Промышленность \ Теплогенерирующие установки промышленных предприятий

Тепловой расчет котельного агрегата (топливо – Экибастузский каменный уголь, СС, №22)

Страницы работы

25 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

3 Тепловой расчет

3.1 Расчетный состав топлива

Топливо – Экибастузский каменный уголь, СС, №22.

Расчетный состав топлива принимаем по таблице I [1]:

влага W^Р= 7,0%

зола А^Р= 38,1%

сера S_{орг+ к}=0,8%

углерод С^Р= 43,4%

водород Н^Р= 2,9%

азот N^Р= 0,8%

кислород О^Р= 7,0%

¾¾¾

100%

Низшая теплота сгорания топлива Q=4000 ккал/кг (16760 кДж/кг).

Выход летучих на горючую массу V_Г=30,0%.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимаем по таблице XVII [1]: =1,2.

По таблице XVI [1] определяем присосы воздуха в газоходы парогенератора и путем прибавления присосов к коэффициенту избытка воздуха на выходе из топки получаем коэффициенты избытка воздуха в газоходах. Расчеты сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха

Величина	Обозначение	Газоходы парогенератора
Величина	Обозначение	топка, котельный пучок, фестон	паро-перегреватель	экономайзер	воздухо-подогреватель
присос воздуха	Da	0,1	0,03	0,02	0,03
коэффициент избытка воздуха по газоходам	a ^//	1,2	1,23	1,25	1,28
коэффициент избытка воздуха средний	a_ср	1,2	1,215	1,24	1,265

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания определены по таблицам XI, XIV [1] и сведены в таблицы 3.2 и 3.3.

По таблице XI [1] определяем объемы:

=4,42 м³/кг;

=0,81 м³/кг;

=3,50 м³/кг;

=0,48 м³/кг;

=4,79 м³/кг.

По таблице XI [1] принимаем:

=0,95.

Таблица 3.2 Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Рассчитываемая величина	Размер-ность	топка, котельный пучок, фестон	паро-перегреватель	экономайзер	воздухо-подогреватель
коэффициент избытка воздуха - a_ср	¾	1,2	1,215	1,24	1,265
	м³/кг	0,494	0,495	0,497	0,499
	м³/кг	5,688	5,756	5,868	5,980
	¾	0,142	0,141	0,138	0,135
	¾	0,087	0,086	0,085	0,083
	¾	0,229	0,227	0,223	0,219
	кг/кг	7,546	7,633	7,777	7,921
	кг/кг	0,048	0,047	0,047	0,046

Таблица 3.3 Энтальпии продуктов сгорания и золы

u, °С	,	,	,	, ккал/кг

				I	DI	I	DI	I	DI	I	DI
100	159	140	7	¾	¾	¾	¾	¾		205,2
									¾		210,1
200	322	281	14,6	¾	¾	¾	¾	406,9		415,3
									211,2		215,5
300	489	425	22,8	¾	¾	¾	¾	618,1		630,8
									218		222,5
400	662	572	31,1	¾	¾	824,7		836,1		853,3
							221		224		¾
500	840	722	39,6	¾	¾	1045,7		1060,1		¾
							225,3		228,3		¾
600	1021	876	48,4	¾	¾	1271		1288,4		¾
							231		234,4
700	1207	1034	57,3	1471		1502		1522,8		¾	¾
					232		246		¾ ¾
800	1398	1193	66,3	1703		1738		¾		¾	¾
					237		243		¾
900	1594	1353	75,6	1940		1981		¾		¾	¾
					240		245
1000	1792	1516	85	2180		2226		¾	¾	¾	¾
					242		¾
1100	1990	1684	95	2422		¾		¾	¾	¾	¾
					242		¾
1200	2190	1852	104	2664		¾		¾	¾	¾	¾
					253
1300	2395	2020	118	2917		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					263

1400	2604	2192	137	3180		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					¾
1500	2810	2365	152	¾		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					¾
1600	3020	2537	162	3689		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					262
1700	3231	2710	178	3951		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					256
1800	3442	2882	189	4207		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					268
1900	3657	3059	206	4475		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					260
2000	3871	3236	217	4735		¾	¾	¾	¾	¾	¾
					263
2100	4087	3412	229	4998		¾	¾	¾	¾	¾	¾

Так как неравенство не выполняется, то учитываем энтальпию золы I_зл.

