Конструктивные характеристики котлов. Расчетный состав топлива (аменный уголь марки Д Минусинского бассейна)

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АГРЕГАТА

4.1. Топочная камера

4.1.1. Поверхность стен топочной камеры.

Боковые стены:

F₁=2·4,394·4,06=35,6 м²,

F₂=2·м².

Поверхность боковых стен:

F_Б.СТ.=35,6+0,542=36,1 м².

Фронтовая стена:

F_ФР=2,88·2,5+м².

Задняя стена (включая фестон и вод конвективной шахты):

F₁=м²

F₂=2,88·3,267=9,4 м².

Поверхность задних стен:

F₃=2,07+9,4=11,5 м².

Поворотный экран:

F=2·2,88·2,485=14,3 м².

Активная площадь решетки:

R=2,7·(4-0,61)=9,16 м².

Суммарная поверхность стен топочной камеры:

F_СТ=36,1+9,25+11,5+14,3+9,16=80,4 м².

4.1.2. Лучевоспринимающая поверхность стен:

Боковые стены:

При = и l=0,5d, Х=0,99;

Н_ЛБ=0,99·36,1=35,7 м².

Задняя стена (верхняя сварная часть Х=1):

Н_З= м².

Задняя стенка (фестон Х=1):

Н_ЗФ=1,373·2,88=3,96 м².

Задняя стенка (под конвективной шахты):

При =; Х=0,85.

Н_З.П.=0,85·0,677·2,88=1,66 м².

Поворотный экран:

При = и l=0,5d; Х=0,48,

Н_ПОВ=0,79· м².

Суммарная лучевоспринимающая поверхность топки:

Н_Л=35,7+5,35+3,96+1,66+9,08=55,8 м².

Степень экранирования топки:

f=.

Объем топочной камеры:

V₁=9,25·4,075=37,7 м³;

V₂=0,542·2,88/2=0,78 м³

V_Т=37,7+0,78=38,5 м³.

Эффективная толщина излучающего слоя:

S=м.

4.2. Фестон

Диаметр труб – 60х3 мм.

Расположение труб – шахматное.

Шаги труб: S₁=256 мм, S₂=180 мм.

;  .

Число рядов труб по ходу газов: Z=4/

Число труб: в первом ряду – 11

                     во втором – 8

                     в третьем – 9

                     в четвертом – 12.

Омываемая длина труб фестона:

L=1,373 м.

Поверхность нагрева фестона:

Н_Ф=1,373·(11+8+9+12) ·3,14·0,06=10,3 м².

Угловой коэффициент фестона без учета излучения обмуровки:

Х=0,32 при ,

χ_Ф=1-(1-Х_Р)⁴=1-(1-0,32)⁴=0,786.

Лучевоспринимающая поверхность фестона:

Н=0,786·3,96=3,1 м².

Расчетная поверхность нагрева:

Н_Ф=10,3-3,1=7,2 м².

Сечение для провода газов:

F=1,373·(2,88+10·0,06)-10·0,06·0,708+10·0,06·0,524=2,39 м².

Эффективная толщина излучающего слоя:

S₀= м.

4.3. Конвективный пучок

4.3.1. Конвективные пакеты.

Диаметр труб 28х3 мм.

Шаги труб S₁=64 мм; S₂=42 мм.

Количество рядов по ходу газов Z=64/

Число рядов по ширине газохода: Z₁=11+12=33.

Суммарная длина змеевиков одного ряда Z=46,4 м.

Поверхность нагрева одного ряда:

Н₀=3,14·0,028·46,4=4,08 м²;

Н=4,08·23·2=188 м².

Эффективная толщина излучающего слоя:

S=0,028 м.

4.3.2. Задняя стена конвективной шахты:

Диаметр труб – 60х3 мм.

Длина труб – 3,14 м.

Число труб – n=46.

Поверхность нагрева:

Н=0,5·3,14·0,06·3,14·46=13,6 м².

4.3.4. Боковые стены конвективной шахты (стояки):

Диаметр труб – 60х3 мм.

Длина труб – 3,14 м.

Число труб – n=11+12=23.

Поверхность нагрева:

Н=188+13,6+13,6+6,8=222 м²

Лучевоспринимающая поверхность:

Н_Л=2,88·0,864(1-0,786)=0,533 м².

Расчетная поверхность пучка:

Н_Р=222-0,533=221,5 м².

Среднее сечение для прохода газов:

F=0,864·2,88-3,14· м².

Эффективная толщина излучаемого слоя:

S=0,094 м.

5. РАСЧЕТНЫЙ СОСТАВ ТОПЛИВА

Каменный уголь марки Д Минусинского Бассейна.

Влага W^P=14,5%;

влага А^Р=11,5%;

сера S^P=0,5%;

углерод С^Р=58,4%;

водород Н^Р=4,0%;

азот N^P=1,3%;

кислород О^Р=9,8%.

Итого: 100 %.

Низшая теплотворная способность топлива:

     =5380ккал/кг=22,542·10³ кДж/кг

5.1. Определение расчетной схемы котла

Температура уходящих газов выбирается из условия невскипания воды в экранных трубах конвективного блока. Температура 200-250°С, в зависимости от топлива, обеспечивает данное условие.

Для того, чтобы котел работал в оптимальном режиме необходимо поддерживать температуру воды на входе 70°С и на выходе 150°С. Эту задачу берут на себя автоматика котла.

Тепловая схема котла приведена на рис 5.1.

5.2. Расчет горения и энтальпия горения продуктов горения

Все объемы воздуха и энтальпии воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 кг твердого топлива при нормальных условиях.

Теоретическое количество сухого воздуха (α=1), необходимое для полного сжигания 1 кг твердого топлива рассчитываем по формуле:

V_В⁰=0,0889(С^Р+0,375·S^P)+0,265Н^Р-0,0333О^Р=0,0889(58,4+0,375·0,5)+0,265·4-

-0,0333·9,8=5,942 м³/кг.

Объем продуктов сгорания рассчитывается на 1 кг твердого топлива, для твердого топлива теоретический объем азота:

V_N2⁰=0,79 V_В⁰+0,008N^P=0,79·5,942+0,008·1,3=4,705 м³/кг.

Объем трехатомных газов:

V­_RO2=·1,8660=1,093 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров:

=0,111·4+0,0124·14,5+0,0161·5,942=0,753 м³/кг.

Действительный объем водяных паров, при избытке воздуха  α>1:

    V_H2O=V_H2O⁰+0,61(α-1)V_B⁰=0753+0,0161(1,3-1) ·5,942=0,782 м³/кг.

    Объем дымовых газов:

V_Г=V_RO2+V_N2⁰+V_H2O+(α-1)·V_B⁰=1,093+4,705+0,782+(1,3-1) ·5,942=8,623 м³/кг

Объемные доли трехатомных газов:

τ_RO2=V_RO2/V_Г=1,093/8,623=0,127.

τ_H2O=V_H2O/V_Г=0,782/8,623=0,087.