Курсовой проект по дисциплине Котельные установки и парогенераторы

Энтальпия продуктов сгорания.doc

3.3.4. Энтальпия продуктов сгорания.
Наименование величины
Температура продуктов сгорания 0С
Энтальпия теоретического количества воздуха необходимого для горения
Энтальпия сухих трехатомных газов
Энтальпия теоретического количества двухатомных газов
Энтальпия теоретического количества водяных паров
Энтальпия теоретического количества продуктов сгорания
Энтальпия действительного количества продуктов сгорания за элементами газового тракта ккалм3
За пароперегре-вателем
За водяным экономайзером

Чертеж котла МОЙ.cdw

КР по КУ и ПГ (моя).doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»
механико-технологический факультет
кафедра электроснабжения и энергообеспечения
по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»
Пояснительная записка
ОГТИ 140106.4408.05 ПЗ
студент группы ЭО-41
Пояснительная записка содержит 70 страниц машинописного текста в том числе 2 рисунка 8 таблиц 4 источника.
Графическая часть выполнена на листе формата A2.
В данном курсовом проекте изложены основные положения и произведён поверочный расчет с элементами конструктивного расчёта отдельных поверхностей нагрева (водяного экономайзера). Основной целью поверочного расчёта является определение основных показателей работы котлоагрегата а также реконструктивных мероприятий обеспечивающих высокую надёжность и экономичность его эксплуатации при заданных условиях.
В графической части выполнен чертёж продольного и поперечного разрезов котлоагрегата.
Определение состава топлива8
Расчёт объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания9
1Определение присосов воздуха и коэффициента избытка воздуха по отдельным частям газохода9
2Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания9
3Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Расчётный тепловой баланс и расход топлива
1Расчёт потерь теплоты
2Расчёт КПД и расхода топлива
Расчёт топочной камеры
1Определение геометрических характеристик топки
2Расчёт однокамерной топки
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
1Расчёт конвективного пучка котельного агрегата
2Расчёт конвективного пароперегревателя
3Расчёт водяного экономайзера
Невязка теплового баланса
Список используемой литературы
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды вентиляцию отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями производственными и районными отопительными котельными.
В настоящее время введены в эксплуатацию значительные объекты общественных жилых и промышленных зданий и сооружений которые требуют больших затрат тепловой энергии. Эти объекты снабжаются тепловой энергией от крупных теплоэлектроцентралей работающих на органическом топливе.
К числу крупных котельных агрегатов относятся установки с паропроизводительностью до 4000 тч давлением пара до 25 МПа и температурой пара 570 0С.
Однако наряду с мощными современными котельными установками в стране имеется большое число котельных с агрегатами небольшой производительности для снабжения паром и горячей водой промышленных предприятий предприятий сельского и коммунального хозяйства.
Пар в промышленности сельском и коммунальном хозяйстве применяют для технологических нужд вентиляционных установок в сушилках для отопления производственных и жилых помещений а также для нагрева воды используемой в производстве и для бытовых нужд.
Для удовлетворения потребности в паровых котлах отечественная промышленность выпускает котлы которые различают по давлению:
низкого давления (09 и 14 МПа);
среднего давления (24 и 39 МПа);
высокого давления (98 и 138 МПа);
закритического давления (25 МПа).
Котельный агрегат включает топочное устройство трубную систему с барабанами пароперегреватель водяной экономайзер воздухоподогреватель а также каркас с лестницами и помостами для обслуживания обмуровку газоходы и арматуру.
К вспомогательным механизмам и устройствам относят дымососы и дутьевые вентиляторы питательные водоподогревательные и пылеприготовительные установки системы топливоподачи золоулавливания (при сжигании твёрдого топлива) мазутное хозяйство (при сжигании жидкого топлива) газорегуляторную станцию (при сжигании газообразного топлива) контрольно – измерительные приборы и автоматы.
Т. о. паровой котёл представляет собой устройство с топкой обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара давлением выше атмосферного.