Расчет теплового баланса и расхода топлива сведен в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 Тепловой баланс и расход топлива

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Располагаемая теплота топлива		ккал/кг		4000
Приведенная влажность		%		1000×7,0/4000=1,75
Температура уходящих газов		°С	Задана	130
Энтальпия уходящих газов		ккал/кг	Принимаем по таблице 3.3	268,2
Температура холодного воздуха		°С	Принимаем	30
Энтальпия холодного воздуха		ккал/кг	Принимаем по таблице 3.3	42
Потери теплоты от химического недожега		%	Принимаем по таблице XVII [1]	0
Потери теплоты от механического недожега		%	Принимаем по таблице XVII [1]	1,5
Потери теплоты с уходящими газами		%		=5,30
Потери теплоты в окружающую среду		%	По рисунку 5-1 [1]	0,7
Доля золы топлива в шлаке		¾		1-0,95=0,05
Потеря с физической теплотой шлаков		%		0
Сумма тепловых потерь		%		5,3+0+1,5+0,7+0=7,5
Коэффициент полезного действия		%		100-7,5=92,5
Энтальпия перегретого пара		ккал/кг	По таблице XXV [1] по Р_пп и t_пп	785,6
Энтальпия питательной воды		ккал/кг	По таблице XXIII [1] по t_ПВ и	152
Энтальпия продувочной воды		ккал/кг	По таблице XXIV [1] по	248
Полезно использованная теплота		ккал/ч		140000×(785,6-152)+ +0,03×140000×(248-152)= =89,107×10⁶
Полный расход топлива	В	кг/ч		100×89,107×10⁶/(4000×92,5)=24083
Расчетный расход топлива	В_Р	кг/ч		24083×(1-1,5/100)=23722
Коэффициент сохранения теплоты		¾		1-0,7/(92,5+0,7)=0,9925

Так как , то физическую теплоту топлива не учитываем.

Так как , то .

Принимаем кг/ч.

3.2 Расчет топочной камеры

Конструктивные характеристики топочной камеры представлены на рисунке 3.1.

Расчет топочной камеры сведен в таблицу 3.5.

Рисунок 3.1 Схема топочной камеры

Таблица 3.5 Расчет топочной камеры

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки экранных труб		мм	По чертежу	83´4
Шаг экранных труб	s	мм	По чертежу	100, у скатов холодной воронки – 150
Поверхность фронтовой стенки с потолком		м²		(2,16+9,66)×6,6=78,01
Поверхность задней стенки		м²		(2,16+10,36+2,19+0,2)×6,6=98,41
Поверхность боковой стенки		м²		0,5×(5,55+3,30)×1,77+5,55×9,66+ +0,5×(5,55-0,3+1,47)×1,52+ +0,5×(1,47+0,40)×1,64=68,08
Площадь плоскости, отсекающей половину холодной воронки		м²		3,30×6,6=21,78
Площадь поверхности, проходящей через ось первого ряда труб котельного пучка		м²		(0,2+6,15)×6,6=41,91
Суммарная поверхность стен		м²		78,01+98,40+2×68,08+21,78+ +41,91=376,27
Объем топочной камеры		м³		68,08×6,6=449,3
Лучевоспринимающая поверхность топки		м²	х принимаем по номограмме 1а [1]	(14,26×0,88+82,83×0,98)+41,91×1+ +(14,26×0,88+63,76×0,98)+21,78×1+ +2×68,08×0,98=365,88
Степень экранирования топки		¾		365,88/376,27=0,972
Общая высота топки		м	По чертежу	12,95
Высота расположения горелки		м	По чертежу	4,8
Относительная высота расположения горелок		¾		4,8/12,95=0,371
Относительное расположение максимума температур факела		¾		0,371+0=0,371
Поправка		¾	Горелки расположены горизонтально	0
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		3,6×449,3/376,27=4,3

Тепловой расчет топочной камеры сведен в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 Тепловой расчет топочной камеры

