Технология сжигания органического топлива и расчет конвективных пароперегревателей

Сжигание. 13 расчетка.ВП.docx

Воздухоподогреватель
Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Принимаем по рекомендациям [4]
Внутренний диаметр труб
Продольный шаг между трубами
Глубина опускного газохода
Ширина опускного газохода
Число ходов воздуха в ВП
Зазор между трубами и стенкой конвективной шахты
Теоретическое количество сухого воздуха на полное сгорание топлива
(работа №2 таблица 2.2)
( работа №2 таблица 2.2)
Расчетный расход топлива
( работа №4 таблица 4.1)
Число труб в сечении перпендикулярном потоку воздуха
Число труб в сечении параллельном потоку воздуха
Количество труб в ВП
Относительный поперечный шаг
Продолжение таблицы 13.1
Относительный продольный шаг
Температура воздуха на входе в ВП
Температура воздуха на выходе из ВП
Средняя температура воздуха
Температура газов на входе
Температура газов за ВП
По Н-таблице (см. работу №2)
Средняя температура газов
Скорость воздуха в ВП в первом приближении
Энтальпия воздуха на входе в ВП
Энтальпия воздуха на выходе из ВП
Больший полный теплоперепад температур
Меньший полный теплоперепад температур
Безразмерный параметр
Поправочный коэффициент
Средняя температура при противотоке
Коэффициент ослабления лучей:
Толщина излучающего слоя
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Тср1000
+1601331600009-11-0375281000
- золовыми частицами
Концентрация золы в дымовых газах
(8290271 + 1348000578)010033
Поправка на изменение физических характеристик
Поправка на геометрическую компоновку
Поправка на число рядов
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При в = 67 мс d = 40 мм
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании поверхности нагрева
Коэффициент теплопроводности
λг=0038 [2 таблица IV]
Mλ=10 [2 рисунок 3-1 б]
Коэффициент кинематической вязкости
г=384·10-5 [2 таблица IV]
M=10 [2 рисунок 3-1 а]
Prг=066 [2 таблица IV]
MPr=101 [2 рисунок 3-1 в]
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху
Температура загрязнений
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-81820075·52831-46352841-463528
Коэффициент использования
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент теплопередачи
Теплота воспринятая рабочей средой
Расчетная скорость воздуха
754471412(165+273)27300751092-10900418422
Погрешность расчета скорости воздуха
Так как скорость воздуха в ВП отличается от скорости воздуха в первом приближении менее чем на 10% то уточнения данных не требуется.
Тепловой баланс воздушного подогревателя
Теплота отданная газами на подогрев воздуха:
Теплота воспринятая рабочей средой (из расчетов):
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры воздухоподогревателя. Рекомендации по расчету выдержаны.

Сжигание. 6 расчетка.docx

Рисунок 6.1 – Схема водопарового тракта котла
Таблица 6.2– Распределение энтальпий давлений и температур по водопаровому тракту котла*
*Определение температур и энтальпий согласно НТРКА [2] переводной коэффициент 1КДжкг = 41686 ккалкг.
Составление схемы водопарового тракта котла
1 Задание (формулировка цели работы)
Задачей данного раздела является распределение тепловосприятий по поверхностям нагрева в результате чего оцениваются параметры сред на границах поверхностей теплообмена а также производится проверка правильности указанного распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла. Эти данные в дальнейшем используются для нахождения температурных напоров и расчета теплообмена в поверхностях нагрева.
В качестве исходных данных используются результаты полученные в разделах 1 – 5 а также параметры пара и питательной воды из задания на курсовой проект котла.
3 Расчет энтальпий пара перед впрыскивающими пароохладителями
Расчет энтальпии пара для точки 9 (см. рис. 6.1) осуществляется на основе балансового уравнения:
где расход воды через второй пароохладитель;
Тогда энтальпию пара в точке 9 найдем следующим образом:
Расчет энтальпии пара для точки 7 осуществляется аналогично.
4 Расчет перепада энтальпий во вторичном пароперегревателе
Для определения перепада энтальпий в ППТО (h13-14) воспользуемся соотношением
h13-14=2021551944=222кДжкг.
Нагрев в КППНДх и КППНДг примем одинаковым тогда
h12-13=h14-15=3596-2980-2222=2969кДжкг.
5 Расчет перепада энтальпий в настенном пароперегревателе
Расчет перепада энтальпий в НПП (см. рис. 6.1) осуществляется по формуле
hдоп=QдопBрDдоп=Qдоп4122155=01912Qдоп
Таблица 6.1– Теплота воспринятая НПП
Qдоп = 374 + 229 + 154 = 757 кДжкг
6 Определение невязки теплового баланса котла
Невязку теплового баланса можно считать приемлемой при следующих условиях:
Q=Qprкбр-ΣQ100-q4100
где расчетная располагаемая теплота кДжкг; кпд котла брутто %; потери теплоты с механической неполнотой сгорания %; количество теплоты излучаемой объемом газов топки и воспринятой радиационными поверхностями кДжкг; количество теплоты воспринятой теплообменными поверхностями при охлаждении омывающих эти поверхности газов кДжкг.
Qлок=вQлтFокFст=12856420429968099=693 кДжкг
где в находим из номограммы №11 [2]; определяем по рисунку 6.4 [2].
Перепад энтальпий в топке находим из балансового уравнения
Qт=Qлт-Qлок=8564-693=7871 кДжкг
hт=QтВрDт=78714122155=1505 кДжкг.
Результаты расчетов сведены в таблицу 6.2
Таблица 6.2. Распределение теплопередачи по водопаровому и газовому тракту котла
DэкBрhэк=2155412407=2129
Qлт-Qлок= 8564-693=7871
DiBрhi=2155412150=785
DiBрhi=220412100=534
DiBрhi=2222412100=539
DiBрhi=19444122969=1401
Q=Qрrкбр-100-q4100Qi=165210927-099515417 = -25 кДж
Вывод: В результате выполнения расчётного задания было проведено распределение тепловосприятий по поверхностям нагрева а также была проведена проверка правильности распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла.

Сжигание. 9 расчетка.теория.docx

1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить схему компоновку и остальные параметры конвективного пароперегревателя низкого давления горячей ступени. Схема расчета заключается в том что мы находим теплоту воспринятую паром вследствие охлаждения газов (при этом необходимо учитывать теплоту дополнительно полученную паром в НПП) а также определяем теплоту воспринятую КППНДг за счёт теплопередачи их разница должна быть меньше 2%.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор схемы и компоновки КПП НДг
Так как КПП НДг работает в сравнительно тяжёлых условиях выбираем прямоточную схему исполнения (рис. 9.1) так как эта схема обеспечивает наибольший температурный напор.
Поскольку КПП НДг находится в горизонтальном газоходе (наиболее интенсивное загрязнение КПП) выбираем коридорную компоновку так как она позволяет эффективно очищать поверхности нагрева.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании КПП НДг были приняты следующие конструктивные решения:
- наружный диаметр dн = 40 мм;
- толщина стенок = 4 мм;
- поперечный шагS1 = 93 мм;
- продольный шаг S2 = 65 мм;
Данные характеристики были выбраны в соответствии с рекомендациями [4 стр. 93].
Рекомендуемая скорость газов должна быть в диапазоне 12..16 мс если она будет выше то интенсифицируется эрозионный износ поверхностей нагрева и повысится сопротивление газового тракта если ниже то усилится загрязнение. В ходе расчета было получено значение 119 мс.

