сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды, отопление и вентиляцию, а также для малых электростанций. Котел может работать в закрытых и полуоткрытых котельных, и рассчитан на установку в районах с сейсмичностью до 6 баллов (включительно).

Паровой котел типа Е-75-40К рассчитан на работу на каменных углях.

Вертикально-водотрубный однобарабанный котел с естественной циркуляцией выполнен по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева. Диапазон изменения паропроизводительности 70 - 100 от номинальной.

Топочная камера с твердым шлакоудалением экранирована трубами диаметром 60*3 мм. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части камеры трубы заднего экрана разделены в четырехрядный фестон. Экраны разделены на 12 самостоятельных контуров.

Для сжигания каменного угля топочная камера котла Е-75-40К оборудована тремя пылеугольными горелками, расположенными последовательно с одной из боковых сторон.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм с толщиной стенки 40 мм выполняется из стали 20 К.

Пароперегреватель конвективный, змеевиковый, вертикальный с коридорным расположением труб диаметром 38*3 мм, выполнен из двух блоков, расположенных за фестоном в поворотном газоходе между топкой и конвективным газоходом. Температура перегрева пара регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя.

Водяной экономайзер кипящего типа гладкотрубный, стальной, змеевиковый, выполнен из труб диаметром 32*3 мм, состоит из трех блоков, расположенных в конвективном газоходе котла.

Трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа выполнен из стальных труб 42*1,5 мм. Состоит из трех блоков.

Очистка труб экранов топки, пароперегревателя производится стационарными пароструйными обдувочными устройствами.

Каркас котла металлический, сварной конструкции, с обшивкой. Обмуровка трехслойная состоящая из теплоизоляционных плит, диатомового кирпича и шамотного кирпича.

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

Таким образом, котел типа Е-75-40К может удовлетворить как технологические нужды в паре, так и потребности для отопления и ГВС, а также может работать на малых электростанциях.



1. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА

Сжигаемое топливо: Каахемское месторождение[1,таблица I, № 99].

Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния, %

для заданного твердого или жидкого топлива [1,таблица I, № 99]:

Wr=5%;

Аr=14,3%;

Sr(о+р)=0,4%;

Сr=65%;

Нr=4,8%;

Nr=1,0%;

Оr =9,5%.

Wr+ Аr +Sr(о+р)+ Сr+ Нr+ Nr+ Оr=100%;

5+14,3+0,4+65+4,8+1+9,5=100%.

Низшая теплота сгорания: [1,таблица I, № 50]

Q=25,41 МДж/кг.

2. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Целью данного раздела является определение объемов продуктов сгорания, зависящих от характеристик рабочего топлива, и их энтальпий в различных частях котельного агрегата.

Определение объемов воздуха и продуктов сгорания.

При сжигании твердого топлива теоретическое количество расходуемого на горение сухого воздуха VB0, м3/кг, определяется по формуле[1, п.4-02]:

V0Н = 0,0889·(Сr + 0,375·SrОр+К) + 0,265·Нr - 0,0333·Оr;

V0H = 0,0889·(65 + 0,375·0,4) + 0,265·4,8 - 0,0333·9,5 =6,746 м3/кг.

Так как обеспечить идеальное смешение воздуха с топливом в процессе подготовки топлива к сжиганию не удается, то для более полного выгорания топлива воздух в топку котла подают в количестве V0Н < VB.

Действительное количество воздуха, поступающее в топку, м3/кг

VH = бT· V0H,

где бT - коэффициент избытка (расхода) воздуха, зависящий от вида сжигаемого топлива, его качества, степени измельчения, способа сжигания, а также от конструкции топочного устройства; выбирается по [1,стр.173,табл.XVIII] бT = 1,2.

VH = 1,2·6,75 = 8,1 м3/кг.

3Объемы продуктов сгорания, получающиеся при полном сгорании каменного угля [1, п.4-02]:

- трехатомных газов

;

м3/кг;

- азота

;

м3/кг;

- водяных паров

;

м3/кг.

Присосы воздуха (Дб = 0 ч 0,2) по элементам котла и газоходам, находящимся под разряжением, а также в пылеприготовительную установку могут быть приняты согласно нормам [1,стр.174,табл.XIX].

Ранее бT приняли равным 1,2;

после I ступени пароперегревателя принимаем Дб = 0,015;

после II ступени пароперегревателя Дб = 0,015;

после экономайзера принимаем Дб = 0,08;

после воздухоподогревателя Дб=0,06.

Определяем действительные объемы водяных паров и дымовых газов , а также объемные доли трехатомных газов и водяных паров для каждого газохода и составляем таблицу 1.

Действительные объемы водяных паров и дымовых газов при избытке воздуха определяем по следующим формулам [1, п.4-02]:

;

.

Объемные доли трехатомных газов и водяных паров соответственно [1, п.4-02]:

;

.



Таблица 1 - Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы

Величина	размер-ность	V0Н = 6,7474 V0.N2Н = 5,338 V0.RO2Н = 1,216 V0.H2OН = 0,703
		топка и фестон	Пароперег- реватель I ступени	Паропе- регрева- тель II ступени	экономайзер	воздухоподогреватель
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева б" = бТ + УДбi		1,2	1,215	1,23	1,31	1,37
Средний коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева бСР		1,2	1,2075	1,22	1,27	1,34
Объем водяных паров VH2OН= V0.H2OН + 0,0161 (бСР - 1) V0Н	м3/кг	0,7217	0,7225	0,724	0,729	0,737
Полный объем газов VГН = V0.RO2Н + V0.N2Н + V0.H2OН + (бСР - 1) V0.Н	м3/кг	8,6189	8,67	8,773	9,098	9,57
Объемная доля трехатомных газов rRO2 = V0.RO2Н / VГН		0,14	0,139	0,137	0,132	0,126
Объёмная доля водяных паров rН2О = VН2ОН / VГН		0,084	0,0833	0,082	0,08	0,077
Суммарная объёмная доля rП = rRO2 + rН2О		0,224	02,222	0,219	0,212	0,203
Безразмерная концентрация золовых частиц м3Л = 0,01 Ar aУН / GГ		0,0189	0,0118	0,0116	0,0113	0,010

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Вычисляем энтальпии теоретически необходимого количества воздуха, энтальпии газов и энтальпии продуктов сгорания в диапазоне температур с шагом .

