• RU
  • icon На проверке: 6
Меню

Тепловой поверочный расчет котла Е-75-40К

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 2 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Тепловой поверочный расчет котла Е-75-40К

Состав проекта

icon
icon Kotel.docx
icon E-75-40K_1_vid_na_pechat.cdw
icon E-75-40K_2_vid_na_pechat.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Kotel.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Направление – 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Кафедра – Теоритической и промышленной теплотехники
ТЕПЛОВОЙ ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛА Е-75-40К
Курсовой проект по курсу «Котельные установки и парогенераторы»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Зав. кафедрой ПГС и ПГУ
на выполнение курсового проекта
Тема курсового проекта
Срок сдачи студентом готовой работы12.05.14
Исходные данные к работе
Сжигаемое топливо – Уголь Каахемского месторождения [№ 99]
Рабочую массу топлива состав(%) смотрите в книге: Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ Спб 1998.
Паропроизводительность D = 71 тч
Давление в барабане Рб = 40 МПа
Давление перегретого пара Рпп = 3.8 МПа
Температура перегретого пара tпп = 445 С
Температура питательной воды tпв = 145 С
Величина продувки р = 3 %
Температура уходящих газов выбирается самостоятельно студентом.
Содержание текстового документа
6. Расчетные характеристики топлива.
7. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
8. Тепловой баланс котельного агрегата.
9. Тепловой расчет топочной камеры.
10. Расчет пароперегревателя.
11. Тепловой расчет низкотемпературных поверхностей нагрева.
12. Расчетная невязка теплового баланса котельного агрегата.
14 Список использованных источников.
Курсовая работа 57 с. 2 рисунка 2 табл. 4 источника литературы графическая часть на формате А1 – 2 листа. Продольный разрез котла- 1лист(А1).Поперечный разрез котла- 1 лист (А1).
Объектом исследования является котельный агрегат типа Е – 75 – 40К
Цель работы – тепловой поверочный расчёт котла Е-75-40К.
Котел Е-75-40К предназначен для получения перегретого пара используемого в промышленности строительстве на транспорте в коммунальном сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды. Горячую воду используют для отопления производственных общественных и жилых зданий а также для коммунально-бытовых нужд населения
Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007 редакторе формул Math Type 6.9.
Расчетные характеристики топлива6
Материальный баланс рабочих веществ в котле7
Тепловой баланс котельного агрегата12
Характеристики и тепловой расчет топочной камеры17
Расчет пароперегревателя I ступени29
Расчет пароперегревателя II ступени35
Расчет экономайзера41
Расчет воздухоподогревателя46
Тепловой баланс котла50
Список использованной литературы57
Основным оборудованием вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и отопительных установках является парогенераторы и водяные котлы. Промышленные предприятия потребляют огромное количество тепла на технологические нужды вентиляцию отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектростанциями промышленными районами отопительными котельными. При комбинированной или раздельной выработке электрической и тепловой энергии чаще всего в качестве теплоносителя применяется водяной пар.
Котел Е-75-40К предназначен для получения перегретого пара используемого в промышленности строительстве на транспорте в коммунальном сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды отопление и вентиляцию а также для малых электростанций. Котел может работать в закрытых и полуоткрытых котельных и рассчитан на установку в районах с сейсмичностью до 6 баллов (включительно).
Паровой котел типа Е-75-40К рассчитан на работу на каменных углях.
Вертикально-водотрубный однобарабанный котел с естественной циркуляцией выполнен по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева. Диапазон изменения паропроизводительности 70 – 100 от номинальной.
Топочная камера с твердым шлакоудалением экранирована трубами диаметром 60*3 мм. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части камеры трубы заднего экрана разделены в четырехрядный фестон. Экраны разделены на 12 самостоятельных контуров.
Для сжигания каменного угля топочная камера котла Е-75-40К оборудована тремя пылеугольными горелками расположенными последовательно с одной из боковых сторон.
Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм с толщиной стенки 40 мм выполняется из стали 20 К.
Пароперегреватель конвективный змеевиковый вертикальный с коридорным расположением труб диаметром 38*3 мм выполнен из двух блоков расположенных за фестоном в поворотном газоходе между топкой и конвективным газоходом. Температура перегрева пара регулируется поверхностным пароохладителем расположенным в рассечке пароперегревателя.
Водяной экономайзер кипящего типа гладкотрубный стальной змеевиковый выполнен из труб диаметром 32*3 мм состоит из трех блоков расположенных в конвективном газоходе котла.
Трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа выполнен из стальных труб 42*15 мм. Состоит из трех блоков.
Очистка труб экранов топки пароперегревателя производится стационарными пароструйными обдувочными устройствами.
Каркас котла металлический сварной конструкции с обшивкой. Обмуровка трехслойная состоящая из теплоизоляционных плит диатомового кирпича и шамотного кирпича.
Котел снабжен всей необходимой регулирующей запорной арматурой устройствами для контроля температуры и давления пара и уровня воды в барабане.
Таким образом котел типа Е-75-40К может удовлетворить как технологические нужды в паре так и потребности для отопления и ГВС а также может работать на малых электростанциях.
РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА
1 Сжигаемое топливо: Каахемское месторождение[1таблица I № 99].
