Поверочный расчет котлоагрегата БГМ 35

prodolny.frw

котлоагрегата БГМ - 35
Температура перегретого пара tпп=440
Температура питательной воды tпв=135
Температура уходящих газов t=130
Поверочный тепловой расчет
Предохранительный клапан
Характеристика котлоагрегата
Производительность номинальная 32тч
Рабочее давление в барабане Рб=4
Поверхность нагрева пароперегревателя Н=184м2
Давление перегретого пара Рпп=3
Поверхность нагрева фестона Н=41
Поверхность нагрева водяного экономайзера Н=476м2
Поверхность нагрева воздухоподогревателя Н=730
Величина продувки р=3%

ПЗ BGM-35.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Направление подготовки13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника
КафедраТеоретической и промышленной теплотехники
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине Котельные установки систем теплоснабжения
(Название дисциплины)
на тему Тепловой поверочный расчет котла БГМ-35
(Номер группы)(Подпись)(Ф.И.О.)
Руководитель к.т.н доцентБуваков К.В.
(Ученая степень ученое звание должность)(Ф.И.О.)
(Оценка руководителя)(Подпись)
Курсовой проект студент Белая А.В. выполнил и защитил
на выполнение курсового проекта
Студенту гр.5Б2Б Белая Александра Владимировна
Тема курсового проекта
Тепловой поверочный расчет котла БГМ
Срок сдачи студентом готовой работы10.11.16
Исходные данные к работе
Сжигаемое топливо – попутный газ газопровод «Безенчук-Чапаевск»:
состав газа по объему (%) смотрите в книге: Тепловой расчет котлов (Нормативный метод).
Издание 3-е переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ Спб 1998.
Паропроизводительность D = (35 тч)
Давление в барабане Рб = 3.9 МПа
Давление перегретого пара Рпп = 3.8МПа
Температура перегретого пара tпп = 440 С
Температура питательной воды tпв = 135 С
Величина продувки р = 2 %
Температура уходящих газов выбирается самостоятельно студентом.
Содержание текстового документа
6. Расчетные характеристики топлива.
7. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
8. Тепловой баланс котельного агрегата.
9. Тепловой расчет топочной камеры.
10. Расчет пароперегревателя.
11. Тепловой расчет низкотемпературных поверхностей нагрева.
12. Расчетная невязка теплового баланса котельного агрегата.
14 Список использованных источников.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
1. Продольный разрез котла – 1 лист. (А1)
3. Поперечный разрез котла – 1 лист. (А1)
Консультанты по курсовому проекту
Буваков Константин Владимирович
выдачи задания на выполнение курсового проекта
Задание принял к исполнению студент
Курсовой проект из 68 страниц 7 рисунков 4 источника литературы 3 таблицы 2 приложения 2 графические части формата А1.
Ключевые слова: котел тепловой баланс котельного агрегата топка фестон поверочный тепловой расчет пароперегреватель экономайзер воздухоподогреватель.
Объектом исследования является котельный агрегат типа БГМ-35.
Цель проекта – определение температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла по заданным параметрам пара питательной воды и паропроизводительности.
Установка может применяться на промышленных предприятиях. Водяной пар образуемый в котле используют для привода в движение паровых двигателей для производственных нужд промышленности и сельского хозяйства и отопления помещений. Горячую воду используют для отопления производственных общественных и жилых зданий а также для коммунально-бытовых нужд населения.
Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2010 (Professional).
Расчетные характеристики топлива8
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания9
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания16
Тепловой баланс котла18
Определение расхода топлива20
Конструктивные характеристики топки22
Тепловые характеристики топки24
Расчет второй ступени пароперегревателя36
Расчет первой ступени пароперегревателя44
Расчет экономайзера52
Расчет воздухоподогревателя59
Расчет невязка теплового баланса котельного агрегата65
Список использованных источников68
Графический материал на отдельных листах
ФЮРА.311232.002 Продольный вид
ФЮРА.311232.003 Поперечный вид
Котельная установка представляет собой совокупность устройств и механизмов предназначенных для производства водяного пара или приготовления горячей воды. Теплоносителем в котельной установке служат продукты горения различных органических топлив.
Котёл типа БГМ-35 предназначен для получения насыщенного или перегретого пара идущего на удовлетворение потребности в паре промышленности строительства транспорта сельского и других отраслей народного хозяйства на технологические и отопительно-вентиляционные нужды а так же для малых электростанций. Котёл работает на газе и мазуте.
