Расчет вертикально-водотрубного котла серии ДЕ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Вертикально-водотрубный котел серии ДЕ (Д-образный с естественной (Е) циркуляцией) предназначен для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 225 °С, имеет несколько типоразмеров с рабочим давлением пара 1,4 МПа и номинальной паропроизводительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч.

Котлы специализированы на сжигание газа и мазута, что дает возможность более полно реализовать преимущества этих топлив с высокой теплотой сгорания.

Характерной конструктивной особенностью котлов серии ДЕ является расположение топочной камеры сбоку от конвективного пучка, что предотвращает обогрев верхнего барабана и значительно уменьшает площадь ограждающих поверхностей.

Котлы всех типоразмеров имеют единый поперечный профиль (ширина топочной камеры - 1 790 мм, средняя высота топки - 2 500 мм, глубина топочной камеры 1930…6960 мм) и различаются лишь длиной и схемой движения газов в конвективном газоходе. Топка котла полностью экранирована и отделена от конвективного пучка газоплотной перегородкой, выполненной, как и все тепловоспринимающие поверхности котла, из труб 051 х 2,5 мм. В задней части перегородки имеется окно (фестон) для прохода газов в конвективный пучок, который образован коридорно- расположенными вертикальными трубами.

Трубы правого экрана, трубы заднего экрана крепятся посредством сварки к нижнему и верхнему коллекторам Ш159*6 мм. Фронтальный экран паровых котлов ДЕ-4; -6,5; -10 аналогичен заднему и отличается лишь отсутствием части труб в середине (для размещения амбразуры горелки и лаза, совмещенного со взрывным клапаном).

У котлов ДЕ-16 и ДЕ-25 фронтальный экран образован четырьмя трубами, замкнутыми непосредственно на верхний и нижний барабаны. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича. На фронтальной стене котлов серии ДЕ установлено по одной газомазутной горелке: на котле ДЕ-25 - камера двухступенчатого сжигания с горелкой ГМ-16 тепловой мощностью 18,6 МВт (16 Гкал/ч).

Во всех типоразмерах котлов диаметр верхнего и нижнего барабанов - 1000 мм. Расстояние между барабанами - 2750 мм. Длина цилиндрической части барабанов котла производительностью 25 т/ч - 7500 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах имеются лазовые затворы.

Изготавливаются барабаны для котлов с рабочим давлением 1,4 и 2,4 Мпа абс. Из стали 16 ГС и имеют толщину стенки соответственно 13 и 22 мм (ГОСТ 5520-69).

В котлах производительностью 16 и 25 т/ч применено двухступенчатое испарение.

Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок.

Котлы производительностью 16 и 25 т/ч перегородок в пучке не имеют.

На котлах производительностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый, из двух рядов труб Ш 51*2,5 мм.

Для котлов Е-16-1,4ГМ и Е-25-1,4ГМ обмуровка фронтовой стены выполняется из шамотного кирпича толщиной 125 мм и несколько слоёв изоляционных плит толщиной 125 мм и несколько слоёв изоляционных плит толщиной 175 мм; общая толщина обмуровки фронтовой стены - 300 мм.

Котлы обмурованы стационарными обмуровочными аппаратами, расположенными с левой стороны котла. Для обмуровки котлов используется насыщенный или перегретый пар с давлением не менее 0,7 Мпа.

Каждый котел типа Е (ДЕ) снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.

Диапазон регулирования составляет 20…100% от номинальной производительности; допускается кратковременная работа с нагрузкой 110%. С уменьшением рабочего давления КПД котла не уменьшается.

Средний срок службы котлов между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 25000 ч/г - 3 года, средний срок службы до списания - 20 лет.

Котлы всех типоразмеров поставляются потребителям в сборе без обмуровки и обшивки. Разрезанные по размерам листы обшивки поставляются в пакетах.

Паровые газомазутные котлы типа Е (ДЕ) производительностью от 4 до 25 т/ч выпускаются Бийским котельным заводом.

1. Исходные данные

К установке предназначен котел типа ДЕ-25-14 ГМ производительностью 25 т/ч на мазуте и природном газе.

Вырабатывающий насыщенный пар с давлением 1,4 МПа и температурой 194С.

Питательная вода поступает из деаэратора при температуре tпв = 100 єС.

Поверхность нагрева:

радиационная - 60,49 м2;

конвективная - 209,8 м2.