Расчётная паропроизводительность котла D = 11 тч = 3055 кгс.
Основное топливо – природный газ газопровода Оренбург –
Абсолютное давление пара на выходе из пароперегревателя р = 14 МПа.
Температура перегретого пара tпп = 240 0С.
Температура питательной воды tпв = 40 0С.
Продувку принять равной 3%.
Определение состава топлива
Таблица 1 – Основные расчётные параметры топлива
Состав газа % по объему
Расчёт объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
1 Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным частям газохода
Коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обусловлено тем что давление в газоходах (для котлов работающих под разрежением) меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата.
Выбор способа сжигания топлива и конструкции (типа) топочного устройства производится в зависимости от паропроизводительности конструкции котельного агрегата а также физико-химических свойств топлива.
Выбираем камерную (факельную) топку для сжигания газа и мазута (с двухступенчатым испарением) с облегчённой обмуровкой.
Таблица 2 – Расчётные значения присосов воздуха в газоходы котельного агрегата при номинальной нагрузке
Газоходы котла производительностью D≤50 тч
Верх топочной камеры фестон
Первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
Второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
Водяной экономайзер чугунный без обшивки
Расчетное значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки для камерной (факельной) топки и природного газа α = 11.(2 табл. 3.2)
2 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания
2.1 Теоретический объём воздуха необходимого для полного сгорания при сжигании природного газа
гдеm – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
2.2 Теоретический объём азота в продуктах сгорания при сжигании природного газа
2.3 Объём трёхатомных газов при сжигании природного газа
При расчёте учитывается что диоксид углерода и сернистый газ принято объединять и называть «сухие трёхатомные газы» обозначая через RO2 т.е.
2.4 Теоретический объём водяных паров при сжигании природного газа
2.5 Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева
гдеα - коэффициент избытка воздуха перед газоходом;
α - коэффициент избытка воздуха после газохода.
Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к α соответствующих присосов воздуха
α – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.
Коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем
Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком конвективной поверхности нагрева
Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком конвективной поверхности нагрева
Коэффициент избытка воздуха за водяным экономайзером
2.6 Избыточное количество воздуха для газохода
Среднее избыточное количество воздуха для газохода
2.7Действительный объём водяных паров
Средний действительный объём водяных паров
2.8 Действительный суммарный объём продуктов сгорания
Средний действительный суммарный объём продуктов сгорания
2.9 Объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров и суммарная объёмная доля трёхатомных газов
Средние объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров и средняя суммарная объёмная доля трёхатомных газов
2.10 Результаты расчёта
Таблица 3 – Объёмы продуктов сгорания объёмные доли трёхатомных газов
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева
Избыточно количество воздуха м3м3
Объём водяных паров м3 м3
Полный объём продуктов сгорания
Объёмная доля трёхатомных газов
Объёмная доля водяных паров
Суммарная объёмная доля
Теоретические объёмы м3м3
3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Расчёт энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. В дальнейших расчётах при пользовании значениями энтальпии допускается линейная интерполяция в интервале температур 100 К.
3.1 Энтальпия теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур для природного газа
где - энтальпия 1 м3 воздуха кДжм3;
V0 – теоретический объём воздуха необходимого для горения м3м3.
3.2 Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур
где - энтальпии 1 м3 трёхатомных газов теоретического объёма азота теоретического объёма водяных паров кДжм3;
VRO2 V0N2 V0H2O – объёмы трёхатомных газов теоретический объём азота и водяного пара м3м3.
3.3 Энтальпия избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур
3.4 Энтальпия продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха
3.5 Результаты расчёта
Таблица 4 – Энтальпия продуктов сгорания I = f()
Температура после поверхности нагрева 0С
1 Расчёт потерь теплоты
При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты содержащейся в паре и на покрытие различных потерь теплоты. Теплота покинувшая котельный агрегат представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты связанных с технологическим процессом выработки пара.