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки		¾	Принимаем по таблице XVII [1]	1,2
Присос воздуха в системе пылеприготовления		¾	Принимаем по таблице XVI [1]	0,1
Температура горячего воздуха		°С		150+40+0,7×(130-120)=197
Энтальпия горячего воздуха		ккал/кг	Принимаем по таблице 3.3	276,8
Продолжение таблицы 3.6
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Теплота, вносимая воздухом в топку		ккал/кг		(1,2-0,1-0,1)×276,8+ +(0,1+0,1)×42=285,2
Полезное тепловыделение в топке		ккал/кг		285,2+4000×(100-0-1,5-0)/(100-1,5)=4285,2
Теоретическая температура горения		°С	Принимаем по таблице 3.3	1929
Коэффициент	М	¾		0,59-0,5×0,371=0,4045
Температура газов на выходе из топки		°С	Задаемся предварительно	1200
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×4,3×0,229=0,9847
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	0,35
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	7,8
Коэффициент ослабления лучей частицами кокса		1/(м×кгс/см²)	По пункту 6-08 [1]	1,0
Безразмерные параметры		¾ ¾	По пункту 6-08 [1] По пункту 6-08 [1]	0,5 0,1
Оптическая толщина излучающей среды	k×p×S	¾		(0,35×0,229+7,8×0,048+ +1×0,5×0,1)×1×4,3=2,16
Степень черноты факела		¾	По номограмме 2 [1]	0,88
Коэффициент, учитывающий загрязнение	z	¾	По таблице 6-2 [1]	0,37
Коэффициент тепловой эффективности экранов	y_ср	¾		0,37×365,88/376,27=0,36
Степень черноты топки		¾		0,88/[0,88+(1-0,88)×0,36]=0,953
Тепловыделение на 1 м² поверхности стен		ккал/(ч×м²)		23722×4285,2/376,27=276781
Температура газов на выходе из топки		°С	По номограмме 7 [1]	1260
Энтальпия газов на выходе из топки		ккал/кг	По таблице 3.3	2816
Количество тепла, воспринятого в топке излучением		ккал/кг		0,9925×(4285,2-2816)=1458,1
Средняя тепловая нагрузка луче-воспринимающей поверхности		ккал/(ч×м²)		23722×1458,1/365,88=94537
Расчетное теплоснабжение топочного объема		ккал/(ч×м³)		23722×4000/449,3=211191
Окончание таблицы 3.6
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Допустимое теплоснабжение топочного объема		ккал/(ч×м³)	По таблице XVII [1]	150000
Критерий Стьюдента	St	¾		(1-1533/2202)/(1-573/2202)=0,411

Расхождение между принятым и полученным значением допустимо ±100°С.

<, что для котла данной марки допустимо.

3.3 Расчет котельного пучка

Эскиз котельного пучка представлен на рисунке 3.2. Котельный пучок делим на три части и расчет производим для каждой части отдельно.

Производим расчет части котельного пучка с шахматной компоновкой. Все расчеты сводим в таблицу 3.7.

Рисунок 3.2 Эскиз котельного пучка

Таблица 3.7 Расчет части котельного пучка с шахматной компоновкой

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	83´4
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Шахматное
Поперечный шаг труб		мм	По чертежу	350
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	300
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	2
Число труб в первом ряду		штук	По чертежу	20
Продолжение таблицы 3.7
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Число труб во втором ряду		штук	По чертежу	21
Длина труб: первого ряда второго ряда	l₁ l₂	м м	По чертежу По чертежу	5,34 5,10
Поверхность нагрева котельного пучка		м²		3,14×0,083×(21×5,10+20×5,34)=55,77
Живое сечение для прохода газов на входе		м²		5,28×6,6-20×5,28×0,083=26,08
Живое сечение для прохода газов на выходе		м²		4,98×6,6-21×4,98×0,083=24,19
Среднее живое сечение для прохода газов		м²		(2×26,08×24,19)/(26,08+24,19)=25,1
Относительный поперечный шаг труб		¾		350/83=4,22
Относительный продольный шаг труб		¾		300/83=3,61
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,083×(4×0,35×0,30/(3,14×0,083²)- -1)=1,37
Угловой коэффициент котельного пучка		¾	По номограмме 1[1] при	0,55
Расчетная поверхность		м²	По конструктивным характеристикам	55,77
Температура газов перед котельным пучком		°С	По таблице 3.6	1260
Энтальпия газов перед котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.6	2816
Температура газов за котельным пучком		°С	Предварительно принимаем	1152
Энтальпия газов за котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.3	2547,8
Тепловосприятие котельного пучка (по балансу)		ккал/кг		0,9925×(2816-2547,8)=266,2
Средняя температура газов		°С		(1260+1152)/2=1206
Температура кипения при давлении в барабане		°С	По таблице XXIII [1] по	240,0
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,688
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,087
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,229
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,048
Скорость газов		м/с		(23722×5,688/(3600×25,1))´ ´((273+1206)/273)=8,09
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 13 [1]	48×0,85×0,95×0,95=36,82
Средний температурный напор		°С		1206-240=966
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,229×1,37=0,3137
Окончание таблицы 3.7
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	0,7
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	7,5
Оптическая толщина		¾		(0,7×0,229+7,5×0,048)×1×1,37=0,713
Температура загрязнения стенки труб		°С	, =80°С по пункту 7-36 [1]	240+80=320
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,51×265=132,5
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,51
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		0,95×(135,2+36,82)=180,5
Коэффициент исполь-зования поверхности, учитывающий полноту омывания	x	¾	По пункту 7-07 [1]	0,95
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		0,65×180,5 =117,3
Тепловосприятие котельного пучка		ккал/кг		117,3×55,77×966/23722=266,4
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(266,4/266,2)×100%=100,08%

