Тепловой и аэродинамический расчеты котельной установки (тип котла - барабанный, с естественной циркуляцией, паропроизводительность = 130 т/ч)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

газах μ по газоходам котельного агрегата (топка, пароперегреватель, 2-я  

      ступень водяного экономайзера, 2-я ступень воздухоподогревателя, 1-я     

      ступень водяного экономайзера, 1-я ступень воздухоподогревателя)

      рассчитываются по средним значениям коэффициента избытка воздуха   

      αпо формулам, приведённым в табл. Результаты расчётов    

      сводятся в табл. 1.

Расчёт энтальпии продуктов сгорания

 Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха α>1 рассчитывается по формуле:

          I=I+(α–1) I.

Результаты расчётов сводятся в табл. 2

Тепловой баланс котлоагрегата

1. Располагаемое тепло топлива. Для большинства видов достаточно сухих и

    малозольных топлив и газового топлива принимается:

          Q=Q=8670;

2. Температура уходящих газов:                   ух =120°С;

3. Энтальпия уходящих газов:            Iух=637,68;

4. Температура холодного воздуха:    tух=30°С;

5. Энтальпия холодного воздуха:        I=99;

6. Потери тепла от химического недожога:  q=0%;

7. Потери тепла от механического недожога:  q=0,5%;

8. Потери тепла с уходящими газами:

          q2=5,864%;

9. Потери тепла от наружного охлаждения: q= 0,55%;

10. Потери с теплом шлака:                       

      (учитывается при A>2,5Q, где Q[]);

11. Сумма тепловых потерь:

          %;

12. КПД котлоагрегата “брутто”: =100–6,924=93,076%;

13. Коэффициент сохранения тепла:

          ;

14. Температура перегретого пара:  tпе= 425°С (по заданию);

15. Давление перегретого пара: Рпе= 3,5МПа (по заданию);

16. Теплосодержание перегретого пара: iпе= 3279,5;

17. Температура питательной воды tпв= 145°C;

18. Энтальпия питательной воды: iпв= 613,05 

      (при P=1,2∙Рпе=1,2∙3,5=4,2МПа);

19. Энтальпия продувочной воды iкип= 1076,5

      (при Pб=1,1∙Рпе=3,85МПа);

20. Непрерывная продувка: Dпр=0,01р∙Dпе=0,01∙3∙36,111=1,0833, где

      р=3% - процент продувки (по заданию);

21. Полезно использованное тепло:

          Qка=Dпе∙(iпе–iпв)+ Dпр∙(iкип– iпв)=

               =36,111∙(3279,5–613,05)+1,0833∙(1076,5–613,05)=96790,231кВт;

22. Полный расход топлива: B= ;

23. Расчётный расход топлива: Bp= .


Таблица 1

Объёмы продуктов сгорания по газоходам котла

V=2,474;          V=0,649;          V=0,471;          V=1,962;          V=3,082.

Наименование

Топка, фестон

ПП

Экономайзер

ВП

 

Коэффициент избытка воздуха за газоходом, α

1,2

1,23

1,25

1,28

 

Среднее значение коэффициента избытка воздуха в газоходе, αср

1,2

1,215

1,24

1,265

 

Объём водяных паров в газоходе V=V+0,0161(α-1)V,

0,657

0,6576

0,6586

0,6596

 

Объём дымовых газов V=V+1,0161(α-1)V,

3,5848

3,6225

3,6853

3,7482

 

Объёмная доля трёхатомных газов r=

0,1314

0,13

0,1278

0,1257

 

Объёмная доля водяных паров r=

0,181

0,1792

0,1761

0,1731

 

Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров

r= r+ r

0,3124

0,3092

0,3039

0,2988

 

Концентрация золовых частиц μ=, где

масса дымовых газов G=1-,

 (см. табл. 8 Приложение 1).