Котел оборудован индивидуальным водяным экономайзером системы ВТИ марки ЭП1-808.

Объём топки и камеры догорания, Vm = 29,0 м2.

Дымосос ДН-12,5 = 1500 об/мин.

Вентилятор ВДН-11,2 = 1500 об/мин.

Газоходы кирпичные, L = 50 м.

Тип газомазутной горелки ГМП-16 (1) = 18,6 (16), МВт (Гкал).

Тип чугунного водяного экономайзера ЭП1-808, площадь чугунного водяного экономайзера 808,2 = м2.

Теплонапряжение объёма топочной камеры, qv = 537•103.

Температура газов на выходе из топочной камеры, = 1196 єС.

Составные части котла: верхний и нижний барабаны; конвективный пучок; фронтовые, боковые и задние экраны, образующие топочную камеру.

2. Расчёт теоретического расхода воздуха и теоретических объемов продуктов сгорания

Расчёт производится для мазута и газа.

Составление таблицы исходных данных для расчёта продуктов сгорания мазута

Таблица 2.1. Исходные данные для мазута

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Вид мазута	-	-	Малосернистый
2	Низшая теплота сгорания топлива	ккал/кг		9620
3	Расход пара на распыл мазута в паромеханических форсунках	кг/кг		0,025
Содержание составляющих в рабочей массе топлива
4	Углерод	%		84,65
5	Сера колчеданная	%		0,3
6	Сера органическая	%
7	Водород	%		11,7
8	Кислород	%		0,3
9	Влага	%		3,0

Составление таблицы исходных данных для расчёта продуктов сгорания природного газа

Таблица составляется по варианту задания и справочным материалам.

Таблица 2.2. Исходные данные для природного газа

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Вид газа	-	-	Природный
2	Низшая теплота сгорания топлива	ккал/кг		8730
Содержание составляющих в рабочей массе топлива
3	Углеводороды	%	СН4	92,8
			С2Н6	2,8
			С3Н8	0,9
			С4Н10	0,4
			С5Н12 и более	0,1
4	Азот	%	N2	2,5
5	Углекислый газ	%	СО2	0,5
6	Окись углерода	%	СО	0
7	Сероводород	%	Н2S	0
8	Кислород	%	О2	0
9	Водород	%	Н2	0

Порядок расчёта (на 1 кг мазута и на 1 м3 природного газа)

1. Сера летучая (для мазута), %:

= + = 0,3%

2. Теоретический объём воздуха по составу топлива:

- для мазута, м3/кг

V = 0,0889(+0,375)+0,265-0,0333 =0,0889•(84,65+0,375•0,3)+0,265•11,7-0,0333•0,3=10,626 м3/кг

- для газа, м3/ м3

V = 0,0476•[0,5•СО+0,5•Н2+1,5•Н2S+?(m+0,25n)•СmНn-О2]=0,0476•[0,5•0+0,5•0+1,5•0+(1+0,25•4)•92,8+(2+0,25•6)•2,8+(3+0,25•8)•0,9+(4+0,25•10)•0,4+(5+0,25•12)•0,1-0]=9,677 м3/м3

где m - число атомов углерода

n - число атомов водорода

3. Теоретический объём воздуха по низшей теплоте сгорания топлива (ориентировочно для газа), м3/м3

V м3/м3

4. Продукты сгорания

4.1. Теоретический объём трёхатомных газов:

- для мазута, м3/кг

=1,866 •м3/кг

- для газа, м3/м3

=0,01• (СО+СО2+Н2S+?(m•СmHn)) =0,01•(0+0,5+0+(1•92,8)+(2•2,8)+(3•0,9)+(4•0,4)+(5•0,1)) = 1,037 м3/м3

4.2. Теоретический объём азота:

- для мазута, м3/кг

= 0,79•10,626=8,395 м3/кг

- для газа, м3/м3

= 0,79•+0,008•N2 =0,79•9,677+0,008•2,5=7,845 м3/м3

4.3. Теоретический объём водяных паров:

- для мазута, м3/кг

= 0,111•Нр+0,016•+0,0124•+1,24•=0,111•11,7+0,016•10,626+0,0124•3,0+1,24•0,025=1,537 м3/кг

