Поверочный тепловой расчет топки парового котла

Проверка точности расчета температуры продуктов сгорания на выходе из топки.

Так как
меньше чем ±100°С, то данную температуру принимаем за окончательную и по ней находим энтальпию по таблице 7.

, кДж/м3
(2.5.2-25)

, кДж/м3

Тепловосприятие топки.

Количество тепла, воспринятого в топке излучением 1 м3
газообразного топлива:

QЛ
= j(QT
– I’’T
), кДж/м3
(2.5.2-26)

QЛ
= 0,98(37023,03 – 18041,47) = 18602,19. кДж/м3

Удельное тепловое напряжение объема топочной камеры:

кВт/м3
(2.5.2-27)

Удельное тепловое напряжение стен топочной камеры:

кВт/м2
(2.5.2-28)

Таблица 14 – Расчет теплообмена в топке

Наименование

Обозначение

Расчетная

формула

Единица

измерения

Расчетное значение

1

2

3

4

5

Активный объем топочной камеры

м3

11,578

Площадь поверхности стен топочной камеры

FCT

Из расчета

м2

29,97

Угловой коэффициент экрана

x

По рис. 5.3 из (3)

0,96

Площадь стен занятая экраном

SFПЛ

Fб
+ Fб.к

м2

29,97

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

1,39

Площадь лучевоспринимающей поверхности топочной камеры

НЛ

SFПЛ

м2

28,772

Коэффициент загрязнения

x

по таблице 13

0,65

Коэффициент тепловой эффективности экранов

y

x*х

0,624

Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности

yСР

0,624

Температура газов на выходе из топки

выбирается предварительно

1100

Энтальпия газов на выходе из топки

По рисунку 1

кДж/м3

18041,47

Энтальпия холодного воздуха

I0.х.в

tХВ
*VH

кДж/м3

387,65

Количество теплоты, вносимое в топку с воздухом

кДж/м3

407,03

Полезное тепловыделение в топке

кДж/м3

37023,03

Адиабатическая температура горения

По рисунку 1 в зависимости от

°С

2023

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

кДж/(м3
*К)

19,59

Суммарная доля трехатомных газов

По таблице 5

0,26

Давление в топочной камере

Р

По рекомендации (1)

МПа

0,1

Парциальное давление трехатомных газов

рn

р*

МПа

0,026

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

1/(м*МПа)

2,21

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

1/(м*МПа)

1,47

Коэффициент ослабления лучей

k

kr
+ mkc
,

1/(м*МПа)

2,35

Параметр, учитывающий распределение температур в топке

М

0,3428

Общее тепловосприятие топки

Q

j(QT
– I’’T
)

кДж/м3

18602,19

Действительная температура газов на выходе из топки

°С

1059,8

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания

Все котлы типа Е, кроме котла Е-25 имеют один конвективный пучок.

Присосы воздуха по газовому тракту принимаем по таблице 2.

Таблица 2 – Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.

Показатель

Условное обозначение

Величина

1. Коэффициент избытка воздуха в топке

αТ

1,05

2. Присосы

в топку

Δ αТ

0,07

в конвективный пучок

Δ αК.Π.

0,05

в экономайзер и газоходы за котлом

Δ αЭК

0,10

Присосы в газоходах за котлом оцениваем по ориентировочной длине газохода – 5 м.

Таблица 3 – Избытки воздуха и присосы по газоходам

Наименование газохода

α»

Δα

αср

1. Топка

1,12

0,07

1,085

2. Конвективный пучок

1,17

0,05

1,145

3. Экономайзер и газоходы за котлом

1,27

0,10

1,22

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м3
газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 101,3 кПа).

Теоретически объемы воздуха и продуктов сгорания топлива при полном его сгорании (α = 1) принимаются по таблице 4.

Таблица 4 – Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины

Условное обозначение

Величина, м3
/м3

1. Теоретический объем воздуха

9,74

2. Теоретические объемы сгорания:

трехатомных газов

1,06

азота

7,79

водных паров

2,13

Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1 определяются для каждого газохода по формулам приведенным в таблице 5.

Таблица 5 – Действительные объемы газов и их объемные доли при α > 1.

Величина

Поверхность нагрева

топка

конвективный пучок

экономайзер

1. α = αср

1,12

1,17

1,27

2.

2,14881768

2,15665838

2,17234

3.

12,1488

12,6358

13,6098

4.

0,175325958

0,16856867

0,1565

5.

0,087251416

0,083888634

0,07789

6.

0,262577374

0,252457304

0,23439

7.Gr
, кг/м3

15,2278928

15,8639148

17,136

Коэффициент избытка воздуха a = aср
принимаются по таблице 3;

, , берутся из таблицы 4;

– объем водяных паров при a > 1;

– объем дымовых газов при a > 1;

– объемная доля водяных паров;

– объемная доля трехатомных газов;

– объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

Gr
– масса дымовых газов.