2 Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния %
для заданного твердого или жидкого топлива [1таблица I № 99]:
Wr+ Аr +Sr(о+р)+ Сr+ Нr+ Nr+ Оr=100%;
+143+04+65+48+1+95=100%.
3 Низшая теплота сгорания: [1таблица I № 50]
РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Целью данного раздела является определение объемов продуктов сгорания зависящих от характеристик рабочего топлива и их энтальпий в различных частях котельного агрегата.
1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания.
1.1При сжигании твердого топлива теоретическое количество расходуемого на горение сухого воздуха VB0 м3кг определяется по формуле[1 п.4-02]:
V0Н = 00889·(Сr + 0375·SrОр+К) + 0265·Нr – 00333·Оr;
V0H = 00889·(65 + 0375·04) + 0265·48 – 00333·95 =6746 м3кг.
Так как обеспечить идеальное смешение воздуха с топливом в процессе подготовки топлива к сжиганию не удается то для более полного выгорания топлива воздух в топку котла подают в количестве V0Н VB.
1.2 Действительное количество воздуха поступающее в топку м3кг
где αT – коэффициент избытка (расхода) воздуха зависящий от вида сжигаемого топлива его качества степени измельчения способа сжигания а также от конструкции топочного устройства; выбирается по [1стр.173табл.XVIII] αT = 12.
VH = 12·675 = 81 м3кг.
1.3Объемы продуктов сгорания получающиеся при полном сгорании каменного угля [1 п.4-02]:
1.4Присосы воздуха (Δα = 0 ÷ 02) по элементам котла и газоходам находящимся под разряжением а также в пылеприготовительную установку могут быть приняты согласно нормам [1стр.174табл.XIX].
Ранее αT приняли равным 12;
после I ступени пароперегревателя принимаем Δα = 0015;
после II ступени пароперегревателя Δα = 0015;
после экономайзера принимаем Δα = 008;
после воздухоподогревателя Δα=006.
1.5Определяем действительные объемы водяных паров и дымовых газов а также объемные доли трехатомных газов и водяных паров для каждого газохода и составляем таблицу 1.
1.5.1Действительные объемы водяных паров и дымовых газов при избытке воздуха определяем по следующим формулам [1 п.4-02]:
1.5.2Объемные доли трехатомных газов и водяных паров соответственно [1 п.4-02]:
Таблица 1 - Объемы газов объемные доли трехатомных газов концентрация золы
V0Н = 67474 V0.N2Н = 5338 V0.RO2Н = 1216 V0.H2OН = 0703
воздухоподогреватель
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева
Средний коэффициент избытка воздуха
за поверхностью нагрева αСР
VH2OН= V0.H2OН + 00161 (αСР – 1) V0Н
VГН = V0.RO2Н + V0.N2Н + V0.H2OН + (αСР – 1) V0.Н
Объемная доля трехатомных газов
Объёмная доля водяных паров
Суммарная объёмная доля
Безразмерная концентрация золовых частиц
2 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания.
Вычисляем энтальпии теоретически необходимого количества воздуха энтальпии газов и энтальпии продуктов сгорания в диапазоне температур с шагом .
Энтальпии продуктов сгорания представлены в - таблице 2 по которой построены -диаграмма.
2.1 Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха и продуктов сгорания при и расчетной температуре определяем по следующим формулам [1п.4-06]:
где - энтальпии 1 м3 влажного воздуха углекислого газа азота водяных паров и золы кДжкгК.
2.2.Энтальпия продуктов сгорания при на 1 кг топлива [1 п.4-06]:
Таблица 2 - Энтальпии продуктов сгорания (-таблица)
регреватель II ступени
Рисунок 1- -Диаграмма
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса вычисляются к.п.д. и необходимый расход топлива.
1Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на топлива при 1013 кПа и 0 и имеет вид [1 п.5-01]:
где Qр - располагаемое тепло топлива кДжкг;
Q2 - потери тепла с уходящими газами кДжкг;
Q3 - потери тепла химическим недожогом кДжкг;
Q4 - потери тепла механическим недожогом кДжкг;
Q5 - потери тепла от наружного охлаждения через ограждающие стенки газоходов котла кДжкг;
Q6 - потери тепла с физическим теплом шлака кДжкг.
1.1Потерю теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 принимаем равной q4 = 1.2% [1табл.XVIIIстр.173].
1.2Потеря теплоты с уходящими газами зависит от температуры уходящих газов и избытка воздуха определяется по следующей формуле [2 стр.50 ф.(5.15)]:
где Нух.г - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха αух.г и температуре кДжкг;
Н0.х.в. - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт кДжкг.
Температуру уходящих газов принимаем = 130ºC. [1таб.II-6.с.121]
Энтальпию уходящих газов определяем по таблице 2 при температуре уходящих газов: Iух.г = 17633 кДжкг.
Коэффициент избытка воздуха уходящих газов за воздухоподогревателем α = 137 определяем по таблице 1.
1.2.1Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт при температуре холодного воздуха [2 стр. 49 ф. (5.12)]:
где - температура холодного воздуха; принятая согласно рекомендациям;
св = 132 кДжм3К - теплоемкость влажного воздуха при tх.в..