Значения Q_т и Q_б разнятся менее чем на 2%, поэтому расчет части котельного пучка с шахматной компоновкой (1 часть котельного пучка) считаем законченным.

Производим расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой, ограниченного участком перехода шахматной компоновки в коридорную. Все расчеты сводим в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 Расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	83´4
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Коридорное
Поперечный шаг труб		мм	По чертежу	165
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	300
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	4
Число труб в ряду		штук	По чертежу	41
Длина труб: первого ряда второго ряда третьего ряда четвертого ряда	l₁ l₂ l₃ l₄	м м м м	По чертежу По чертежу По чертежу По чертежу	4,92 4,8 4,8 4,8
Поверхность нагрева котельного пучка		м²		3,14×0,083×41×(4,92+4,8+ +4,8+4,8)=206,55
Живое сечение для прохода газов на входе		м²		4,83×6,6-41×4,83×0,083=15,44
Продолжение таблицы 3.8
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Живое сечение для прохода газов на выходе		м²		4,8×6,6-41×4,8×0,083=15,35
Среднее живое сечение для прохода газов		м²		(2×15,35×15,44)/(15,44+15,35)=15,39
Относительный поперечный шаг труб		¾		165/83=1,99
Относительный продольный шаг труб		¾		300/83=3,61
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,083×(4×0,165×0,30/(3,14×0,083²)- -1)=0,61
Угловой коэффициент котельного пучка		¾	По номограмме 1[1] при	0,94
Расчетная поверхность		м²	По конструктивным характеристикам	206,55
Температура газов перед котельным пучком		°С	По таблице 3.7	1152
Энтальпия газов перед котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.7	2547,8
Температура газов за котельным пучком		°С	Предварительно принимаем	936
Энтальпия газов за котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.3	2026,4
Тепловосприятие котельного пучка (по балансу)		ккал/кг		0,9925×(2547,8-2026,4)=517,5
Средняя температура газов		°С		(1152+936)/2=1044
Температура кипения при давлении в барабане		°С	По таблице XXIII [1] по	240,0
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,688
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,087
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,229
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,048
Скорость газов		м/с		(23722×5,688/(3600×15,39))´ ´((273+1044)/273)=11,75
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 12 [1]	55×0,93×1×0,92=47,06
Средний температурный напор		°С		1044-240=704
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,229×0,61=0,1397
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	1,3
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	8,9
Оптическая толщина		¾		(1,3×0,229+8,9×0,048)×1×0,61=0,442
Окончание таблицы 3.8
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Температура загрязнения стенки труб		°С	, =80°С по пункту 7-36 [1]	240+80=320
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,36×142=51,12
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,36
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов		ккал/(ч×К×м²)		51,12×[1+0,4×(1425/1000)^0,25´ ´(0,27/0,72)^0,07]=71,97
Коэффициент	А	¾	По пункту 7-37 [1]	0,4
Температура газов в объеме котельного пучка	Т_к	К		1152+273=1425
Глубина газового объема	l_об	м	По чертежу	0,27
Глубина пучка	l_п	м	По чертежу	0,72
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		0,95×(47,06+71,97)=113,08
Коэффициент исполь-зования поверхности, учитывающий полноту омывания	x	¾	По пункту 7-07 [1]	0,95
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		0,65×113,08=73,5
Тепловосприятие котельного пучка		ккал/кг		73,5×206,55×804/23722=514,5
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(514,5/517,5)×100%=99,4%