- для сухого газа, м3/м3

=0,01•(Н2+Н2S+?(0,5•n•СmHn))+0,0161•V0=0,01•((0+0+0(0,5•4•92,8)+(0,5•6•2,8)+(0,5•8•0,9)+(0,5•10•0,4)+(0,5•12•0,1))+0,0161•9,677=19530 м3/м3

4.4. Теоретический объём сухих газов (для мазута и газа), м3/кг (м3/м3):

=

= 1,582+8,395=9,977 м3/кг

=1,037+7,845=8,882 м3/м3

4.5. Теоретический объём дымовых газов (для мазута и газа), м3/кг (м3/м3):

= +

= 9,977+1,537=11,514 м3/кг

= 8,882+19,530=28,412 м3/м3

Результаты расчёта теоретического расхода воздуха и теоретических объёмов продуктов сгорания

Таблица 2.3

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
				Мазут	Газ
1	Теоретический объём воздуха	м3/кг м3/м3	V	10,626	9,677
Продукты сгорания
2	Теоретический объём трёхатомных газов	м3/кг м3/м3		1,582	1,037
3	Теоретический объём азота	м3/кг м3/м3		8,395	7,845
4	Теоретический объём водяных паров	м3/кг м3/м3		1,537	19,530
5	Теоретический объём сухих газов	м3/кг м3/м3		9,977	8,882
6	Теоретический объём дымовых газов	м3/кг м3/м3		11,514	28,412

Определение расчётных коэффициентов избытка воздуха по блокам котельного агрегата

Составление таблицы исходных данных

Таблица 2.4

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе в камерную газомазутную топку	-	бт	1,05
2	Присосы в топке	-	Дбт	0,05
3	Присосы в фестоне	-	Дбф	0
4	Присосы в первом котельном пучке	-	Дбк1	0,05
5	Присосы во втором котельном пучке	-	Дбк2	0,1
6	Присосы в экономайзере	-	Дбэ	0,4
7	Присосы в газоходах на каждые 10 м длины	-	Дбг	0,05

Порядок расчёта

1. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки:

= бт +Дбт

= 1,05+0,05=1,1

2. Коэффициент избытка воздуха за фестоном:

=+ Дбф =

==1,1

3. Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком:

= + Дбк1

=1,1+0,05=1,15

4. Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком:

=+ Дбк2

=1,15+0,1=1,25

5. Коэффициент избытка воздуха за экономайзером:

=+ Дбэ

=1,25+0,1=1,35

6. Коэффициент избытка воздуха на входе в дымосос (дымовую трубу):

=+ Дбг

=1,35+0,05• =1,6

Таблица 2.5. Результаты расчёта коэффициентов избытка воздуха по блокам газомазутного котельного агрегата

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе в топку	-	бт	1,05
2	Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки	-		1,1
3	Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком	-		1,15
4	Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком	-		1,25
5	Коэффициент избытка воздуха за экономайзером	-		1,35
6	Коэффициент избытка воздуха на входе в дымосос (в дымовую трубу)	-		1,6

Расчёт действительных объёмов воздуха и продуктов сгорания по блокам газомазутного котельного агрегата.

Таблица 2.6. Общие исходные данные для расчётов газоходов

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
				Мазут	Газ
1	Теоретический объём воздуха по составу топлива	м3/кг м3/м3	V	10,626	9,677
2	Теоретический объём водяных паров	м3/кг м3/м3		1,537	19,530
3	Теоретический объём трёхатомных газов	м3/кг м3/м3		1,582	1,037
4	Теоретический объём азота	м3/кг м3/м3		8,395	7,845
5	Плотность сухого природного газа при 0єС и 760 мм рт. ст.	м3/кг м3/м3		-	0,772

Топка котла.

Составление таблицы исходных данных.

Таблица составляется по справочным материалам и результатам предыдущих расчётов.