Таким образом энтальпия теоретически необходимого количества
воздуха на входе в воздушный тракт равна:
1.2.2Располагаемое тепло рабочего топлива составляет Qр = Qнr = 25410 кДжкг.
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания [1 табл.XVIII стр.173];
Таким образом потеря теплоты с уходящими газами равна:
1.3Потеря теплоты от наружного охлаждения определяется по номограмме [1 рис. 5.1 стр.30]:
1.4Потери теплоты с физическим теплом шлака q6.
Потеря с теплом шлака q6 вводится в расчет для всех твердых топлив при камерном сжигании с твердым шлакоудалением:
1.5Потерю тепла с химическим недожогом принимаем q3 = 0% [1табл.XVIII стр.173].
1.6Суммарная потеря тепла в котле [1 п.5-12]:
1.7 Коэффициент полезного действия котла брутто равен [1 п.5-12]:
К = 100 – Σq = 100 – 3446 = 965 % .
1.8Коэффициент сохранения тепла определим по следующей формуле [1п.5-09]:
2 Расход топлива подаваемого в топочную камеру парового котла определяем из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле.
2.1 Полное количество тепла полезно использованное в котле определим по следующему уравнению [1п.5-13]:
QК = Dпп (iпп – iпв) + Dпр (i' – iпв)
где Dпп – расчетная паропроизводительность котла кгc;
Dпп = 71 тч = 1972 кгс;
Энтальпии определяются по соответствующим температурам пара и воды
учетом изменения давления в пароводяном тракте котла;
iпп =332205 кДжкг при рпп = 38 МПа tпп = 445°С по табл. XXV [1 стр. 184
i' = 10802 кДжкг при рб = 4 МПа по табл. XXIII [1 стр. 179-180].
2.1.1Расход воды на продувку котла составляет:
Dпр = 001·р·Dпе = 001·3·1972= 059 кгс
где р – процент непрерывной продувки котла: р = 3%.
Тогда QК = 1972·(332205– 6136) + 059(10875 – 6136) = 53697 кДжкг.
Расход топлива подаваемого в топку определим по следующему уравнению [1 п.5-14]:
3Полный объем газов образующихся при сгорании топлива в топочной камере определяется как произведение количества сожженного топлива ВР кгс на объем газов получающихся при сгорании 1 кг топлива. Сгоревшее топливо называют расчетным расходом топлива ВР его количество будет меньше чем полный расход топлива на котел В если есть механический недожог q4 [1п.5-15]:
В дальнейшем во все формулы для определения объемов и количества теплоты будем подставлять величину ВР.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ
Тепловой расчет топочной камеры заключается в определении температуры газов на выходе из топки и количества тепла воспринятого в ней.
1Конструктивные характеристики топочной камеры.
Конструктивными характеристиками топки являются: поверхность стен топочной камеры ее объем и эффективная толщина излучающего слоя .
Рисунок 2 - Эскиз топки
Где Hф- высота фронтальной стенки
Нхв- глубина голодной воронки
Вхв- ширина холодной воронки
Нтыл- высота тыльной стенки
Hго- высота газового окна
Глубина топки: aт = 64м;
Высота топки: hт = 13.4м;
Площадь фронтовой стены:
Площадь тыльной стороны:
Площадь холодной воронки:
Площадь выходного газового окна:
Площадь боковой стены:
Эффективная толщина излучающего слоя топки [1 п.6-03]:
По номограмме 1[1 стр.214 рис.а] с учетом излучения обмуровки при ; sd = 15> x=072.
Коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению углового коэффициента экрана на коэффициент учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией
2Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера) [1 п. 6-07]:
Где к -коэффициент поглощения топочной среды 1(мМПа) рассчитывается по температуре и составу газов на выходе из топки. При его определении учитывается излучение трехатомных газов (RO2 H2O) и взвешенных в их потоке частиц сажи летучей золы и кокса.
р – давление в топочной камере МПа; р =01 МПа;
s – эффективная толщина излучающего слоя м.
2.1Коэффициент поглощения топочной среды.
2.1.1Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (RO2 H2O) определяется по [1 п.6-08]:
где - суммарная объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания; .
T"т – температура газов на выходе из топки К; принимаем = 1000ºC (T"т = 1273 К).
2.1.2Коэффициент поглощения лучей частицами золы определяется по [1 п.6-10]:
Где зл – концентрация золы в продуктах сгорания; зл = 00119 АЗЛ принимаем по [1табл.6-1] для каменного угля
2.1.3Коэффициент поглощения лучей частицами кокса kкокскокс принимаем по [1табл.6-2] для каменного угля kкокскокс = 02.
При расчете критерия Bu принимается что при сжигании твердого топлива основными излучающими компонентами являются газообразные продукты сгорания (RO2 H2O) и взвешенные в их потоке частицы золы и кокса.
При сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды определяется по [1 п. 6-12]:
k = kг + kзлзл + kкокскокс ;
k = 11 + 112+02 = 242 (1(мМПа)).
Тогда Bu = 24201434 = 105.
3Методика расчета суммарного теплообмена в топке базируется на приложении теории подобия к топочному процессу. Основными параметрами определяющими безразмерную температуру газов на выходе из топки т" являются критерий радиационного теплообмена Больцмана (Во) и критерий поглощательной способности Бугера (Bu).