Сжигание. 4 расчетка.doc

4 тепловой баланс парового котла
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы — составление теплового баланса котла определение потерь
теплоты определение коэффициента полезного действия котла (брутто)
определение необходимого расхода топлива.
Составление теплового баланса котла заключается в установлении
равенства между поступившим в котел количеством теплоты (располагаемой
теплотой [pic]) и суммой полезно использованной теплоты [pic] и тепловых
потерь [pic][pic][pic][pic] и [pic]. На основании теплового баланса
вычисляется КПД и необходимый расход топлива.
Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому
состоянию котла на 1кг твердых и жидких и 1м3 газообразных топлив при 0 оС
Общее уравнение теплового баланса имеет вид
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Расчет располагаемой теплоты
Располагаемая теплота на 1кг твердого топлива определяется по формуле
количество теплоты полученной поступающим в котел воздухом при подогреве
его вне котла кДжкг; [pic]- физическая теплота поступившего на горение
топлива кДжкг учитывается при сжигании высоковлажных бурых углей торфа
мазута; [pic]- теплота внесенная паром при распыле мазута в форсунках
кДжкг учитывается при сжигании жидких топлив; [pic]- теплота
затрачиваемая на разложение карбонатов минеральной массы твердого топлива
кДжкг учитывается при сжигании сланцев.
При сжигании бурого угля средней влажности принимаем
Физическая теплота поступающего топлива определяется его температурой
и теплоемкостью. При температуре топлива 20 °С и влажности на рабочую массу
% удельную теплоемкость бурого угля примем равной Ср = 235 кДжкгС°.
[pic]= 23520 = 47 кДжкг.
Количество теплоты полученной воздухом при его подогреве вне котла
определяют по формуле
где [pic]- относительное количество воздуха проходящее через
нагревательную установку (калорифер). В связи с тем что температура на
входе в котел равна температуре холодного воздуха ([pic]) следует что
можно принять [pic].
Располагаемая теплота равна
Определение потерь теплоты и коэффициента полезного действия котла
Определим потери теплоты
Потеря теплоты с уходящими газами [pic] определяются как разность
энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха
энтальпия уходящих газов при соответствующем избытке воздуха ([pic]) и
температуре ([pic]).
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания [pic].
В продуктах сгорания топлив могут находиться газообразные горючие
компоненты [pic]. Их догорание за пределами топочной камеры практически
невозможно вследствие недостаточно высокой температуры газов и низкой
концентрации как горючих компонентов так и кислорода. Теплота потерянная
в результате не догорания газообразных горючих веществ составляет
химический недожог топлива. Согласно рекомендациям для бурых углей имеем
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания [pic].
Механический недожог представляет собой коксовые частицы которые
находясь некоторое время в зоне высоких температур факела успели выделить
летучие вещества и возможно частично обгорели но не успели выгореть
полностью. Согласно рекомендациям для бурых углей с низкой зольностью
механический недожог равен (Табл. XVII [2])
Потеря теплоты от наружного охлаждения [pic].
Эта потеря определяется тем что обмуровка и обшивка котла и его
элементы: барабан коллекторы трубопроводы имея более высокую
температуру чем температура окружающего воздуха отдают ему часть теплоты.
Согласно рекомендациям [5] для котлов с паропроизводительностью 800
тч потерю теплоты от наружного охлаждения принимаем равной
Потеря теплоты со шлаком [pic].
Эта потеря характеризуется тем что удаляемый из-под топки шлак имея
довольно высокую температуру уносит определенное количество теплоты
которая передается воде находящейся в шлаковой ванне и безвозвратно
При камерном сжигании и твердом шлакоудалении для малозольных топлив
с температурой шлака 600 °С q6 02% и в расчетах ее можно не учитывать
Суммарная потеря теплоты в котле равна
Коэффициент полезного действия котла (брутто)
Расчет полезно использованной теплоты в котле
Общее выражение для расчета полного количества теплоты полезно
отданного в котле имеет вид
[pic]- расход воды на продувку котла кгс (для котлов с принудительной
циркуляцией не учитывается [p
[pic]- энтальпия вторичного пара при входе в котел кДжкг.
Подставив значения энтальпий получим
Определение расхода топлива подаваемого в топку
Для подсчета суммарных объемов продуктов сгорания воздуха и теплоты
отданной газами в поверхностях нагрева вводится расчетный расход топлива
вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания
Коэффициент сохранения теплоты равен
Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.1
Таблица 4.1 – Тепловой баланс
Рассчитываемая величина ОбозначениеРазмерностьФормула или обоснование Расчет Результат
Располагаемая теплота [pic] кДжкг [pic] - 16521
Температура уходящих [pic] ºС Принята предварительно - 150
Энтальпия [pic] кДжкг Определена из таблицы 3.1 - 1312
Температура холодного [pic] ºС Задана - 30
Энтальпия [pic] кДжкг Определена из таблицы 3.1 - 1785
от химического недожога q3 % Табл. XVII [2] - 0
от механического q4 % Табл. XVII [2] - 05
с уходящими газами q2 % [pic] [pic] 658
в окружающую среду q5 % По табл. 7-2 [4] - 022
потеря с теплом шлаков q6 % [pic] [pic] 001
Сумма тепловых потерь Σq % [pic] [pic] 731
Коэффициент полезного [pic] % [pic] [pic] 927
Расход первичного пара [pic] кгс (тч) Задан - 2222
(пониженная нагрузка) (800)
Давление перегретого [pic] МПа Задано - 24
Температура там же [pic] ºС Задана - 570
Энтальпия [pic] кДжкг Табл. II-III [7] - 3401
Давление питательной [pic] МПа Задано - 27
Продолжение таблицы 4.1
Рассчитываемая ОбозначениеРазмерностьФормула или обоснование Расчет Результат
Температура [pic] ºС Задана - 250
Энтальпия [pic] кДжкг Табл. II-III [7] - 1083
Расход вторичного [pic] кгс (тч) Задан - 1944
Давление вторичного [pic] МПа Задано - 31
Температура там же [pic] ºС Задана - 300
Энтальпия [pic] кДжкг Табл. II-III [7] - 2980
Давление вторичного [pic] МПа Задано - 33
Энтальпия [pic] кДжкг Табл. II-III [7] - 3596
Тепло полезно [pic] кДжс [pic] [pic] 634810
используемое в котле
Полный расход топлива B кгс (тч) [pic] [pic] 4145
Расчетный расход Bр кгс (тч) [pic] [pic] 412(1483
Коэффициент сохраненияφ - [pic] [pic] 0998
Выводы: В результате выполнения расчетного задания были определены
тепловые потери энтальпии воды и пара на входе и выходе из котла
рассчитан расход топлива подаваемого в топку и расчетный расход топлива
вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания.

Сжигание. 13 расчетка.Теория.docx

РАСЧЕТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить тип схему компоновку и остальные параметры воздухоподогревателя.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор типа схемы и компоновки воздухоподогревателя
Так как проектируемый котел на твёрдом топливе выбираем трубчатый воздухоподогреватель противоточной схемы исполнения (рис.13.1). Эта схема обеспечивает более равномерное распределение температур вследствие чего уменьшатся коробления змеевиков из-за перепада температур что приведет к увеличению срока службы экономайзера.
Для воздухоподогревателя выбираем шахматную компоновку так как она обеспечивает более интенсивный теплоотвод.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании воздухоподогревателя были приняты следующие конструктивные решения:
- наружный диаметр dн = 40 мм;
- толщина стенок = 15 мм;
- поперечный шаг S1 = 65 мм;
- продольный шаг S2 = 45 мм;
Рекомендуемая скорость газов должна быть в диапазоне 9..13 мс если она будет выше то интенсифицируется эрозионный износ поверхностей нагрева и повысится сопротивление в трубках воздухоподогревателя если ниже то усилится загрязнение. В ходе расчета было получено значение 112 мс.
Принято решение использовать двухпоточную схему для снижения скорости воздуха

