Энергия и энергетика сегодня

Газоход

358,4

4531,4

461

900

3712

3197

319,7

4031,7

Пароперегре-ватель

700

2811

2445

317,85

3128,85

432

600

2379

2071

269,32

2648,2

421

500

1958

1707

221,91

2179,91

413

400

1545

1351

175,63

1720,63

Экономайзер

500

1958

1707

256,05

2214,05

413

400

1545

1351

202,65

264,8

421

300

1142

1005

150,75

1291,75

Воздухопо-догреватель

300

1142

10005

180,9

1322,9

396

200

752

664

119,52

871,52

380

100

372

330

54,9

431,4

3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.

3.1. Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг твердого топлива и жидкого или на 1 нм3 газового топлива в виде (ккал/кг, ккал/нм3):

Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, (3.1)

или в виде:

100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6. (3.2).

3.2. Учитывая, что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Qк = 0), располагаемое тепло топлива Qрр определяется по формуле:

Qpp = Qнр + Qв.вн. +iтл , (3.3)

3.3. Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемым вне парового котла, Qb.bh. учитывают только для высокосернистых мазутов.

3.4. Величину физического тепла топлива iтл учитывают только для жидких топлив. Значит, в нашем случае:

Qpp = Qнp = 3740 ккал/кг (3.4)

3.5. Потери тепла с химическим q3 и механическим q4 недожогом определяются по [1, табл. 3.1] в зависимости от вида топлива и производителъности парового котла.

В нашем случае при D=35 т/ч:

q3 = 0.5%, q4 = 0%.

3.6. Потеря тепла с уходящими газами находится по формуле:

где: Iхвo = 9,5*Vo = 9,5 * 10,45= 99,279 ккал/кг.

Величина энтальпии уходящих газов Iух определяется линейной интерполяцией по таблице 2.2 для заданной температуры уходящих газов nyx=180oC и коэффициенте избытка воздуха α = α"вп=1,18 (табл1.1).

где Iух=597,6 ккал/кг.

Для всех паровых котлов и топлив, указанных в [1, табл П.1 и П.2], значение должно находиться в пределах 4,5-11%. В нашем случае это условие выполняется.

3.7. Потеря тепла от наружного охлаждения котла q5 находится по [1, рис 3.1]:

q5 = 0,75%.

3.8. Потери с физическим теплом шлака q6 учитывают только при сжигании твердых топлив если:

.

– не учитывается.

3.9. КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса.

ηпк = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), (3.6)

ηпк = 100 - (5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q5,

приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

(3.7)

где: ηпк = q1 - коэффициент полезного действия парового котла "брутто",%

3.10. Расход топлива, подаваемого в топку:

(3.8)

где Qпк - количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:

(3.9)

где Dk – паропроизводительность котла, т/ч.

Значение энтальпии перегретого пара ine находится по [1, табл. П.7] по заданным давлению Рпе и температуре tne пара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды - по [1, табл. П.6] по заданным температуре tпв и давлению Рпв питательной воды за регулятором питания котла (Рпв=1,08Рб, где Рб - давление в барабане котла).

Pпв = l,08 * 44 = 47,52 кгc/cм2,

3.11. Расход топлива, найденный по (3.8), используют в расчете элементов системы пылеприготовления при выборе числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств. Но тепловой расчет парового котла, определение объемов дымовых газов и воздуха и количества тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:

. Т.к q4=0

Bр=B

4. Выбор схемы топливосжигания.

Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.

На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.

5. Поверочный расчет топки.

Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта.

5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. На рис.5 показана схема топочной камеры. Конструктивные характеристики занесены в табл. 5.1. При расчете конструктивных размеров топки важно правильно определить “активный” объем топочной камеры. Границами объема являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном сечении – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. В котле Е-75-40 ГМ границей объема в нижней части топки является под.

5.2. Геометрические размеры, необходимые для расчетов и систематизируемые в табл. 5.1, в основном берут с чертежа, пользуясь указанными на них размерами.

Расчетную ширину фронтовой и задней стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а ширину боковых стен между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой и задней стен топки определяют по фактическим размерам плоскости, проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.

Площадь боковой стены в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур, пользуясь простейшими математическим приемами.

Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а длину (высоту) – по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью, являющейся продолжением ската горизонтального газохода.