Энтальпии продуктов сгорания представлены в - таблице 2, по которой построены -диаграмма.

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха и продуктов сгорания при и расчетной температуре , определяем по следующим формулам [1,п.4-06]:

;

;

где ,,,, - энтальпии 1 м3 влажного воздуха, углекислого газа, азота, водяных паров и золы, кДж/кг•К.

Энтальпия продуктов сгорания при на 1 кг топлива [1, п.4-06]:

, кДж/кг.

Таблица 2 - Энтальпии продуктов сгорания (-таблица)

, °C	I0.Г, кДж/кг	I0.В, кДж/кг	IЗЛ, кДж/кг	IГ, кДж/кг
				б''топка и фестон =1,2	б''паропере- греватель I ступени =1,215	б''паропе- регреватель II ступени =1,23	б''эконома- йзера=1,31	б''возду- хоподо- грева- тель =1,37
				IГ, кДж/кг	IГ, кДж/кг	IГ, кДж/кг	IГ, кДж/кг	IГ, кДж/кг
100	1007	895	10,9					1349
200	2041	1801	22,9				2622	2730
300	3108	2718	35,8			3768	3986	4149
400	4200	3656	48,9			5089	5382	5600
500	5325	4621	62,2		6380	6450	6819	7096
600	6480	5599	76		7759	7843	8291	8627
700	7663	6604	89,9	9073	9172	9271	9800	10195
800	8866	7616	104,2	10493	10607	10721	11331	11787
900	10097	8655	118,8	11946	12075	12206	12898
1000	11208	9700	133,6	13281	13426	13572
1100	12600	10759	149	14900	15062
1200	13881	11832	163,8	16411	16588
1300	15158	12918	186,35	17927	18114
1400	16434	14004	208,9	19443	19653
1500	17750	15107	231,9	21003	21192
1600	19067	16210	254,9	22563	22807
1700	20458	17320	262,4	24123	24422
1800	21850	18430	269,9	25832	26082
1900	23143	19556	305,55	27392	27742
2000	24436	20683	341,2	28913	29223
2100	25795	21816	-
2200	27155	22949	-



Рисунок 1- -Диаграмма

3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса вычисляются к.п.д. и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на топлива при 101,3 кПа и 0 и имеет вид [1, п.5-01]:

, кДж/кг ,

где Qр - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

Q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;

Q3 - потери тепла химическим недожогом, кДж/кг;

Q4 - потери тепла механическим недожогом, кДж/кг;

Q5 - потери тепла от наружного охлаждения через ограждающие стенки газоходов котла, кДж/кг;

Q6 - потери тепла с физическим теплом шлака, кДж/кг.

Потерю теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 принимаем равной q4 = 1.2% [1,табл.XVIII,стр.173].

Потеря теплоты с уходящими газами зависит от температуры уходящих газов и избытка воздуха определяется по следующей формуле [2, стр.50, ф.(5.15)]:

,

где Нух.г - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха бух.г и температуре , кДж/кг;

Н0.х.в. - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт, кДж/кг.

Температуру уходящих газов принимаем = 130єC. [1,таб.II-6.с.121]

Энтальпию уходящих газов определяем по таблице 2 при температуре уходящих газов: Iух.г = 1763,3 кДж/кг.

Коэффициент избытка воздуха уходящих газов за воздухоподогревателем б = 1,37 определяем по таблице 1.

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт при температуре холодного воздуха [2, стр. 49, ф. (5.12)]:

,

где - температура холодного воздуха; принятая согласно рекомендациям;

св = 1,32 кДж/м3•К - теплоемкость влажного воздуха при tх.в..

Таким образом, энтальпия теоретически необходимого количества

воздуха на входе в воздушный тракт равна:

кДж/кг.

Располагаемое тепло рабочего топлива составляет Qр = Qнr = 25410 кДж/кг.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания [1, табл.XVIII, стр.173];

Таким образом, потеря теплоты с уходящими газами равна:

% ;

Потеря теплоты от наружного охлаждения определяется по номограмме [1, рис. 5.1, стр.30]:

, %.

Потери теплоты с физическим теплом шлака q6.

Потеря с теплом шлака q6 вводится в расчет для всех твердых топлив при камерном сжигании с твердым шлакоудалением:

%.

Потерю тепла с химическим недожогом принимаем q3 = 0% [1,табл.XVIII, стр.173].

Суммарная потеря тепла в котле [1, п.5-12]:

%.



Коэффициент полезного действия котла брутто равен [1, п.5-12]:

зК = 100 - Уq = 100 - 3,446 = 96,5 % .

Коэффициент сохранения тепла определим по следующей формуле [1,п.5-09]:

,

Расход топлива, подаваемого в топочную камеру парового котла, определяем из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле.