Учет влияния на теплообмен неизотермичности температурного поля топки и эффекта рассеяния излучения обеспечивается использованием эффективного значения критерия B.
Безразмерная температура газов на выходе из топочной камеры [1 стр.39 ф.(6-23)]:
Где ТА – адиабатическая температура горения топлива К;
М – параметр учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно уровня расположения горелок степени забалластированности топочных газов и других факторов.
Критерий Больцмана [1 стр.40 ф.(6-24)]:
Где ВР – расчетный расход топлива кгс;
FСТ – поверхность стен топки м2;
(Vc)СР – средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур (ТА - Т"Т) кДж(кгК);
ср – среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;
φ – коэффициент сохранения тепла;
= 56710-11 кВт(м2К4) – коэффициент излучения абсолютно черного тела.
4 Эффективное значение критерия Бугера В [1 п. 6-17]:
5 Параметр М для камерных топок рассчитывается по [1.п.6-18]:
Где при однофронтовом расположении горелок принимаем согласно[1 стр.40]: М0 = 042;
rv – параметр забаластированности топочных газов [1 стр.41 ф.(6-27)]:
Где r – коэффициент рециркуляции;
Vгн – объем газов на выходе из топки без учета рециркуляции м3кг.
6 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива [1 п.6-19]:
Где I"т – энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре t"т избытке воздуха на выходе из топки αт; I"т = 13281 кДжкг.
Адиабатическая температура горения tа определяется по полезному тепловыделению в топке Qт при избытке воздуха αт.
7Полезное тепловыделение в топке [1 п.6-20]:
Где – располагаемое тепло топлива кДжкг;
q3 q4 q6 – потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива с теплом шлака и охлаждающей воды %;
- тепло вносимое в топку воздухом кДжкг [1 п.6-20];
Где - количество воздуха подаваемое в топку из воздухоподогревателя отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива [1. ф-а 4.43 с 27];
- энтальпии теоретически необходимого количества воздуха при температуре за воздухоподогревателем tгв=300°С и присасываемого воздуха
По определяем адиабатическую температуру ta = 1973ºС Та = 2246 К.
8Температура газов в конце топки [1 п.6-23 ]:
9Количество тепла воспринятого в топке на 1 кг топлива [1ф.(6-30)]:
Задавались ºС. Полученное расхождение температур меньше 100ºС поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой на выходе из топки является ºС.
1 Эскиз фестона представлен в приложении А
2 Глубина газохода: а=64 м;
3 Высота газохода: b=4 м;
4 Диаметр толщина и средняя длина труб фестона: d=60 S=3 L=4900
4 Число рядов труб: z2=4;
5 Шаг труб заднего экрана (по чертежу):Sз.с=75 мм;
6 Поперечный шаг труб в фестоне (по чертежу): S1=z2·Sз.с=475=3000 мм;
7 Продольный шаг труб в фестоне (по чертежу): s2=200 мм;
8 Расстояние от оси труб заднего экрана до боковой стенки топки (по чертежу): l'=260 мм.
9 Количество труб в одном ряду: z1=20 шт.;
10 Число труб в фестоне: n=z1z2=204=80 шт.;
11 Относительный поперечный и продольный шаг фестона [1 п.7-16]:
12 Полная теплообменная поверхность фестона:
где d - диаметр труб фестона м;
L - средняя длина труб в фестоне м;
n- число труб в фестоне.
13 Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16]:
F = ab-z1dL = 644 – 20006 49 = 1972м2
14 Температура газов перед фестоном (равна температуре газов на выходе из топки) .
Температура газов за фестоном принимаем . Тогда средняя температура газов в фестоне [1п.7-17]:
15 Расчетная скорость дымовых газов в фестоне [1 п.7-15]
где: F - площадь живого сечения для прохода газов м2;
Вр - расчетный расход топлива кгс;
- объём газов на 1 кг топлива м3кг (Приложение таб.1);
- средняя температура газов в фестоне 0 С.
16 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1 номограмма 7]. Значение коэффициента без учета поправок =3396 Вт(м2К); Поправка на число рядов труб (z2=4) Cz=0935. Поправка на объемную долю водяных паров в потоке газов ; Сф=089.
Поправка на геометрическую компоновку пучка CS=094. Тогда расчетное значение коэффициента теплоотдачи
17 Коэффициент теплоотдачи излучением в межтрубном пространстве [1 номограмма 18].
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания [1 п.7-36]
18 где 1мМПа коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания;
kГ°- коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами;
- можно не вводить в расчет при слоевом и факельно-слоевом сжигании твердых топлив;
- концентрация золы в продуктах сгорания.
Коэффициент принимается [1 табл. 6.1.]: для топок с твердым
S- эффективная толщина излучающего слоя.
Степень черноты продуктов сгорания в фестоне [1 номограмма 17]
19 Температура загрязненной стенки[1 п.7-39]: t3=t + t
где: t- средняя температура окружающей среды принимается равной температуре насыщения при давлении в котле р=4МПа cледовательно t=24731°C [1 таблица XXIII];
t -при сжигании твердых топлив принимаем равной 50°С.