Значения Q_т и Q_б разнятся менее чем на 2%, поэтому расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой (2 часть котельного пучка) считаем законченным.

Производим расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой, после перехода шахматной компоновки в коридорную. Все расчеты сводим в таблицу 3.9.

Таблица 3.9 Расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	83´4
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Коридорное
Поперечный шаг труб		мм	По чертежу	165
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	200
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	5
Число труб в ряду		штук	По чертежу	41
Длина труб: первого ряда второго ряда третьего ряда четвертого ряда пятого ряда	l₁ l₂ l₃ l₄ l₅	м м м м м	По чертежу По чертежу По чертежу По чертежу По чертежу	2,49 2,91 3,30 3,72 4,32
Поверхность нагрева котельного пучка		м²		3,14×0,083×41×(2,49+2,91+ +3,30+3,72+4,32)=178,96
Продолжение таблицы 3.9
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Живое сечение для прохода газов на входе		м²		3,15×6,6-41×3,15×0,083=10,07
Живое сечение для прохода газов на выходе		м²		3,96×6,6-41×3,96×0,083=12,66
Среднее живое сечение для прохода газов		м²		(2×12,66×10,07)/(12,66+10,07)=11,22
Относительный поперечный шаг труб		¾		165/83=1,99
Относительный продольный шаг труб		¾		200/83=2,41
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,083×(4×0,165×0,20/(3,14×0,083²)- -1)=0,39
Угловой коэффициент котельного пучка		¾	По номограмме I[1] при	0,94
Расчетная поверхность		м²	По конструктивным характеристикам	178,96
Температура газов перед котельным пучком		°С	По таблице 3.8	936
Энтальпия газов перед котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.8	2026,4
Температура газов за котельным пучком		°С	Предварительно принимаем	806
Энтальпия газов за котельным пучком		ккал/кг	По таблице 3.3	1717,2
Тепловосприятие котельного пучка (по балансу)		ккал/кг		0,9925×(2026,4-1717,2)=306,9
Средняя температура газов		°С		(936+806)/2=871
Температура кипения при давлении в барабане		°С	По таблице XXIII [1] по	240,0
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,688
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,087
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,229
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,048
Скорость газов		м/с		(23722×5,688/(3600×11,22))´ ´((273+871)/273)=14,0
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 12 [1]	62×0,955×1×0,94=55,66
Средний температурный напор		°С		871-240=631
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,229×0,39=0,089
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	1,8
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	9,6
Окончание таблицы 3.9
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Оптическая толщина		¾		(1,8×0,229+9,6×0,048)×1×0,39=0,3405
Температура загрязнения стенки труб		°С	, =80°С по пункту 7-36 [1]	240+80=320
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,29×114=33,06
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,29
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов		ккал/(ч×К×м²)		33,06×[1+0,4×(1209/1000)^0,25´ ´(2,61/0,81)^0,07]=48,11
Коэффициент	А	¾	По пункту 7-37 [1]	0,4
Температура газов в объеме котельного пучка	Т_к	К		936+273=1209
Глубина газового объема	l_об	м	По чертежу	2,61
Глубина пучка	l_п	м	По чертежу	0,81
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		0,95×(48,11+55,66)=98,6
Коэффициент исполь-зования поверхности, учитывающий полноту омывания	x	¾	По пункту 7-07 [1]	0,95
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		0,65×98,6=64,08
Тепловосприятие котельного пучка		ккал/кг		64,08×178,96×631/23722=305,0
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(305,0/306,9)×100%=99,4%

Значения Q_т и Q_б разнятся менее чем на 2%, поэтому расчет части котельного пучка с коридорной компоновкой (3 часть котельного пучка) считаем законченным.

