Тепловой расчет котла, марки КЕ-6.5-14-225С-О

Тепловой расчет котла, марки КЕ-6.5-14-225С-О.docx

Параметры котла .. .. .
Характеристика топлива
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива . .
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания .. ..
Тепловой баланс котлоагрегата . ..
Располагаемая теплота топлива ..
Расчет топочной камеры .
Расчет котельного пучка . .. .
Расчет экономайзера
Список использованных источников ..
Твердотопливный паровой котёл КЕ-65-14-225 С-О – котёл с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками.
Предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара используемого на технологические нужды промышленных предприятий в системах отопления вентиляции и горячего водоснабжения.
Котлы двухбарабанные вертикально-водотрубные с естественной циркуляцией с экранированной топочной камерой и конвективным пучком поставляемые одним транспортабельным блоком (блок котла в обшивке и изоляции либо без неё) в комплекте с КИП арматурой и гарнитурой в пределах котла лестницами и площадками пароперегревателем (по требованию Заказчика).
Изоляционные и обмуровочные материалы в комплект поставки не входят.
Устройство и принцип работы котла КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р)
У котлов КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) диаметр нижнего и верхнего барабанов составляет 1000 мм. Межцентровое расстояние установки барабанов - 2750 мм.
На задних днищах верхних и нижних барабанов а также на переднем днище верхнего барабана размещены лазы для внутреннего осмотра котла.
Длякотлов КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) применяется одноступенчатая схема испарения.
Пароперегреватели устанавливаются в начале конвективного пучка. Насыщенный пар направляется в первую часть коллектора из верхнего барабана по пароперепускным трубам. Выход перегретого пара осуществляется из второй части верхнего коллектора.
Для сжигания топлива котёл снабжается топочным устройством типа ТЛЗМ с пневмомеханическими забрасывателями с моноблочной ленточной цепной решётной обратного хода.
Котёл КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) снабжён устройством возврата уноса возвращающего в топку для дожигания оседающий в газоходе унос. В топочных камерах струи острого дутья образуют газовые вихри в вертикальной плоскости способствующие сепарации и многократной циркуляции уноса что ведёт к уменьшению химического недожога и улучшению выгорания мелочи во взвешенном состоянии.
Котёл комплектуется необходимым количеством арматуры и контрольно-измерительными приборами.
Основные площадки необходимые для обслуживания арматуры котла:
- боковые площадки – обслуживание водоуказательных приборов предохранительных клапанов запорной арматуры на верхнем барабане;
- площадки на задней стенке – обслуживание продувочной линии доступ в верхний барабан при ремонте котла.
Перевод парового котла КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) в водогрейный режим позволяет кроме повышения производительности котельных установок и уменьшения затрат на собственные нужды связанные с эксплуатацией питательных насосов теплообменников сетевой воды и оборудования непрерывной продувки а также сокращения расходов на подготовку воды существенно снижать расход топлива.
Среднеэксплуатационный КПД котлоагрегата использованного в качестве водогрейного повышается на 20-25%.
Конструктивные особенности КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р)
У котла КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) топочная камера разделена кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания что позволяет повысить КПД котла за счёт снижения химического и механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные.
Горизонтальный разворот газов при омывании труб в пучках создаётся за счёт установки одной шамотной перегородки отделяющей камеру догорания от пучка и одной чугунной перегородки образующей два газохода.
В котле используется одноступенчатая схема испарения: питательная вода из экономайзера подаётся в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе в нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Вода по перепускным трубам из нижнего барабана поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным трубам расположенным на фронте котла.
Котёл КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) снабжён системой возврата уноса и острым дутьём. При помощи эжекторов унос оседающий в четырех зольниках котла возвращается в топку и вводится в топочную камеру. Надёжную работу системы обеспечивают прямые смесительные трубы выполненные без поворотов.
Высоконапорный вентилятор подаёт воздух в систему возврата уноса и острого дутья.
Каждый котёл КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) оснащается двумя предохранительными клапанами. На котлах без пароперегревателя предохранительные клапаны устанавливаются на верхнем барабане котла а с пароперегревателем - один на верхнем барабане второй - на выходном коллекторе пароперегревателя.