Полное количество тепла, полезно использованное в котле, определим по следующему уравнению [1,п.5-13]:

QК = Dпп (iпп - iпв) + Dпр (i' - iпв),

где Dпп - расчетная паропроизводительность котла, кг/c;

Dпп = 71 т/ч = 19,72 кг/с;

iпп, iпв, i' - энтальпии соответственно перегретого пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/кг;

Энтальпии определяются по соответствующим температурам пара и воды

учетом изменения давления в пароводяном тракте котла;

iпп =3322,05 кДж/кг, при рпп = 3,8 МПа, tпп = 445°С по табл. XXV [1, стр. 184 195];

iпв = 613,16 кДж/кг, при рпв=рб+0,1· рб = 4+0,1·4 =4,4 МПа, tпв= 145°С по табл. XXIV [1, стр. 181-183];

i' = 1080,2 кДж/кг, при рб = 4 МПа по табл. XXIII [1, стр. 179-180].

Расход воды на продувку котла составляет:

Dпр = 0,01·р·Dпе = 0,01·3·19,72= 0,59 кг/с,

где р - процент непрерывной продувки котла: р = 3%.

Тогда, QК = 19,72·(3322,05- 613,6) + 0,59(1087,5 - 613,6) = 53697 кДж/кг.

Расход топлива, подаваемого в топку, определим по следующему уравнению [1, п.5-14]:

кг/с.

Полный объем газов, образующихся при сгорании топлива в топочной камере, определяется как произведение количества сожженного топлива ВР, кг/с, на объем газов, получающихся при сгорании 1 кг топлива. Сгоревшее топливо называют расчетным расходом топлива ВР, его количество будет меньше, чем полный расход топлива на котел В, если есть механический недожог q4 [1,п.5-15]:

кг/с.

В дальнейшем во все формулы для определения объемов и количества теплоты будем подставлять величину ВР.



4. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ

топливо котел тепловой баланс

Тепловой расчет топочной камеры заключается в определении температуры газов на выходе из топки и количества тепла, воспринятого в ней.

Конструктивные характеристики топочной камеры.

Конструктивными характеристиками топки являются: поверхность стен топочной камеры , ее объем и эффективная толщина излучающего слоя .



Рисунок 2 - Эскиз топки



Где Hф- высота фронтальной стенки

Lскат- длина ската

Lс- длина склона

Нхв- глубина голодной воронки

Вхв- ширина холодной воронки

Нтыл- высота тыльной стенки

Hго- высота газового окна

ат- ширина топки

bт- глубина топки

Глубина топки: aт = 6,4м;

Высота топки: hт = 13.4м;

Ширина топки b=6м;

Площадь фронтовой стены:

Площадь тыльной стороны:

Площадь холодной воронки:

Площадь выходного газового окна:

Площадь боковой стены:

Площадь топки:

Объем топки:

Эффективная толщина излучающего слоя топки [1, п.6-03]:

м.

По номограмме 1[1, стр.214, рис.а], с учетом излучения обмуровки при ; s/d = 1,5> x=0,72.

Коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению углового коэффициента экрана ч на коэффициент о, учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией

ш = ч?о ;

о=0,45[1, табл. 6.3];

ш =0,98•0,45=0,324.

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера) [1, п. 6-07]:

Bu = k•p•s ,

Где к -коэффициент поглощения топочной среды, 1/(м•МПа), рассчитывается по температуре и составу газов на выходе из топки. При его определении учитывается излучение трехатомных газов (RO2, H2O) и взвешенных в их потоке частиц сажи, летучей золы и кокса.

р - давление в топочной камере, МПа; р =0,1 МПа;

s - эффективная толщина излучающего слоя, м.

Коэффициент поглощения топочной среды.

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (RO2, H2O) определяется по [1, п.6-08]:

, 1/(м•МПа);

где - суммарная объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания; .

T"т - температура газов на выходе из топки, К; принимаем = 1000єC (T"т = 1273 К).

(1/(м·МПа));

Коэффициент поглощения лучей частицами золы определяется по [1, п.6-10]:



, 1/(м•МПа);

Где мзл - концентрация золы в продуктах сгорания; мзл = 0,0119, АЗЛ принимаем по [1,табл.6-1] для каменного угля,

(1/(м•МПа));

Коэффициент поглощения лучей частицами кокса kкокс•мкокс принимаем по [1,табл.6-2] для каменного угля kкокс•мкокс = 0,2.

При расчете критерия Bu принимается, что при сжигании твердого топлива основными излучающими компонентами являются газообразные продукты сгорания (RO2, H2O) и взвешенные в их потоке частицы золы и кокса.

При сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды определяется по [1, п. 6-12]:

k = kг + kзл•мзл + kкокс•мкокс ;

k = 1,1 + 1,12+0,2 = 2,42 (1/(м•МПа)).

Тогда Bu = 2,42•0,1•4,34 = 1,05.

Методика расчета суммарного теплообмена в топке базируется на приложении теории подобия к топочному процессу. Основными параметрами, определяющими безразмерную температуру газов на выходе из топки ?т", являются критерий радиационного теплообмена Больцмана (Во) и критерий поглощательной способности Бугера (Bu).

Учет влияния на теплообмен неизотермичности температурного поля топки и эффекта рассеяния излучения обеспечивается использованием эффективного значения критерия B?.

Безразмерная температура газов на выходе из топочной камеры [1, стр.39, ф.(6-23)]:

,

Где ТА - адиабатическая температура горения топлива, К;

М - параметр, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов.

Критерий Больцмана [1, стр.40, ф.(6-24)]:

,

Где ВР - расчетный расход топлива, кг/с;

FСТ - поверхность стен топки, м2;

(Vc)СР - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур (ТА - Т"Т), кДж/(кг•К);

шср - среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

ц - коэффициент сохранения тепла;

у0 = 5,67?10-11 кВт/(м2•К4) - коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Эффективное значение критерия Бугера В? [1, п. 6-17]:

;



.