0,0636

0,0629

0,0618

0,0608

 

Таблица 2

Энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата

I

I

I        ∆I=

 

топка

ПП

2-й В.Э

2-й ВП

1-й В.Э

1-й ВП

 

I

∆I

I

∆I

I

∆I

I

∆I

I

∆I

I

∆I

 

100

866

768,5

1242,5

1242,6

200

1732

1537

2285,3

2399,3

2485,1

1501,7

1274,2

300

2647,5

2332

3370,4

3487

3673,5

1094,6

1201,7

1265,3

400

3563

3127

4282,2

4532,3

4688,7

4938,8

1158,1

1154,4

1266,2

500

4530

3958

5440,3

5756,9

5954,9

1158,1

1224,6

600

5497

4789

6598,4

6981,5

1213,3

700

6511,5

5653

7811,7

1213,2

800

7526

6517

8829,4

9024,9

1227,8

1254,4

900

8576

7406

10057,2

10279,3

1227,8

1254,5

1000

9626

8295

11285

11533,8

1263

1100

10706,5

9207,5

12548

1263

1200

11787

10120

13811

1290,8

1300

12891,5

11051,5

15101,8

1291,2

1400

13996

11983

16393

1310,3

1500

15118

12925,5

17703,3

1310,3

1600

16240

13868

19013,6

1317,4

1700

17377

14772

20331,4

1317,8

1800

18514

15676

21649,2

1348,3

1900

19661

16684,5

22997,5

1349,1

2000

20808

17693

24346,6

1350,9

2100

21965

18663

25697,5

1350,9

2200

23122

19632

27048,4

Примечание:

          Определение энтальпии газов: I=

          определение температуры газов:

          где I- энтальпия газов при температуре ; I- энтальпия газов при температуре          ближайшей меньшей по данной таблице; - ближайшее меньшее значение           температуры газов.

Тепловой расчет котлоагрегата

Топка

1. Диаметр экранных труб d=83мм (по чертежу).

2. Шаг экранных труб s=100мм (по чертежу).

3. Суммарная поверхность топочной камеры

Fст=Fф+2Fб+Fз=143,7+2∙66,0+128,7=404,4 м2.

4. Неэкранированная поверхность стен, занятая горелками (из чертежа)

5. Поверхность стен топки, занятая экранами

Fэкр=Fст-Fфест-Fгор=404,4-38,5-1,5=364,4 м2.

6. Угловой коэффициент гладкотрубных экранов

7. Лучевоспринимающая поверхность экранов

Hлэ=Fэкр=0,959∙364,4=349,46 м2.

8. Угловой коэффициент фестона χф=1.

9. Лучевоспринимающая поверхность фестона

Нлф= χфFфест=1∙38,5=38,5 м2.

10. Суммарная лучевоспринимающая поверхность топки

Нлт= Hлэ + Нлф=349,46+38,5=387,96 м2.

11. Степень экранирования топки

χ=

12. Объем топочной камеры

Vт=Fбb=66∙7,85=518,1 м3

13. Эффективная толщина излучающего слоя

S===4,612 м

14. Присосы воздуха в систему пылеприготовления (табл.7,с.155).

15. Температура горячего воздуха оС (по заданию).

16. Энтальпия горячего воздуха Ioгв =966,45 кДж/кг (по табл. энтальпии продуктов сгорания).

17. Тепло вносимое воздухом в топку

(1,2-0,05-0,04)∙966,45+(0,05+0,04)∙99=

=1072,76+8,91=1081,67кДж/кг

18. Полезное тепловыделение в топки

 кДж/кг

19. Адиабатная температура горения  oС (табл. 2).

20. Относительное положение максимума температур

21. Коэффициент учитывающий положение максимума температуры

М=0,59-0,5Xт =0,437

22. Температура газов на выходе из топки  oС

23. Энтальпия газов на выходе из топки IT=6236,3 кДж/кг (табл. 2).

24. Объемная доля трехатомных газов и водяных паров rп=0,3124(табл. 1).

25. Концентрация золовых частиц  (табл. 1).

26. Суммарная поглощающая способность трехатомных газов (где P=0,1МПа-давление газов в топочной камере)

PnS=rnPS=0,3124∙0,1∙4,612=0,1441м∙МПа.

27.  Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами
kг=4,3 1/(м·МПа).