Наружный диаметр труб d

, шаг между ними S

, число труб в экране z

и расстояние от оси трубы до обмуровки e

принимают по чертежу.

Таблица 5.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

№ п/п

Наименование величин

Обозначение

Единица

Источ-ник или фор-мула

Топочные экраны

Выходное окно

Фронтовой

Боко-вой

Задний

Основ-ная часть

Под или хол. вор.

Основ-ная часть

Под или хол. вор.

1

Расчётная ширина экранированной стены

bст

м

Чертёж и эскиз

bфст = 5,78

bф’ст = 5,78

bбст = 5,02

bзст = 5,78

bз’ст = 5,78

bок = 5,78

2

Освещённая длина стены

lст

м

Чертёж и эскиз

lфст = 13,43

lф’ст = 2,35

-

Lзст = 7,7

lз’ст = 2,5

lок = 4,0

3

Площадь стены

Fст

м2

bст* lст

Fфст = 77,63

Fф’ст = 13,58

Fбст = 51,37

Fзст = 44,5

Fз’ст = 14,47

Fок = 23,12

4

Площадь участка стены, не закрытого экранами, например занятого амбразурами горелок, соплами и т.п.

F iст

м2

Чертёж и эскиз

Fфiст = 2,625

-

-

-

-

-

5

Наружный диаметр труб

d

м

Чертёж и эскиз

dф = dф’ = dб = dз = dз’ = dз’ = 0,06

6

Число труб в экране

z

шт

Чертёж и эскиз

zф = 53

zф’ = 53

zб = 45

zз = 53

zз’ = 53

-

7

Шаг экранных труб

S

м

Чертёж и эскиз

Sф = 0,1

Sф’ = 0,1

Sбср = 0,1

Sз = 0,1

Sз’ = 0,1

-

8

Относительный шаг труб

S/d

-

-

1,67

1,67

1,67

1,67

1,67

-

9

Расстояние от оси трубы до обмуровки

e

м

Чертёж и эскиз

eф = 0,06

eф’ = 0,06

eб = 0,06

eз = 0,06

eз’ = 0,06

-

10

Относительное расстояние до обмуровки

e/d

-

-

1

1

1

1

1

-

11

Угловой коэффициент экрана

x

-

Ном. 1а

xф = 0,93

xф’ = 0,1

Xб = 0,93

xз = 0,93

Xз’ = 1

xок = 1

12

Коэффициент, учитывающий загрязнение

ζ

-

Таблица 2.2

ζ ф = 0,65

ζ ф’ = 0,2

ζ б = 0,65

ζ з = 0,65

ζ з’ = 0,2

ζ ок = 0,65

13

Коэффициент тепловой эффективности экрана

ψ

-

x*ζ

ψ ф = 0,6045

ψ ф’ = 0,2

ψ б = 0,6045

ψз = 0,6045

Ψз’ = 0,2

Ψок = 0,65

Среднее значение тепловой эффективности Ψср для топки в целом определяют по формуле:

,

где в знаменателе – расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки, (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями ; - площади участков стен i – ого экрана, не защищенных трубами.

Площадь стен топки:

F тст = Fфст + Fф’ст + 2*Fбст + Fзст + Fз’ст + Fок =

= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м2.

Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:

ψср = [0,6045*(77,63 – 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +

+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] / 276 = 0,507.

Активный объем топочной камеры определяют по формуле:

Vт = Fбст* bт = 51,35*5,78 = 297 м3 (5.2)

Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:

Sт = 3,6 * Vт / F тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)

5.3. Расчет теплообмена в топке.

5.3.1. Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана Bо, степенью черноты топки и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:

, (5.4)

где θт” - безразмерная температура на выходе из топки;

Тт” = vт”+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

Ta = νa+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

aт – сте­пень черноты топки;

М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

Во – критерий Больцмана определяется по формуле:

(5.5)

Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υт”:

коэффициент сохранения тепла;

- расчетный расход топлива;

- расчетная площадь стен топки;

- средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

- коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

- средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от до , .

5.3.2. Определяется полезное тепловосприятие в топке Qт и соответствующая ей адиабатическая температура горения Та.

(5.7)

где Qpp, q3, q4 – по данным пункта 3, q6 – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:

Qв = Qгв + Qxв = (αт'' - Δαт - Δαпл)∙Iгво + (Δαт + Δαпл)∙Iхво, (5.8)

где Iгво и Iхво – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного: I0гв = 636 ккал/кг; I0хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. αпл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).