Тогда: t3 =24731+ 50 = 29731° С.
20 Значение коэффициента без учета поправок [1 номограмма 18] :
Коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб:
21 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1 п.7-08]:
где - коэффициент использования поверхности для поперечного омывания пучков: = 1 [5].
22 Коэффициент теплопередачи для фестона [1 п.7-08]:
где - коэффициент тепловой эффективности экранов
23 Передача теплоты за счет конвекции по формуле:
24 Количество тепла переданного газами фестону (тепловосприятие по балансу)
25 Относительная невязка баланса:
Расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 5% то расчет фестона считаем законченным [1 п.9-29].
РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ I СТУПЕНИ
1 Эскиз пароперегревателя I ступени представлен в приложении Б.
2 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу) d=38 мм; =3 мм.
3 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла) Z1=78 шт.
4 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла) a=6400 мм.
5 Поперечный шаг труб (по чертежу) S1=80 мм.
6 Продольный шаг труб (по чертежу) S2=120 мм.
7 Относительные поперечные и продольные шаги второй ступени пароперегревателя [1 п.7-16]
7.1 поперечный шаг 1=S1d=8038=21;
7.2 продольный шаг 2=S2d=12038=316.
8 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (по I– таблице) '=; I'=кДжкг.
9 Температура (принятая) и энтальпия дымовых газов на выходе за I ступенью (по I– таблице) ''=; I''=кДжкг.
10 Средняя температура дымовых газов в ступени [1 п.7-17]
11Количество тепла переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1 п.7-01] Qб. = φ·(I– I+пп·I) кДжкг
uде пп=0015 – присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя I ступени
I0прс=4047 кДжкг – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха tхв=30 С (таблица 2 столбец 2).
Qб=099·(128856-10033+0015·4047)=27018 кДжкг.
12 Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)
13 Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)
14 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени h3вх=2400 мм; h3вых=2400 мм.
15 Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16]
15.1 На входе в ступень: Fвх=a·hвх-z1·d·hзвх м2
Fвх=64·4-78·0038·24=18486 м2;
15.2 На выходе из ступени: Fвых=a·hвых- z1·d·h3вых м2
Fвых=64·28 – 78·0038·24=10806 м2;
15.3 Среднее значение: м²
16 Объём дымовых газов проходящих через I ступень пароперегревателя (таблица 1) V=867 м3кг.
17 Средняя скорость газов при средней температуре [1 п. 7-15]
18 Объёмная доля водяных паров (табл.1): rH2O=00833
19 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1 номограмма 7].
19.1 Поправка на геометрическую компоновку пучка: Cs=1;
19.2 Поправка на число рядов труб (Z2=10): Cz=1;
19.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов: Сф=095;
19.4 Значение коэффициента без учета поправок: н=62 Вт(м2·К);
19.5 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:
к=н·сz·cs·cф Вт(м2·К)
к =62·1·1·095=589 Вт(м2·К).
20 Эффективная толщина излучающего слоя [1 п.7-38]:
21 Cуммарная объёмная доля трёхатомных газов (таблица 1): rп=rН2О+rRO2=0222.
22 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1 номограмма 1]: 1(м· МПа)
- средняя температура газов в КППI К.
23Коэффициент поглощения лучей частицами золы:
где =00118– концентрация золы в продуктах сгорания [таблица 1].
Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]: для топок с твердым шлакоудалением =08.
24 Суммарная оптическая толщина газового потока [1 п.7-36]:
25 Степень черноты продуктов сгорания в КППI [1 п.7-35]: а=1-e-kps=0135.
26 Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1п.7-03]: кДжкг
где i=332205 кДжкг – энтальпия пара на выходе из ступени определяется по значениям Рпп=38 МПа и tпп=445С
27 Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень) [1 табл.XXV]: t'по=321 С.
Примечание: определяется по и i''по=299946 кДжкг.
28 Средняя температура пара :
29 Температура стенки: tс = °C
30 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1 номограмма 18]: л=н·а Втм2·К
л=160·0135=216 Втм2·К.
30.1 Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением aл [1п.7-40]:
где - глубина рассчитываемого пучка и газового объема м. - температура газов в объеме перед пакетом К. А=04- при сжигании твердого топлива.
30.1 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1 п.7-08]:
a1 = ·(aк + aл ) Вт(м1×К)
где – коэффициент использования поверхности нагрева [1п.7-41]:
a1 = 1(589+3276) =9145 Вт(м2×К).
31 Внутренний диаметр трубы: dвн=d-2 мм dвн =38-6=32 мм.
32 Площадь живого сечения для прохода пара [1п. 7-16]:
33 Удельный объём пара [1 табл.XXV]: =0073 м3кг.
Примечание: определяется при Р=386 МПа и tср=4265С.
34 Скорость пара [1 п.7-15]: п=(D·)f мс
п =1972·0073006=239 мс.
35 Теплоотдача от стенок труб к пару [1 номограмма 12]:
где Cd=095 – поправка на диаметр;
=1550·095=14725 Втм2·К.
36 Коэффициент тепловой эффективности [1 табл.7-5. с. 70]:
37 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1 п.7-08]:
38 Полная теплообменная поверхность [3 стр.98]:
38.1 Н=·d·z1·Lзм=314*0038*78*24=2234 м2.