Главный паровой вентиль или задвижка вентили для отбора проб пара отбора пара на собственные нужды (обдувку) располагаются на верхнем барабане.
Охлаждение барабанов пароводяной смесью предусмотрено конструкцией котла и не допускает повышение температуры металла сверх допустимых значений при растопках остановках и маневренных режимах котла.
Котёл КЕ-65-14-225С-О(ТЛЗМ) (Е-65-14-225Р) поставляется заказчику в собранном виде транспортабельным блоком (в обшивке и изоляции) в комплекте арматурой и гарнитурой в пределах котла лестницами и площадками пароперегревателем (по требованию).
Характеристика топлива
Топливом необходимым для работы данного котла принят каменный уголь.
Каменный уголь из Кизеловского бассейна. Марка Г (газовый) класс Р МСШ (рядовой (0-200 мм) мелкий семечко штыб (0-6 6-13 13-25 мм) промпродукт.
Таблица 1 – Расчетные характеристики топлива
Бассейн месторождение
Рабочая масса топлива состав %
Приведенные характеристики топлива определяются по формулам:
где An – приведенное значение зольности %*103*кгМДж;
W – приведенное значение общей влаги %*103*кгМДж;
– низшая теплота сгорания топлива МДжкг;
AP – зольность топлива %;
WP – влажность топлива %.
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива
Горение органического топлива происходит за счет окисления кислородом воздуха. Для полного сжигания 1 кг твердого и жидкого (1 м3 газообразного) топлива требуется определенный теоретический объем воздуха. Из-за несовершенства процессов подвода окислителя к топливу в зависимости от способа сжигания требуется подавать большее количество воздуха чем теоретический объем.
Различают несколько типовых сечений газового тракта котла в которых определяют коэффициент избытка воздуха:
αг – на горелочном устройстве;
αт – на выходе из топки;
αк – на выходе из конвективной части;
αэк – на входе в экономайзер;
αэк – на выходе из экономайзера.
Присосы в топочной камере при слоевом сжигании Δαт = 010.
Присосы в конвективной части котла (в двух пучках) Δαк = 015.
Присосы в стальном газоходе от котла к экономайзеру Δαгх=003.
Присосы в экономайзере Δαэк = 010.
αг = αт – Δαт = 13 – 01 = 12;
αк = αт + Δαк = 13 + 015 = 145;
αэк= αк + Δαгх = 145 + 001 = 146;
αэк= αух = αэк + Δαэк = 146 + 012 = 158.
Коэффициент избытка воздуха после экономайзера αэк также называют коэффициентом избытка воздуха в уходящих газах αух.
Результаты расчетов коэффициентов избытка воздуха приводятся в виде таблицы.
Таблицы 2 – Коэффициенты избытков воздуха
Участок газового тракта
Расчетный коэффициент избытка воздуха α
Горелочное устройство αг
Конвективная часть αк
Вход в экономайзер αэк
Выход из экономайзера αэк
Все полученные по нижеприведенным формулам значения объемов относятся к нормальным физическим условиям (температура газа 0 °С абсолютное давление 101325 кПа или 760 мм рт. ст.).
Теоретическое количество сухого воздуха необходимого для полного сгорания 1 кг топлива (коэффициент избытка воздуха α=1) м3кг
где C p S pop+k H p O p – содержание компонентов топлива на рабочий состав %.
V0 = 008889 * (485 + 0375 * 61) + 0265 * 36 – 00333 * 40 =
= 008889 * 507875 + 0954 – 01332 = 45145 + 09540 + 01332 =
Теоретический объем двухатомных газов в продуктах сгорания (N2) м3кг
где N p – содержание азота в топливе на рабочий состав %
Объем сухих трехатомных газов в продуктах сгорания (CO2 + SO2) м3кг
Теоретический объем водяных паров в продуктах сгорания м3кг
где W P – содержание влаги в топливе на рабочий состав %.
Объем водяных паров в продуктах сгорания м3кг
Объем дымовых газов м3кг
Объемная доля сухих трехатомных газов
Объемная доля водяных паров
Суммарная доля всех трехатомных газов
Температура конденсации водяных паров °С
Минимально допустимая температура на поверхности нагрева °С
Относительная концентрация золы в дымовых газах кгкг
Результаты расчетов действительных значений определенных величин для конкретного участка газохода приводятся в виде таблицы.