Тепловой баланс котла для 1м3 природного газа при нормальных условиях
где– располагаемая теплота кДжм3;
Q1 – полезная теплота содержащаяся в паре кДжм3;
Q2 – потери теплоты с уходящими газами кДжм3;
Q3 – потери теплоты химической неполноты сгорания кДжм3;
Q4 – потери теплоты механической неполноты сгорания кДжм3;
Q5 – потери теплоты от наружного охлаждения кДжм3;
Q6 – потери теплоты от физической теплоты содержащейся в удаляемом шлаке и от охлаждения панелей и балок не включенных в циркуляционный контур котла кДжм3;
Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму а потери теплоты выражаются в процентах от располагаемой теплоты
1.1 Располагаемая теплота для природного газа
где низшая теплота сгорания сухой массы газа кДжм3;
теплота внесённая в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром отработанным паром или другим теплоносителем в калорифере устанавливаемом перед воздухоподогревателем кДжм3.
Т. к. предварительный подогрев воздуха в калорифере отсутствует.
1.2 Потеря теплоты с уходящими газами
гдеI – энтальпия уходящих газов при соответствующих значениях αух и выбранной температуре уходящих газов кДжм3;
I0хв – энтальпия теоретического объёма холодного воздуха определяется при температуре tв = 30 0С кДжм3;
αух – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах берётся в сечении газохода после последней поверхности нагрева;
q4 – потеря теплоты от механической неполноты горения (для природного газа q4 = 0) %
Энтальпия теоретического объёма холодного воздуха при температуре 30 0С
1.3 Потеря теплоты от химической и механической неполноты горения
Потеря теплоты от механической неполноты горения наблюдается только при сжигании твёрдого топлива. Поэтому эта потеря отсутствует.
1.4 Потеря теплоты от наружного охлаждения для парового котла
где - потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла;
Dном – номинальная нагрузка парового котла тч;
D – расчётная нагрузка парового котла тч.
1.5 Потери в виде физической теплоты шлаков и потеря от охлаждения балок и панелей топки не включенных в циркуляционный контур котла
Т. к. потеря в виде физической теплоты шлаков имеет место только при жидком и сухом шлакоудалении (сжигании твердого топлива). У современных паровых котлов панели и балки охлаждаемые водой включаются в циркуляционный контур котла. Поэтому эта потеря отсутствует.
2 Расчёт КПД и расхода топлива
Коэффициентом полезного действия парового котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота выработанная агрегатом направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии затраченной на производство пара.
2.1 Полезная мощность парового котла
гдеiпп iпв – энтальпии перегретого пара питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер кДжм3.
Энтальпия перегретого пара при tпп = 240 0С и давлении рпп = 14 МПа
Энтальпия питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер при tпв = 40 0С и давлении рпв
Давление питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер
2.2 КПД брутто из уравнения обратного теплового баланса
2.3 Расход топлива подаваемого в топку парового котла из уравнения прямого теплового баланса
2.4 Расчётный расход топлива для природного газа
2.5 Коэффициент сохранения теплоты
1 Определение геометрических характеристик топки
Для поверочного теплового расчёта необходимы следующие данные:
объём топочной камеры;
площадь поверхности стен топочной камеры;
наружный диаметр и толщина стенки экранных труб;
относительный шаг экранных труб;
наружный диаметр и толщина стенки труб пароперегревателя;
число параллельно включенных труб;
поверхность нагрева пароперегревателя;
продольный и поперечный шаг;
живое сечение для прохода продуктов сгорания;
площадь поверхности нагрева конвективного газохода;
наружный диаметр и толщина стенки труб конвективных пучков;
расположение труб (коридорное или шахматное);
продольный и поперечный шаг труб;
число рядов труб по ходу продуктов сгорания;
площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания конвективных пучков;
Указанные конструктивные характеристики определяют из чертежа рассчитываемого котла.