3.4 Расчет фестона

Эскиз фестона представлен на рисунке 3.3.

Производим расчет фестона. Все расчеты сводим в таблицу 3.10.

Рисунок 3.3 Эскиз фестона

Таблица 3.10 Расчет фестона

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	83´4
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Шахматное
Поперечный шаг труб		мм	2×S_э	165
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	250
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	2
Число труб в первом ряду		штук	По чертежу	41
Число труб во втором ряду		штук	По чертежу	40
Длина труб: первого ряда второго ряда	l₁ l₂	м м	По чертежу По чертежу	4,8 5,43
Поверхность нагрева фестона		м²		3,14×0,083×(4,8×41+5,43×40)=107,95
Живое сечение для прохода газов на входе		м²		4,8×6,6-41×4,8×0,083=15,35
Живое сечение для прохода газов на выходе		м²		5,43×6,6-40×5,43×0,083=17,81
Среднее живое сечение для прохода газов		м²		(2×15,35×17,81)/(17,81+15,35)=16,49
Относительный поперечный шаг труб		¾		165/83=1,99
Относительный продольный шаг труб		¾		250/83=3,01
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,083×(4×0,165×0,25/(3,14×0,083²)- -1)=0,56
Угловой коэффициент фестона		¾	По номограмме 1[1] при	0,78
Расчетная поверхность		м²	По конструктивным характеристикам	107,95
Температура газов перед фестоном		°С	По таблице 3.9	806
Продолжение таблицы 3.10
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Энтальпия газов перед фестоном		ккал/кг	По таблице 3.9	1717,2
Температура газов за фестоном		°С	Предварительно принимаем	747
Энтальпия газов за фестоном		ккал/кг	По таблице 3.3	1580
Тепловосприятие фестона (по балансу)		ккал/кг		0,9925×(1717,2-1580)=136,2
Средняя температура газов		°С		(806+747)/2=776,5
Температура кипения при давлении в барабане		°С	По таблице XXIII [1] по	240,0
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,688
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,087
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,229
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,048
Скорость газов		м/с		(23722×5,688/(3600×16,49))´ ´((273+776,5)/273)=8,74
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 13 [1]	52×0,73×0,95×0,9=32,46
Средний температурный напор		°С		776,5-240=536,5
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,229×0,62=0,142
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	1,5
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	10
Оптическая толщина		¾		(1,5×0,229+10×0,048)×1×0,56=0,4612
Температура загрязнения стенки труб		°С	, =80°С по пункту 7-36 [1]	240+80=320
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,369×104=38,43
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,369
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов		ккал/(ч×К×м²)		38,43×[1+0,4×(1079/1000)^0,25´ ´(0,21/0,25)^0,07]=53,3
Коэффициент	А	¾	По пункту 7-37 [1]	0,4
Температура газов в объеме фестона	Т_к	К		806+273=1079
Глубина газового объема	l_об	м	По чертежу	0,21
Глубина пучка	l_п	м	По чертежу	0,25
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		0,95×(32,46+53,9)=88,04
Окончание таблицы 3.10
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Коэффициент исполь-зования поверхности, учитывающий полноту омывания	x	¾	По пункту 7-07 [1]	0,95
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		0,65×82,04=53,3
Тепловосприятие фестона		ккал/кг		53,3×107,95×536,5/23722=130,1
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(130,1/136,2)×100%=95,5%

Значения Q_т и Q_б разнятся менее чем на 5%, поэтому расчет фестона считаем законченным.

3.5 Расчет перегревателя

Эскиз перегревателя представлен на рисунке 3.4.

Производим расчет перегревателя. Все расчеты сводим в таблицу 3.11.

Рисунок 3.4 Эскиз перегревателя

Таблица 3.11 Расчет перегревателя

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	38´3
Поверхность перегревателя	Н	м²		3,14×0,038×2×101×54,1=1307
Поперечный шаг труб		мм	По чертежу	80
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	150
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Коридорное
Количество змеевиков в одном ряду		штук	По чертежу	101
Количество параллельно включенных змеевиков		штук	По чертежу	202
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	32
Живое сечение для прохода газов на входе		м²		3,99×6,6-101×3,99×0,038=11,02
Живое сечение для прохода газов на выходе		м²		3,09×6,6-101×3,09×0,038=8,53
Среднее живое сечение для прохода газов		м²		(2×11,02×8,53)/(11,02+8,53)=9,62
Живое сечение для прохода пара		м²		202×3,14×0,038²/4=0,229
Относительный поперечный шаг труб		¾		80/38=2,11
Относительный продольный шаг труб		¾		150/38=3,95
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,038×(4×0,08×0,15/(3,14×0,038²)- -1)=0,33

Тепловой расчет перегревателя сведен в таблицу 3.12.

