Тепловой расчет котельного агрегата. Блочный котлоагрегат БКЗ-75-39. Температура питательной воды после регенеративного подогрева

    Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

________________________________________________________

Кафедра промышленной теплоэнергетики

ТЕПЛОВОЙ

РАСЧЕТ    КОТЕЛЬНОГО    АГРЕГАТА

                                Выполнил

                               Проверил

Санкт-Петербург

2005

1

                                       Введение

Теплообменными  аппаратами называют устройства, предназначенные  для передачи теплоты от одной рабочей среды к другой. Теплоаппараты классифицируются по разным признакам: способ теплоты, направление рабочих сред, температурному уровню.

Блочный котлоагрегат БКЗ-75-39 производительностью 75 т/ч при давлении 39 ата и при температуре пара 440⁰С. Котел оборудованный                                                    

унифицированный, предназначен для сжигания углей различных марок в пылевидном состоянии. Топочная камера полностью экранизирована трубами 60 мм. Объем топочной камеры равен 454 м³, расчетное тепловое напряжение топочного объема составляет 115-125 ккал/м³τ.

В верхней части задний экран разведен в четырех рядный фестон, за которым двухступенчатый конвективный пароперегреватель выполненный из труб 38*3 мм. Поверхность нагрева первой ступени равна 220м³.

Поверхность нагрева второй ступени в зависимости от вида топлива изменяется от 200 до 400 м².

В конвективной шахте  расположены водяной экономайзер, выполненный из труб 32*3 и трубчатый воздухоподогреватель изготовленный из труб 40*1,5 мм.

Газовое сопротивление агрегата составляет 148-116 мм вод. ст., воздушное сопротивление 87-73 мм вод. ст.

Котлоагрегат состоит из 27 крупных транспортных блоков, и лишь не большая часть узлов котла поставляются россыпью. Коэффициент котла, т.е. отношение всех блоков к общему весу котлоагрегата, составляет около 90 %, а коэффициент блочности облуровки  около 80 %.     
Исходные данные для расчета:

Тип котла  -  барабанный, с естественной циркуляцией.

Паропроизводительность   D_пе ,70 т/ч

Давление перегретого пара  Р_пе , 40 атмосфер

Температура перегретого пара  t_пе , 440 °С .

Состав топлива :

-  месторождение и марка топлива- Кемеровская обл. Краснобродский, Ккрасногорский, Листвянский углеразрезы, марка угля - Т 

-  влажность   , 10  % ;

-  зольность   А^r ,  16,2  % ;

-  сера колчеданная    , 0,6  % ;

-  сера органическая   ,  % ;

-  углерод  С^r , 65,7  % ;

-  водород  Н^r ,  3 % ;

-  азот   N^r , 1,7 % ;

-  кислород  О^r, 3,1  %  ;

-  низшая теплота сгорания  Q^r_i , 5900 Ккал/кг ;

-  приведенная влажность  W^r_пр ,  1,69 (% · кг)/Мкал ;

-  приведенная зольность  А^r_пр , 2,75 (% · кг)/Мкал ;

-  выход летучих на горючую массу  V^daf , 13 % .

Способ сжигания топлива  -  камерный, с твердым шлакоудалением.

Температура питательной воды после регенеративного подогрева  t_пв , 150°С.

Непрерывная продувка  р , 3  %  .

Доля рециркуляции газов в топку  -  отсутствует.

Температура уходящих газов,  J_ух ,   120°С 

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель  J'_в, °С (см. с. 11).

Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя  J_гв320 °С

Компоновка конвективных поверхностей нагрева выбирается двухступенчатая.

Тип углеразмольной мельницы – шаровая барабанная мельница

7. Концентрация золы в дымовых газах.

µ_зл=А^р*а_ун/100*G_r , где а_ун= 0,95

G_r = 1- А^p/100 + 1.306*α_ср* V^о_в

а) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,2*6,55= 11,1

б) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,215*6,55= 11,23

в) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,24*6,55=11,44

г) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,265*6,55=11,66

д) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,29*6,55=11,87

е) G_r = 1-16,2/100+1,306*1,325*6,55=12,17

Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания

Коэффициенты  избытка  воздуха  по  газоходам  котлоагрегата   

(величина  присосов  ∆a  выбирается  по   табл. 7, с.69 )

Топка на выходе (табл. 8, с.70)                    a_т=1,2

Фестон                                                              a_ф = a_т=1,2

Пароперегреватель                                         a_пе = a_т + Da_{пе=1,2+0,03=1,23}

2-я ступень водяного экономайзера            a_вэ2 = a_пе + Da_{вэ=1,23+0,02=1,25}

2-я ступень воздухоподогревателя             a_вп2 = a_вэ2 + Da_{вп=1,25+0,03=1,28}

1-я ступень водяного экономайзера            a_вэ1 = a_вп2 + Da_{вэ=1,28+0,02=1,3}

1-я ступень воздухоподогревателя             a_вп1 = a_вэ1 + Da_{вп=1,3+0,03=1,33}

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

1.  Теоретически необходимое количество воздуха

=0,0889(65,7+0,375*0,6)+0,265*3-0,0333*3,1=6,55, м³/кг.