Сжигание. 7 расчетка (2).docx

7. Расчет ширмовых поверхностей нагрева
1 Задание (формулировка цели работы)
Задача теплового расчета ширмового пароперегревателя заключается в определении его тепловосприятия размеров необходимой тепловоспринимающей поверхности обеспечивающей снижение температуры продуктов сгорания до заданного значения.
2 Особенности расчета и конструирования
Ширмы являются полурадиационными поверхностями нагрева. Для ширм используются трубы с наружным диаметром d=32–42 мм и толщиной стенки =4–6 мм. Поскольку ширмы работают при температурах газов при которых возможно шлакование то шаг между ширмами s1 выбирается таким чтобы при всех возможных режимах работы котла не возникало зашлаковывания межширмового пространства; обычно принимают s1=600–700 мм [4]. В горизонтальной шахте очистка дробью невозможна поэтому выбираем коридорную компоновку труб. Повышение тепловой эффективности работы ширм в условиях шлакования обеспечивается очистными устройствами (обдувка паром).
По условию надежности охлаждения металла труб массовую скорость пара принимают в промежутке ρw = 800–1600 кг(м2с) [4].
Температуру газов на входе в ширмы принимаем равной температуре газов на выходе из топки ш = Т = 1048 ºС (Hш=10055 кДжкг).
Для расчета ширмовых поверхностей нагрева используется уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса.
Результаты теплового расчета ширм сведены в табл. 7.1.
Рис. 7.1 Эскиз ширмы
Таблица 7.1 Конструктивные характеристики ширмы
Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Продольный шаг между трубами
Ширина топочной камеры
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость пара
Расход первичного пара
Живое сечение для прохода пара
Количество трубок в ширме
Продолжение таблицы 7.1
·(12 – 1)·0049 + 4·3·0042
Определяем по чертежу
Поверхность нагрева ширм
Живое сечение для прохода газов
Толщина излучающего слоя
Тепловой расчёт ширм
Температура газов на входе
Коэффициент учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами
[2 рис. 6-4] (работа №6)
Коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки
[2 номограмма 11] (работа №6)
Энтальпия газов перед ширмами
По Н-таблице (работа №3)
Лучистая теплота воспринятая плоскостью входного окна (ширмы)
Лучистая теплота воспринятая плоскостью выходного окна (ширмы)
3·1-0235·026099+57·10-11·189·12924·00095·0235412
Лучевоспринимающая поверхность находящаяся за ширмами
Лучистая теплота воспринятая ширмами
Энтальпия газов за ширмами
055-2155412·150-55174+3740997
Температура газов за ширмами
Средняя температура газов
Средняя температура пара
8·412·(990+273)186·273
Коэф.загрязнения трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tшппср1000
+16014331600275-11-03712921000
Коэф.загрязнения золовыми частицами
(108·0 295+7421·000585)·01·079
Степень черноты газов в ширмах
Угловой коэффициент ширмы
Теплота воспринятая паром
Коэффициент теплопроводности
Средний удельный объём пара
Коэффициент динамической вязкости
Коэффициент кинематической вязкости
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
23·007600421477·0042369·10-708·1041
Коэффициент использования
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании поверхности нагрева
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-808+120235·129231-12876129241-128761292
Температура загрязнений
3+520+00095+178395·412629··23285+55174·103
Коэффициент загрязнения
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
(76932+342·31400422·0049·09)
Коэффициент теплопередачи
2391+69239(00095+178395)(1+5517423285)
Теплота воспринятая ширмой за счёт теплопередачи
ΔQ = -024% 2% следовательно результаты расчётов приемлемые.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены основные параметры ширмовых поверхностей нагрева.

КППВДг сдохни опять.frw

Сжигание. 11 расчетка.кпп-нд-х.docx

Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Поперечный шаг КППВДх
Продольный шаг между трубами
Глубина опускного газохода
Ширина опускного газохода
Количество змеевиков на одной стороне газохода
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость пара
Диапазон (500 - 700) [2]
Расход первичного пара
Продолжение таблицы 11.1
Живое сечение для прохода пара
где 2 за счёт шахматной компоновки
·03242314·00272·1422
(4z - 1)S2nпет + ( nпет - 1) S2
(41 – 1)00486 + (6-1)0048
Расчётная поверхность нагрева
Сечение для прохода газов
Толщина излучающего слоя
·0035·4·007·0048314·00352-1
Тепловой расчёт КПП НДх
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
По Н-таблице (см. работу №3)
Расчётный расход топлива
(Таблица 4.1 работа №4)
Теплота воспринятая паром вследствие охлаждения газов
Энтальпия газов за КПП НДх
Температура газов за КППНДx
Средняя температура газов
Средняя температура пара
Коэффициент ослабления лучей:
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tкппср1000
+160143316000216-11-03792851000
- золовыми частицами
(444·0275 + 925·00585)·010079
Степень черноты КПП НДх
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При г = 14 мс; d = 35 мм
Поправка на изменение физических хар-ик
Поправка на геометрическую компоновку
(1 + (21 – 3)(1 – 052)3)-2
(1 + (220-3)(1 – 05137)3)-2
Поправка на число рядов
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании
Коэффициент загрязнения
Cd=09 [2 рис. 7-11 б]
=00013 [2 рис. 7-11 а]
Δ=0003 [2 табл. 7-2]
Коэффициент теплопроводности
Средний удельный объём пара
Коэффициент кинематической вязкости
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
Температура загрязнений
3+365+(00041+11613)41244971401103
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-81820129·1025531-6981025541-69810255
Коэффициент использования
Принимаем по п. 7-07 [2]
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент теплопередачи
871+6187(00041+11613)
6-300-(585-430)ln726-300585-430
Теплота воспринятая КППНДх за счёт теплопередачи
Так как теплота воспринятая КППНДx за счёт теплопередачи отличается от балансовой менее чем на 2% то уточнения данных не требуется.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры КППНДx.

