Реконструкция мини-ТЭЦ с установкой нового котла мощностью 20 МВт (Тепловой расчет котлагрегата К-35-40)

3  ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛАГРЕГАТА  К-35-40

3.1 Общие положения

Тепловой расчет котельного агрегата может иметь двоякое назначение:

а) при проектировании нового котельного агрегата по заданным параметрам его работы (паропроизводительность, температуры перегретого пара, питательной воды, подогрева воздуха и др.) определяют величины всех его поверхностей нагрева.

б)   при наличии готового котельного агрегата проверяют соответствие всех величин поверхностей нагрева  заданным параметрам  его работы.

Первый вид расчета называется конструкторским, второй – поверочным. В курсовом проекте выполняется поверочный расчет.

Тепловой расчет котельного агрегата производят по методике, разработанной Всесоюзным теплотехническим институтом им. Ф.А. Дзержинского и центральным котлотурбинным институтом им. И.И. Ползунова ВТИ и ЦКТИ. Величины котельного агрегата рассчитывают последовательно, начиная с топки, с последующим переходом к конвективным поверхностям нагрева. Предварительно выполняют ряд вспомогательных расчетов: составляют сводку конструктивных характеристик элементов котельного агрегата, определяют количество воздуха, необходимого для горения, количество дымовых газов по газоходам котельного агрегата и их энтальпию; составляют тепловой баланс   котельного агрегата.

Тепловой расчет котельного агрегата выполняют по следующим разделам:

                  3.2 Основные конструктивные характеристики

Производительность                      -   35 т/г

Давление пара                                -   4,0 МПа

Температура пара                              -   440

Температура питательной воды       -   145

Топливо: смесь коры и опилок с лесопильного и древесноподготовительного цехов.

Температура горячего воздуха           -   300

Температура уходящих газов             -   175

Объем топочной камеры                     -   179

Теплонапряжение объема топки        -   162 кВт/

Количество циклонных предтопков  -   2 шт

Площадь поверхности нагрева: радиационная                      -   176

фестона                                -   31

пароперегревателя              -   291

водяного экономайзера      -   318

воздухоподогревателя        -   1485

Диаметр и толщина стенок:

экранов и фестона             -   60×3 мм пароперегревателя            -   32×3 мм водяного экономайзера    -   28×3 мм воздухоподогревателя      -   1485 мм

Габаритные размеры котла в осях колони:

ширина                         -   5,78 м        длина                            -   9,03 м наибольшая высота    -   18,03 м

3.3 Определение количества воздуха, необходимого для горения, состава

                    и количества дымовых газов и их энтальпий

В качестве топлива используются древесные отходы (дробленная кора и опилки) лесопильного и древесно-подготовительного цехов.

Состав топлива на рабочую массу (лабораторный анализ):

= 3,5%

= 0%

= 0,8%

= 24,6%

= 31,3%

= 0,4%

= 39,4%

Определим низшую теплоту сгорания:

.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения:

.

Теоретический объем азота в дымовых газах:

Теоретический объем сухих трехатомных газов:

.

Теоретический объем водяных паров в дымовых газах:

_O =

_O=.

Полный объем теоретического количества дымовых газов:

_O+

;

_O.

Полный объем теоретического количества дымовых газов:

_O

.

Выбираем значения коэффициента избытка воздуха по тракту котла и выбранные значения сводим в таблицу 3.1.

таблица 3.1.

* все значения коэффициента избытка воздуха определены по таблицам 21-24 нормативного метода.

Определим состав продуктов сгорания и объемные доли водяных паров по газоходам котельного агрегата в виде таблицы 3.2.

Приведем пример расчета на основании данных топочной камеры:

избыточный объем воздуха

избыточный объем водяных паров

_O=

действительный объем водяных паров

_O=_O+_O0,9314

действительный объем продуктов сгорания

_O4,2644

объмная доля сухих трехатомных газов в продукте сгорания

объемная доля водяных паров в продуктах сгорания

общая объемная доля трехатомных в продуктах сгорания

_O

Расчет газового тракта проводиться аналогично. Результаты расчета сводим в таблицу 3.2.

Определим также приведенную величину уноса золы из топки по формуле:

где  - доля золы топлива, уносимая газами, [3, табл.19]

где  - концентрация золы  в дымовых газах,  - масса дымовых газов

получаем

тогда

Так как полученное значение менее 6, то в дальнейших расчетах энтальпией золы можно пренебречь.

Рассчитаем энтальпию теоретического количества воздуха, необходимого для горения при различных температурах и энтальпию продуктов сгорания при различных температурах и коэффициент избытка воздуха.

Энтальпия продуктов сгорания для различных значений температур и коэффициент избытка воздуха.

Приведем пример расчета для температуры 1000.

Энтальпия теоретического количества воздуха необходимого для горения:

_В

Энтальпия теоретического количества  сухих 3-х атомных газов:

Энтальпия теоретического количества  двухатомных  газов:

Энтальпия теоретического количества  водяных паров:

Энтальпия теоретического количества  продуктов сгорания:

Энтальпия действительного количества  продуктов сгорания за элементом газового тракта:

а) топка и фестон                   б) за пароперегревателем                                              

в) за водяным экономайзером  II ступени Расчет  энтальпий  продуктов сгорания за элементом газового тракта при температурах от 100 до 1800 проводим по аналогичным формулам.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.3.

3.4 Составление теплового баланса котла и определение часового         расхода топлива

Уравнение теплового баланса имеет вид:

+,                           

 - полезно затраченное тепло, %

 - потеря тепла с уходящими газами, %

 - потеря тепла от химического недожога, %

 - потеря тепла от механического недожога, %

 -  потеря тепла через ограждающие поверхности котла в окружающую      среду