Таблица 3.12 Тепловой расчет перегревателя

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе		°С	По таблице 3.10	747
Энтальпия газов на входе		ккал/кг	По таблице 3.10	1580
Температура перегретого пара		°С	Задана	425
Энтальпия перегретого пара		ккал/кг	По таблице XXV [1]	785,4
Теплота, переданная в пароохладителе		ккал/кг	Задаемся	9
Температура насыщенного пара		°С	По таблице XXIII [1]	240
Энтальпия насыщенного пара		ккал/кг	По таблице XXIII [1]	669,5
Тепловая нагрузка вверху топки		ккал/(ч×м²)		0,64×23722×1458,1/376,27=58833
Коэффициент распределения тепловой нагрузки		¾	По номограмме 11 [1] при	0,64
Продолжение таблицы 3.12
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Тепловосприятие перегревателя излучением из топки		ккал/кг		58833×(41,91/23722)×(1-0,55)´ ´(1-0,94)×(1-0,94)×(1-0,78)=0,037
Тепловосприятие перегревателя (по балансу)	Q_б	ккал/кг		(785,4-669,5+9)´ ´(140000/23722)-0,037=737
Энтальпия газов за перегревателем		ккал/кг		1580-(737/0,9925)+0,03×42=838
Температура газов на выходе		°С	По таблице 3.3	405
Средняя температура газов	u	°С		(747+405)/2=576
Средняя температура пара	t	°С		(425+240)/2=332,5
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,756
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,086
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,227
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,047
Средняя скорость газов		м/с		(23722×5,756/(3600×9,62))´ ´((273+576)/273)=12,26
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 12 [1]	75×1×1×0,97=72,75
Объем пара при средней температуре	v	м³/кг	По таблице XXV [1]	0,083
Средняя скорость пара		м/с		140000×0,083/(3600×0,229)=14,1
Коэффициент тепло-отдачи от стенки к пару		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 15[1]	0,95×640=608
Коэффициент загрязнения		ч×К×м²/ккал	По пункту 7-36 [1]	0,005
Температура загрязнения		°С		332,5+(0,005+(1/608))´ ´(23722/1307)´(737+0,037)=420,1
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,227×0,33=0,075
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	2,3
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	11
Оптическая толщина		¾		(2,3×0,227+11×0,047)×1×0,33=0,3429
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,29×74=21,46
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,29
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов		ккал/(ч×К×м²)		21,46×[1+0,4×(1020/1000)^0,25´ ´(0,9/2,79)^0,07]=29,43
Окончание таблицы 3.12
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Коэффициент	А	¾	По пункту 7-37 [1]	0,4
Температура газов в объеме перегревателя	Т_к	К		747+273=1020
Глубина газового объема	l_об	м	По чертежу	0,15
Глубина пучка	l_п	м	По чертежу	4,32
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		1×(72,75+29,43)=102,2
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		0,65×102,2/(1+(102,2/608))=56,9
Логарифмический температурный напор		°С		0,995×232,3=231,1
Тепловосприятие перегревателя		ккал/кг		56,9×1307×231,1/23722=724,5
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(724,5/737)×100%=98,3%

Значения Q_т и Q_б разнятся менее чем на 2%, поэтому расчет перегревателя считаем законченным.

3.5 Расчет экономайзера

Эскиз экономайзера представлен на рисунке 3.5.

Производим расчет экономайзера. Все расчеты сводим в таблицу 3.13.