Сжигание. 1 расчетка.doc

1 Определение состава топлива и удельной теплоты сгорания
твердого топлива при изменении составляющих балласта
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определение нового состава топлива и его удельной теплоты
сгорания при изменении составляющих балласта а также анализ качественных
характеристик топлива с измененным составом и выбор на этой основе
технологии сжигания.
В качестве исходного топлива задан бурый уголь Березовского
месторождения марки 2БР (п. 89 по [1]). Новое измененное значение одного
из составляющих внешний балласт топлива – влажность на рабочую массу
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
3 Исходные характеристики расчетного топлива
Исходные характеристики расчетного топлива взяты из [1] и приведены в
4 Расчет характеристик топлива измененного состава
Введем обозначения: индекс 1 – для исходного состояния топлива а
индекс 2 – для нового (измененного).
Пересчет состава рабочей массы исходного топлива ([pic]) на новое
состояние ([pic]) выполним по формуле пересчета
где К1 – коэффициент пересчета равный для рассматриваемого случая
Результаты пересчета состава топлива с исходного на новое состояние
приведены в таблице1.2.
Таблица 1.1 – Исходные характеристики березовского бурого угля марки 2БР
Показатель Обозна-чРазмер-носВеличина Примечание
Элементарный состав
топлива на рабочую массу:
Углерод [pic] % 442
Кислород [pic] % 144
Низшая теплота сгорания [pic] кДжкг 15660
Зольность на сухую массу [pic] % 70
Приведенные характеристики:
влажность [pic] %кгМДж 211
зольность [pic] %кгМДж 030
сера [pic] %кгМДж 0013
азот [pic] %кгМДж 0026
Выход летучих веществ на [pic] % 480
беззольное состояние
Коэффициент Кло – 130
Таблица 1.2 – Состав березовского бурого угля на рабочую массу (новый)
Показатель Обозна- Размер- Расчет Округление
Влажность [pic] % 300 300
Зольность [pic] % 491 49
Сера [pic] % 021 02
Углерод [pic] % 462 463
Водород [pic] % 324 32
Азот [pic] % 042 04
Кислород [pic] % 1505 150
Определение нового значения удельной теплоты сгорания [pic] кДжкг
выполним по формуле пересчета [3]
где К2 – коэффициент пересчета равный для рассматриваемого случая
[pic]=(15660 + 244233)1045 – 244230 = 16474 кДжкг.
Проверка применимости формулы Менделеева к топливу нового состава:
Вывод: Расчет удельной теплоты сгорания по формуле Менделеева для
топлива нового состава дает приемлемый результат.
Зольность топлива нового состава на сухую массу [pic]равна:
Приведенные характеристики топлива нового состава определены по
Результаты расчета характеристик топлива нового состава сведены в
таблице1.3. В таблицах 1.4 и 1.5 приведены соответственно состав и
температурные характеристики золы расчетного топлива.
Все последующие расчеты и обоснования выполнены применительно к топливу
нового состава (нижний индекс 2 в обозначениях характеристик топлива далее
5 Анализ характеристик топлива (нового состава)
Березовское месторождение входит в состав Канско-Ачинского угольного
бассейна. Березовский уголь марки 2БР относится к бурым углям со средним
содержанием влаги ([pic]) о чем свидетельствует марка угля 2Б. Обозначение
класса угля Р означает что данный уголь поставляют не сортированным с
размером кусков 0 200 мм.
Для бурых углей как правило характерны следующие особенности [5]:
высокий выход летучих веществ неспекшийся коксовый остаток высокая общая
влажность пониженное содержание углерода и повышенное – кислорода. Они
легко теряют на воздухе влагу и механическую прочность превращаясь при
этом в мелочь и обладают повышенной склонностью к самовозгоранию.
Общий внешний балласт расчетного топлива составляет 35% основную
часть которого составляет влага ([p [pic]=182%(кгМДж).
Повышенное содержание влаги в топливе может вызвать затруднения при
разгрузке топлива из вагонов в зимнее время его зависание в бункерах
сырого угля "замазывание" питателей сырого угля. Кроме того при
недостаточной подсушке топлива в пылесистеме возможны проблемы с
воспламенением и выгоранием топлива. Учитывая что содержание влаги в
расчетном топливе имеет среднее значение для бурых углей можно
спрогнозировать что она не вызовет серьезных осложнений в эксплуатации
проектируемого котла и котельно-вспомогательного оборудования.
Таблица 1.3 – Теплотехнические характеристики березовского бурого угля
Показатель Обозна- Размер- Величина
чение ность по нормам измененная
Влага [pic] % 330 300
Углерод [pic] % 442 463
Водород [pic] % 31 32
Кислород [pic] % 144 150
Низшая теплота сгорания [pic] кДжкг 15660 16474
Зольность на сухую массу [pic] % 70 70
влажность [pic] %кгМДж 211 182
зольность [pic] %кгМДж 030 030
сера [pic] %кгМДж 0013 0012
азот [pic] %кгМДж 0026 0024
Выход летучих веществ на [pic] % 480 480
Коэффициент Кло – 130 130
Таблица 1.4 – Состав золы березовского угля на бессульфатную массу %
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O
Таблица 1.5 – Характеристики плавкости золы березовского угля [1]
Наименование показателя Обозначение Размерность Величина
Температура начала деформации tA (C 1270
Температура начала размягчения tB (C 1290
Температура начала жидкоплавкого tC (C 1310
Содержание золы в расчетном топливе весьма мало ([p
[pic]=03%(кгМДж) в ней мало оксидов кремния и алюминия (SiO2 - 30%
Al2O3 - 11%) поэтому проблем с эрозионным износом элементов котельной
установки можно не опасаться.
Минеральная часть топлива отличается повышенным содержанием оксида
кальция (CaO=420%) который вступает в реакцию с оксидами серы в
газоходах котла образуя в реакции с ними гипс что обусловливает снижение
вредных выбросов от котельной установки но повышает загрязнение топки.
Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние составляет
[pic]=480% что характеризует данное топливо как высокореакционное.
Удельная теплота сгорания расчетного топлива достаточно высока
Содержание серы ([p [pic]=0012%(кгМДж) и азота
([p [pic]=0024%(кгМДж) в топливе невелико поэтому
обеспечение выбросов оксидов серы и азота в пределах допустимых норм.
Анализ температурных характеристик золы показывает что зола данного
топлива относительно легкоплавкая и разница между температурой начала
деформации (tA=1270(С) и температурой начала жидкоплавкого состояния
(tC=1310(С) достаточно невелика и составляет всего 40(С.
В целом березовский бурый уголь марки 2БР обладает хорошими
качественными характеристиками и является кондиционным топливом
конкурентоспособным на российском топливном рынке.
6 Выбор способа сжигания
По заданию паропроизводительность проектируемого котла равна 800 тч.
Для котлов паропроизводительность больше 75 тч используют камерный способ
сжигания [2 3]. Поэтому для разрабатываемого котла принят камерный способ
7 Выбор способа шлакоудаления и типа углеразмольных мельниц
Для сжигания твердого топлива применяют топки как с твердым так и с
жидким шлакоудалением.
Выбор способа шлакоудаления зависит в основном от температурных
характеристик плавкости золы зольности выхода летучих и влажности
Если исходить из температурных характеристик плавкости золы (диапазон
tA–tC равен 1270 1310 оС) то предпочтительнее жидкое шлакоудаление (ЖШУ).
Но с другой стороны небольшая зольность высокий выход летучих
достаточно высокая влажность и шлакование – факторы благодаря которым
применимо твердое шлакоудаление (ТШУ).
Учитывая что в существующей практике березовский уголь сжигается в
котлах и с ЖШУ и с ТШУ в данном случае по рекомендации отдано
предпочтение последнему так как топки с ТШУ более универсальны по топливу
в сравнении с топками с ЖШУ что дает преимущество при эксплуатации в
Согласно рекомендациям [2] для топок с ТШУ доля золы с уносом принята
Выбор типа углеразмольной мельницы определяется видом топлива и его
характеристиками: коэффициентом размолоспособности; выходом летучих веществ
Учитывая что березовский бурый уголь расчетного состава имеет
следующие характеристики: коэффициент размолоспособности Кло=13; выход
летучих веществ [p приведенная влажность [pic]=182
%(кгМДж4%(кгМДж согласно рекомендациям [4] выбрана молотковая
мельница (ММ). Молотковая мельница имеет высокие экономические показатели
при относительно грубом размоле топлива с высоким выходом летучих. К тому
же молотковые мельницы хорошо освоены в отечественном
энергомашиностроении что должно обеспечить максимальную ремонтопригодность
и правильность эксплуатации.
Для расчетного топлива принята рекомендуемая [4] тонкость пыли равная
Система подготовки топлива принята индивидуальная замкнутая прямого
вдувания. Сушка топлива осуществляется горячим воздухом. Так как
пылесистема работает под давлением присосы в ней приняты равными нулю.
Выводы. В результате выполненного расчетного задания определен новый
состав березовского бурого угля и его удельная теплота сгорания при
изменении составляющих внешнего балласта. Кроме того выполнен анализ
качественных характеристик топлива с измененным составом в результате
которого установлено что топливо с новыми характеристиками является
пригодным и конкурентоспособным на российском рынке. Для сжигания
расчетного топлива выбрана технология камерного сжигания в прямоточном
факеле с твердым шлакоудалением. Пылеприготовительная система – с
молотковой мельницей прямого вдувания с сушкой и транспортировкой топлива

Котел.frw

Сжигание. 9 расчетка.кпп-нд-г.docx

Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Поперечный шаг КППВДг
Продольный шаг между трубами
Количество змеевиков
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость пара
Расход первичного пара
Живое сечение для прохода пара
·0694·1314·00322·128
((z - 1)S22 + 4dн)nпет + ( nпет - 1)4d
((7 – 1)00652 + 4004)1 + 0
Продолжение таблицы 8.1
Средняя высота пакета
Средняя высота газохода
Расчётная поверхность нагрева
·314·004·1169·7·1281
Сечение для прохода газов
21·12 – 128·004·1169
Толщина излучающего слоя
·004·4·0093·0065314·0042-1
Тепловой расчёт КПП НДг
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
По Н-таблице (см. работу №3)
Расчётный расход топлива
(Таблица 4.1 работа №4)
Теплота дополнительно полученная паром в НПП
Теплота воспринятая паром вследствие охлаждения газов
Энтальпия газов за КПП
42-1944412·2969+1540997
Температура газов за КППВДг
Средняя температура газов
Средняя температура пара
Коэффициент ослабления лучей:
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tкппср1000
+160143316000377-11-037112751000
- золовыми частицами
(297·0275 + 813·00585)·010137
Степень черноты КПП НДг
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При г = 119 мс; d = 40 мм
Поправка на изменение физических хар-ик
Поправка на геометрическую компоновку
(1 + 3(1 – 1632)3)-2
Поправка на число рядов
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании
Коэффициент загрязнения
Принимаем по п. 7-36 [2]
Коэффициент теплопроводности
Средний удельный объём пара
Коэффициент кинематической вязкости
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
Температура загрязнений
3+505+(00065+1931)4122632461541000
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-81820162·1127531-9801127541-98011275
Коэффициент использования
Принимаем по п. 7-07 [2]
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент тепловой эффетивности
Коэффициент теплопередачи
5·11455·93111455+931
0-440-(779-570)ln930-440779-570
Теплота воспринятая КППНДг за счёт теплопередачи
Так как теплота воспринятая КППВДг за счёт теплопередачи отличается от балансовой менее чем на 2% то уточнения данных не требуется.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры КППВДг.