Котёл – однобарабанный вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией выполнен по П-образной схеме компоновке поверхностей нагрева двухходовой по движению продуктов сгорания. Диапазон регулирования паропроизводительности 70-100%. Котёл работает с уравновешенной тягой.
Топочная камера объёмом 150м3 экранирована трубами 60×3мм расположенными с шагом 80мм на задней стенке и 110 на фронтовой и боковых стенках. Пол топочной камеры не экранирован. На фронтовой стенке расположены 4 основные газомазутные горелки. Схема испарения двухступенчатая рассчитана на питательную воду с солесодержанием до 350мгкг.
Барабан котла внутренним диаметром 1500мм с толщиной стенки 40мм и длиной 7844мм выполнен из стали 20К. Первая ступень испарения барабана оборудована внутри барабанными циклонами. Второй ступенью испарения служат выносные циклоны диаметром 377мм. Питательная вода поступающая в котёл должна соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75 при работе с продувкой принимаемой равной 2% от производительности.
Пароперегреватель вертикального типа с коридорным расположением труб установлен в горизонтальном газоходе котла. Состоит из двух частей в рассечке между которыми включён поверхностный пароохладитель. Обе части пароперегревателя выполнены из труб 38×3мм (сталь 20) кроме выходной петли первой по ходу газовой части пароперегревателя изготовленной из стали 15ХМ.
Очистка пароперегревателя осуществляется при помощи стационарных обдувочных устройств установленных перед первым и между первым и вторым пакетами пароперегревателя.
В конвективном газоходе размещены: гладкотрубный змеевиковый водяной экономайзер с шахматным расположением труб 32×3мм и трубчатый вертикальный воздухоподогреватель изготовленный из труб 40×15мм.
При работе котла на мазуте очистка конвективных поверхностей нагрева может производиться при помощи дробеочистки.
Котлы снабжены всей необходимой регулирующей и запорной арматурой предохранительными клапанами устройствами для контроля температуры и давления пара и уровня воды в барабане.
Для удобства обслуживания котлоагрегат оборудован помостами и лестницами а топочная камера – лазами и гляделками. Обмуровка – тяжелая без обшивки. В топке и районе пароперегревателя толщина обмуровки составляет 510мм из них внутренний слой толщиной 125мм – шамотный кирпич наружный слой толщиной 385 мм – красный кирпич. В конвективной шахте котла в районе водяного экономайзера толщина обмуровки 380мм – красный кирпич.
При выполнении расчета парового котла его паропроизводительность параметры пара и питательной воды являются заданными. Расчет является поверочным и цель расчета состоит в выборе и определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла.
Расчетные характеристики топлива
Необходимо провести анализ характеристик топлива по заданию на соответствие с табличными характеристиками так как возможны отклонения от табличных значений.
1Сжигаемое топливо: попутный газ газопровод «Безенчук-Чапаевск».
2Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния % для газообразного топлива [1 таб. IV].
Таблица 1 – Расчетные характеристики топлива
3Низшая теплота сгорания
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
1Теоретическое количество сухого воздуха необходимого для полного сгорания топлива [1 п.4-03 стр. 23]
2Действительное количество воздуха необходимое для полного сгорания 1м3 сухого газообразного топлива
3Теоретический объем азота [1 п.4-03стр. 23]
4Теоретический объем водяных паров [1 п.4-03стр. 23]
где dг.тл =10гм3 влагосодержание газообразного топлива отнесенное к 1м3 сухого газа.
5Теоретический объем трехатомных газов [1 п.4-03стр. 23]
6Суммарный теоретический объем дымовых газов
Сравним получившиеся значения с табличными [1 таб. XIII стр.152]
Следующие величины подсчитываются раздельно для топки и расположенных за ней поверхностей нагрева по заранее выбранным средним значениям коэффициента избытка воздуха. Результаты этих расчетов рекомендуется представить в виде таблицы 1. Число колонок таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания определяется количеством поверхностей нагрева заданного котла и их компоновкой. Поэтому прежде чем приступать к составлению таблицы необходимо определить по чертежам и эскизам заданного котла число поверхностей нагрева. Котлы средней мощности (рисунок 1) состоят из следующих поверхностей нагрева:
конвективный пароперегреватель 2 ступени;
конвективный пароперегреватель 1 ступени;
водяной экономайзер;
воздухоподогреватель.