Рисунок 3.5 Эскиз водяного экономайзера

Таблица 3.13 Расчет экономайзера

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб		мм	По чертежу	51´3,5
Поперечный шаг труб		мм	По чертежу	110
Продольный шаг труб		мм	По чертежу	53
Расположение труб	¾	¾	По чертежу	Шахматное
Число рядов по ходу газов		штук	По чертежу	28
Число труб в ряду	z₁	штук	По чертежу	18
Поверхность нагрева	Н	м²		3,14×0,051×28×18×7,95=642
Расчетное сечение для прохода газов		м²		2,2×7,6-18×0,051×7,5=9,84
Количество параллельно включенных змеевиков	n	штук	По чертежу	72
Живое сечение для прохода воды		м²		72×3,14×0,051²/4=0,147
Относительный поперечный шаг труб		¾		110/51=2,16
Относительный продольный шаг труб		¾		53/51=1,04
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,9×0,051×(4×0,11×0,053/(3,14×0,051²)- -1)=0,085

Тепловой расчет экономайзера сведен в таблицу 3.14.

Таблица 3.14 Тепловой расчет экономайзера

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе		°С	По таблице 3.12	429
Энтальпия газов перед на входе		ккал/кг	По таблице 3.12	892
Тепловосприятие экономайзера	Q_ЭК	ккал/кг		4000×0,925×(100/(100-1,5))- -(1458,1+737+136,2+1090,6)= =334,5
Энтальпия воды на входе в экономайзер		ккал/кг		151,0+9×(140000/144200)=159,7
Температура воды на входе в экономайзер		°С	По таблице XXIII [1]	158,4
Энтальпия воды на выходе из экономайзера		ккал/кг		151,0+334,5×(23722/144200)=206,0
Температура воды на выходе из экономайзера		°С	По таблице XXVI [1] по	202
Тепловосприятие экономайзера (по балансу)	Q_б	ккал/кг		(206,0-151,0)×(144200/23722)= =334,3
Энтальпия газов за экономайзером		ккал/кг		892-(334,3/0,9925)+0,02×42=556,4
Температура газов на выходе		°С	По таблице 3.3	271
Средняя температура газов	u	°С		(271+405)/2=338
Средняя температура воды	t_ср	°С		(150+202)/2=176
Продолжение таблицы 3.14
Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчет
Температурный напор на входе		°С		405-202=203
Температурный напор на выходе		°С		271-158,4=112,6
Средний температурный напор		°С		(203-112,6)/(ln(203/112,6))=153,4
Температура загрязнения		°С	, т.к. >400°С, то=60°С	176+60=236
Объем газов на 1 кг топлива		м³/кг	По таблице 3.2	5,868
Объемная доля водяных паров		¾	По таблице 3.2	0,085
Объемная доля трехатомных газов		¾	По таблице 3.2	0,223
Концентрация золы		кг/кг	По таблице 3.2	0,047
Средняя скорость газов		м/с		(23722×5,868/(3600×9,84))´ ´((273+338)/273)=8,8
Коэффициент теплоотдачи конвекцией		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 13 [1]	74×1×1×1,25=92,5
Произведение		м×кгс/см²	, р=1 кгс/см²	1×0,223×0,085=0,019
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 3 [1]	5
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами		1/(м×кгс/см²)	По номограмме 4 [1]	14
Оптическая толщина		¾		(5×0,223+14×0,047)×1×0,085=0,1507
Коэффициент теплоотдачи излучением		ккал/(ч×К×м²)	По номограмме 19[1]	0,14×42=5,9
Степень черноты	а	¾	По номограмме 2 [1]	0,14
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов		ккал/(ч×К×м²)		5,9×[1+0,4×(678/1000)^0,25´ ´(2,6/4,41)^0,07]=7,94
Коэффициент	А	¾	По пункту 7-37 [1]	0,4
Температура газов в объеме перегревателя	Т_к	К		405+273=678
Глубина газового объема	l_об	м	По чертежу	2,6
Глубина пучка	l_п	м	По чертежу	4,41
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		ккал/(ч×К×м²)		1×(92,5+7,94)=100,44
Коэффициент тепловой эффективности		¾	По таблице 7.1 [1]	0,65
Коэффициент загрязнения	e	ч×К×м²/ккал		1,4×1×0,05×10^-2+0,002=0,0027
Коэффициент теплопередачи	К	ккал/(ч×К×м²)		100,44/(1+100,44×0,0027)=79
Тепловосприятие экономайзера		ккал/кг		79×642×153,4/23722=328
Отношение расчетных величин тепловосприятия		%		(328/334,3)×100%=98,1%