Сжигание. 8 расчетка, часть 2.docx

Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Поперечный шаг КППВДг
Продольный шаг между трубами
Количество змеевиков
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость пара
Расход первичного пара
Живое сечение для прохода пара
((z - 1)S22 + 4dн)nпет + ( nпет - 1)4d
((2 – 1)0052 + 40042)1 + 0
Продолжение таблицы 8.1
Средняя высота пакета
Средняя высота газохода
Расчётная поверхность нагрева
·314·0042·1347·2·1001
Сечение для прохода газов
82·12 – 100·0042·1347
Толщина излучающего слоя
·0042·4·0119·005314·00422-1
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
По Н-таблице (см. работу №3)
Расчётный расход топлива
(Таблица 4.1 работа №4)
Лучистая теплота воспринятая в КППВДг
Теплота дополнительно полученная паром в НПП
Теплота воспринятая паром вследствие охлаждения газов
Энтальпия газов за КПП
42-2222412·100-14126+2290997
Температура газов за КППВДг
Средняя температура газов
Средняя температура пара
Коэффициент ослабления лучей:
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tкппср1000
+160143316000342-11-03712331000
- золовыми частицами
(291·0275 + 766·00585)·010125
Степень черноты КППВДг
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При г = 104 мс; d = 42 мм
Поправка на изменение физических хар-ик
Поправка на геометрическую компоновку
(1 + 3(1 - 1192)3)-2
Поправка на число рядов
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании
Коэффициент загрязнения
Принимаем по п. 7-36 [2]
Коэффициент теплопроводности
Средний удельный объём пара
Коэффициент кинематической вязкости
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
Температура загрязнений
3+555+(0005+14652)41271093(398+1412)1000
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-808+120144·123331-1035123341-10351233
Коэффициент использования
Принимаем по п. 7-07 [2]
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент тепловой эффетивности
Коэффициент теплопередачи
0-570-(930-540)ln990-570930-540
Теплота воспринятая КППВДг за счёт теплопередачи
Так как теплота воспринятая КППВДг за счёт теплопередачи отличается от балансовой менее чем на 2% то уточнения данных не требуется.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры КППВДг.

Сжигание. 12 расчетка.теория.docx

1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить схему компоновку и остальные параметры экономайзера. Схема расчета заключается в том что мы находим теплоту воспринятую паром вследствие охлаждения газов а также определяем теплоту воспринятую экономайзером за счёт теплопередачи их разница должна быть меньше 2%.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор схемы и компоновки экономайзера
Для экономайзера выбираем противоточную схему исполнения (рис.12.1). Эта схема обеспечивает более равномерное распределение температур вследствие чего уменьшатся коробления змеевиков из-за перепада температур что приведет к увеличению срока службы экономайзера.
Для экономайзера выбираем шахматную компоновку так как она обеспечивает более интенсивный теплоотвод.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании экономайзера были приняты следующие конструктивные решения:
- наружный диаметр dн = 32 мм;
- толщина стенок = 6 мм;
- поперечный шагS1 = 74 мм;
- продольный шаг S2 = 80 мм;
Данные характеристики были выбраны в соответствии с рекомендациями [4 стр. 98].
Рекомендуемая скорость газов должна быть в диапазоне 7..14 мс если она будет выше то интенсифицируется эрозионный износ поверхностей нагрева и повысится сопротивление газового тракта если ниже то усилится загрязнение. В ходе расчета было получено значение 10 мс.
В связи с достаточно высокой зольностью угля в конвективной шахте змеевики экономайзера расположены параллельно фронту котла. При этом змеевики расположенные у задней стенки конвективной шахты и подверженные наибольшему эрозионному износу можно в случае необходимости заменить. Так же принято решение использовать двухпоточную схему для улучшения ремонтопригодности.

Сжигание. 11 расчетка.теория.docx

1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить схему компоновку и остальные параметры конвективного пароперегревателя высокого давления холодной ступени. Схема расчета заключается в том что мы находим теплоту воспринятую паром вследствие охлаждения газов а также определяем теплоту воспринятую КПП НДх за счёт теплопередачи их разница должна быть меньше 2%.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор схемы и компоновки КПП НДх
Для КПП НДх выбираем противоточную схему исполнения (рис.11.1). Эта схема обеспечивает более равномерное распределение температур вследствие чего уменьшатся корабления змеевиков из-за перепада температур что приведет к увеличению срока службы КПП НДх.
Для КПП НДх выбираем шахматную компоновку так как она обеспечивает более интенсивный теплоотвод.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании КПП НДх были приняты следующие конструктивные решения:
- наружный диаметр dн = 35 мм;
- толщина стенок = 4 мм;
- поперечный шагS1 = 70 мм;
- продольный шаг S2 = 48 мм;
Данные характеристики были выбраны в соответствии с рекомендациями [4 стр. 93].
Для КПП НДх допустимый диапазон значений массовой скорости пара лежит в пределах от 500 до 700 кг(м2с). Эти ограничения вводятся из условий обеспечения наилучшего теплоотвода и наименьших гидравлических сопротивлений. Было принято значение 600 кг(м2с).
Рекомендуемая скорость газов должна быть в диапазоне 12..16 мс если она будет выше то интенсифицируется эрозионный износ поверхностей нагрева и повысится сопротивление газового тракта если ниже то усилится загрязнение. В ходе расчета было получено значение 141 мс.
В связи с возможным шлакованием угля в конвективной шахте змеевики перегревателей расположены параллельно фронту котла. При этом змеевики расположенные у задней стенки конвективной шахты и подверженные наибольшему эрозионному износу можно в случае необходимости заменить.

КППНДх.frw

Сжигание. 8 расчетка, часть 1.docx

1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить схему компоновку и остальные параметры конвективного пароперегревателя высокого давления горячей ступени. Схема расчета заключается в том что мы находим теплоту воспринятую паром вследствие охлаждения газов (при этом необходимо учитывать лучистую теплоту воспринятую в КППВДг и теплоту дополнительно полученную паром в НПП) а также определяем теплоту воспринятую КППВДг за счёт теплопередачи; их разница должна быть менее 2%.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор схемы и компоновки КППВДг
Так как КПП ВДг работает в сравнительно тяжёлых условиях выбираем прямоточную схему исполнения (рис.8.1) так как эта схема обеспечивает наибольший ресурс работы металла.
Поскольку КППВДг находится в горизонтальном газоходе (наиболее интенсивное загрязнение КПП) выбираем коридорную компоновку так как она позволяет эффективно очищать поверхности нагрева паром при невозможной очистке дробью.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании КППВДг были приняты следующие конструктивные решения:
- толщина стенок = 6мм;
- поперечный шагS1 = 119 мм;
- продольный шаг S2 = 50 мм;
Данные характеристики были выбраны в соответствии с рекомендациями [4 стр. 93].
Для горячих ступней допустимый диапазон значений массовой скорости пара должен лежать в пределах от 800 до 1200 кг(м2с). Эти ограничения вводятся из условий обеспечения наилучшего теплоотвода и наименьших гидравлических сопротивлений. Значение массовой скорости желательно держать в требуемом диапазоне но учитывая учебный характер данной работы и то что эти значения рекомендуемые а не обязательные было принято значение 1500 кг(м2с).