Таблица 2 – Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива
Горелочное устройство
Выход из экономайзера
Средний коэффициент избытка воздуха ср
Объем водяных паров VH2O
Объем дымовых газов Vг
Объемная доля водяных паров rRO2
Объемная доля трехатомных газов rH2O
Суммарная доля трехатомных газов rn
Температура конденсации водяных паров tk
Минимально допустимая температура на поверхности нагрева tст
Концентрация золы в дымовых газах зл
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Энтальпию продуктов сгорания для соответствующих участков газового тракта определяется по формуле:
где I0г – энтальпия газов кДжкг;
I0в – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при нормальных условиях кДжкг;
срi – коэффициент избытка воздуха.
Результаты расчетов энтальпии воздуха и продуктов сгорания приводятся в виде таблицы.
Таблица 3 – Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Участки газового тракта
Тепловой баланс котлоагрегата
1 Располагаемая теплота топлива
Тепловой баланс котла – равенство располагаемой теплоты р Qр сумме полезно используемой теплоты Q1 и потерь теплоты Q2 – Q6 при стационарном режиме работы котла.
Общее уравнение теплового баланса имеет вид ккалкг
Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
где Qр – располагаемая теплота на 1 кг твердого жидкого топлива или на 1 м 3 газообразного топлива ккалкг;
Q1 – полезно используемая теплота (нагрев испарение воды и перегрев пара в паровом котле нагрев воды в водогрейном котле) ккалкг;
Q2 – потери теплоты с уходящими газами ккалкг;
Q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания ккалкг;
Q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания ккалкг;
Q5 – потеря теплоты от наружного охлаждения ккалкг;
Q6 – потери с физической теплотой шлаков ккалкг.
Расчет теплового баланса котла выполняется в следующей последовательности.
Определяется располагаемая теплота Qрр ккалкг:
Qрр = Qрн + Qв.вн + iтл + Qф - Qк
где Qрн Qсн – низшая теплота сгорания на рабочую массу (для твердых и жидких топлив) и сухую массу (для газообразных топлив) ккалкг;
Qв.вн – теплота вносимая в котельный агрегат воздухом ккалкг Qв.вн = 0 так как используется экономайзер;
Qф – теплота вносимая в котел с паровым дутьем (форсуночным) ккалкг Qф = 0 так как используется экономайзер;
Qк – теплота затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев ккалкг Qк = 0 так как используется экономайзер.
Qрр = 4700 + 0 + 0 + 0 – 0 = 4700 ккалкг.
Определяются потери теплоты от механической неполноты
По справочным данным в литературе [2 с. 46–49; 3 с. 202–203] учитывая вид используемого топлива и тип топочного устройства определяют процентное значение механического недожога q4.
Выбор температуры уходящих газов ух °C.
Температура уходящих газов выбирается по виду топлива.
При сжигании углей с Wn 42 % 103 кгккал (1 W n 5 * 10 2 кгМДж) ух =140 – 150 °С.
Определяются потери теплоты с уходящими газами q2 %
где I ух – энтальпия уходящих газов ккалкг определяется по принятой ух и по диаграмме I-;
I 0х.в. – энтальпия теоретического холодного воздуха.
I 0х.в. = V 0 * 032 * tх.в.
I 0х.в. = 532 * 032 * 30 = 5164 ккалкг.
Определяются потери теплоты от химической неполноты сгорания %.
По справочным данным в литературе [2 46–49; 3 с. 202–203] с учётом вида используемого топлива и типа топочного устройства определяется процентное значение химического недожога q3.
Потери теплоты от наружного охлаждения q5 % определяются по справочным данным [2 с. 50].
Потери теплоты с физической теплотой шлаков q6 %
где ун – доля золы в уносе;
(С)зл – энтальпия золы ккалкг (С)зл = 1338 ккалкг;
AP – зольность топлива на рабочую массу %.
Методом обратного баланса определяется КПД брутто бр %
бр = 100 – q2 - q3 - q4 – q5 – q6
бр = 100 – 666 – 05 – 75 – 17 – 075 = 8289 %.