Рисунок 1 – Компоновка поверхностей нагрева парового котла
После определения компоновки поверхностей нагрева по газоходам котла необходимо принять величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и присосы воздуха в газоходах где располагаются поверхности нагрева котла.
7Коэффициент избытка воздуха за поверхностью:
конвективный подогреватель второй ступени (КПП2)
конвективный подогреватель первой ступени (КПП1)
воздухоподогреватель
8Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе
10Объем водяных паров
11Полный объем дымовых газов
12Объемная доля сухих трехатомных газов
13Объемная доля водяных паров
14Суммарная объемная доля трехатомных газов
Таблица 2 – Объемные характеристики продуктов сгорания
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Вычисляем энтальпии теоретически необходимого количества воздуха энтальпии газов и энтальпии продуктов сгорания в диапазоне температур .
1Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха [1 п. 4-06 стр. 24]
2Энтальпия теоретического объема дымовых газов
3Энтальпия дымовых газов
Таблица 3 – Энтальпия продуктов сгорания
Тепловой баланс котла
Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла называемым располагаемым теплом и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь . На основании теплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход топлива.
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
1Температура рабочего топлива
2Тепло вносимое воздухом при его подогреве вне котла
3Тепло вносимое в топку паровым форсуночным дутьем
4Располагаемое тепло рабочей массы топлива
5Потеря тепла от механической неполноты сгорания [1 табл. XX]
6Определение потерь тепла с уходящими газами
6.1 Энтальпия уходящих газов при избытке воздуха и температуре
[1 стр. 115 табл. II-6 стр. 121]
6.2 Температура холодного воздуха
6.3 Энтальпия холодного воздуха
6.4 Присосы воздуха в топку
6.5 Отношение количества воздуха на входе в воздушный тракт к теоретически необходимому
6.6 Энтальпия газов в месте отбора (при сушке воздухом )
6.7 Потери тепла с уходящими газами
7Потери тепла от химической неполноты сгорания
8Потеря тепла от наружного охлаждения [1 п.5-09 стр. 30]
9Суммарная потеря тепла в котле
10 Коэффициент полезного действия котла
Определение расхода топлива
1Паропроизводительность
2Температура перегретого пара
3Давление перегретого пара
4Энтальпия перегретого пара [1 табл XXV стр. 189]
5Температура питательной воды
6Давление в барабане
7Давление питательной воды на входе в экономайзер
8Энтальпия питательной воды [1 табл XXIV стр. 181]
9Величина непрерывной продувки
10Расход воды на продувку
11Энтальпия продувочной воды [1 табл XXIII стр.179]
12 Полное количество тепла полезно использованное в котле
где: – расход питательной воды подаваемой в котел мимо регенеративных подогревателей;
– энтальпия питательной воды подаваемой в котел мимо регенеративных подогревателей;
– количество насыщенного пара отданного до перегревателя;
расход пара на входе в промежуточные пароперегреватели;
расходы впрысков в промперегреватели;
тепло воды подогреваемой в котле и отдаваемой «на сторону»;
тепло избыточного воздуха;
13Расход топлива подаваемого в топку
14Расчетный расход топлива
Конструктивные характеристики топки
На рисунке 2 представлен эскиз топочной камеры
Рисунок 2 – Эскиз топочной камеры:
( а=37 м; b=378 м; =338 м;
м; м; м; =378 м; м; м;
1Площадь фронтовой стенки
2Площадь тыльной стенки
3Площадь боковой стенки
4Площадь выходного газового окна
6Общая поверхность стен топочной камеры
7Объем топочной камеры
Тепловые характеристики топки
К тепловым характеристикам топки относят: коэффициент тепловой эффективности экранов среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания ()cр параметр М учитывающий влияние на интенсивность теплообмена уровня расположение горелок критерий поглощательной способности (критерий Бугера) Вu.
1Коэффициент тепловой эффективности экранов [1 п.6-22 стр.41]
– угловой коэффициент экранов [1 ном.1]; – коэффициент учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией.
s=75 мм; e=026 м; d=60мм; sd=125
находим по кривой 2 =098.