28.  Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами (рис. 3)
kзл=70 1/(м·МПа) .

29.  Коэффициент поглощения лучей частицами кокса kкокс при камерном сжигании топлива:

        - для каменных и бурых углей, торфа, сланцев 

          kкокс=0,5 [1/(м·МПа)].

30.  Оптическая толщина

kPS=(kг rn  + kзл mзл  + kкокс) РS=(4,3∙0,3124+70∙0,0636+0,5)∙0,1∙4,612=2,903

31.  Степень черноты факела  ф=0,95 (рис.2,с.171)

32.  Условный коэффициент загрязнения экранов  x=0,45 (табл. 16, с.165).

33.  Коэффициент тепловой эффективности экранов y = xc=0,45∙0,959=0,432.

34.  Степень черноты топочной камеры  =0,98.

35.  Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

               кДж/(кг· °С).

36.  Действительная температура газов на выходе из топки

°С

При расхождении температуры   с ранее принятой более, чем    на 50 оС необходимо повторить расчет с п.22, задавшись новым значением температуры.

37.  Энтальпия газов на выходе из топки  Iт''=6160,976 кДж/кг.

38.  Количество тепла, воспринятого в топке,

                =  j (Qт  – Iт'')=0,994(9750,8-6160,976)=3568,285 кДж/кг.

39.  Cредняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности

               ,кВт/м2.

40. Теплонапряжение топочного объема

                  ,кВт/м3 .

                   Рис. П1-2. Эскиз топочной камеры

Фестон

Рис. П1-3. Эскиз фестона

1. Диаметр труб d = 83мм   (по чертежу).

2. Расположение  труб  -  шахматное.

3. Число рядов труб  Z=4 шт.  (по чертежу).

4. Шаг труб (по чертежу):

поперечный   s1 = 400 мм

продольный  s2  = 250 мм.

5. Число труб в каждом ряду  (по чертежу):

     n1 =n2 =n3 =n4=20 шт.

6. Длина каждого:

l1=lф=4,92м;

l2=5,82м;

l3= 5,91м;

l4=6,06м.

7. Поверхность нагрева фестона

 Hф  =pd(l1n1 + l2n2 + … + lnnn)=3,14∙0,083∙(4,92∙20+5,82∙20+5,91∙20+6,06∙20)=118,374м2

8. Живое сечение для прохода газов (среднее), где h=4,5м - высота окна (по чертежу)

 Fжc  = Fок – Fз = h (b – n1d)=4,5∙(7,85-20∙0,083)=27,855м2 .

9. Относительные шаги:

поперечный        σ1 = s1/d=;

продольный        σ2 = s2/d=.

10. Эффективная толщина излучающего слоя

     м.

11. Угловой коэффициент фестона χф = 0,67(рис.1, с.171).

12.  Лучевоспринимающая поверхность фестона:

    Нлф = b lср χф = 7,85∙5,678∙0,67=29,863м2.

13.  Расчетная поверхность нагрева

    Hp = Hф – Hлф  = 118,374–29,863=88,511м2 .

14.  Температура газов перед фестоном J' = °С (из расчета топки).

15.  Энтальпия газов перед фестоном I' =6160,976 кДж/кг (из расчета топки).

16.  Температура газов за фестоном  J'' =1016°С (уточнённое значение).

17.  Энтальпия газов за фестоном I" =,кДж/кг.

18.  Тепловосприятие фестона по балансу

     Qб = φ (I' – I") = 0,994∙(6160,976-5709,032)=449,232 кДж/кг .

19.  Температура кипения в барабане  tн =248,15 °С  (табл. 9 при Рб = 1,1Рпе = =1,1∙3,5=3,85МПа).

20.  Средняя температура газов

        °С. 

21. Объем газов на 1 кг топлива Vг =3,5848 м3/кг.

22. Объемная доля водяных паров  = 0,181 (табл. 1).

23.  Объемная доля трехатомных газов и водяных паров rn = 0,3124 (табл.1).

24.  Концентрация золовых частиц  mзл = 0,0636 (табл. 1).

25.  Скорость газов в фестоне

    м/с .