Определяется расчетный расход топлива. Для парового котла вырабатывающего насыщенный пар BP кгчас
iп.в. – энтальпия питательной воды (при tп.в = 100 °С
iпр – энтальпия продувочной воды (при tпр. = 1941 °С
D – паропроизводительность котла тч;
Dпр – непрерывная продувка котла тч (для расчетов принять
Qк – мощность водогрейного котла Гкалч.
Определяется коэффициент сохранения теплоты
Результаты расчетов теплового баланса котла приводятся в виде таблицы.
Таблица 4 - Тепловой баланс котла
Определяемая величина
Располагаемая теплота
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания
Температура уходящих газов
Температура воздуха в котельной
Энтальпия воздуха в котельной
Потеря теплоты с уходящими газами
Потеря теплоты от наружного охлаждения
Потеря с теплом шлака
Коэффициент сохранения теплоты
Расчетный расход топлива
2 Расчет топочной камеры
При проектировании и эксплуатации катальных установок как правело выполняется поверочный расчет топочных устройств. В результате расчета определяются температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры удельные нагрузки колосниковой решетки и топочного объема. Полученные значения сравниваются с допустимыми рекомендуемыми в нормативном методе [2].
Слоевую топку по степени механизации трех топочных операций - подачи топлива шуровки слоя и удаления золы и шлака принимаем механическую с цепной решеткой.
Расчет производится в следующей последовательности
Задаются предварительным значением температуры продуктов сгорания на выходе из топки °С
При сжигании твердого топлива предварительно можно принять
Определяют площадь всех стен топки включая неэкранированные участки ширмы и поворотные экраны м2
где Fстi – площади боковых стен потолка пода задней и фронтовой стенки топки площади поворотных экранов и т. д. м2.
Передняя стена топки
F пст = 24 * 322 – 2 * 062 * 078 – 2 * 028 * 034 * 05 – 05 * 314 * * 1 24 = 62731 м 2.
F зст = 24 * 322 – 2 * 028 * 034 – 066 * 244 – 05 * 314 * 1 24 = = 56775 м 2.
Боковая стена топки (левая + правая)
F бст = (288 + 044 + 04) * 2077 * 2 + 025 * (288 + 044 + 04) = = 163829 м 2.
Под камеры догорания
Fстпод к.д = (051 * 116) * 2 = 11832 м 2.
Задняя стенка камеры догорания
Fстз.к.д = 24 * 184 – 05 * 028 * 034 + 2 * 05 * 114 * 036 – 184 * * 07 – 05 * 07 * 02 – 05 * 314 * 1 24 = 30303 м 2.
Боковые стенки камеры догорания
Fстб.к.д = (15 + 044 + 04) * 051 * 2 = 23868 м 2.
Потолок топки и камеры догорания
Fстпот = 05 * 2 * 314 * 05 * (2077 + 051) = 40616 м 2.
Полная площадь поверхности стенок топки
Fст = 62731 + 56775 + 163829 + 11832 + 23868 + 30303 + 40616 =
Определяют лучевоспринимающую поверхность топки
x – угловые коэффициенты экранов определяемые по формуле
x = -0013 * (sd) 2 – 01412 * (sd) + 11597
где d – наружный диаметр экранных труб мм;
s – шаг экранных труб мм;
Левый боковой экран топки
Отношение расстояния от оси труб к их диаметру
Отношение шага труб к их диаметру sd = 5551 = 1078;
Угловой коэффициент левого бокового экрана
Fпл = 185 * 356 = 64792 м 2;
Hл = 0991 * 64792 = 6421 м 2.
Правый боковой экран топки
Угловой коэффициент правого бокового экрана
Fпл = 204 * 356 = 72624 м 2;
Hл = 0991 * 72624 = 7197 м 2.
Левый боковой экран камеры догорания
Угловой коэффициент левого бокового экрана камеры догорания
Fпл = 044 * 206 = 09064 м 2;
Hл = 0991 * 09064 = 0898 м 2.
Правый боковой экран камеры догорания
Угловой коэффициент правого бокового экрана камеры догорания
Fпл = 060 * 206 = 12360 м 2;
Hл = 0991 * 1236 = 1225 м 2.