Фронтальная поверхность
s=75 мм; eф=875 мм; d=60 мм; sd=125
находим по кривой 1 =098.
s=75 мм; eз=25 мм; d=60 мм; sd=125
находим по кривой 1 =095.
Если стены топки закрыты экранами с разными значениями коэффициента тепловой эффективности или экраны покрывают часть поверхности стен то среднее значение коэффициента тепловой эффективности равно
2Параметр М [1п.6-18 стр.40].
Принимаем для газомазутных топок при настенном расположении горелок М0=04
2.2 Величина - величина характеризующая относительный уровень расположения горелок в топке
2.3 Средний уровень расположения горелок
число горелок в первом и втором ярусах; расход топлива подаваемого в горелки каждого яруса кгс; уровень расположений осей горелок в ярусе.
=2; ==02923; =158 м =26 м
2.4 Параметр забалластированности топочных газов [1п.6-18 стр.41]
3Тепло вносимое в топку воздухом
; ; ; ; при температуре
4Располагаемое тепло топлива
5Полезное тепловыделение в топке [1п.6-20 стр.41]
где – располагаемое тепло топлива кДжм3
– потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива с теплом шлака и охлаждающей воды %;
– тепло вносимое в топку паровым дутьем кДжкг;
– тепло вносимое в топку воздухом кДжм3.
6Адиабатическая температура горения
Адиабатическая температура горения – это такая температура газов которая была бы в топке если бы в ней отсутствовал какой-либо теплообмен и все выделяющееся тепло затрачивалось на нагрев дымовых газов т.е. в адиабатных условиях горения.
Адиабатическая температура горения С определяется по полезному тепловыделению в топке при избытке воздуха
7Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
где – полезное тепловыделение в топке кДжм3; – адиабатическая температура горения С которая определяется по при избытке воздуха на выходе из топки – температура дымовых газов на выходе из топки С; – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре
которая определяется при избытке воздуха на выходе из топки (по табл.3) кДжм3.
8Критерий Бугера [1 п 6-07 стр.37]
Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера)
где – коэффициент поглощения лучей топочной средой 1(м МПа) рассчитывается по температуре и составу газов на выходе из топки. При его определении учитывается излучение трехатомных газов (RO2 H2O)
- давление в топочной камере (для котлов без наддува 01 МПа) МПа
- эффективная толщина излучающего слоя м.
коэффициент поглощения лучей топочной средой [1п.6-12стр.38]
Коэффициент поглощения топочной среды:
9Эффективное значение критерия Бугера [1п.6-17 стр.40]
10Расчетная температура газов на выходе из топки [1п.6-23 стр.43]
11Коэффициент сохранения тепла [1 п.5-09 стр. 30]
Расчет на этом заканчивается принятое значение температуры и рассчитанное отличаются менее чем на 100 градусов и для последующих расчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки определенное расчетом.
12Количество тепла воспринятое в топке
На рисунке 3 представлен эскиз фестона:
Рисунок 3 – эскиз фестона
1Диаметр и толщина труб фестона (по эскизу)
2Число рядов фестона (по эскизу)
3 Ширина топки по фронту (по эскизу)
4 Шаг труб заднего экрана (по эскизу)
5 Поперечный шаг труб в фестоне (по чертежу)
6 Продольный шаг труб в фестоне (по чертежу)
7 Расстояние от оси труб заднего экрана до боковой стенки топки (по эскизу)
8 Количество труб в фестоне
Z= (3700-2·260)75=424 шт.
9Количество труб в каждом ряду фестона
10Длина разведённой части труб фестона (по эскизу)
11Полная теплообменная поверхность фестона
где d – диаметр труб фестона lpi – длина разведенной части труб фестона
Z1i – количество труб в каждом ряду фестона.
12Освещённая длина труб фестона
За освещённую длину труб фестона принимается та её длина (считая по первому ряду труб) которая освещается слоем дымовых газов с толщиной более 05м.
13Высота газохода на входе дымовых газов фестона и на выходе из него
14Живое сечение для прохода дымовых газов п.7-16 [1 стр.55]
на выходе из фестона
15Средняя площадь живого сечения для прохода газов [1 п.7-16 стр.56]
16Относительные поперечные и продольные шаги фестона
Поперечный шаг: s1=S1d=22560=375;
Продольный шаг:s2=S2d=22560=375.