Параметр М для камерных топок рассчитывается по [1.п.6-18]:

,

Где при однофронтовом расположении горелок принимаем согласно[1, стр.40]: М0 = 0,42;

rv - параметр забаластированности топочных газов [1, стр.41, ф.(6-27)]:

, м3/м3 ,

Где r - коэффициент рециркуляции;

r = 0;

Vгн - объем газов на выходе из топки без учета рециркуляции, м3/кг.

м3/м3 ;

;

Тогда .

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива [1, п.6-19]:

, кДж/(кг•К),

Где I"т - энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре t"т, избытке воздуха на выходе из топки бт; I"т = 13281 кДж/кг.

Адиабатическая температура горения tа определяется по полезному тепловыделению в топке Qт при избытке воздуха бт.

Полезное тепловыделение в топке [1, п.6-20]:

, кДж/кг,

Где - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

q3, q4, q6 - потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива, с теплом шлака и охлаждающей воды, %;

- тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг, [1, п.6-20];

Где - количество воздуха, подаваемое в топку из воздухоподогревателя, отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива [1. ф-а 4.43 с 27];

[1. XVII c 172].

, - энтальпии теоретически необходимого количества воздуха при температуре за воздухоподогревателем tгв=300°С и присасываемого воздуха

Тогда ;

Тогда кДж/кг.

По определяем адиабатическую температуру ta = 1973єС, Та = 2246 К.

Тогда кДж/(кг•К).

Температура газов в конце топки [1, п.6-23 ]:

;

Количество тепла, воспринятого в топке на 1 кг топлива [1,ф.(6-30)]:

кДж/кг.

Задавались єС. Полученное расхождение температур меньше 100єС, поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой на выходе из топки является єС.

5. РАСЧЕТ ФЕСТОНА

Эскиз фестона представлен в приложении А

Глубина газохода: а=6,4 м;

Высота газохода: b=4 м;

Диаметр, толщина и средняя длина труб фестона: d=60 mm; S=3 mm; L=4900mm;

Число рядов труб: z2=4;

Шаг труб заднего экрана (по чертежу):Sз.с=75 мм;

Поперечный шаг труб в фестоне (по чертежу): S1=z2·Sз.с=4•75=3000 мм;

Продольный шаг труб в фестоне (по чертежу): s2=200 мм;

Расстояние от оси труб заднего экрана до боковой стенки топки (по чертежу): l'=260 мм.

Количество труб в одном ряду: z1=20 шт.;

Число труб в фестоне: n=z1•z2=20•4=80 шт.;

Относительный поперечный и продольный шаг фестона [1, п.7-16]:

1=S1/d=300/60=5;

2=S2/d=200/60=3,3.

Полная теплообменная поверхность фестона:

,

где d - диаметр труб фестона, м;

L - средняя длина труб в фестоне, м;

n- число труб в фестоне.

Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]:

F = ab-z1dL = 6,4•4 - 200,06 4,9 = 19,72м2,

Температура газов перед фестоном (равна температуре газов на выходе из топки)



.

Температура газов за фестоном принимаем . Тогда средняя температура газов в фестоне [1,п.7-17]:

;

Расчетная скорость дымовых газов в фестоне [1, п.7-15]

где: F - площадь живого сечения для прохода газов, м2;

Вр - расчетный расход топлива, кг/с;

- объём газов на 1 кг топлива, м3/кг (Приложение таб.1);

- средняя температура газов в фестоне ,0 С.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1, номограмма 7]. Значение коэффициента без учета поправок =33,96 Вт/(м2К); Поправка на число рядов труб (z2=4) Cz=0,935. Поправка на объемную долю водяных паров в потоке газов ; Сф=0,89.

Поправка на геометрическую компоновку пучка CS=0,94. Тогда расчетное значение коэффициента теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи излучением в межтрубном пространстве [1, номограмма 18].

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания [1, п.7-36]

;

где , 1/мМПа коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания;

kГ°- коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами;

- можно не вводить в расчет при слоевом и факельно-слоевом сжигании твердых топлив;

1/(м МПа);

где

- концентрация золы в продуктах сгорания.

Коэффициент принимается [1, табл. 6.1.]: для топок с твердым

шлакоудалением =0,8.

S- эффективная толщина излучающего слоя.

.



Тогда 1/(м МПа);

1/(м МПа);

Степень черноты продуктов сгорания в фестоне [1, номограмма 17]

а = 0,19.

Температура загрязненной стенки[1, п.7-39]:

t3=t + t,

где: t- средняя температура окружающей среды принимается равной температуре насыщения при давлении в котле р=4МПа, cледовательно, t=247,31°C [1, таблица XXIII];

t -при сжигании твердых топлив принимаем равной 50°С.

Тогда: t3 =247,31+ 50 = 297,31° С.

Значение коэффициента без учета поправок [1, номограмма 18] :

н=152 Вт/(мК);

Коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб:

Вт/(мК);

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:

,

где - коэффициент использования поверхности для поперечного омывания пучков: = 1 [5].

Вт/(мК);

Коэффициент теплопередачи для фестона [1, п.7-08]:

Вт/(мК),

где ш- коэффициент тепловой эффективности экранов,

= 0,65 [1, с.70].

Вт/(мК),

Передача теплоты за счет конвекции по формуле:

Количество тепла, переданного газами фестону (тепловосприятие по балансу),

где ; (Таблица 2);

,

.

Относительная невязка баланса:

.

Расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 5%, то расчет фестона считаем законченным [1, п.9-29].

6. РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ

Эскиз пароперегревателя I ступени представлен в приложении Б.

Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу) d=38, мм; =3, мм.

Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла) Z1=78, шт.

Ширина газохода (по поперечному разрезу котла) a=6400, мм.

Поперечный шаг труб (по чертежу) S1=80, мм.

Продольный шаг труб (по чертежу) S2=120, мм.