Qв = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.

Подставляя все данные в (5.7) получаем:

Qт = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии га­зов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е. =, по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения при

Iт=9567,8 Vа=1991oС

5.3.3. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле

М = А – В - xт, (5.9)

где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

xт = xг +Δх, (5.10)

где xг = hг/Нг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок (от пода топки) к общей высоте топки (от пода топки до середины выходного окна из топки); hг=2,142м, xг = 0.2279

Xг=0,54-0,2*0,2279=0,49

5.4.4. Степень черноты ат и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υт''.

Ориентировочно примем υт'' = 1000°С; при этом Iт'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υa до υт'' определяют по формуле

(Vc)ср = (Qт-I’’т)/(υа-υ’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)

где – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов , определяем по таблице 2.2 при

5.4.5. Степень черноты топки определяется по формуле

(5.12)

где аф- эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании жидкого топлива основными излу­чающими компонентами являются трехатомные газы (С02 и H2O). В этом случае аф определяется по формуле

(5.13)

kг = 0.5 (м∙кгс/см2)-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].

В зависимости от rH2O = 0,182 произведение

Рп∙Sт = 1.05 (м∙кгс/см2),

где Pп = P*rп = rп = 0,27 кгc/cм2 (P = 1 кгс/см2).

Пo (5.13) aф = 1 – e–0,2377*1*3,746 = 0,5917.

По (5.12)

Kc – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

5.4.6. Подставляя М, аф, ат, (Vc)cp в формулу (5.6), получаем:

Так как полученная υт'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υт'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υт’’ = 1059°С и Iт''=4720 ккал/кг.

5.4.7. Определяется количество тепла, переданное излучением топ­ке по формуле

Qл = φ(Qт – I’’т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)

5.4.8. Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле

qV = Bр*Qрр / Vт = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м2*ч) (5.16)

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле

(5.17)

где f = bфст*bбст = 5,87*5,02 = 29,4674 м2 – сечение топки.

6. Поверочный расчет фестона.

6.1. По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.

6.2. Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы li определяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S1 равен восьми шагам заднего экра­на.

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду опре­деляется по формуле

Fi=ai*b-z1*linp*d, (6.1)

где – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;

- высота газохода, м;

- ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);

- количество труб в ряду;

d - наружный диаметр труб, м.

,,, d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:

Так как Fвx и Fвых отличаются менее чем на 25%, Fcp находится усреднени­ем:

Fср = (Fвх+Fвых)/2

Таблица 6.1.

Конструктивные размеры и характеристики фестона

Наименование величин

Обозна-чение

Еди-ница

Ряды фестона

Для всего фестона

1

2

3

4

Наружный диаметр труб

d

м

0,06

0,06

0,06

0,06

0,06

Количество труб в ряду

z1

-

18

18

18

17

-

Длина трубы в ряду

li

м

4,1

4.1

4.2

4.3

-

Шаг труб:

поперечный (поперёк движения газов)

продольный (вдоль движения газов)

S1

м

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

S2

м

-

0,21

0,21

0,21

0,21

Угловой коэффициент фестона

-

-

-

-

-

1

Расположение труб (шахматное, коридорное)

-

-

Шахматное

Расчётная поверхность нагрева

H

м2

13,9

13,9

14,2

13,8

62,72

Размеры газохода:

высота

ширина

ai

м

4.24

4.3

4.25

4.3

-

b

м

5,78

5,78

5,78

5,78

5,78

Площадь живого сечения для прохода газов

F

м2

20.2

20.4

20.1

20.5

20.3

Относительный шаг труб:

поперечный

S1/d

-

5

5

5

5

5

продольный

S2/d

-

-

3,5

3,5

3,5

3,5

Эффективная толщина излучающего слоя

м

-

-

-

-

1,15

6.2.2. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м2):

Hi=π*d*zli*li (6.2)

H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,

H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,

H1 = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м2,

H4 = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м2.

Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле

Нф = Н1 + H2 + Н3 + Н4 = 13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м2 (6.3)

Дополнительная поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле Hдоп = ΣFст*xб, где Fст – поверхность стен боковых экранов

Тогда Hдоп = 7,44*0,93 = 6,92 м2 (6.4)

Hф’ = Hф + Hдoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м2 (6.5)

Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:

Sф = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 – 1) = 1,15м.

Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.

Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона

Наименование величин

Обозначение

Единица

Величина

Температура газов перед фестоном

υ’ф = υ’’т

˚С

1058

 

Энтальпия газов перед фестоном

I’ф = I’’т

ккал/кг

4720

Объём газов на выходе из топки

м3/кг

12,24

Объёмная доля водяных паров

rH2O

-

0,182

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

rп

-

0,27

 

Концентрация золы в газоходе

μзл

кг/кг

-

 

Температура состояния насыщения при давлении в барабане

˚С

255

:

По таблице 2.2 для полученной при

находят энтальпию газов за фестоном и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) () (I’’ф = 4214,5 ккал/кг.):

Тогда балансовое тепловосприятие фестона:

Qбф = φ(I’ф–I’’ф) = 0,9919*(4720 – 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)

6.3.

Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи рассчи­тывается по формуле

(6.7)

где – тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, ;

k- коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ;

- температурный напор, ;

- расчетный расход топлива,;

H - расчетная поверхность нагрева, .

6.4.

Коэффициент теплопередачи для фестона рассчитывается по формуле

(6.8)

где α1 - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле

α1=ξ(αк+αл), (6.9)

где αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

αл- коэффициент тепло­отдачи излучением,

ξ - коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучков ξ = 1.

6.5.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от га­зов к стенке труб рассчитывают среднюю скорость газового потока

,

где υ = (υ’’ф + υ’Ф)/2 = 983,5 оС, F = Fср = 20,3 м;

W = (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с (6.10)

αк = αн•Cz•Cs•Cф = 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м2*ч*оС)

αн = 38 ккал/(м2*ч*оС) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

Cz = 0,92 - поправка на чис­ло рядов труб по ходу газов,

Cs = 1,05 - поправка на компоновку трубного пучка,

Сф = 0,96 - поправка на изменение физических свойств среды - оп­ределяются по ном. 13 [4].

6.6.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения ад определяют по номограмме 19 [4] в зависимости от температур потока и стенки (αн), а также от степени черноты продуктов горения а:

αл = αн*а.

a = 1 - e-kpS, p = 1 кгс/см2, S = 2,30:

a =1 – e- 1,1*0,27*1,15 = 0,205

αл = 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м2•ч•OC)

Для определения степени черноты продуктов горения а использу­ют формулу (5.13), где

k•p•S=(kг•rп)•p•S

kг = 1,1 определяются по номограммt 3нно.

Для использования номограммы 19 надо знать температуру за­грязненной стенки:

tз = tн + 25 = 255 + 25 → αн = 150 ккал/(м2*ч*оС).

αл=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м2•ч•OC)

α1 = = = 35+42,75 = 77,75 ккaл/(м2•ч•OC)

6.7.

Коэффициент тепловой эффективности

6.8.

Тепловой напор определяется по формуле:

∆tб = 1014 –255 = 759 оС, ∆tм = 953 – 255 = 698

оС (6.12)

Подставляя найденные k и Δt в формулу (6.7) находим

ккал/кг

Правильность расчета определяется выражением:

% < 5%

Т.к. тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса и теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.

7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, эконо­майзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса паро­вого котла.

7.1.

Тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воз­духа), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового балан­са теплоносителя (продуктов сгорания).

7.1.1.

Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле,

ккал/кг (7.1)

где Dne – паропроизводительность котла, кг/ч;

ine, iн – соответственно эн­тальпии перегретого и сухого насыщенного пара: по таблицам термоди­намического состояния пара ine определяют по заданным температуре tne и давлению Рпе перегретого пара; iн – по давлению пара в барабане Рб;

Δino – съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования темпе­ратуры перегретого пара, ккал/кг. В котле Е-75-40 ГМ можно принять Δino = 10÷20 ккал/кг.

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения фа­кела топки, принимается для упрощения расчетов равным нулю.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг.

Qneк = Qne (7.2)

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теп­лоносителя (дымовых газов) имеет вид:

(7.3)

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, ккал/кг:

(7.4)

где Iф'' - окончательное значение энтальпии газов за фесто­ном;

j - по формуле (3.7);

Iхво - по формуле из пункта 3.6;

Δαne - из табл. 1.1.

7.1.2.