(2.2-1)

Описание конструкции котла

По характеру движения рабочей среды парогенератор ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией. Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами — коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В одной его вертикальной шахте расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение пара происходит в основном барабане большего диаметра. Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

Размещение над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный контур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции: по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах.

Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твёрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

2.6 Конструктивный тепловой расчет чугунного экономайзера

Таблица 15 – Геометрические характеристики экономайзера

Наименование, условное обозначение, единицы измерения

Величина

1

Наружный диаметр труб d, мм

76х8

2

Толщина стенки труб s, мм

8

3

Размеры квадратного ребра b, мм

b’, мм

150

146

4

Длина трубы l, мм

2000

5

Число труб в ряду zP
, шт.

5

6

Поверхность нагрева с газовой стороны одной трубы, НТР
, м2

2,95

7

Живое сечение для прохода газов одной трубы FТР
, м2

0,120

8

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда НР
, м2

14,75

9

Живое сечение для прохода газов FГ
, м2

0,6

10

Сечение для прохода воды fВ
, м2

0,014

11

Поверхность нагрева экономайзера НЭК
, м2

165,07

12

Количество рядов экономайзера nР
, шт.

10

13

Количество петель nПЕТ
, шт.

5

14

Высота экономайзера hЭК
, м

1,5

15

Общая высота экономайзера с учетом рассечек S hЭК
, м

2

d, s, b, b’ – принимаем по рисунку 3;

l, zP
– принимается по таблице характеристик чугунных экономайзеров;

НР
и FТР
– принимается по таблице характеристик одной трубы ВТИ в зависимости от длины трубы.

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда равна:

НР
= НТР
* zP
.

Живое сечение для прохода газов равно:

FГ
= FТР
* zP
.

Сечение для прохода воды одного ряда равно:

fВ
= p* d2ВН
/4* zP
/106
,

где dВН
= d – 2s — внутренний диаметр трубы, мм.

Поверхность нагрева экономайзера равна:

НЭК
= Qs.ЭК
Р
*103
/k*Dt, (2.6-1)

где Qs.ЭК
– тепловосприятие экономайзера, определенное по уравнению теплового баланса, принимаем по таблице характеристик чугунных экономайзеров, ВР
– секундный расход топлива, вычисленный в предыдущем задании, k – коэффициент теплопередачи, также принятый по таблице характеристик чугунных экономайзеров, Dt – температурный напор определяем также по таблице характеристик чугунных экономайзеров

НЭК
= 3140*0,133*103
/22*115 = 304,35 м (2.6-2)

Количество рядов в экономайзере равно (принимается целое четное число):

nР
= НЭК
/ НР
= 304,35/17,7 = 16 (2.6-3)

Количество петель равно: nПЕТ
= nР
/ 2 = 8. (2.6-4)

Высота экономайзера равна: hЭК
= nР
* b*10-3
= 10*150/1000 =1,5 м. (2.6-5)

Общая высота экономайзера с учетом рассечек равна:

S hЭК
= hЭК
+ 0,5* nРАС
= 1,5 + 0,5*1 = 2 м, (2.6-6)

где nРАС
– количество ремонтных рассечек, которые ставятся через каждые 8 рядов.

Рисунок 3 – Труба ВТИ

Рисунок 4 – Эскиз чугунного экономайзера ВТИ.

Заключение

В данной курсовой работе мною был произведен тепловой и поверочный расчет парового котла Е (ДЕ) – 6,5 – 14 – 225 ГМ, топливом для которого является газ газопровода «Кумертау – Ишимбай – Магнитогорск». Определила температуру и энтальпию воды, пара, и продуктов сгорания на границах поверхностей нагрева, КПД котла, расход топлива, геометрические и тепловые характеристики топки и чугунного экономайзера.

Список использованной литературы

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Котельные установки». Иваново. 2004.

2. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. – Л.: Энергоатомиздат. 1989.

3. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. – 2-е перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. 1985.

4. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е перераб. и доп. – Спб.: НПО ЦКТИ. 1998.

5. Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М. 1985.

6. Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие. – 2-е перераб. и доп. Спб.: «Деан». 2000.

7. Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие/ Сост. А.К.Зыков – 2-е перераб. и доп. Спб.: 1998.

8. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. – М.: Энергоатомиздат. 1988.

9. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Изд-во МЭИ. 1999.

n1.docx

  1              

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ПАРОВОГО КОТЛА 1. Задание на тепловой расчёт, порядок его выполнения2. Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздухао

ТОПЛИВО ?ух
Твёрдое: сухое, W n ? 0,7 влажное, W n =1 ч 5 сильновлажное, W n > 5 Мазут: высокосернистый, Sp > 2,0 % сернистый, Sp =0,5 ч 2,0 % малосернистый, Sp Природный газ 110 ч 120 120 ч130 130 ч140150 ч160 130 ч140 120 ч130 120 ч130

т?т

Топка Топливо Коэффициент
Топка с пневматическим забрасывателем и цепной решёткой прямого и обратного хода Каменные угли 1,3 ч 1,4
Бурые угли 1,3 ч1,4
Антрацит и полуантрацит 1,5 ч 1,5
     
Шахтная топка с наклонной решёткой Торф, древесина 1,4
     
Камерная топка с твёрдым удалением шлака Антрацит, полуантрацит, тощий уголь 1,2 ч1,25
  Остальное твёрдое 1,15 ч 1,20
     
Камерная топка Природный газ 1,05 ч 1,1
  Мазут 1,03 ч 1,05
Поверхность нагрева Обозначения Присос
Слоевые топки Камерные топки для газа, мазута, твердого топлива при наличии металлической наружной обшивки Газоходы конвективных поверхностей нагрева: шахматный котельный пучок коридорный котельный пучок Водяной чугунный экономайзер Газоходы за котельным агрегатом (на каждые 10 м): стальные кирпичные ∆? т ∆? т ∆?г I∆?г II ∆?э ∆?б ∆?б 0,1 0,05 0,05 0,1 0,1 0,01 0,05

3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 33

Величина и расчетная формула Поверхность нагрева
топочная камера газоход * экономайзер
 Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева Действительный объем водяных паров Полный объем газов Объемная доля трехатомных газов Объемная доля водяных паров Объемная доля трехатомных газов и водяных паров

4. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания. o3

Поверхность нагрева Темперза поверх-ностью ?, oС        
Топочная камера  2000900
Газоход  1100200
Экономайзер  300100

гого5. Тепловой баланс парового котла33о36. Расчет теплообмена в топке

Наименование величины Обозначение Размеры ДЕ 4 ДЕ 6,5 ДЕ 10 ДЕ 16 ДЕ 25
Лучевосприн. поверхность нагрева 21,81 27,93 38,96 48,13 60,46
Полная поверхность стен топки 23,8 29,97 41,47 51,84 64,22
Объем топочной камеры 8,01 11,2 17,17 22,6 29
Диаметр труб d мм 51 51 51 51 51
Шаг труб S мм 55 55 55 55 55

22222S

Рассчитываемаявеличина Обозначение Размерность Формула и обоснование Расчет
1 2 3 4 5
Коэффициент избытка воздуха в топке
Теплота, вносимая дутьевым воздухом Qb кДж/м3 • V • Св • tXB
Полезное тепловыделение в топке Qt кДж/м3 (• (100 — q3)//100)+ QB
Энтальпия JT.Л кДж/м3 JT.Л = Qt
Теоретическаятемпературагорения °С По J-u диаграмме, пo JT
Лучевоспринимающ ая поверхность Fл м2 Табл. 6 (a)
Полная поверхность стен топки FCT м2 Табл. 6 (a)
Объем топки м3 Табл. 6 (a)
Степеньэкранированиятопки X Ф-ла 6.1 или 6.2
Эффективнаятолщинаизлучающего слоя S м VтFCT
Температура на выходе из топки °С 900-1100
Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов Рn•S м-МПа rn • P • S, где Р=0,1МПа
Коэффициент ослабления лучей 3- х атомных газов kr 1/(м•МПа)
Рассчитываемаявеличина Обозначение Размерность Формула и обоснование Расчет
1 2 3 4 5
Сила поглощения потока kpS 1/(м• МПа) kг • (Рn•S)
Коэффициент теплового излучения несветящихся газов 1/(м• МПа)
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами kс 1/(м• МПа) Ф-ла 6.6
КоэффициентТеплового Ф-лы 6.4,6.5
Коэффициентусреднения m [табл.П.2
Коэффициент теплового излучения факела при сжигании мазута и газа Ф-ла 6.3
Коэффициент теплового излучения факела при сжигании твердого топлива Ф-ла 6.8, рис. П.З
Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающ ей поверхности [табл.П. 3]
Относительный шаг труб настенного экрана S/d Таблица 6.а
Угловойкоэффициент экрана X 1-0,2•(S/d-1)
Коэффициенттепловойэффективностиэкранов ?
Тепловыделение в топке на 1 м. ограждающей (BP•QT)/FCT кВт/ м2 (BP•QT)/FCT
Рассчитываемаявеличина Обозначение Размерность Формула и обоснование Расчет
1 2 3 4 5
поверхности
Параметр M Формула 6.9 или 6.10
Температура газов на выходе из топки С
Энтальпия газов на выходе из топки кДжм3 По J-u диаграмме
Коэффициент сохранения теплоты Ф-ла 5.11
Количествотеплоты,воспринятое в топке QЛ кДжм3
Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающ ей поверхности нагрева gл кВт/м2 (BP•QЛ)/FЛ
Т еплонапряжение топочного объема gv кВт/м3 (BP •)/VЛ

  1              

Ссылка на основную публикацию