Относительные поперечные и продольные шаги второй ступени пароперегревателя [1, п.7-16]

поперечный шаг 1=S1/d=80/38=2,1;

продольный шаг 2=S2/d=120/38=3,16.

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (по I-х таблице) '=; I'=кДж/кг.

Температура (принятая) и энтальпия дымовых газов на выходе за I ступенью (по I-х таблице) ''=; I''=кДж/кг.

Средняя температура дымовых газов в ступени [1, п.7-17]

,C,

С.

Количество тепла, переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-01] Qб. = ц·(I- I+пп·I), кДж/кг,

uде пп=0,015 - присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя I ступени,

I0прс=404,7 кДж/кг - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха tхв=30, С (таблица 2, столбец 2).

Qб=0,99·(12885,6-10033+0,015·404,7)=2701,8 кДж/кг.

Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)

hвх=4000, мм.

Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)

hвых=2800, мм.

Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени h3вх=2400, мм; h3вых=2400, мм.

Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

На входе в ступень: Fвх=a·hвх-z1·d·hзвх, м2,

Fвх=6,4·4-78·0,038·2,4=18,486, м2;

На выходе из ступени: Fвых=a·hвых- z1·d·h3вых, м2,

Fвых=6,4·2,8 - 78·0,038·2,4=10,806, м2;

Среднее значение:

, мІ,

, мІ.

Объём дымовых газов, проходящих через I ступень пароперегревателя (таблица 1) V=8,67, м3/кг.

Средняя скорость газов при средней температуре [1, п. 7-15]

W=, м/с



W=, м/с.

Объёмная доля водяных паров (табл.1): rH2O=0,0833

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1, номограмма 7].

Поправка на геометрическую компоновку пучка: Cs=1;

Поправка на число рядов труб (Z2=10): Cz=1;

Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов: Сф=0,95;

Значение коэффициента без учета поправок: н=62, Вт/(м2·К);

Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:

к=н·сz·cs·cф, Вт/(м2·К),

к =62·1·1·0,95=58,9 , Вт/(м2·К).

Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]:

S=м,

S=м.

Cуммарная объёмная доля трёхатомных газов (таблица 1): rп=rН2О+rRO2=0,222.

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1, номограмма 1]:

,1/(м· МПа),

- средняя температура газов в КППI, К.

,1/(м· Мпа).

Коэффициент поглощения лучей частицами золы:

, 1/(м ·МПа),

где =00118- концентрация золы в продуктах сгорания [таблица 1].

Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]: для топок с твердым шлакоудалением =0,8.

, 1/(м·Мпа),

Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]:

=5,695·0,1·0,255=0,145.

Степень черноты продуктов сгорания в КППI [1, п.7-35]: а=1-e-kps=0,135.

Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1,п.7-03]:

, кДж/кг,

где i=3322,05 кДж/кг - энтальпия пара на выходе из ступени, определяется по значениям Рпп=3,8 МПа и tпп=445С,

i=, кДж/кг.

Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень) [1, табл.XXV]: t'по=321 С.

Примечание: определяется по

и i''по=2999,46 кДж/кг.

Средняя температура пара :

,

.

Температура стенки: tс = C,

tс= C.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1, номограмма 18]: л=н·а Вт/м2·К,

л=160·0,135=21,6 Вт/м2·К.

Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением л [1,п.7-40]:

где ,- глубина рассчитываемого пучка и газового объема, м. - температура газов в объеме перед пакетом, К. А=0,4- при сжигании твердого топлива.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:

1 = ж·(к + /л ), Вт/(м1К),

где ж - коэффициент использования поверхности нагрева [1,п.7-41]:

1 = 1(58,9+32,76) =91,45 Вт/(м2К).

Внутренний диаметр трубы: dвн=d-2, мм, dвн =38-6=32, мм.

Площадь живого сечения для прохода пара [1,п. 7-16]:

;

Удельный объём пара [1, табл.XXV]: =0,073, м3/кг.

Примечание: определяется при Р=3,86 МПа и tср=426,5С.

Скорость пара [1, п.7-15]: п=(D·)/f, м/с,

п =19,72·0,073/0,06=23,9 м/с.

Теплоотдача от стенок труб к пару [1, номограмма 12]:

2=н·сd, Вт/м1·К,

где Cd=0,95 - поправка на диаметр;

2=1550·0,95=1472,5 , Вт/м2·К.

Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5. с. 70]:

=0,65.

6.37 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1, п.7-08]:

Полная теплообменная поверхность [3, стр.98]:

Н=·d·z1·Lзм=3,14*0,038*78*24=223,4, м2.

Следовательно, полная расчетная поверхность теплообмена:

Нр=223,4 м2.

Температурный напор в ступени [1, стр.71]:

На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):

tб='-t /пп=960-445=515 С;

На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):

tм=''-t'по=760-321,7=438,3 С;

Средний температурный напор для противотока [1, п.7-54], т.к.

, С, тo

Количество конвективного и лучистого тела, воспринятого I ступенью КПП [1, п.7-01] : Qт=К·Нр·t/Bp·1038v5, кДж/кг,

Qт=55,95·223,4·476,6/(2,17·103)=2736,9 кДж/кг.

Относительная невязка баланса [1, п.7.3]:

Q = ,

Q =.

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет пароперегревателя I ступени считаем законченным.

7. РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ

Эскиз пароперегревателя I ступени представлен в приложении В.

Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу):

d=38мм,

=3 мм.

Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла): z1=78 шт.

Ширина газохода (по поперечному разрезу котла): а=6400 мм.

Поперечный шаг труб (по чертежу): S1=80 мм.

Продольный шаг труб (по чертежу): S2=120 мм.

Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу):

hвх=2280 мм.

Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу):

hвых=2280 мм.

Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени (по чертежу): hз.вх=2200 мм, hз.вых=2080 мм.

Относительный поперечный и продольный шаг I ступени пароперегревателя [1,п.7-16]:

1=S1/d=80/38=2,1, 2=S2/d=120/38=3,16.



Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (по I-х таблице): '=760C; I'=10033 кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе за II ступенью (по I-х таблице):

''=600C; I''=7843 кДж/кг.

Средняя температура дымовых газов в ступени [1, п.7-17]:

,C,

С.

Количество тепла, переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-01]:

Qб. = ц·( I- I+пп·I), кДж/кг,

где пп=0,015 - присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя II ступени,

I0прс=404,7 кДж/кг - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха tхв=30, С (таблица 1, столбец 3).

Qб=0,992·(10033-7843+0,015·404,7)=2178,5 кДж/кг.

Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]:

На входе в ступень: Fвх=a·hвх-z1·d·hзвх, м2,

Fвх=6,4·2,28-78·0,038·2,2=8,1, м2;

На выходе из ступени: Fвых=a·hвых- z1·d·h3вых, м2,

Fвых=6,4·2,28 - 78·0,038·2,08=8,4, м2;

Среднее значение:



, мІ,

, мІ.

Объём дымовых газов, проходящих через II ступень пароперегревателя (таблица 1)

V=8,773, м3/кг.

Средняя скорость газов при средней температуре [1, п. 7-15]:

W=, м/с

W=, м/с.

Объёмная доля водяных паров (таблица 1): rH2O=0,08

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1, номограмма 7].

Поправка на геометрическую компоновку пучка: Cs=1;

Поправка на число рядов труб (Z1=16): Cz=1;

Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов: Сф=0,98;

Значение коэффициента без учета поправок: н=80, Вт/(м1·К);

Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:

к=н·сz·cs·cф, Вт/(м1·К),

к =80·1·1·0,98=78,4 Вт/(м1·К).

Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]:

S=м,

S=м.

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.1.1):

rп=rН2О+rRO2=0,219.

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1, номограмма 1]:

,1/(м· МПа),

- средняя температура газов в КППII, К.

,1/(м· Мпа).

Коэффициент поглощения лучей частицами золы:

, 1/(м ·МПа),

где =00117- концентрация золы в продуктах сгорания [таблица 1].

Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]: для топок с твердым шлакоудалением =0,8.

, 1/(м·Мпа).

Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]:

=6,25·0,1·0,255=0,159.

Степень черноты продуктов сгорания в КППII [1, п.7-35]:

а=1-e-kps,

а=1-e-0,159=0,147

Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1,п.7-03]:

, кДж/кг,

где i=3322,05 кДж/кг - энтальпия пара на выходе из ступени, определяется по значениям Рпп=3,8 МПа и tпп=445С,

i=, кДж/кг.

Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень) [1, табл.XXV]:

t'по=339,8 С.

Примечание: определяется по и i'по=3069,55кДж/кг.

Средняя температура пара:

,



.

Температура стенки: tс = C,

tс= C,

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1, номограмма 18]:

л=н·а Вт/м2·К,

л=125·0,147=18,37 Вт/м2·К

Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением л [1,п.7-40]:

где ,- глубина рассчитываемого пучка и газового объема, м. - температура газов в объеме перед пакетом, К. А=0,4- при сжигании твердого топлива.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:

1 = ж·(к + /л ), Вт/(м1К),

где ж - коэффициент использования поверхности нагрева [1,п.7-41]:

1 = 1(25,5 + 78,4) =103,9 Вт/(м1К).

Внутренний диаметр трубы: dвн=d-1, мм, dвн =38-6=32, мм.

Площадь живого сечения для прохода пара [1,п. 7-16]:

;

Удельный объём пара [1, табл.XXV]:

=0,075, м3/кг.

Скорость пара [1, п.7-15]: п=(D·)/f, м/с,

п =19,72·0,075/0,06=24,65 м/с.

Теплоотдача от стенок труб к пару [1, номограмма 12]:

2=н·сd, Вт/м2·К,

где Cd=0,95 - поправка на диаметр,

2=1325·0,95=1258 , Вт/м2·К.

Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5]: =0,65

Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1, п.7-08]:

Полная теплообменная поверхность [3, стр.98]:



Н=·d·z1·Lзм=3,14*0,032*78*35,2=276 м2,

Температурный напор в ступени [1, стр.71]:

На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):

tб='-t /пп=760-445=315С;

На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):

tм=''-t'по=600-339,8=260,2 С;

Средний температурный напор для противотока [1, п.7-54], т.к.

, С, тo

Количество конвективного и лучистого тела, воспринятого II ступенью КПП [1, п.7-01]:

Qт=к·Н·t/Bp, кДж/кг,

Qт=59,38·276,2·287,6/(2,17·103) =2170,96 кДж/кг.

Относительная невязка баланса [1, п.7.3]: Q = ,

Q =.

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет пароперегревателя II ступени считаем законченным.

8. РАСЧЕТ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Эскиз экономайзера представлен в приложении Г.

Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу): d=32, мм; =3, мм.

Поперечный шаг труб (по эскизу): S1=40, мм.

Продольный шаг труб (по эскизу): S2=55 мм.

Относительные поперечные и продольные шаги труб [1, п.7-16]:

1=S1/d=40/32=1,25;

1=S1/d=55/32=1,72.

Количество петель (по чертежу): n=34, шт.

Длина прямого участка петли (по чертежу): lпр=5600, мм.

Диаметр изгиба трубы (по эскизу): r1=60, мм.

Длина змеевика [2, стр.187]: lср=lпет·n+ lпр·n

lср=3,14·0,06·34+5,6·34=196,8 м.