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по урав­нению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха задана, тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В данном случае есть предварительный по­догрев воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рецирку­ляции горячего воздуха Тепловосприятие воздухоподогревателя равно:

, (7.5)

где I0гв – энтальпия теоретического объема горячего воздуха, по табл. 2.2. при ,

;

- энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счет подачи части горячего воздуха на всос дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах. Из-за наличия предварительного подогрева величину I0в’ = 81, ккал/кг, определяем по [3, табл. 2.3] и температуре воздуха t’в = 60 оС, перед воздухоподогревателем.

Отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теорети­чески необходимому определяется по табл. 1.1:

Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горяче­го воздуха к теоретически необходимому:

(7.7)

Температура воздуха перед воздухоподогревателем tв’ должна предотвращать конденсацию водяных паров из газового потока на стен­ки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпера­турной коррозии. Топливо в моем случае попадает в класс твердых влажных и в этом случае tв’ = 50 ÷ 600C. Принимаем tв’ = 60°C. Из задания tгв = 190°С; tхв = 30°С; Δαвп=0,06 из табл. 1.1.

ккал/кг

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг:

(7.8)

Уравнение решают относительно Iэк”- энтальпия газов за водяным экономайзером, ккал/кг:

(7.9)

Iyx = 350,34 ккал/кг - энтальпия уходящих газов определяется по табл.2.2 для υух= 1600C,

Iпрс = 203,0 ккал/кг - энтальпия теоретического объема воздуха определяют по табл.2.2 при температуре присасываемого воздуха tпрс= (tгв+tв’)/2 = (190+60)/2 = 125 oC.

ккал/кг

7.1.3.

Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

(7.10)

где Δαэк определяется по табл. 1.1.

ккал/кг

7.2.

Определяется невязка теплового баланса котла по формуле

(7.11)

Тепловосприятия поверхностей нагрева берутся из уравнений теп­лового баланса: Qл , Qфб, Qпекб из (7.3), Qэкб из (7.10), КПД ηпк из (3.6) и потери тепла от механической неполноты сгорания q4 из пункта 3.5.

ккал/кг

Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если невязка

Видно, что в расчете ошибок допущено не было.

8. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.

Весь расчет пароперегревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз пароперегревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.8. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.

Наименование величин

Обозначение

Единица

Номер ступени

Весь пароперегреватель

1

2

Наружный диаметр труб

d

м

0,042

0,042

0,042

Внутренний диаметр труб

dвн

м

0,036

0,036

0,036

Число труб в ряду

z1

шт

64

64

-

Число рядов по ходу газов

z2

шт

6

10

16

Средний поперечный шаг труб

S1

м

0,09

0,09

0,09

Средний продольный шаг труб

S2

м

0,012

0,012

0,012

Средний относительный поперечный шаг

S1 /d

-

2,14

2,14

2,14

Средний относительный продольный шаг

S2 /d

-

2,9

2,9

2,9

Расположение труб

-

-

Коридорное

Характер взаимного движения сред

-

-

Смешанный ток

Длина трубы змеевика

l

м

21

25

-

Поверхность, примыкающая к стене

Fстx

м2

10,3

6,65

16,95

Поверхность нагрева

H

м2

187,5

217,7

405,2

Высота газохода на входе

a’

м

4,125

3,25

-

Высота газохода на выходе

a’’

м

3,6

2,7

-

Ширина газохода

b

м

5,78

5,78

5,78

Площадь живого сечения

Fср

м2

13,1

10,6

11,6

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

S

м

-

-

0,26

Глубина газового объема до пучка

lоб

м

1

0,375

1,375

Глубина пучка

lп

м

0,55

1,05

1,6

Кол-во змеевиков, включенных параллельно по пару

m

шт

64

64

64

Живое сечение для прохода пара

f

м2

0,065

0,065

0,065

Площади живых сечений для прохода газов на входе и выходе определяются по формулам

F1’ = a’*b – z1*d*lпр = 4,125*5,78 – 64*0,042*3,425 =14,6 м2

F1’’ = a’’*b – z1*d*lпр = 3,25*5,78 – 64*0,042*2,5 = 12,8 м2

F1’ = a’*b – z2*d*lпр = 3,6*5,78 – 64*0,042*3,425 = 11,6 м2

F1’’ = a’’*b – z2*d*lпр = 2,7*5,78 – 64*0,042*2,5 = 8,9 м2.