38.2 Следовательно полная расчетная поверхность теплообмена:
39 Температурный напор в ступени [1 стр.71]:
39.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
tб='-t пп=960-445=515 С;
39.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
tм=''-t'по=760-3217=4383 С;
39.3 Средний температурный напор для противотока [1 п.7-54] т.к.
40 Количество конвективного и лучистого тела воспринятого I ступенью КПП [1 п.7-01] : Qт=К·Нр·tBp·1038v5 кДжкг
Qт=5595·2234·4766(217·103)=27369 кДжкг.
41 Относительная невязка баланса [1 п.7.3]:
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2% то расчет пароперегревателя I ступени считаем законченным.
РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ
1 Эскиз пароперегревателя I ступени представлен в приложении В.
2 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу):
3. Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла): z1=78 шт.
4 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла): а=6400 мм.
5 Поперечный шаг труб (по чертежу): S1=80 мм.
6 Продольный шаг труб (по чертежу): S2=120 мм.
7 Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу):
8 Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу):
9 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени (по чертежу): hз.вх=2200 мм hз.вых=2080 мм.
10 Относительный поперечный и продольный шаг I ступени пароперегревателя [1п.7-16]:
=S1d=8038=21 2=S2d=12038=316.
11 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (по I– таблице): '=760C;I'=10033 кДжкг.
12 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе за II ступенью (по I– таблице):
''=600C;I''=7843 кДжкг.
13 Средняя температура дымовых газов в ступени [1 п.7-17]:
14 Количество тепла переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1 п.7-01]:
Qб. = φ·( I– I+пп·I) кДжкг
где пп=0015 – присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя II ступени
I0прс=4047 кДжкг – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха tхв=30 С (таблица 1 столбец 3).
Qб=0992·(10033-7843+0015·4047)=21785 кДжкг.
15 Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16]:
Fвх=64·228-78·0038·22=81 м2;
Fвых=64·228 – 78·0038·208=84 м2;
15.3 Среднее значение:
16 Объём дымовых газов проходящих через II ступень пароперегревателя (таблица 1)
17 Средняя скорость газов при средней температуре [1 п. 7-15]:
18 Объёмная доля водяных паров (таблица 1): rH2O=008
19.2 Поправка на число рядов труб (Z1=16): Cz=1;
19.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов: Сф=098;
19.4 Значение коэффициента без учета поправок: н=80 Вт(м1·К);
к=н·сz·cs·cф Вт(м1·К)
к =80·1·1·098=784 Вт(м1·К).
19.6 Эффективная толщина излучающего слоя [1 п.7-38]:
20 Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.1.1):
21 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1 номограмма 1]: 1(м· МПа)
- средняя температура газов в КППII К.
22 Коэффициент поглощения лучей частицами золы:
где =00117– концентрация золы в продуктах сгорания [таблица 1].
23 Суммарная оптическая толщина газового потока [1 п.7-36]:
24 Степень черноты продуктов сгорания в КППII [1 п.7-35]:
25 Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1п.7-03]: кДжкг
26 Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень) [1 табл.XXV]:
Примечание: определяется по и i'по=306955кДжкг.
27 Средняя температура пара:
28 Температура стенки: tс = °C
29 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1 номограмма 18]:
л=125·0147=1837 Втм2·К
29.1 Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением aл [1п.7-40]:
29.2 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1 п.7-08]:
где - коэффициент использования поверхности нагрева [1п.7-41]:
a1 = 1(255 + 784) =1039 Вт(м1×К).
30 Внутренний диаметр трубы: dвн=d-1 мм dвн =38-6=32 мм.
31Площадь живого сечения для прохода пара [1п. 7-16]:
32 Удельный объём пара [1 табл.XXV]:
33 Скорость пара [1 п.7-15]: п=(D·)f мс
п =1972·0075006=2465 мс.
34 Теплоотдача от стенок труб к пару [1 номограмма 12]:
где Cd=095 – поправка на диаметр
=1325·095=1258 Втм2·К.
35 Коэффициент тепловой эффективности [1 табл.7-5]: =065
36 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1 п.7-08]:
37 Полная теплообменная поверхность [3 стр.98]:
Н=·d·z1·Lзм=314*0032*78*352=276 м2
38 Температурный напор в ступени [1 стр.71]:
38.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):
tб='-t пп=760-445=315С;
38.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):
tм=''-t'по=600-3398=2602 С;
38.3 Средний температурный напор для противотока [1 п.7-54] т.к.
39 Количество конвективного и лучистого тела воспринятого II ступенью КПП [1 п.7-01]:
Qт=5938·2762·2876(217·103) =217096 кДжкг.
40 Относительная невязка баланса [1 п.7.3]: Q =
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2% то расчет пароперегревателя II ступени считаем законченным.
1 Эскиз экономайзера представлен в приложении Г.
2 Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу): d=32 мм; =3 мм.
3 Поперечный шаг труб (по эскизу): S1=40 мм.
4 Продольный шаг труб (по эскизу): S2=55 мм.
5 Относительные поперечные и продольные шаги труб [1 п.7-16]:
6 Количество петель (по чертежу): n=34 шт.
7 Длина прямого участка петли (по чертежу): lпр=5600 мм.