Поверхность нагрева экономайзера: Нэк=·d·lср·k·1, м2,

где k=36 - число труб в одном ряду,

«1» - количество труб, выходящих из коллектора

Нэк=3,14·0,032·196,8·36=711,8 м2.

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер, равняется температуре на выходе из пароперегревателя II ступени (таблица 2, столбец 7):

'=600 оС; I'=7843 кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, принимается (табл.1, столбец 8)

''=250оС; I''=3304 кДж/кг.

Параметры питательной воды (на входе в поверхность):

Температура и энтальпия питательной воды (по заданию)

tп.в=145 оС; iпв=613,16 кДж/кг.

Температура воды на входе в экономайзер:

t/вэ=145, С.

Количество тепла, отданного газами экономайзеру (тепловосприятие по балансу) [1,п.7-01]:

Qб=·(I' - I''+эк·Iпрс), кДж/кг3,

где эк=0,08 - присосы воздуха в экономайзере,

I0прс=404,7 кДж/кг - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха tхв=30, оС (таблица 1, столбец 3)

Qб=0,992·(7843-3304+0,08·404,7)=4514,8 кДж/кг.

Энтальпия воды на выходе из экономайзера [1, стр.80]:

h= iпв+Qб·Вр/Dэк , кДж/кг;

=+- расход воды через экономайзер

Dэк=19,72+0,59=20,31 кг/с

h=613,16+4514,8·2,17/20,31 =1095,5 кДж/кг.

Температура воды на выходе из экономайзера при

t=250,35 оС.

Средняя температура дымовых газов в экономайзере [1, п.7-17]:

,C,

С.

Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]:



F=а·в - z1·a·d , м1,

F=6,4·1,7- 34·6,4·0,032=3,92 м2.

Скорость дымовых газов в ступени [1, п.7-15]:

V=9,079, м3/кг (таблица 1).

W=, м/с

W=, м/с.

Температурный напор в экономайзере [1,п.7-54]:

На входе дымовых газов в ступень:

tб=' - t, оС,

tб=600-250,35=349,63 оС;

На выходе дымовых газов из ступени:

tм='' - t, оС,

tм=250- 145=105, оС;

Средний температурный напор в экономайзере:

, С,



Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов [1,номограмма 18]:

Поправка на число рядов труб по ходу газов при z18: Сz=1;

Поправка на геометрическую компоновку : Сs=0,9;

Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов: Сф=0,99;

Значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок: н=114, Вт/м2·К.

Расчетное значение коэффициента теплоотдачи:

к=н·Сz·Cs·Cф , Вт/м2·К,

к=114·1·0,99·0,9=101,57 ,Вт/м2·К.

Определение степени черноты дымовых газов:

эффективная толщина излучающего слоя [1,п.7-38]:

S=, м,

S=, м.

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:

,1/(м· МПа),



- средняя температура газов в экономайзере, К.,1/(м· Мпа).

Коэффициент поглощения лучей частицами золы.

Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]:

, 1/(м ·МПа),

где =00117- концентрация золы в продуктах сгорания [таблица 1].

Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]: для топок с твердым шлакоудалением =0,8.

, 1/(м·Мпа);

=15,93·0,1·0,043=0,068.

Степень черноты продуктов сгорания в ВЭК [1, п.7-35]:

а=1-e-kps,

а=1-e-0,068=0,065.

Температура загрязненной стенки трубы [1, п.8.04]:

tст=tср+tз, оС,

tст =425+30=455 оС.

Коэффициент теплоотдачи излучением [1, номограмма 18]:

значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок:

н=67, Вт/м2·К;

коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб:

л=н·а , Вт/м1·К,

л=67·0,065 =4,39 Вт/м2·К.

Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением л [1,п.7-40]:

где ,- глубина рассчитываемого пучка и газового объема, м. - температура газов в объеме перед пакетом, К. А=0,4- при сжигании твердого топлива.

Коэффициент использования поверхности нагрева [1, п.7-41]: =1

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке труб [1, п.7-08]:

1=·(к+/л) , Вт/м2·К

1=1·(101,57+5,06)=106,62 Вт/(м2·К).

Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5]: =0,65

Коэффициент теплопередачи [1,п.7-08]:

k=·1 , Вт/м2·К,



k=0,65·106,62=68,93 Вт/м2·К.

Тепло, воспринимаемое поверхностью экономайзера по уравнению теплопередачи [1, п.7-01]: Qт=k·Н·t/Вр , кДж/м3,

Qт=68,93·711,88·203 /(2,17·103)=4547,07 кДж/кг

Относительная невязка баланса [1, п.7.3]:1

Q = ,

Q=.

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет экономайзера считаем законченным.

9. РАСЧЕТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Эскиз воздухоподогревателя представлен в приложении Д

Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу): d= 42, мм; =1,5, мм.

Поперечный шаг труб (по эскизу): S1=56, мм.

Продольный шаг труб (по эскизу): S2=44 мм.

Число ходов воздуха (по эскизу): n=3.

Относительные поперечные и продольные шаги первой ступени пароперегревателя [1, п.7-16]:

поперечный шаг 1=S1/d=56/42=1,33;

продольный шаг 2=S2/d=44/42=1,1.

Количество труб по ширине газохода (в одном ряду): Z1=40, шт.

Количество труб по глубине газохода (в одном ряду): Z2=80, шт.

Общее количество труб в воздухоподогревателе: Z= Z1· Z2, шт,

Z=40·80=3200, шт.

Высота труб в воздухоподогревателе:l=8000, мм.

Высота труб в пределах одного хода: lx=2670, мм.

Внутренний диаметр труб в воздухоподогревателе:

dвн=d-2·, мм,

dвн=42-2·1,5=39, мм.