2.  Теоретический объем азота       =0,79*6,55+0,008*1,7=5,19   ,   м³/кг .

3.  Объем трехатомных газов             =0,01866(59,6+0,375*0,6)=1,12   ,   м³/кг .

4.  Теоретический объем водяных паров

=0,111*3+0,0124*10+0,0161*6,56=0,56  ,   м³/кг .

5.  Объем водяных паров при средних значениях α по газохо дам, а)=V^о_{н2о+0,0061(αср-1)*V}^о_{в =0,56+0,0161(1,2-1)*6,55=0,581 м}³/кг – топка , фестон.

б) пароперегреватель

=0,56+0,0161(1,215-1)6,55=0,582 м³/кг.

в) ΙΙ ступень экономайзера

=0,56+0,0161(1,24-1)6,55=0,585 м³/кг г) ΙΙ ступень воздухонагревателя

=0,56+0,0161(1,265-1)6,55=0,588м³/кг д) Ι ступень экономайзера

=0,56+0,0161(1,29-1)6,55=0,59м³/кг е) Ι ступень воздухонагревателя

=0,56+0,0161(1,325-1)6,55=0,594м³/кг

6, Действительный объем газов по газоходам

V_r=V_RO2+V^o_N2++(α-1) V^o_В

а) топка

V_r= 1,12+5,19+0,581(1,2-1)6,55=7,071 м³/кг б) паронагреватель

V_r= 1,12+5,19+0,582(1,25-1)6,55=7,26 м³/кг в) ΙΙ ступень экономайзера

V_r= 1,12+5,19+0,585(1,25-1)6,55=7,27 м³/кг г) ΙΙ ступень воздухонагревателя

V_r= 1,12+5,19+0,588(1,265-1)6,55=7,33 м³/кг д) Ι ступень экономайзера

V_r= 1,12+5,19+0,59(1,29-1)6,55=7,43 м³/кг е) Ι ступень воздухонагревателя

V_r= 1,12+5,19+0,594(1,325-1)6,55=7,57 м³/кг

7. Объемные доли трехатомных газов

r_RO2=V_RO/V_r; r_H2o=V_H2O/V_r; r_n=r_H2o+rRO2

Расчет энтальпий продуктов сгорания

Теоретические энтальпии газов и воздуха для сжигаемого топлива выбираем из табл. 4, с.64. Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха α > 1 рассчитывается по формуле

I_г  =  I^о_г  +  (α – 1)I^о_в .

Результаты расчетов сводятся в табл. 2, с.61.

Тепловой  баланс  котлоагрегата

1.  Располагаемое тепло топлива. Для большинства видов достаточно сухих и малозольных топлив и газового топлива принимается

 = = 5900 ,   ккал/кг .

2.  Температура уходящих газов   J_{ух= 120} , °С 

3.  Энтальпия уходящих газов  I_ух= 340 , ккал/кг .

4.  Температура холодного воздуха  (принимаем)   t_хв=30 °С .

5.  Энтальпия холодного воздуха I^о_хв= 68 , ккал/кг

6.  Потери тепла от химического недожога   q₃ = 0,5 , % 

7.  Потери тепла от механического недожога  q₄= 2 , % 

8.  Потери тепла с уходящими газами

 =( 340-1,33*68) ( 100-2)/ 5900 = 4,15  ,   % .

9.  Потери тепла от наружного охлаждения  q₅ = 0,6 %  .

10.  Потери с теплом шлака  q₆ = 0

(учитываются при А^r > 2,5,  где  [МДж/кг]).

11.  Сумма тепловых потерь    

Sq = q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆=  4,15+0,5+2+0,6+0=7,25  ,   % .

12.  КПД котлоагрегата «брутто»   h_ка = 100 – Sq =100-7,25=92,75 ,  % .

13.  Коэффициент сохранения тепла

 = 1-( 0,6/ 92,75 +0,6) = 0,994.

14.  Температура перегретого пара   t_пе = 440 , °С .

15.  Давление перегретого пара  P_пе = 40 ,  ата   .

16.  Теплосодержание перегретого пара  i_пе = 790,3 ,  ккал/кг  .

17.  Температура питательной воды   t_пв = 150 , °С   

18.  Энтальпия питательной воды  i_пв = 151,5 ,  ккал/кг

.

19.  Энтальпия продувочной воды  i_кип = 265 ,  ккал/кг

20.  Непрерывная продувка

D_пр = 0,01р D_пе  = 0,01*3*70000 = 2100,  кг/с , где  р - процент продувки  

21.  Полезно использованное тепло

Q_ка = D_пе (i_пе ‑ i_пв) + D_пр (i_кип ‑ i_пв) =70000