Газовое окно из топки в камеру догорания
Отношение шага труб к их диаметру sd = 11051 = 21569;
Угловой коэффициент газового окна из топки в камеру догорания
Fпл = 2 * ((192 + 118)2) * 032 = 0992 м 2;
Hл = 083 * 0992 = 08234 м 2.
Лучевоспринимающая поверхность двухстороннего экрана первого кипятильного пучка
Отношение шага труб к их диаметру sd = 11051 = 083;
Угловой коэффициент лучевоспринимающей поверхности двухстороннего экрана первого кипятильного пучка
Fпл = 2 * ((158 + 168)2) * 136 = 22168 м 2;
Hл = 083 * 22168 = 18399 м 2.
Общая лучевоспринимающая поверхность экранов
Hл = 6421 + 7197 + 0898 + 1225 + 08234 + 18399 = 18404 м 2
Определяют средний коэффициент тепловой эффективности экранов
где – коэффициент учитывающий загрязнение экрана для открытых гладкотрубных экранов.
Находят объем топки Vт м 3
Определяют эффективную толщину излучающего слоя м
Определяют степень черноты факела
где kг – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами;
rn – суммарная доля трехатомных газов;
kзл – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами;
зл – безразмерная концентрация золы в дымовых газах;
kкокс – коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами kкокс =1;
p – давление в топке кгссм 2 p = 1 кгссм 2;
S – эффективная толщина излучающего слоя м S = 13636 м.
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
где rH2O – доля водяных паров в дымовых газах.
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами
где dзл – диаметр золовых частиц мкм для слоевых топок dзл = 20 мкм.
Определяют степень черноты топки
где – отношение площади зеркала горения к полной поверхности топки:
где R – площадь зеркала горения (площадь колосниковой решетки при слоевом способе сжигания) м 2.
Определяют полезное тепловыделение в топке ккалкг
где Qрр – располагаемая теплота топлива ккалкг.
По энтальпии топочных газов Iт.г. используя диаграмму I - для продуктов сгорания (или таблицу теплосодержания) определяют адиабатную температуру а °С.
Находят абсолютную адиабатную температуру К
Та = 1640 + 273 = 1913 К.
По предварительно принятой температуре на выходе из топки ”т используя диаграмму I- для продуктов сгорания (или таблицу теплосодержания) определяют энтальпию дымовых газов на выходе из топки Iт.
Определяют среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания ккал(кг°С)
Определяют температуру на выходе из топки °С
где Bр – расчетный расход топлива кгч;
M – параметр учитывающий распределение температур по высоте топки M = 059.
Определяют тепловосприятие в топке ккалкг
Qл = * (Iт.г. – I”т)
Qл = 09791 * (46365 – 2950) = 165125 ккалкг.
Результаты расчета топочной камеры приводятся в виде таблицы.
Таблица 5 – Расчет топочной камеры
Предварительное значение температуры продуктов сгорания на выходе из топки
Площадь всех стен топки
Лучевоспринимающая поверхность топки
Средний коэффициент тепловой эффективности экранов
Эффективная толщина излучающего слоя
1 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
2 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами
3 Степень черноты факела
1 Площадь зеркала горения
2 Отношение площади зеркала горения к полной поверхности топки
3 Степень черноты топки
Полезное тепловыделение в топке (энтальпия топочных газов)
Абсолютная адиабатная температура
Энтальпия дымовых газов на выходе из топки
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания
1 Параметр учитывающий распределение температур по высоте топки
2 Температура на выходе из топки
3 Уточненная энтальпия дымовых газов на выходе из топки ккалкг
Тепловосприятие в топке
3 Расчет котельного пучка
Поверочный расчет конвективных газоходов (поверхностей нагрева) выполняется по двум уравнениям: теплопередачи и теплового баланса.
Уравнение теплопередачи
где Qт – тепло воспринимаемое поверхностью нагрева от дымовых газов конвекцией и излучением отнесенное к 1 кг топлива ккалкг;
k – коэффициент теплопередачи отнесенный к поверхности нагрева ккал(м 2ч°C);
Н – площадь поверхности нагрева м 2;
Δt – температурный напор между дымовыми газами и водой °C;
Bр – расчетный расход топлива кгч.