Расчетная поверхность нагрева воздухоподогревателя:

Hвп=· d· lx· Z ·n, м2,

Hвп=3,14·0,042·2,67·3200·3=3380 м2

Площадь живого сечения для прохода воздуха [1, п.7-16]:

Fв=(a· b -Z1· lx·d), м2,

Fв=(6,4·1,7-40·2,67·0,042)=6,39, м2.

Площадь живого сечения для прохода дымовых газов [1, п.7-16]:

Температура и энтальпия дымовых газов на входе в воздухоподогреватель, равняется температуре на выходе из экономайзера (таблица 2):

'=250C; I'=3304 кДж/кг.

Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя (уходящих газов) берется по таблице 2:

''=130 C; I''=1763,3 кДж/кг.

Температура и энтальпия холодного воздуха( таблица 2, столбец 2):

t'хв=30, C; I'хв =404,7 кДж/кг.

Температура и энтальпия воздуха на выходе из воздухоподогревателя (таблица 2, столбец 2):

t''гв=240 C; I''гв =2167,8 кДж/кг.

Тепловосприятие воздуха по уравнению баланса [1, п.7-03]:

Qб=·(I' - I''+вп·Iпрс), кДж/кг

Qб=0,992·(3304-1763+0,06·404,7)=1557,1 кДж/кг.

Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе:

Средняя температура дымовых газов в воздухоподогревателе [1, п.7-17]:

,C,

С.

Объём дымовых газов, проходящих через воздухоподогреватель (таблица 1): Vгвп=9,57 м3/кг.

Средняя скорость дымовых газов в воздухоподогревателе [1, п.7-15]:



W=, м/с

W=, м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией с газовой стороны [1, номограмма 11]:

Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов:

Сф=1,08; Сl=1

Значение коэффициента без учета поправок: н=30, Вт/(м2·К),

Расчетное значение коэффициента теплоотдачи от дымовых газов к стенке труб:

1= Сф н ·Сl =1,08·30·1=32,4 Вт/(м2·К),

Средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе [1, п.7-15]:

Wв=, м/с,

Где вп='т+?вп/2=1,13;

Wв=

Коэффициент теплоотдачи конвекцией с воздушной стороны [1, номограмма 8];

Значение коэффициента без учета поправок:

н=45, Вт/(м2·К);

Поправка на число рядов труб по ходу воздуха: Cz=1;

Поправка на геометрическую компоновку пучка: Cs=0,9;

Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов : Cф=0,96;

расчетное значение коэффициента теплоотдачи:

2=н· Cz·Cs· Cф, Вт/(м2·К),

2=45·1·0,9·0,96=38,88 Вт/(м2·К).

Коэффициент теплопередачи [1, таблица 6.1]:

Температурный напор [1, п.7-54]:

На входе дымовых газов в воздухоподогреватель:

tм= '- t''гв =250-240=10 C,

На выходе дымовых газов из воздухоподогревателя:

tБ=''-t'хв=130-30=100 C,

,

.

Тепловосприятие воздуха по уравнению теплоотдачи [1, п.7-01]

Qт=к·Н·t/Bp, кДж/кг,

Qт=25,3·3380·39/(2,17·103)=1538,8 кДж/кг.

Невязка баланса [1, п.7.3]

Q = ,

Q=%.

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то считаем, что расчет выполнен верно.

10. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА

Завершающим этапом распределения тепловосприятий является проверка правильности распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла [1, п.5.1.3]

кДж/кг,

где Q - расчетная располагаемая теплота, кДж/кг;

- коэффициент полезного действия котла, %;

Qл - количество теплоты, излучаемой объемом газов топки и воспринятой радиационными поверхностями, кДж/кг;

Qi - количество теплоты, воспринятой теплообменными поверхностями при охлаждении омывающих эти поверхности газов, кДж/кг.

кДж/кг,

;

.

Так как невязка теплового баланса котла превышает 0,5 %, то расчет котла считаем не завершенным.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта был проведен поверочный тепловой расчет котельного агрегата типа Е - 75 - 40К по заданной паропроизводительности, параметрам пара, питательной воды и вида топлива были определены температуры и тепловосприятия рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла, найдена температура на выходе из котла, определен КПД (96,5%) и расход топлива (2,17 кг/с).

Результаты расчета температур:

· на выходе из топки

=1003 С;

· температура на выходе из фестона

=960 С;

· температура на выходе из первой ступени пароперегревателя

=760С;

· температура на выходе из второй ступени пароперегревателя

=600С;

· температура на выходе из экономайзера

=250С;

· температура на выходе из воздухоподогревателя

==130С.

При заданном топливе и при заданных параметрах котла, тепловой баланс котла не сходится.

Полученное расхождение может быть объяснено следующими факторами:

1. Отличием заданных параметров от параметров, по которым производился конструктивный расчет котла Е-75-40К, а именно: другая марка каменного угля

2. Погрешностью в измерениях поверхностей нагрева



Приложение А

(обязательно)

Эскиз фестона



Приложение Б

(обязательно)

Эскиз КПП I



Приложение В

(обязательно)

Эскиз КПП II



Приложение Г

(обязательно)

Эскиз экономайзера



Приложение Д

(обязательное)

Эскиз воздухоподогревателя



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тепловой расчёт котлов (Нормативный метод). - издание 3-е, перераб. и дополн. - С.-Пб.:НПО ЦКТИ, 1998. - 156 с.:ил.

2. Компоновка и тепловой расчёт парового котла: Учеб.пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат,1988. - 108 с.:ил.

3. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Вишерская Г.М. и др. Отраслевой каталог. Москва, 1993 год.

4. Сидельковский Л.Н., Юренев. В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. - М .: Энергоатомиздат, 1988. - 518 с.:ил.

Размещено на Allbest.ru