8 Диаметр изгиба трубы (по эскизу): r1=60 мм.
9 Длина змеевика [2 стр.187]: lср=lпет·n+ lпр·n
lср=314·006·34+56·34=1968 м.
10 Поверхность нагрева экономайзера: Нэк=·d·lср·k·1 м2
где k=36 – число труб в одном ряду
«1» - количество труб выходящих из коллектора
Нэк=314·0032·1968·36=7118 м2.
11 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер равняется температуре на выходе из пароперегревателя II ступени (таблица 2 столбец 7):
'=600 оС;I'=7843 кДжкг.
12 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера принимается (табл.1 столбец 8)
''=250оС;I''=3304 кДжкг.
13 Параметры питательной воды (на входе в поверхность):
13.1 Температура и энтальпия питательной воды (по заданию)
tп.в=145 оС;iпв=61316 кДжкг.
13.2 Температура воды на входе в экономайзер:
14 Количество тепла отданного газами экономайзеру (тепловосприятие по балансу) [1п.7-01]:
Qб=j·(I' – I''+Daэк·Iпрс) кДжкг3
где Daэк=008 – присосы воздуха в экономайзере
I0прс=4047 кДжкг – энтальпия присасываемого воздуха определяется по температуре холодного воздуха tхв=30 оС (таблица 1 столбец 3)
Qб=0992·(7843–3304+008·4047)=45148 кДжкг.
15 Энтальпия воды на выходе из экономайзера [1 стр.80]:
h= =+- расход воды через экономайзер
Dэк=1972+059=2031 кгс
h=61316+45148·2172031 =10955 кДжкг.
16 Температура воды на выходе из экономайзера при
17 Средняя температура дымовых газов в экономайзере [1 п.7-17]:
18 Живое сечение для прохода дымовых газов [1 п.7-16]:
F=64·17- 34·64·0032=392 м2.
19 Скорость дымовых газов в ступени [1 п.7-15]:
V=9079 м3кг (таблица 1).
20 Температурный напор в экономайзере [1п.7-54]:
20.1 На входе дымовых газов в ступень:
Dtб=600-25035=34963 оС;
20.2 На выходе дымовых газов из ступени:
Dtм=250– 145=105 оС;
20.3 Средний температурный напор в экономайзере:
21 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов [1номограмма 18]:
21.1 Поправка на число рядов труб по ходу газов при z18: Сz=1;
21.2 Поправка на геометрическую компоновку : Сs=09;
21.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов: Сф=099;
21.4 Значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок: aн=114 Втм2·К.
21.5 Расчетное значение коэффициента теплоотдачи:
aк=114·1·099·09=10157 Втм2·К.
22 Определение степени черноты дымовых газов:
22.1 эффективная толщина излучающего слоя [1п.7-38]:
22.2 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:
- средняя температура газов в экономайзере К.
22.3 Коэффициент поглощения лучей частицами золы.
22.4 Суммарная оптическая толщина газового потока [1 п.7-36]:
22.5 Степень черноты продуктов сгорания в ВЭК [1 п.7-35]:
23 Температура загрязненной стенки трубы [1 п.8.04]:
24 Коэффициент теплоотдачи излучением [1 номограмма 18]:
24.1 значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок:
24.2 коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб:
aл=67·0065 =439 Втм2·К.
24.3 Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением aл [1п.7-40]:
25 Коэффициент использования поверхности нагрева [1 п.7-41]: x=1
26 Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке труб [1 п.7-08]:
a1=1·(10157+506)=10662 Вт(м2·К).
27 Коэффициент тепловой эффективности [1 табл.7-5]: y=065
28 Коэффициент теплопередачи [1п.7-08]:
k=065·10662=6893 Втм2·К.
29 Тепло воспринимаемое поверхностью экономайзера по уравнению теплопередачи [1 п.7-01]: Qт=k·Н·DtВр кДжм3
Qт=6893·71188·203 (217·103)=454707 кДжкг
30 Относительная невязка баланса [1 п.7.3]:1
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2% то расчет экономайзера считаем законченным.
РАСЧЕТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ.
1 Эскиз воздухоподогревателя представлен в приложении Д
2 Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу): d= 42 мм; =15 мм.
3 Поперечный шаг труб (по эскизу): S1=56 мм.
4 Продольный шаг труб (по эскизу): S2=44 мм.
5 Число ходов воздуха (по эскизу): n=3.
6 Относительные поперечные и продольные шаги первой ступени пароперегревателя [1 п.7-16]:
6.1 поперечный шаг 1=S1d=5642=133;
6.1 продольный шаг 2=S2d=4442=11.
7 Количество труб по ширине газохода (в одном ряду): Z1=40 шт.
8 Количество труб по глубине газохода (в одном ряду): Z2=80 шт.
9 Общее количество труб в воздухоподогревателе: Z= Z1· Z2 шт
10 Высота труб в воздухоподогревателе:l=8000 мм.
11 Высота труб в пределах одного хода: lx=2670 мм.
12 Внутренний диаметр труб в воздухоподогревателе:
13 Расчетная поверхность нагрева воздухоподогревателя:
Hвп=· d· lx· Z ·n м2
Hвп=314·0042·267·3200·3=3380 м2
14 Площадь живого сечения для прохода воздуха [1 п.7-16]:
Fв=(a· b –Z1· lx·d) м2
Fв=(64·17-40·267·0042)=639 м2.