Уравнение теплового баланса
где Qб – тепло воспринимаемое нагреваемой средой ккалкг;
– коэффициент сохранения теплоты;
I I – энтальпии дымовых газов на входе и на выходе из конвективного газохода ккалкг;
Δα – присос воздуха в газоходе;
I0прс – энтальпия присасываемого воздуха (для конвективной части
Поверочный расчет конвективных газоходов выполняют графоаналитическим методом. Для этого задаются двумя значениями температур дымовых газов на выходе из рассчитываемого газохода
(1 и 2) и определяют две пары значений Qб и Qт. По полученным точкам на графике строят две прямые в точке пересечения которых определяют расчетное значение температуры дымовых газов на выходе из газохода ’’р.
Расчет выполняют в следующей последовательности:
Определение конструктивных характеристик конвективного газохода.
Предварительно делят конвективную часть котла на два газохода
(I и II). Далее расчеты выполняют последовательно для I и II газоходов.
Площадь поверхности нагрева м 2
Первого газохода: H1 = 84217 м2.
Второго газохода: H2 = 58300 м2.
Относительный поперечный шаг труб
Относительный продольный шаг труб
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при поперечном омывании гладких труб м 2
Fпак = a * b – z1 * l * d
где a и b – размеры газохода в расчетном сечении м;
z1 – число труб в одном ряду.
Fпак.1.1 = (184 * 072 - 05 * 034 * 028 + 022 * 072 * 05) - 0051 * 6 * *(138 + 22)2 = 08087 м2
Fпак.2.1 = 168 * 12 - 0051 * 13 * 168 = 0902 м2
Fпак.3.1 = (318 * 045 - 05 * 034 * 028) - 0051 * 4 * (162 + 36)2 =
Fпак.ср.1 = (08087 + 0902 + 0851)3 = 0852 м2.
Fпак.1.2 = (318 * 045 - 05 * 034 * 028) - 0051 * 4 * (162 + 36)2 =
Fпак.2.2 = 078 * 17 - 0051 * 9 * 17 = 0545 м2
Fпак.3.2 = 0798 * 175 - 0051 * 6 * 098 = 0851 м2
Fпак.ср.2 = (0851 + 0545 + 0435)3 = 057 м2.
Сечение для прохода газа остальными частями м 2
Fост.1.1 = 184 * 072 - 05 * 034 * 028 + 022 * 072 * 05 = 13666 м2
Fост.2.1 = 168 * 12 = 2016 м2
Fост.3.1 = 318 * 045 - 05 * 034 * 028 = 13834 м2
Fост.ср.1 = (08087 + 0902 + 0851)3 = 1589 м2.
Fост.1.2 = 318 * 045 - 05 * 034 * 028 = 13834 м2
Fост.2.2 = 078 * 17 = 1326 м2
Fост.3.2 = 0798 * 175 = 13965 м2
Fост.ср.2 = (0851 + 0545 + 0435)3 = 13686 м2.
Эффективная толщина излучающего слоя в пакете м
Эффективная толщина излучающего слоя в остальной части
Принимают два значения температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода. Дальнейшие вычисления производятся для принятых двух значений.
На выходе из первого конвективного газохода принимают как правило значения 1 = 500 °C и 1 = 300 °C.
На выходе из второго конвективного газохода принимают как правило значения 2 = 400 °C и 2 = 200 °C.
Определение количества теплоты отданной продуктами сгорания производят по формуле
I0прс – энтальпия присасываемого воздуха (для конвективной части I0прс = I0хв).
Qб.500.1 = 09791 * (2950 – 1393 + 015 * 95616) = 09791 * 157134 =
Qб.300.1 = 09791 * (2950 – 755 + 015 * 95616) = 09791 * 220934 =
Qб.400.2 = 09791 * (1545 – 1100 + 015 * 95616) = 09791 * 45934 =
Qб.200.2 = 09791 * (1545 – 540 + 015 * 95616) = 09791 * 101934 =
Средняя температура потока продуктов сгорания в газоходе °C:
Температурный напор (разность) между продуктами сгорания и нагреваемой средой (вода или пар) °C
где tк – температура нагреваемой среды °C.