Усредняя (так как F1’ и F1" отличаются менее чем на 25%), получаем:

F1ср = (F1’+ F1’’)/2 = 13,1 м2

F2ср = (F2’+ F2’’)/2 = 10,6 м2

Средняя эффективная толщина излучающего слоя:

S = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,055/0,001 – 1) = 0,12 м.

Fстx = (2*lп + 1,64 + 1,52)*b*x = 5,36*5,52*0,7 = 20,71 м2,

где Fстх – поверхность труб примыкающих к обмуровке, х=0,7 – угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1[2].

Поверхность нагрева определяем по формуле:

H = z1dπl + Fстx

H1 = z1dπl + Fстx = 64*0,042*3,14*21 + 10,3 = 187,5 м2.

H2 = z1dπl + Fстx = 64*0,042*3,14*25 + 6,65 = 217,7 м2.

Живое сечение для прохода пара:

f = mπ(dвн)2 /4 = 64*3,14*0, 0,001296/4 = 0,065 м2

9. Поверочно-конструкторский расчет экономайзера.

Весь расчет экономайзера сводится к правильному снятию разме­ров с чертежа. Эскиз экономайзера для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.9. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1.

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

Наименование величин

Обозначение

Единица

Величина

Наружный диаметр труб

d

м

0,032

Внутренний диаметр труб

dвн

м

0,026

Число труб в ряду

z1

шт

25

Число рядов по ходу газов

z2

шт

40

Поперечный шаг труб

S1

м

0,075

Продольный шаг труб

S2

м

0,055

Относительный поперечный шаг

S1 /d

-

2,34

Относительный продольный шаг

S2 /d

-

1,72

Расположение труб

-

-

Шахматное

Характер взаимного движения сред

-

-

Противоток

Длина горизонтальной части петли змеевика

l1

м

5,85

Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения

lпр

м

6

Длина трубы змеевика

l

м

120,3

Поверхность нагрева ЭКО

Hэк.ч

м2

604,4

Глубина газохода

a

м

1,9

Ширина газохода

b

м

6,16

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

6,9

Эффективная толщина излучающего слоя

S

м

0,122

Суммарная глубина газовых объемов до пучков

lоб

м

3,45

Суммарная глубина пучков труб

lп

м

2,25

Кол-во змеевиков, включенных параллельно по воде

m

шт

50

Живое сечение для прохода воды

f

м2

0,02

Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном смывании его газами определяют по формуле:

Fг = ab – z1dlпр = 1,9*6,16 – 25*0,032*6 = 6,9 м2

Площадь живого сечения для прохода воды определяют по форму­ле:

f = mπ(dвн)2 /4 = 50*3,14* 0,000676/4 = 0,027 м2

Длина змеевика определяется по формуле:

l = l1(z2/2) + (z2/2-1)πS2 = 5,85(40/2) + (40/2-1)*3,14*0,055 = 120,3 м

Поверхность нагрева экономайзера по формуле:

H = πdlm = 3,14*0,032*78,8*50 = 604,4 м2

Эффективная толщина излучающего слоя

S = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,044/0,001024– 1) = 0,122 м

10. Характеристики воздухоподогревателя.

Весь расчет воздухоподогревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз воздухоподогревателя для котла Е-75-40 ГМ при­веден на рис.10. Размеры и другие конструктивные характеристики при­ведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1.

Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя.

Наименование величин

Обозначение

Единица

Величина

Наружный диаметр труб

d

м

0,04

Внутренний диаметр труб

dвн

м

0,0368

Число труб в ряду (поперек движения воздуха)

z1

шт

100

Число рядов труб по ходу воздуха

z2

шт

39

Поперечный шаг труб

S1

м

0,06

Продольный шаг труб

S2

м

0,042

Относительный поперечный шаг

S1 /d

-

1,5

Относительный продольный шаг

S2 /d

-

1,05

Расположение труб

-

-

Шахматное

Характер омывания труб газами

-

-

Продольное

Характер омывания труб воздухом

-

-

Поперечное

Число труб, включенное параллельно по газам

z0

шт

3900

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

4,15

Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха

b

м

6,122

Высота одного хода по воздуху (заводская)

hx

м

2,725

Площадь живого сечения для прохода воздуха (зав.)

м2

5,775

Поверхность нагрева ВЗП

Hвп

м2

2563

Определяетс

Перейти на страницу: 1 2 3

Back to Top