Таблица 5 – Конструктивные характеристики котлоагрегата
Поверхность стен топочной камеры
Радиационная площадь поверхности нагрева пароперегревателя
Площадь поверхности нагрева конвективных пучков
Общая площадь поверхности нагрева котла
Площадь поверхности зеркала горения
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания
Длина цилиндрической части верхнего барабана
Длина цилиндрической части нижнего барабана
Диаметр и толщина стенки экранных и кипятильных труб
Диаметр и толщина стенки передних отпускных труб
Диаметр и толщина стенки труб пароперегревателя
Шаг труб переднего и заднего экранов
Шаг труб боковых экранов
Шаг труб заднего экрана в фестоне
Шаг кипятильных труб по длине котла
Шаг кипятильных труб по ширине котла (поперечный)
Шаг труб пароперегревателя по длине котла
Шаг труб пароперегревателя по ширине котла
Расположение труб конвективных пучков
Количество труб боковых экранов
Количество труб фронтового экрана
Количество труб заднего экрана
Количество кипятильных труб по оси барабана
Количество кипятильных труб по ширине барабана (поперечных)
Число рядов кипятильных труб по ходу продуктов сгорания в одном газоходе
Общее количество кипятильных труб
Длина котла в облегчённой обмуровке
Ширина котла в облегчённой обмуровке
Высота котла от пола до оси верхнего барабана
Высота котла от пола до патрубков на верхнем барабане
2 Расчёт однокамерной топки
Расчёт теплообмена в топке парового котла основывается на приложении теории подобия к топочным процессам.
2.1 Температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры
Температура продуктов сгорания на выходе из топки при сжигании природного газа предварительно принимается 1100 0С.
2.2 Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки для 1100 0С
2.3 Полезное тепловыделение в топке
гдеQв – теплота вносимая в топку воздухом кДжм3;
Qв.вн – теплота внесённая в котельный агрегат с поступившим в него воздухом учитывается только при подогреве воздуха вне агрегата (в калорифере) кДжм3;
rIг.отб – теплота рециркулирующих продуктов сгорания учитывается только в случае возврата в топку части продуктов сгорания отобранных из газохода котла кДжм3.
Теплота вносимая в топку с поступившим в него воздухом
Теплота воздуха складывается из теплоты горячего воздуха и холодного присосанного в топку.
где присос воздуха в топку.
2.4 Коэффициент тепловой эффективности экранов
угловой коэффициент;
Угловым коэффициентом называется отношение количества энергии посылаемой на облучаемую поверхность к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает какая часть полусферического лучистого потока испускаемого одной поверхностью падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел находящихся в лучистом теплообмене.
коэффициент учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой.
2.5 Эффективная толщина излучающего слоя
гдеVт – объём топочной камеры м3;
Fст – поверхность стен топочной камеры м2.
2.6 Коэффициент ослабления лучей
При сжигании природного газа коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трёхатомными газами и сжатыми частицами.
гдеrп – суммарная объёмная доля трёхатомных газов;
kг – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами 1м·МПа;
kc – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами 1м·МПа.
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами
гдеpп – парциальное давление трёхатомных газов МПа;
объёмная доля водяных паров;
абсолютная температура на выходе из топочной камеры К.
Парциальное давление трёхатомных газов
гдер – давление в топочной камере котлоагрегата МПа.
Для котлоагрегатов работающих без наддува принимается р = 01 МПа.
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами
гдеСр Нр – содержание углерода и водорода в рабочей массе топлива.
Содержание углерода и водорода в рабочей массе топлива при сжигании природного газа
гдеCm Hn – процентное содержание входящих в состав природного газа углеводородных соединений.
2.7 Степень черноты факела для природного газа
гдеm – коэффициент характеризующий долю топочного объёма заполненного светящейся частью факела
асв аг – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами;
Степень черноты светящейся части факела
2.8 Степень черноты топки
Для камерных топок при сжигании природного газа
2.9 Параметр М зависящий от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки
При сжигании природного газа
гдехт – относительное положение максимума температуры.