17Угловой коэффициент фестона номограмма [1 ном.1-II стр.214]
18Лучевоспринимающая поверхность фестона [1 п.8-06 стр.82]
19Относительная высота размещения фестона [1 п.6-06 стр.37]
20Коэффициент неравномерности распределения тепловой нагрузки по высоте топки в районе фестона [1 ном. 11 cтр.229]
21Поверхность стен топочной камеры:
22Удельная тепловая нагрузка в районе фестона с учётом коэффициента неравномерности распределения тепла по высоте:
23Количество лучистого тепла топки приходящегося на всю освещённую площадь фестона:
24Количество лучистого тепла воспринимающего фестоном [2 стр.66]:
Температура газов перед фестоном (равна температуре газов на выходе из топки)
25Температура газов за фестоном (принимается):
26Средняя температура газов в фестоне [1 п.7-17 стр.57]
27Объём дымовых газов проходящих через фестон (табл.3):
28Средняя скорость газов в фестоне при средней температуре [1 п.7-15 стр.54]:
29Эффективная толщина излучающего слоя [1 п.7-38 стр.66]
30Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков [1 ном.8 стр.222]:
30.1Значение коэффициента без учета поправок
30.2 Поправка на число рядов труб (Z2=4) [1 ном.8 стр.222]:
30.3 Поправка на объемную долю водяных паров в потоке газов:
30.4 Поправка на геометрическую компоновку пучка [1 ном.8 стр.223]:
30.5 Расчетное значение коэффициента теплоотдачи
31Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1 п.6-08 стр.37]
32Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания [1 п. 7-36 стр.66]
33Степень черноты продуктов сгорания в фестоне [1 п. 7-35 стр.66]
34Температура пароводяной смеси в фестоне при Pб = 39 МПа [1 табл. XXIII]:
35Температура загрязненной стенки [1 п. 7-39 стр.67]:
где – для котлов малой мощности при сжигании газа
36Коэффициент теплоотдачи излучением в межтрубном пространстве [1 ном. 18стр.238]:
36.1 Значение без учета поправок
36.2 Поправка на отсутствие золовых частиц в потоке газов
36.3 Коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб
37Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1 п.7-08 стр.50]:
где – коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41 cтр.68].
38Коэффициент тепловой эффективности экранов [1 таб.7-5 cтр.70]:
39Коэффициент теплопередачи для фестона [1 п.7-08 стр.50]:
40Температурный напор для фестона
41Количество тепла переданного газами фестону (тепловосприятие по балансу) [1 п.7-01 стр.44]:
Присосы в фестоне =0 [1 табл.XXVII].
42Суммарное тепловосприятие фестона
43Количество тепла воспринятого поверхностью нагрева фестона
44Относительная невязка баланса
Так как расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 5% то расчет фестона считаем законченным [1 п.9-29 стр.106].
Расчет второй ступени пароперегревателя
На рисунке 4 представлен эскиз пароперегреватель второй ступени:
Рисунок 4 – Эскиз пароперегревателя второй ступени
1Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу):
2 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла):
3 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла):
4 Поперечный шаг труб (по чертежу):
5 Продольный шаг труб (по чертежу):
6Относительные поперечные и продольные шаги второй ступени пароперегревателя [1 п.7-16 стр.55]:
7Расстояние от оси труб крайнего змеевика до стены газохода (по чертежу)
8Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень
9Температура и энтальпия дымовых газов на выходе за II ступенью (принимается):
10Средняя температура дымовых газов в ступени [1 п. 7-17 стр.57]:
11Количество тепла переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1 п. 7-01 стр.44]:
где – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха (табл.4 столбец 2).
12Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)
13Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)
14Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени
15Усреднённая по сечению газохода высота трубы (змеевика):
16Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16 стр.55]
На выходе из ступени
17 Объём дымовых газов проходящих через II ступень пароперегревателя (табл.3):
18Средняя скорость газов при средней температуре [1 п.7-15 стр.54]:
19Объёмная доля водяных паров (табл.3):
20Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1 ном.7 стр.221]:
21Поправка на геометрическую компоновку пучка:
22Поправка на число рядов труб ():
23Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры и состава газов:
24Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:
25Эффективная толщина излучающего слоя [1 п.7-38 стр.66]:
26Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.3):
27Суммарное парциальное давление трёхатомных газов (для котлоагрегатов работающих без надува используют ) [1 п.7-35 стр.66]:
29Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1 ном.2 стр.215]:
30Суммарная оптическая толщина газового потока [1 п.7-36 стр.66]:
31Степень черноты продуктов сгорания в КПП2 [1 п.7-35 стр.66]:
32Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1 п.7-03 стр.45]:
где – энтальпия пара на выходе из ступени определяется по значениям и .
33Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень)
примечание: определяется по и
34Средняя температура пара:
35Температура загрязнённой стенки [1 п.7-39 стр.67]
где – для котлов малой мощности при сжигании газа.
36Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1 ном.18 стр.238]:
37Коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41 стр.68]:
Принимаем так как обеспечивается прохождение газового потока через всю поверхность.
38Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [1 п.7-08 стр.50]:
39Внутренний диаметр трубы:
40Площадь живого сечения для прохода пара [1 п.7-16 стр.55]:
41Удельный объём пара
примечание: определяется при и
42Скорость пара [1 п.7-15 стр.54]:
43Теплоотдача от стенок труб к пару [1 ном.12 стр.230]
44Коэффициент тепловой эффективности [1 таб.7-5 стр.70]:
45Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1 стр.50]:
46Полная теплообменная поверхность:
47Температурный напор в ступени [1 п.7-54 стр. 72]:
47.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
47.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
47.3 Средний температурный напор для противотока [1 п.7-54 стр.72]:
47.4 Безразмерные определяющие параметры [1 п. 7-57 стр.73]:
47.5 Коэффициент пересчёта от противоточной схемы к схеме с последовательно - смешанным током [1 ном.19 стр.239]:
47.6 Температурный напор в ступени для последовательного тока [1 п.7-56 стр.72]:
48Количество конвективного и лучистого тепла воспринятого II ступенью КПП:
49Относительная невязка баланса:
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2 % то расчет пароперегревателя II ступени считаем законченным.
Расчет первой ступени пароперегревателя
На рисунке 5 представлен эскиз пароперегревателя первой ступени:
Рисунок 5 – Эскиз пароперегревателя первой ступени
1Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу)
2 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла)
3 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла)
4 Поперечный шаг труб (по чертежу)
5 Продольный шаг труб (по чертежу)
6Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)
7Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)
8Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени (по чертежу)
9Средняя по сечению газохода высота трубы (змеевика)
10Относительные поперечные и продольные шаги первой ступени пароперегревателя [1 п.7-16 стр.55]:
9Температура и энтальпия пара на входе в ступень определяется при
10Энтальпия пара на выходе из ступени (на входе в пароохладитель)
где – энтальпия пара на выходе из пароохладителя т.е. на входе в I-ую ступень пароперегревателя
– тепловосприятие пароохладителя принимается.
11Температура перегретого пара на выходе из II ступени пароперегревателя
12Тепловосприятие ступени за счет конвекции [1 п.9-30 стр.107]:
13Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень
14Температура и энтальпия дымовых газов на выходе ступени (принимается):
15Средняя температура дымовых газов в ступени [1 7-17 стр.57]:
16Количество тепла переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1 п.7-02 стр.44]:
где – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха (табл.4 столбец 2).
17Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16 стр.55]
18 Объём дымовых газов проходящих через I ступень пароперегревателя (табл.3):
19Средняя скорость газов при средней температуре [1 п7-15стр.54]:
22Поправка на число рядов труб ()
23Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры и состава газов
31Степень черноты продуктов сгорания в КПП1 [1 п.7-35 стр.66]:
32Средняя температура пара в ступени:
33Температура загрязнённой стенки [1 п.7-39 стр.67]:
34Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1 ном.18 стр.238]:
35Коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41 стр.69]:
36Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [1 п.7-08 стр.50]:
37Внутренний диаметр трубы:
38Площадь живого сечения для прохода пара [1 п.7-16 стр.55]:
39Удельный объём пара
40Скорость пара [1 п.7-15 стр.54]:
41Теплоотдача от стенок труб к пару [1 ном. 12 стр.230]:
42Коэффициент тепловой эффективности [1 таб.7-5 стр.70]
43Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1 п.7-08 стр.50]
44Поверхность нагрева I-ой ступени пароперегревателя:
45Полная теплообменная поверхность
46Температурный напор в ступени [1 п.7-54 стр. 72]:
46.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
46.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
46.3 Средний температурный напор для противотока при рассчитывается по формуле:
46.4 Безразмерные определяющие параметры [1 п.7-57 стр.73]:
46.5 Коэффициент пересчёта от противоточной схемы к схеме с последовательно-смешанным током [1 ном.19 стр.239]:
46.6 Температурный напор в ступени для последовательного тока [1 п.7-56 стр.72]:
47Количество конвективного и лучистого тепла воспринятого II ступенью КПП:
48Относительная невязка баланса:
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2 % то расчет пароперегревателя I ступени считаем законченным.