Сжигание. 2 расчетка.doc

2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определение объемов воздуха и продуктов сгорания по
заданному составу рабочей массы топлива.
В качестве исходных данных приняты полученные в работе 1 расчетные
характеристики березовского бурого угля нового состава (см. таблицу 1.3).
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
3 Расчет теоретически необходимого количества воздуха
и теоретических объемов продуктов сгорания
В данном разделе приведены расчетные формулы и пример расчета
теоретически необходимого количества воздуха и теоретических объемов
продуктов сгорания для расчетного топлива – березовского бурого угля.
Теоретическое количество сухого воздуха необходимого для полного
сгорания топлива [pic] м3кг (при коэффициенте избытка воздуха α=1)
подсчитано по формуле из [3]:
=00889(463+0375(02)+0265(32–00333(150=4471
Теоретические объемы продуктов сгорания полученные при полном сгорании
топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (т.е. при (=1)
определены следующим образом:
теоретический объем азота [pic] м3кг
объем трехатомных газов [pic] м3кг
теоретический объем водяных паров [pic] м3кг
[pic] = 011132 + 0012300 + 001614471 = 0787.
4 Выбор расчетных температур по воздушному и газовому тракту котла
Для топок с твердым шлакоудалением и замкнутой схемой сушки топлива
горячим воздухом при сжигании бурых углей рекомендуемая температура
подогрева воздуха находится в диапазоне температур 350 400(С [4 табл.
6]. Но для упрощения расчетов по договоренности была принята температура
Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель выбирается на
уровне предотвращающем развитую сернокислотную коррозию металла и
забивание низкотемпературной части поверхности нагрева липкими отложениями.
Выбор температуры на входе в воздухоподогреватель прежде всего
определяется влажностью топлива и содержанием в нем серы. Согласно
рекомендациям из [4 табл. 1.5] (с учетом умеренной влажности расчетного
топлива [pic]=182%(кгМДж) температура воздуха на входе в
воздухоподогреватель должна быть принята из диапазона 45-55 °С но учитывая
низкое содержание серы ([pic]=0012%(кгМДж) и учебный характер
проводимой работы примем tв=30°С что соответствует температуре в цеху
(подогрева в калорифере нет).
Температура уходящих газов выбирается по рекомендации [4 табл. 1.4] и
для умеренновлажного (Wпр. = 182) бурого угля с высоким содержанием оксида
кальция при давлении перегретого пара 24 МПа температура принята равной
5 Выбор типа и схемы воздухоподогревателя
В данном проекте принят воздухоподогреватель трубчатого типа плюсами
которого являются простота изготовления и эксплуатации а минусами –
большие габариты и металлоемкость.
Выбор схемы воздухоподогревателя (одно- или двухступенчатая) зависит от
требуемой температуры подогрева воздуха подаваемого на горение. Так как
температура подогрева воздуха принята равной 300(С на основании этого
принята одна ступень воздухоподогревателя.
6 Выбор присосов в элементы котельной установки.
Выбор и расчет коэффициентов избытка воздуха по газо-воздушному тракту.
Компоновка газо-воздушного тракта котла
На основании принятой ранее технологии сжигания (камерное) выбранного
типа шлакоудаления (твердое) и заданной паропроизводительности котла
D=800тч по таблице XVII из [2] выбраны основные расчетные
характеристики котла: коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
величина допустимого теплового напряжения топочного объема тепловые потери
от химического и механического недожога а также значение доли уноса золы
Современные требования к конструктивному исполнению топочной камеры и
газоходов котла в районе пароперегревателя и экономайзера предусматривают
их газоплотное исполнение. Исходя из этого присосы холодного воздуха в
топку пароперегреватель и экономайзер приняты равными нулю.
Присосы в воздухоподогреватель и пылесистему приняты по таблице XVI из
Принятые расчетные величины приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Расчетные характеристики котла Пп-800-24-570570
Показатель Обоснование Вели-чи
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки Табл. XVII [2]12
Допустимое тепловое напряжение топки по условиям Табл. XVII [2]186
Потери теплоты от химического недожога q3 % Табл. XVII [2]0
Потери теплоты от механического недожога q4 % Табл. XVII [2]05
Доля летучей золы уносимой газами aун Табл. XVII [2]095
Присосы холодного воздуха:
– топка ((т Принято 0
– пароперегреватель ((пп Принято 0
– экономайзер (газоплотный газоход) ((вэ Принято 0
– экономайзер (негазоплотный газоход) ((вэ Табл. XVI [2] 002
– воздухоподогреватель (на каждую ступень) ((вп Табл. XVI [2] 003
– пылесистема ((пл Табл. XVI [2] 0
Ниже (см. рисунок 2.1) приведена компоновка газо-воздушного тракта
котла с указанием присосов по тракту и коэффициентов избытка воздуха в
Рисунок 2.1 – Эскиз компоновки котла
7 Расчет действительных объемов дымовых газов объемных долей трехатомных
газов и концентрации золы по газоходам котла
При избытке воздуха ((1 расчет объемов продуктов сгорания выполнен по
следующим формулам (после каждой формулы приведен пример расчета для
объем водяных паров [pic] м3кг
VH2O = 0787 + 00161(12 - 1)4471 = 080;
объем дымовых газов [pic] м3кг
Vг = 0867 + 3534 +0787 + (12 – 1)4471 = 608;
объемные доли трехатомных газов [pic]и [pic] равные парциальным
давлениям газов при общем давлении смеси 1013 кПа
Концентрация золы в продуктах сгорания ( зл кгкг:
где аун – доля золы топлива уносимой газами; [pic] – масса продуктов
сгорания кгкг; определена по формуле
Результаты расчетов сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Объемы продуктов сгорания объемные доли трехатомных газов
Величина Размер[p [p
Среднее значение – 12 1215 123
[pic] м3кг 08 0802 0804
[pic] м3кг 608 6149 6216
[pic] – 0143 0141 0139
[pic] кгкг 000585 000578 000572
кгкг 7958 8046 8133
Выводы: В результате выполнения расчетного задания проведены расчеты
объемов воздуха необходимого для сгорания топлива продуктов сгорания
топлива а также расчеты концентрации золы по газоходам котла. В
соответствии с параметрами котла выбрана схема воздухоподогревателя –
одноступенчатый воздухоподогреватель трубчатого типа. Принят коэффициент
избытка воздуха на выходе из топки а также присосы воздуха по элементам
газового тракта котла.