Для парового котла ДКВР 10 – 13 с камерной (факельной) топкой
хт = 095.(2 стр. 67)
2.10 Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания на 1 м3 природного газа при нормальных условиях
гдеТа – теоретическая (адиабатная) температура горения К;
Энтальпия продуктов сгорания при принятой на выходе из топки температуре кДжм3;
QТ – полезное тепловыделение в топке кДжм3.
Теоретическая температура горения определяется по значению QТ равному энтальпии продуктов сгорания
2.11 Действительная температура на выходе из топки
Т. к. расхождение между полученной температурой и ранее принятой на выходе из топки не превышает ±100 0С то расчёт считается окончательным.
2.12 Удельная нагрузка топочного объёма
2.13 Теплота воспринятая лучевоспринимающими поверхностями топки
1 Расчёт конвективного пучка котельного агрегата
Конвективные поверхности нагрева паровых котлов играют важную роль в процессе получения пара а также использования теплоты продуктов сгорания покидающих топочную камеру. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева в значительной мере зависит от интенсивности передачи теплоты продуктами сгорания воде и пару.
Продукты сгорания передают теплоту наружной поверхности труб путём конвекции и лучеиспускания. От наружной поверхности труб к внутренней теплота передаётся через стенку теплопроводностью а от внутренней поверхности воде и пару – конвекцией. Таким образом передача теплоты от продуктов сгорания к воде и пару представляет собой сложный процесс называемый теплопередачей.
При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчёт выполняется для 1 м3 природного газа при нормальных условиях.
1.1 Конструктивные характеристики конвективного газохода
Конструктивные характеристики определяют из чертежа рассчитываемого котла.(табл. 5)
Относительный поперечный шаг
где d – наружный диаметр труб м;
S1 – поперечный шаг труб м.
Относительный продольный шаг
где S2 – продольный шаг труб м.
1.2 Температуры продуктов сгорания после газохода
Предварительно примем два значения температуры продуктов сгорания после газохода
В дальнейшем весь расчёт ведётся для двух предварительно принятых температур.
1.3 Теплота отданная продуктами сгорания
гдеI’ – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева кДжм3;
I’’ – энтальпия продуктов сгорания после конвективной поверхности нагрева кДжм3;
присос воздуха в конвективную поверхность нагрева;
Энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева
Определяется при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева предшествующей конвективной
Энтальпия продуктов сгорания после конвективной поверхности нагрева
Присос воздуха в конвективную поверхность нагрева
1.4 Средняя расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе
1.5 Температурный напор
гдеtк – температура охлаждающей среды 0С.
Температура охлаждающей среды
Для парового котла принимается равной температуре кипения питательной воды при давлении в котле рпв = 168 МПа.
1.6 Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева
гдеВр – расчётный расход топлива м3с;
F – площадь живого сечения для прохода продуктов м2;
Vг – объём продуктов сгорания на 1 м3 газа м3м3;
– средняя расчётная температура потока продуктов сгорания 0С.
1.7 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева
При поперечном омывании коридорных пучков труб
где коэффициент теплоотдачи Вт(м2·К);
сz – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания;
сs – поправка на компоновку пучка;
сф – коэффициент учитывающий влияние изменения физических параметров потока.
Коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании коридорных пучков труб
Поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания
Поправка на компоновку пучка
Коэффициент учитывающий влияние изменения физических параметров потока
1.8 Степень черноты газового потока
Для нахождения степени черноты газового потока (по номограмме) необходимо знать суммарную оптическую толщину газового потока
гдеs – толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков м.
Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков
1.9 Коэффициент теплоотдачи учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева
Для незапылённого потока (при сжигании природного газа)
а – степень черноты;
Коэффициент теплоотдачи
Для нахождения коэффициента теплоотдачи (по номограмме) необходимо знать температуру загрязненной стенки
гдеt – средняя температура окружающей среды 0С;
разность температур при сжигании природного газа принимаемая 25 0С.
Средняя температура окружающей среды
Для паровых котлов принимается равной температуре насыщения при давлении в котельной установке рпв = 168 МПа
1.10 Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева
где коэффициент использования учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её продуктами сгорания частичного протекания продуктов сгорания мимо неё и образования застойных зон.
Коэффициент использования для поперечно омываемых пучков
1.11 Коэффициент теплопередачи
где коэффициент тепловой эффективности.
Коэффициент тепловой эффективности при сжигании природного газа
1.12 Количество теплоты воспринятое поверхностью нагрева на 1 м3 природного газа
где температурный напор 0С;
Н – площадь поверхности нагрева конвективных пучков м.
Температурный напор для испарительной конвективной поверхности нагрева
гдеtнас – температура насыщения при давлении в паровом котле.
Температура насыщения при давлении в паровом котле рпв =168 МПа
По принятым двум значениям температуры продуктов сгорания после газохода и полученным двум значениям Qб и Qт произведём графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева (приложение 1).
Точка пересечения прямых есть расчётная температура продуктов сгорания.
Т. к. расчётная температура сгорания отличается от принятых предварительно значений не более чем на 50 0С то определяем повторно только количество теплоты воспринятое поверхностью нагрева на 1 м3 природного газа
2 Расчёт конвективного пароперегревателя
Задачей поверочного расчёта пароперегревателя является определение температуры продуктов сгорания после пароперегревателя и выявление возможности при имеющейся поверхности нагрева пароперегревателя получить необходимую температуру перегретого пара.
2.1 Конструктивные характеристики конвективного пароперегревателя
Относительный поперечный шаг труб
Относительный продольный шаг труб
2.2 Основные расчётные параметры
Температура продуктов сгорания на входе в пароперегреватель
Давление температура и энтальпия перегретого пара
2.3 Температуры продуктов сгорания после пароперегревателя
2.4 Теплота отданная продуктами сгорания пару
I’’ – энтальпия продуктов сгорания после поверхности нагрева кДжм3;
присос воздуха в газоход пароперегревателя;
Определяется при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева предшествующей пароперегревателю
Энтальпия продуктов сгорания после пароперегревателя
Присос воздуха в пароперегреватель
2.5 Расчётная температура потока продуктов сгорания в пароперегревателе
2.6 Температурный напор для прямоточного пароперегревателя
где большая и меньшая разности температур продуктов сгорания и температуры перегретого пара 0С.
Большая и меньшая разности температур продуктов сгорания и температуры перегретого пара
Поэтому температурный напор может быть определён как среднеарифметическое разностей температур
2.7 Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе пароперегревателя
2.8 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к пароперегревателю
Коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании коридорных пучков
2.8 Степень черноты газового потока
2.9 Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару
поправочный коэффициент.
Определяется по средней скорости давлению и температуре пара в пароперегревателе
Поправочный коэффициент
2.10 Температура загрязнённой стенки труб пароперегревателя
При сжигании газообразного топлива
2.11 Коэффициент теплоотдачи излучением
2.12 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб пароперегревателя
2.13 Коэффициент теплоотдачи
Для коридорных пучков труб при сжигании природного газа
2.14 Количество теплоты воспринятое пароперегревателем
По принятым двум значениям температуры продуктов сгорания после газохода и полученным двум значениям Qб и Qт произведём графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после пароперегревателя (приложение 2).