15 Площадь живого сечения для прохода дымовых газов [1 п.7-16]:
16 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в воздухоподогреватель равняется температуре на выходе из экономайзера (таблица 2):
'=250C; I'=3304 кДжкг.
17 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя (уходящих газов) берется по таблице 2:
''=130 C;I''=17633 кДжкг.
18 Температура и энтальпия холодного воздуха( таблица 2 столбец 2):
t'хв=30 C;I'хв =4047 кДжкг.
19 Температура и энтальпия воздуха на выходе из воздухоподогревателя (таблица 2 столбец 2):
t''гв=240 C;I''гв =21678 кДжкг.
20 Тепловосприятие воздуха по уравнению баланса [1 п.7-03]:
Qб=j·(I' - I''+Daвп·Iпрс) кДжкг
Qб=0992·(3304-1763+006·4047)=15571 кДжкг.
21 Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе:
22 Средняя температура дымовых газов в воздухоподогревателе [1 п.7-17]: C
23 Объём дымовых газов проходящих через воздухоподогреватель (таблица 1): Vгвп=957 м3кг.
24 Средняя скорость дымовых газов в воздухоподогревателе [1 п.7-15]:
25 Коэффициент теплоотдачи конвекцией с газовой стороны [1 номограмма 11]:
25.1 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов:
25.2 Значение коэффициента без учета поправок: н=30 Вт(м2·К)
25.3 Расчетное значение коэффициента теплоотдачи от дымовых газов к стенке труб:
= Сф н ·Сl =108·30·1=324 Вт(м2·К)
26 Средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе [1 п.7-15]:
27 Коэффициент теплоотдачи конвекцией с воздушной стороны [1 номограмма 8];
27.1 Значение коэффициента без учета поправок:
27.1 Поправка на число рядов труб по ходу воздуха: Cz=1;
27.3 Поправка на геометрическую компоновку пучка: Cs=09;
27.4 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры ср и состава газов : Cф=096;
27.5 расчетное значение коэффициента теплоотдачи:
=н· Cz·Cs· Cф Вт(м2·К)
=45·1·09·096=3888 Вт(м2·К).
28 Коэффициент теплопередачи [1 таблица 6.1]:
29 Температурный напор [1 п.7-54]:
29.1 На входе дымовых газов в воздухоподогреватель:
tм= '- t''гв =250-240=10 C
29.2 На выходе дымовых газов из воздухоподогревателя:
tБ=''-t'хв=130-30=100 C
30 Тепловосприятие воздуха по уравнению теплоотдачи [1 п.7-01]
Qт=253·3380·39(217·103)=15388 кДжкг.
31 Невязка баланса [1 п.7.3]
Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2% то считаем что расчет выполнен верно.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА.
Завершающим этапом распределения тепловосприятий является проверка правильности распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла [1 п.5.1.3]
где Q - расчетная располагаемая теплота кДжкг;
- коэффициент полезного действия котла %;
Qл – количество теплоты излучаемой объемом газов топки и воспринятой радиационными поверхностями кДжкг;
Qi – количество теплоты воспринятой теплообменными поверхностями при охлаждении омывающих эти поверхности газов кДжкг.
Так как невязка теплового баланса котла превышает 05 % то расчет котла считаем не завершенным.
В ходе курсового проекта был проведен поверочный тепловой расчет котельного агрегата типа Е – 75 – 40К по заданной паропроизводительности параметрам пара питательной воды и вида топлива были определены температуры и тепловосприятия рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла найдена температура на выходе из котла определен КПД (965%) и расход топлива (217 кгс).
Результаты расчета температур:
температура на выходе из фестона
температура на выходе из первой ступени пароперегревателя
температура на выходе из второй ступени пароперегревателя
температура на выходе из экономайзера
температура на выходе из воздухоподогревателя
При заданном топливе и при заданных параметрах котла тепловой баланс котла не сходится.
Полученное расхождение может быть объяснено следующими факторами:
Отличием заданных параметров от параметров по которым производился конструктивный расчет котла Е–75–40К а именно: другая марка каменного угля
Погрешностью в измерениях поверхностей нагрева
Эскиз воздухоподогревателя
Тепловой расчёт котлов (Нормативный метод). - издание 3-е перераб. и дополн. – С.-Пб.:НПО ЦКТИ 1998. – 156 с.:ил.
Компоновка и тепловой расчёт парового котла: Учеб.пособие для вузов Ю.М. Липов Ю.Ф. Самойлов Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат1988. – 108 с.:ил.
Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Вишерская Г.М. и др. Отраслевой каталог. Москва 1993 год.
Сидельковский Л.Н. Юренев. В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 3-е изд. перераб. – М .: Энергоатомиздат 1988. – 518 с.:ил.

icon E-75-40K_1_vid_na_pechat.cdw

E-75-40K_1_vid_na_pechat.cdw

icon E-75-40K_2_vid_na_pechat.cdw

E-75-40K_2_vid_na_pechat.cdw

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 14 часов 1 минуту
up Наверх