Сжигание. 5 расчетка.docx

5 расчет и конструирование топки
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – расчет теплообмена в топке. Расчет геометрических характеристик топки. Выбор горелок.
В качестве исходных данных приняты полученные в работе 1 расчетные характеристики березовского бурого угля нового состава (см. таблицу 1.3).
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
Необходимая интенсивность горения и полнота выгорания пылевидного топлива в топочном объеме достигаются правильной организацией подачи и последующим смешением топлива (аэропыли) с вторичным воздухом что обеспечивается горелками. В горелках не происходит воспламенения топлива. Их задача состоит в том чтобы подготовить два самостоятельных потока – пылевоздушную смесь и вторичный воздух – к воспламенению топлива и активному горению в топке. Для этого необходимо обеспечить подсос топочных газов в свежую струю аэропыли для ее прогрева и своевременное смешение воспламенившегося топлива с остальной частью вторичного воздуха. С этой целью потоки горячего воздуха и аэропыли вводят в топочный объем с различными скоростями.
Исходя из рекомендаций [4] для котлов работающих на высокореакционных бурых углях паропроизводительностью 800 тч выбираем прямоточные горелки количеством 16штук с диаметром выходной амбразуры Da = 950 мм расположение тангенциальное четырехъярусное.
4 Определение размеров топки
4.1 Предварительный расчет
Геометрически топочная камера характеризуется линейными размерами: шириной фронта глубиной и высотой расчет которых определяется количеством сжигаемого топлива его тепловыми и физико-химическими характеристиками. За ширину топки по фронту принимают расстояние между осями труб боковых экранов (м) а за глубину топки - расстояние между осями труб фронтового и заднего экранов (м).
Основными характеристиками определяющими условия тепловой работы топочного объема и условий выгорания топлива являются:
- тепловое напряжение топочного объема кВтм3
где - объем топочной камеры м3; - полный расход топлива кгсек; - удельная теплота сгорания топлива кДжкг.
Исходя из рекомендаций =186 кВтм3 (см. таблицу 2.1).
- тепловое напряжение сечения топки кВтм2
где - площадь поперечного сечения топки м2.
Ориентировочно сечение топки равно
При тангенциальном расположении горелок ширина топки равна глубине. Рассчитаем оценочные размеры топки м
Ширину основания топочной воронки примем равной 15 м. С учетом угла наклона стенки воронки равной 55° Площадь воронки во фронтальном разрезе F1 = 293 м2.
Так как топка П-образная рассчитываем окно. Скорость потока газов через окно примем равной Wок = 5 мс. Зная расход объем газов и температуру на выходе из топки определим площадь окна:
hок = Fокa = 20412 = 17 м
Аэродинамический выступ перед окном
При угле наклона топочного выступа 30° площадь сечения топки перед окном F2 =1712 м2
Площадь фронтального сечения всей топки равна
F = Vт.mina = 367612 = 3063 м2.
Тогда площадь сечения центральной части топки
F3 = F – F1 – F2 = 3063 – 293 – 1712 = 1058 м2
Высота центральной части h3 = F3a = 105812 = 88 м.
Для возможности размещения и нормальной работы четырех ярусов горелок предварительно примем минимально возможную высоту центральной части топки равной 40 м.
Соответственно объем топки в этом случае будет равен 8166 м3 а площадь стенок 29968 м2.
На рисунке 5.1 показан эскизный вариант топки котла.
Геометрические характеристики топки произведены в таблице 5.1
Тепловое напряжение топочного объема
Тепловое напряжение сечения топки
Тепловое напряжение сечения яруса горелок топки
Площадь боковой поверхности
Площадь задней поверхности
Эффективная толщина излучающего слоя
Средняя высота горелок
Относительное положение максимума температур
4 Расчет теплообмена в топке
Эффективная толщина излучающего слоя S определяется по формуле (6-05а[2]):
5 Расчет теплообмена в топке
Температура газов на выходе из топки:
Где Та теор(12; 300°)+ 273° = 2099°С.
Определение остальных параметров сведено в таблицу 5.2.
Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Коэффициент избытка воздуха в топке
Присос воздуха в систему пылеприготовления
Температура горячего воздуха
Тепло вносимое воздухом в топку
αт-αплHг.в0+αплHх.в0
Полезное тепловыделение в топке
Qir100-q3-q4-q6100-q4+Qв
474100-05100-05+2162=18636
Теоретическая температура горения
Относительное положение максимума температур по высоте топки
Температура газов на выходе из топки
Из условия отсутствия начала шлакования
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания
636-100761826-1050=1103
Коэффициент ослабления лучей:
+16rH2O316pпs-1(1-037Tт''1000)
Безразмерные параметры
kгrп+kзлзл+kкоксx1x2ps
(412·0275+73·000585+10·05·01)·
Степень черноты факела
Продолжение таблицы 5.2.
Коэффициент тепловой эффективности гладкотрубных экранов
экр= при x=1 (табл.6-2 [2])
Коэффициент учитывающий загрязнение ширм расположенных в выходном окне топки
(табл. 6.2 и рис. 6.4 [2])
Коэффициент тепловой эффективности ширм расположенных в выходном окне топки
Средний коэффициент тепловой эффективности
527928+044620429968=045
Степень черноты топочной камеры
650865+1-0865045=0934
Количество тепла воспринятого в топке
98(18636-10055)=8564
Рассчитанная температура равно теоретической с точностью до двух градусов расчет топки можно считать оконченным.

КППНДг.frw

Сжигание. 12 расчетка.экон.docx

Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Поперечный шаг экономайзера
Продольный шаг между трубами
Глубина опускного газохода
Ширина опускного газохода
Количество змеевиков на одной стороне газохода
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость воды
Продолжение таблицы 12.1
Живое сечение для прохода воды
где 2 за счёт шахматной компоновки
(4z - 1)S2nпет + ( nпет - 1) S2
(42 – 1)00810 + (10-1)008
Расчётная поверхность нагрева
·314·0032·12·2·13410
Сечение для прохода газов
Толщина излучающего слоя
·0032·4·0074·008314·00322-1
Тепловой расчёт экономайзера
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
По Н-таблице (см. работу №3)
Расчётный расход топлива
(Таблица 4.1 работа №4)
Теплота воспринятая паром вследствие охлаждения газов
Энтальпия газов за экономайзером
Температура газов за экономайзером
Средняя температура газов
Средняя температура воды
Коэффициент ослабления лучей:
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tэкср1000
+160143316000504-11-03774551000
- золовыми частицами
(318·0275 + 1071·00585)·010183
Степень черноты экономайзера
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При г = 10 мс; d = 32 мм
Поправка на изменение физических хар-ик
Поправка на геометрическую компоновку
Поправка на число рядов
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании поверхности нагрева
Средний удельный объём воды
Коэффициент загрязнения
Cd=075 [2 рис. 7-11 б]
=00034 [2 рис. 7-11 а]
Δ=0002 [2 табл. 7-2]
Температура загрязнений
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-81820241·745531-623745541-6237455
Коэффициент использования
Принимаем по п. 7-07 [2]
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент теплопередачи
5-250-(360-330)ln585-290360-330
Теплота воспринятая экономайзером за счёт теплопередачи
Так как теплота воспринятая экономайзером за счёт теплопередачи отличается от балансовой менее чем на 2% то уточнения данных не требуется.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры экономайзера.