Для расчётной температуры продуктов сгорания определим теплоту отданную продуктами сгорания пару
3 Расчёт водяного экономайзера
3.1 Температуры продуктов сгорания после водяного экономайзера
3.2 Теплота которую должны отдать продукты сгорания воде
Определяется при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева предшествующей водяному экономайзеру
Энтальпия продуктов сгорания после водяного экономайзера
Присос воздуха в водяной экономайзер
3.3 Энтальпия воды после водяного экономайзера
Приравниваем теплоту отданную продуктами сгорания теплоте воспринятой в водяном экономайзере
D – паропроизводительность котла кгс;
Dпр – расход продувочной воды кгс.
Расход продувочной воды
гдеР – непрерывная продувка парового котла (учитывается только при р ≥ 2 %).
3.4 Температура воды после водяного экономайзера
Т. к. полученная температура воды ниже более чем на 20 0С температуры кипения воды в барабане парового котла при давлении р = 14 МПа
то для установки принимаем чугунный водяной экономайзер.
3.5 Расчётная температура потока продуктов сгорания в водяном экономайзере
3.6 Температурный напор для водяного экономайзера
где большая и меньшая разности температур продуктов сгорания и температуры питательной воды 0С.
Большая и меньшая разности температур продуктов сгорания и температуры питательной воды
3.7 Конструктивные характеристики чугунного водяного экономайзера
Таблица 7 – Конструктивные характеристики чугунного водяного экономайзера системы ВТИ
Количество труб в ряду
Внутренний диаметр и толщина стенки ребристых труб
Площадь поверхности нагрева ребристой трубы с газовой стороны
Живое сечение для прохода газов
Число параллельно включенных змеевиков в пакете
гдеDэк – расход воды через экономайзер кгс;
массовая скорость воды на входе в экономайзер кг(м2·с);
dвн – внутренний диаметр трубы мм.
Расход воды через экономайзер
Массовая скорость воды на входе в экономайзер
Принимается в диапазоне 600 – 800 кг(м2·с)
3.8 Действительная скорость продуктов сгорания в водяном экономайзере
где расчётная температура потока продуктов сгорания в водяном экономайзере 0С;
Fэк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания в водяном экономайзере м2.
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания в чугунном водяном экономайзере
гдеFтр – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы м2;
Z – число труб в ряду.
3.9 Коэффициент теплопередачи для чугунного водяного экономайзера
3.10 Площадь поверхности нагрева водяного экономайзера
Принимаем температуры продуктов сгорания после водяного экономайзера
Следовательно площадь поверхности нагрева водяного экономайзера
Теплота которую должны отдать продукты сгорания воде
3.11 Окончательные конструктивные характеристики водяного экономайзера
По площади поверхности нагрева водяного экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики.
Таблица 8 – Конструктивные характеристики блочного чугунного одноколонкового водяного экономайзера системы ВТИ типа ЭП1 – 177
Количество групп в колонке
Количество рядов по группам
Количество обдувочных устройств
Количество сопл (рабочих) в обдувочном устройстве
Аэродинамическое сопротивление
Гидравлическое сопротивление
Масса экономайзера без короба
Максимально допустимая температура дымовых газов перед экономайзером
Предельное давление воды в экономайзере
гдеQл Qкп Qпп Qэк – количества теплоты воспринятые лучевоспринимающими поверхностями нагрева конвективными пучками пароперегревателем и водяным экономайзером кДжм3.
Расчёт можно считать окончательным.
Роддатис К. Ф. Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности Под ред. К. Ф. Роддатиса. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 488 с.: ил.
Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. Для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние 1989. – 280 с. ил.
Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат 1987. – (Б-ка тепломонтажниика). – 128 с. ил.
Ривкин С. Л. Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. – М.: Энергоатомиздат 1984. 80 с. ил.
Гусев Ю. Л. Основы проектирования котельных установок. – М.: Сиройиздат 1973. – 248 с.
Деев Л. В. Балахничев Н. А. Котельные установки и их обслуживание: Практ. пособ. для ПТУ. – М.: Высшая школа 1990. – 239 c. ил.
Киселёв Н. А. Котельные установки: Учеб. пособ. для подгот. рабочих на пр-ве. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа 1979. – 270 с. ил.