Для парового котла tк – температура насыщения (кипения воды) при давлении в котле. Учитывая что около 50 % нагрева происходит в топке среднюю температуру воды в конвективной части водогрейного котла можно принять в 96 °C для первого газохода и 76 °C для второго газохода.
Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе мс
где Bр – расчетный расход топлива кгч;
Vг – объем продуктов сгорания на 1 кг топлива при соответствующем коэффициенте избытка воздуха в газоходе;
– средняя температура потока.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева ккал(м 2ч°C).
При поперечном омывании шахматных пучков труб
где Cz – поправка на число рядов труб z2 по ходу продуктов сгорания Сz = 1;
Cs – поправка на геометрическую компоновку пучка СS = 0945.
Степень черноты газового потока определяется по формуле
где S – эффективная толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков м
Т – абсолютная температура газового потока (Т = + 273) К.
Коэффициент теплоотдачи αл ккал(м 2ч°C) учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева.
При сжигании твердого топлива
где а – степень черноты дымовых газов;
аз – степень черноты загрязненных стенок поверхности нагрева (принимается аз = 08);
Tз – абсолютная температура загрязненной стенки К.
Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева ккал(м 2ч°C)
где – коэффициент использования поверхности нагрева принимаемый при сложном омывании =095 (котлы ДКВР КВ-ТС КВ-ГМ).
Коэффициент теплопередачи ккал(м 2 ч°C)
где – коэффициент тепловой эффективности.
Количество теплоты воспринятое поверхностью нагрева на 1 кг сжигаемого топлива ккалкг
ккал(м 2ч°C). Второй газоход
Определяется расчетная температура на выходе из газохода р. Если определенная таким образом р отличается от ранее принятых значений менее чем на 50 °С то по найденной р пересчитывается только значение Qт с прежним коэффициентом теплопередачи.
Результаты расчета двух конвективных пучков приводятся в виде двух таблиц для первого и второго пучка.
Таблица 6 – Расчет первого конвективного газохода
1 Поверхность нагрева
2 Число труб в ряду пакета
3 Число рядов труб пакета
4 Диаметр труб пакета
5 Расчетный шаг труб
6 Расчетный шаг труб
7 Относительный поперечный шаг труб
8 Относительный продольный шаг труб
9 Коэффициент присоса воздуха
10 Сечение для прохода газов
11 Сечение для прохода газов остальной части
12 Эффективная толщина излучающего слоя в пакете
13 Эффективная толщина излучающего слоя в остальной части
Температура продуктов сгорания после газохода
1 Температура продуктов сгорания перед газоходом
2 Теплосодержание дымовых газов перед газоходом
3 Теплосодержание дымовых газов после газоходом
4 Тепловосприятие первого газохода
Средняя температура продуктов сгорания
1 Средняя температура нагреваемой среды
2 Температурный напор
Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе
1 Поправка на число рядов труб
2 Параметр относительного шага труб
Продолжение таблицы 6
4 Коэффициент теплопроводности
5 Коэффициент кинематической вязкости
7 Коэффициент теплопередачи конвекцией
2 Коэффициент ослабления лучей частицами золы
3 Степень черноты газового потока
1 Абсолютная температура загрязненной стенки
2 Коэффициент теплопередачи излучением
Суммарный коэффициент теплопередачи
Коэффициент теплопередачи
Количество теплоты воспринимаемое поверхностью нагрева
Расчетная температура на выходе из первого газохода
Таблица 7 – Расчет второго конвективного газохода
3 Поправка на геометрическую компоновку пучка
Хвостовыми поверхностями нагрева являются водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. В котлах малой производительности как правило устанавливают только один вид хвостовых поверхностей нагрева: экономайзер или воздухоподогреватель. В случае сжигания жидкого и газообразного топлива к установке принимают водяные экономайзеры. При сжигании твердого топлива – воздухоподогреватели. Исключение составляют малозольные угли с приведенной зольностью Ап 2 %103 кгккал и низшей теплотой сгорания > 6000 ккалкг. При сжигании таких углей к установке принимают водяные экономайзеры.