Сжигание. 3 расчетка.doc

3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
определение теоретической температуры горения
1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания а
также расчет теоретической температуры горения при различных условиях
В качестве исходных данных приняты полученные в работе 1 расчетные
характеристики березовского бурого угля нового состава (см. таблицу 1.3).
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
3 Расчет теоретических энтальпий продуктов сгорания и
воздуха в диапазоне температур от 100 до 2500 (С для расчетного топлива
В данном разделе приведены примеры расчета теоретических энтальпий
воздуха и продуктов сгорания при температуре 100 °С при коэффициенте
избытка воздуха (=1.
Энтальпия дымовых газов [pic] кДжкг при коэффициенте избытка воздуха
(=1 и температуре (=100(С рассчитана по следующей формуле:
[pic] = [pic][pic]с([pic]+ [pic][pic]с([pic]+ [pic][pic]с([pic]=
= 0867172 + 3534130 + 0787151 = 727.4
где [pic] [pic] [pic] – теоретические объемы соответственно трехатомных
газов азота и водяных паров полученные при полном сгорании топлива
м3кг; [pic]с([pic] [pic]с([pic] [pic]с([pic] – энтальпии соответственно
углекислого газа азота и водяных паров кДжм3 при температуре 100 °С
значения энтальпий взяты из [3].
Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха [pic] кДжкг
при температуре (=100(С определена следующим образом:
[pic] = [pic][pic]с([pic]=4471133=594.6
где [p [pic]с([pic] –
энтальпия влажного воздуха кДжм3 значения энтальпии взяты из [3].
Энтальпия золы [pic] кДжкг подсчитана по формуле
[pic] = 001[pic]с([pic][pic]аун=0018149095 = 377.
где [p [pic]– зольность топлива на
рабочую массу %; аун– доля летучей золы в уносе.
Результаты расчета для всего диапазона температур сведены в таблицу
4 Расчет действительных энтальпий продуктов сгорания по
газоходам котла при ((1
В данном разделе приведен пример расчета действительной энтальпии
продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха ((1.
Например энтальпия продуктов сгорания [pic] кДжкг при температуре
0 °С и коэффициенте избытка воздуха (=12 рассчитана следующим образом:
[pic]+ (( – 1)[pic] +[pic]=3035+(12–1)2423+1676=3536.
Результаты расчета действительной энтальпии продуктов сгорания по
газоходам котла для всего диапазона температур сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Энтальпии продуктов сгорания (H – (-таблица)
( [pic] [pic] [pic] [pic] + (( – 1)[pic] +[pic] кДжкг
°С кДжкг кДжкг кДжкг
H (H H (H 100 727 595 38 868 200 1474 1194
5 Определение теоретической температуры горения
Для определения теоретической температуры горения составляют тепловой
баланс полного сгорания топлива в адиабатических условиях согласно
которому полезное тепловыделение в топке Qт кДжкг равно сумме
располагаемой теплоты 1 кг топлива Qр кДжкг и физической теплоты
воздуха подаваемого на горение Qв кДжкг
Располагаемая теплота Qр в свою очередь складывается из удельной
теплоты сгорания [pic] и физической теплоты топлива hтл. В случаях
отсутствия подогрева топлива от сторонних источников теплоты величиной hтл
можно пренебречь и тогда
Величина Qт кДжкг при полном сгорании топлива по сути является
теоретической энтальпией Hтеор кДжкг продуктов сгорания при (теор (С.
Тогда учитывая равенства (3.1) и (3.2) можно записать
Qт = Hтеор = [pic] + [pic].
Теплота внесенная в топку воздухом Qв кДжкг равна
[pic]= ((т – ((т – ((пл)[pic]( + (((т + ((пл)[pic]
где (т – коэффициент избытка воздуха в топке; ((т и ((пл – присос воздуха
соответственно в топку и пылеприготовительную систему;[pic]( и [pic] –
энтальпии соответственно теоретически необходимого количества воздуха при
температуре за воздухоподогревателем и присасываемого воздуха кДжкг.
Далее приведены расчеты теоретической температуры горения при различных
условиях сжигания топлива.
5.1 Определение теоретической температуры горения при
стехиометрическом соотношении "топливо-воздух" и отсутствии
воздухоподогревателя
Условия проведения расчета:
коэффициент избытка воздуха (=1;
температура холодного воздуха tх.в=30(C;
температура воздуха поступающего на горение при отсутствии
воздухоподогревателя (и калорифера) равна температуре холодного воздуха.
По известному значению температуры воздуха используя таблицу 3.1
методом интерполяции можно найти его энтальпию.
В данном случае значения энтальпий воздуха подаваемого на горение и
присасываемого воздуха равны между собой и составляют
[pic](=[pic]=1785 кДжкг.
Теплота внесенная в топку воздухом равна
[pic]= ((т – ((т – ((пл)[pic]( + (((т + ((пл)[pic]=
=(1–0–0)1785+(0+0)1785=1785 кДжкг.
Тепловыделение в топке равно
Qт = Hтеор = [pic] + [pic]=16474+1785=166525кДжкг.
Значение теоретической температуры найдено методом интерполяции по
таблице 3.1 и в данном случае равно
5.2 Определение теоретической температуры горения при
стехиометрическом соотношении "топливо-воздух" и наличии
температура воздуха поступающего на горение tг.в=300(C.
Энтальпия воздуха подаваемого на горение равна [pic](=1802 кДжкг.
Энтальпия присасываемого воздуха (при tх.в=30(C) равна [pic]=1785
=(1–0–0)1802+(0+0)1785=1802 кДжкг.
Qт = Hтеор = [pic] + [pic]=16474+1802=18276кДжкг.
5.3 Определение теоретической температуры горения при расчетном
избытке воздуха в топке и без подогрева воздуха
коэффициент избытка воздуха (=12;
Значения энтальпий воздуха подаваемого на горение и присасываемого
воздуха равны между собой и составляют
=(12–0–0)1785+(0+0)1785=214 кДжкг.
Qт = Hтеор = [pic] + [pic]=16474+214=16688кДжкг.
5.4 Определение теоретической температуры горения при расчетном
избытке воздуха в топке с подогревом воздуха
=(12–0–0)1802+(0+0)1785=2162 кДжкг.
Qт = Hтеор = [pic] + [pic]=16474+2162=18636кДжкг.
Для рассмотренных выше условий горения топлива построены графики
изменения теоретической температуры горения в виде функции (теор=f((т
tв) (см. рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Изменение теоретической температуры горения
в зависимости от коэффициента избытка воздуха и уровня его подогрева:
Выводы: В результате выполнения расчетного задания были определены
энтальпии воздуха и продуктов сгорания рассчитана теоретическая
температура горения при различных условиях сжигания топлива которая
зависит от коэффициента избытка воздуха и подогрева воздуха. Показано что
чем выше температура подогрева воздуха и меньше избыток воздуха тем выше
теоретическая температура горения топлива.

Сжигание. 10 расчетка.кпп-вд-х.docx

Рассчитываемая величина
Формула или обоснование
Наружный диаметр труб
Внутренний диаметр труб
Поперечный шаг КППВДх
Продольный шаг между трубами
Глубина опускного газохода
Ширина опускного газохода
Количество змеевиков на одной стороне газохода
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Массовая скорость пара
Расход первичного пара
Продолжение таблицы 10.1
Живое сечение для прохода пара
где 2 за счёт шахматной компоновки
(4z - 1)S2nпет + ( nпет - 1) S2
(41 – 1)013 + (3-1)01
Расчётная поверхность нагрева
Сечение для прохода газов
Толщина излучающего слоя
·004·4·0105·01314·0042-1
Тепловой расчёт КПП ВДх
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
По Н-таблице (см. работу №3)
Расчётный расход топлива
(Таблица 4.1 работа №4)
Теплота воспринятая паром вследствие охлаждения газов
Энтальпия газов за КПП ВДх
Температура газов за КППВДx
Средняя температура газов
Средняя температура пара
Коэффициент ослабления лучей:
- трёхатомными газами
+16rH2O316pпs-11-037Tкппср1000
+160143316000728-11-037102551000
- золовыми частицами
(226·0275 + 866·00585)·010265
Степень черноты КПП ВДх
Коэффициент для определения теплоотдачи конвекцией
При г = 126 мс; d = 40 мм
Поправка на изменение физических хар-ик
Поправка на геометрическую компоновку
(1 + (21 – 3)(1 – 052)3)-2
(1 + (2263)(1 – 0525)3)-2
Поправка на число рядов
Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании
Коэффициент загрязнения
Cd=105 [2 рис. 7-11 б]
=00025 [2 рис. 7-11 а]
Δ=0003 [2 табл. 7-2]
Коэффициент теплопроводности
Средний удельный объём пара
Коэффициент кинематической вязкости
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
Температура загрязнений
3+5325+(00062+12889)4121701534103
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
·10-81820258·1025531-8901025541-89010255
Коэффициент использования
Принимаем по п. 7-07 [2]
Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне
Коэффициент теплопередачи
481+9448(00062+12889)
9-520-(726-545)ln779-520726-545
Теплота воспринятая КППВДх за счёт теплопередачи
Так как теплота воспринятая КППВДx за счёт теплопередачи отличается от балансовой менее чем на 2% то уточнения данных не требуется.
Вывод: В результате выполнения расчетного задания определены параметры КППВДx.

КППВДх.frw

Сжигание. 10 расчетка.теория.docx

1 Задание (формулировка цели работы)
Цель работы – определить схему компоновку и остальные параметры конвективного пароперегревателя высокого давления холодной ступени. Схема расчета заключается в том что мы находим теплоту воспринятую паром вследствие охлаждения газов а также определяем теплоту воспринятую КПП ВДх за счёт теплопередачи их разница должна быть меньше 2%.
В ы п о л н е н и е р а б о т ы
2 Выбор схемы и компоновки КПП ВДх
Для КПП ВДх выбираем противоточную схему исполнения (рис.10.1). Эта схема обеспечивает более равномерное распределение температур вследствие чего уменьшатся корабления змеевиков из-за перепада температур что приведет к увеличению срока службы КПП ВДх.
Для КПП ВДх выбираем шахматную компоновку так как она обеспечивает более интенсивный теплоотвод.
3 Особенности расчета и конструирования
При проектировании КППВДх были приняты следующие конструктивные решения:
- наружный диаметр dн = 40 мм;
- толщина стенок = 5 мм;
- поперечный шагS1 = 105 мм;
- продольный шаг S2 = 100 мм;
Данные характеристики были выбраны в соответствии с рекомендациями [4 стр. 93].
Для КПП ВДх допустимый диапазон значений массовой скорости пара лежит в пределах от 800 до 1200 кг(м2с). Эти ограничения вводятся из условий обеспечения наилучшего теплоотвода и наименьших гидравлических сопротивлений. Было принято значение 800 кг(м2с).
Рекомендуемая скорость газов должна быть в диапазоне 12..16 мс если она будет выше то интенсифицируется эрозионный износ поверхностей нагрева и повысится сопротивление газового тракта если ниже то усилится загрязнение. В ходе расчета было получено значение 126 мс.
В связи с возможным шлакованием угля в конвективной шахте змеевики перегревателей расположены параллельно фронту котла. При этом змеевики расположенные у задней стенки конвективной шахты и подверженные наибольшему эрозионному износу можно в случае необходимости заменить.