26.  Коэффициент теплоотдачи конвекцией

     aк = aн Cz Cs Cф  ,= 54∙0,9∙0,975∙0,925 =43,831 Вт/м2 К .

27. Суммарная поглощающая способность трехатомных газов

       PnS = rnРS = 0,3124∙0,1∙1,307 = 0,041 м·МПа  ,

        где Р = 0,1 МПа  - давление газа в газоходах.

28. Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами
       kг   =7,8 1/(м·МПа).

29. Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами

  kзл =71 1/(м·МПа).

30. Оптическая толщина

       kPS = (kг rn  + kзл mзл)РS = (7,8∙0,3124 +71∙0,0636)∙0,1∙1,307= 0,909.

31. Степень черноты продуктов сгорания a = 0,6.

32.  Температура  загрязненной  стенки  трубы

        (принимается на 80 °С  выше температуры кипения)

              tст = tн + 80 = 248,15 + 80 = 328,15 °С .

33. Коэффициент теплоотдачи излучением

              aл = aн a = 0,6∙210 =126 Вт/(м2 ·K) .

34. Коэффициент тепловой эффективности  Ψ = 0,435.

35. Коэффициент теплопередачи

k = y (aк + aл) = 0,435∙(43,831+ 126)=73,876 Вт/(м2 ·K) .

36. Средний температурный напор    Dt = J  – tн = 1052–248,15=803,85°С .

37. Тепловосприятие фестона

               кДж/кг .

38. Невязка

               %.

        Если невязка баланса > 5%, необходимо уточнить температуру газов за фестоном.

39. Энтальпия газов за фестоном

              кДж/кг  .

40. Температура газов за фестоном  J"=°С табл. 2.

Котельный пучок

1. Диаметр труб d = 83мм   (по чертежу).

2. Расположение  труб  -  коридорное.

3. Число рядов труб  Z=3 шт.  (по чертежу).

4. Шаг труб (по чертежу):

поперечный   s1 = 190 мм

продольный  s2  = 250 мм.

5. Число труб в каждом ряду  (по чертежу):

     n1 =n2 =n3 =n4=42 шт.

6. Длина каждого:

l1=4,86м;

l2=5,28м;

l3= 5,25м;

7. Поверхность нагрева котельного пучка

 Hф  =pd(l1n1 + l2n2 + … + lnnn)=3,14∙0,083∙(4,86∙42+5,28∙42+5,25∙42)=168,46м2

8. Живое сечение для прохода газов (среднее), где h=4,5м - высота окна (по чертежу)

 Fжc  = Fок – Fз = h∙(b – n1d)=4,5∙(7,85-42∙0,083)=19,638 м2.

9. Относительные шаги:

поперечный        σ1 = s1/d=;

продольный        σ2 = s2/d=.

10. Эффективная толщина излучающего слоя

     м.

11. Угловой коэффициент пучка χф = 0,82(рис.1, с.171).

12. Лучевоспринимающая поверхность пучка:

    Нлф = b lср χф = 7,85∙5,13∙0,82=33,022 м2.

13. Расчетная поверхность нагрева

    Hp = Hф – Hлф  = 168,46–33,022=135,438 м2.

14. Температура газов перед пучком J' = °С (из расчета фестона).

15. Энтальпия газов перед пучком I' =5709,032 кДж/кг (из расчета фестона).

16. Температура газов за пучком  J'' =934°С (уточнённое значение).

17. Энтальпия газов за пучком I" =,кДж/кг.

18. Тепловосприятие пучка по балансу

     Qб = φ (I' – I") = 0,994∙(5709,032-5202,634)=503,36кДж/кг .

19. Температура кипения в барабане  tн =248,15 °С  (табл. 9 при Рб = 1,1Рпе = =1,1∙3,5=3,85МПа).

20. Средняя температура газов

        °С. 

21. Объем газов на 1 кг топлива Vг =3,5848 м3/кг.

22. Объемная доля водяных паров  = 0,181 (табл. 1).

23. Объемная доля трехатомных газов и водяных паров rn = 0,3124 (табл

Похожие материалы

Информация о работе