На рисунке 6 представлен эскиз экономайзера:
Рисунок 6 – Эскиз экономайзера
1Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу)
2Поперечный шаг труб (по эскизу):
3Продольный шаг труб (по эскизу)
4Относительные поперечные и продольные шаги труб [1 п.7-16 стр.55]:
5Количество петель (по чертежу):
6Длина прямого участка полупетли (по чертежу):
7Радиус изгиба трубы (по эскизу):
Где – количество прямых участков; – длина изгиба; – число изгибов; – место для устройства лаза.
9 Поверхность нагрева экономайзера
где – число труб в одном ряду«2» - количество труб выходящих из коллектора.
10Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер равняется температуре на выходе из пароперегревателя II ступени
11Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера (принимается):
12Средняя температура дымовых газов в ступени [1 п.7-17 стр.57]:
13Параметры питательной воды (на входе в поверхность):
13.1Температура питательной воды (по заданию):
13.2Энтальпия питательной воды определяется по и
13.3Расход воды на продувку:
где - величина продувки.
13.4Расход воды через экономайзер
14Количество тепла отданного газами экономайзеру (тепловосприятие по балансу)
где ; – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха .
15Энтальпия воды на выходе из экономайзера:
16Температура воды на выходе из экономайзера при и
17Средняя температура воды в ступени
18Удельный объем воды в экономайзере определяется при и
19Живое сечение для прохода воды:
20Скорость воды в экономайзере:
21Живое сечение для прохода дымовых газов:
22Скорость дымовых газов в ступени:
где – объем дымовых газов в экономайзере (табл.3).
23Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов [1 ном.8 стр.222]:
24Поправка на геометрическую компоновку пучка:
25Поправка на число рядов труб ():
26Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры и состава газов:
27Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:
28Эффективная толщина излучающего слоя [1 п.7-38 стр.66]:
29Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.3):
30Суммарное парциальное давление трёхатомных газов (для котлоагрегатов работающих без надува используют ) [1п.7-36 стр.66]:
32Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1 ном.2 стр.215]:
33Суммарная оптическая толщина газового потока [1 п.7-36 стр.66]:
34Степень черноты продуктов сгорания в КПП1 [1 п.7-35стр.66]:
35Температура загрязнённой стенки [1 7-39 стр.67]:
37Коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41 стр.69]:
39Коэффициент тепловой эффективности [1 таб.7-5 стр.70]:
40Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1 п.7-08 стр.50]:
41Температурный напор в ступени [1 п.7-54 стр. 72]:
41.1На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
41.2На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
41.3Средний температурный напор в экономайзере рассчитывается по формуле:
42Количество конвективного и лучистого тепла воспринятого экономайзером:
43Относительная невязка баланса:
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2 % то расчет экономайзера считаем законченным.
Расчет воздухоподогревателя
На рисунке 7 представлен эскиз воздухоподогревателя:
Рисунок 7 – Эскиз воздухоподогревателя
4Поперечный шаг труб (по чертежу):
5Продольный шаг труб (по чертежу):
По ширине газохода:
По глубине газохода:
7Число ходов воздуха:
8Высота труб в воздухоподогревателе:
9Высота труб в пределах одного хода:
10Расчетная поверхность нагрева воздухоподогревателя:
11Относительные поперечные и продольные шаги воздухоперегревателя [1 п.7-16 стр.55]:
12Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень:
13Температура и энтальпия дымовых газов на выходе ступени (принимается):
14Температура и энтальпия холодного воздуха (табл.4):
15Температура и энтальпия воздуха на выходе из воздухоподогревателя:
16Средняя температура дымовых газов в ступени [1 п.7-17 стр.57]:
17Средняя температура воздуха в ступени:
18Количество тепла переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1 п.7-01стр.44]:
где ; – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха (табл.4 столбец 2).
19Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16 стр.55]:
20 Объём дымовых газов проходящих через воздухоподогреватель (табл.3):
21Средняя скорость дымовых газов при средней температуре [1 п.7.15 стр.54]:
22Коэффициент теплоотдачи конвекцией с газовой стороны [1 ном.11 стр.228]:
23Поправка на длину:
24Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры и состава газов:
25Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:
26Живое сечение для прохода воздуха:
27Средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе:
28Коэффициент теплоотдачи конвекцией с воздушной стороны [1 ном.8 стр.222]:
29Поправка на геометрическую компоновку пучка:
30Поправка на число рядов труб:
31Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры и состава газов:
32Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:
33Коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41 стр.69]:
Принимаем так как обеспечивается неполнота обмывания поверхности газами и воздухом и притоков воздуха в трубных решетках.
34Коэффициент теплопередачи:
35Температурный напор в ступени [1 п.7-54 стр. 72]:
35.1На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
35.2На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
35.3Средний температурный напор при рассчитывается по формуле:
36Тепловосприятие воздуха по уравнению теплоотдачи:
37Относительная невязка баланса:
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2 % то расчет воздухоподогревателя считаем законченным.
Расчет невязка теплового баланса котельного агрегата
Завершающим этапом распределения тепловосприятий является проверка правильности распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла:
где Q - расчетная располагаемая теплота кДжм3;
- коэффициент полезного действия котла %;
Qл – количество теплоты излучаемой объемом газов топки и воспринятой радиационными поверхностями кДжм3;
Qi – количество теплоты воспринятой теплообменными поверхностями при охлаждении омывающих эти поверхности газов кДжм3.
Полученное расхождение тепловосприятия превышает допустимое (05%) поэтому необходимо задаться новыми начальными параметрами и повторить поверочный расчет.
Проведя поверочный расчет котельного агрегата типа БГМ – 35 по заданной паропроизводительности параметрам пара и питательной воды были определены температуры и тепловосприятия рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла найдена температура на выходе из котла.
температура на выходе из топки ==1115 С;
температура на выходе из фестона ==1020 С;
температура на выходе из пароперегревателя II ступени ==855 С;
температура на выходе из пароперегревателя I ступени ==677С;
температура на выходе из экономайзера ==230 С;
температура на выходе из воздухоподогревателя (температура уходящих газов) = =138 С.
Для нахождения выше перечисленных значений в соответствии с рекомендациями были выбраны коэффициенты избытка воздуха в топке и присосы воздуха по газоходам рассчитали объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания определили КПД котла а с использованием его значения — расход топлива В. При этом для расчета потерь теплоты с уходящими газами предварительно задались температурой уходящих газов.
На основании данного расчета можно сделать вывод что чем точнее и полнее учитываются факторы влияющие на размеры и прочность конструкции тем меньшими могут приниматься различные поправочные коэффициенты.
Каждая конструкция котла должна быть оценена с точки зрения удобства и экономичности эксплуатации. Эти качества аппарата определяются его надежностью и долговечностью простотой и доступностью управления а также высокими КПД и тепловыми показателями в эксплуатации.
Полученное расхождение теплового баланса можно объяснить 2-я факторами:
Заданные начальные параметры для поверочного расчета котла значительно отличаются от параметров принятых при конструктивном расчете котла типа БГМ – 35.
Неточность расчета может быть связана с погрешностью измерения поверхностей нагрева и площадей зеркала горения.
На основании данного расчета можно сделать вывод что котел работать не будет так как при заданном топливе и параметрах котла тепловой баланс не сходится.
Список использованных источников
Тепловой расчёт котлов (Нормативный метод). – издание 3-е перераб. и дополн. – С.-Пб.: НПО ЦКТИ 1998. – 256 с.: ил.
Компоновка и тепловой расчёт парового котла: Учеб. пособие для вузов Ю.М. Липов Ю.Ф. Самойлов Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат1988. –208 с.: ил.
Тепловой расчет топки (часть II): Методические указания к выполнению курсовой работы Т.С. Тайлашева Н.В. Визгавлюст К.В. Буваков. – Издательство Томского политехнического университета 2011. – 16 с.: ил.
Вишерская Г.М. Гуляев М.Н. Иванова В.Г. Миллер В.И. и др. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства: Отраслевой каталог. – М. 1993 – 230 с.