По уравнению теплового баланса определяется количество теплоты ккалкг (ккалм3) которое должны отдать продукты сгорания при принятой ранее температуре уходящих газов
где – коэффициент сохранения теплоты (см. расчет теплового баланса котла);
– энтальпия продуктов сгорания перед экономайзером ккалкг (ккалм3) определяемая по температуре перед экономайзером эк и диаграмме I-;
– энтальпия продуктов сгорания после экономайзера ккалкг (ккалм3) определяемая по принятой температуре уходящих газов эк и диаграмме I-;
– присосы воздуха в экономайзере ;
– энтальпия теоретического количества воздуха ккалкг определяемая при температуре 30 °С.
Температура продуктов сгорания перед экономайзером °С
где tв - температура внутреннего воздуха °С tв =30 °С.
Определяется температура воды на выходе из экономайзера °С
где – расчетный расход топлива кгс;
D – паропроизводительность котла кгс;
– величина продувки парового котла (003D) кгс;
– расход воды через водогрейный котел кгс;
– теплоемкость воды ккал(кг°С) = 1 ккал(кг°С);
– температура воды на входе в экономайзер °С равна температуре питательной воды =100°С.
Средний температурный напор между продуктами сгорания и нагреваемой водой °С при
Также определяется средняя температура продуктов сгорания в экономайзере °С
Определяется требуемая площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания м2
где – средняя скорость дымовых газов мс принимается с таким расчетом чтобы 2≤ z1 ≤9;
– объем дымовых газов при коэффициенте избытка воздуха на входе в экономайзер м3кг;
– объем дымовых газов при коэффициенте избытка воздуха на выходе из экономайзера м3кг
По определяется количество труб в ряду :
где – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной чугунной трубы для экономайзера м2.
При этом количество труб в ряду z1 должно быть не менее 2 и не более 9
По принятому количеству труб в ряду уточняется площадь живого сечения для прохода газов
Уточняется средняя скорость дымовых газов мс
По средней скорости и средней температуре определяется коэффициент теплопередачи для чугунного экономайзера ВТИ ккал(м2°Сч)
где и приближенно можно определить по формулам
Определяется площадь поверхности м2 водяного чугунного экономайзера
Общее количество труб чугунного экономайзера n
где – площадь поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны.
Определяется количество рядов труб :
Результаты расчета экономайзера приводятся в виде таблицы.
Таблица 8 – Расчет экономайзера
Температура дымовых газов перед экономайзером
Энтальпия дымовых газов перед экономайзером
Энтальпия дымовых газов после экономайзера
Количество теплоты которое должны отдать продукты сгорания при принятой ранее температуре уходящих газов
Температура воды на входе в экономайзер
Температура воды на выходе из экономайзера
Средний температурный напор между продуктами сгорания и нагреваемой водой
Средняя температура продуктов сгорания в экономайзере
Скорость продуктов сгорания предварительная
Требуемая площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания
Площадь живого сечения одной трубы
Количество труб в ряду
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания
Продолжение таблицы 8
Средняя скорость дымовых газов
Температурный коэффициент
Коэффициент теплопередачи для чугунного экономайзера ВТИ
Площадь поверхности водяного чугунного экономайзера
Общее количество труб чугунного экономайзера
Определяется количество рядов труб
Проверка теплового баланса
Для исключения грубых ошибок при тепловом расчете котла производят проверку с условием
При невязке теплового баланса меньшей или равной 05 % расчет считают законченным.
Расчет котла КЕ-65-14-225С-О выполнен верно. Невязка теплового баланса составляет 034%.
Список использованных источников
Котлы малой и средней мощности: отраслевой каталог. М. : Изд-во НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ 1983.
Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Л. : Энергоатомиздат 1989.
Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) Н. В. Кузнецов В. В. Митор И. В. Дубовский Э. С. Карасина. М. : Энергия 1973.
Справочник по котельным установкам малой производительности под ред. К.Ф. Роддатиса. М. : Энергоатомиздат 1989.
Тепловой расчет котла : практикум Е. В. Шумилин С. А. Псаров. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та 2013. – 78 с.

КЕ 6,5-14С-225С-0..dwg