Таблица 2.7. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе в топку	-	бт	1,05
2	Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки	-		1,1

Порядок расчёта газохода топки котла

1. Среднее (расчётное) значение коэффициента избытка воздуха в топке:

бтср = 0,5•( бт+)

бтср = 0,5•(1,05+1,1)=1,075

2. Избыточное количество воздуха в топке, м3/кг (м3/м3):

ДVт = (бтср - 1)•V

ДVт = (1,075-1)10,626=0,797 м3/кг

ДVт = (1,075-1)9,677 = 0,726 м3/м3

3. Действительный объём водяных паров, м3/кг (м3/м3):

= +0,0161Vт

= 1,537+0,01610,797=1,550 м3/кг

= 19,530+0,01610,726=19,542 м3/м3

4. Действительный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3):

=+++ ДVт

= 1,582+8,395+1,550+0,797=12,324 м3/кг

= 1,037+7,845+19,542+0,726=29,15 м3/м3

5. Объёмная доля трёхатомных газов:

=

= = 0,129

= = 0,0356

6. Объёмная доля водяных паров:

=

= = 0,126

= = 0,671

7. Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров:

 = +

= 0,129+0,126=0,255

= 0,0356+0,671=0,706

8. Масса дымовых газов:

- для мазута, кг/кг

=1+1,306бтср V

=1+1,3061,07510,626=15,919 кг/кг

- для газа, кг/м3

= +1,306 бтср V

= 0,772+1,3061,0759,677=14,359 кг/м3

Первый котельный пучок

Составление таблицы исходных данных

Таблица составляется по материалам предыдущих расчётов.

Таблица 2.8. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе в первый котельный пучок	-	=	1,1
2	Коэффициент избытка воздуха на выходе из первого котельного пучка	-		1,15

Порядок расчёта газохода первого котельного пучка

1. Среднее (расчётное) значение коэффициента избытка воздуха:

бк1ср = 0,5(+)

бк1ср = 0,5(1,1+1,15) = 1,125

2. Избыточное количество воздуха, м3/кг (м3/м3)

= (бк1ср -1)V

= (1,125-1)10,626 = 1,616 м3/кг

= (1,125-1)9,677 = 1,210 м3/м3

3. Действительный объём водяных паров, м3/кг (м3/м3):

= +0,0161

= 1,537+0,01611,616=1,564 м3/кг

= 19,530+0,01611,210=19,550 м3/м3

4. Действительный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3)

= +++

= 1,582+8,395+1,564+1,616=13,157 м3/кг

= 1,037+7,845+19,550+1,210=29,642 м3/м3

5. Объёмная доля трёхатомных газов:

=

= = 1,121

= = 0,0350

6. Объёмная доля водяных паров:

=

= = 0,1189

= = 0,6596

7. Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров:

= +

= 1,121+0,1189=1,2399 = 0,0350+0,6596=0,6946

8. Масса дымовых газов:

- для мазута, кг/кг

= 1+1,306 бк1ср V

= 1+1,3061,12510,626=16,613 кг/кг

- для газа, кг/м3

= +1,306 бк1ср V

= 0,772+1,3061,1259,677=14,989 кг/м3

Второй котельный пучок

Составление таблицы исходных данных

Таблица составляется по материалам предыдущих расчётов.

Таблица 2.9. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе во второй котельный пучок	-	=	1,15
2	Коэффициент избытка воздуха на выходе из второго котельного пучка	-		1,25

Порядок расчёта газохода второго котельного пучка

1. Среднее (расчётное) значение коэффициента избытка воздуха:

бк2ср =0,5(+)

бк2ср =0,5(1,15+1,25)=1,2

2. Избыточное количество воздуха, м3/кг (м3/м3):

= (бк2ср -1)V

= (1,2-1)10,626=2,123 м3/кг

= (1,2-1)9,677=1,935 м3/м3

3. Действительный объём водяных паров, м3/кг (м3/м3):

= +0,0161

= 1,537+0,01612,123=1,572 м3/кг

= 19,530+0,01611,935=19,562 м3/м3

4. Действительный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3)

= +++

= 1,582+8,395+1,572+2,123=13,672 м3/кг

= 1,037+7,845+19,562+1,935=30,379 м3/м3

5. Объёмная доля трёхатомных газов:

=

= = 0,116

= = 0,0342

6. Объёмная доля водяных паров:

=

= = 0,115

= = 0,644

7. Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров:

= +

= 0,116+0,115=0,231

= 0,0342+0,644=0,6782

8. Масса дымовых газов:

- для мазута, кг/кг

= 1+1,306 бк2ср V

= 1+1,3061,210,626=17,654 кг/кг

- для газа, кг/м3

= +1,306 бк2ср V

= 0,772+1,3061,29,677=15,938 кг/м3

Экономайзер

Составление таблицы исходных данных

Таблица составляется по результатам предыдущих расчётов.

Таблица 2.10. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Коэффициент избытка воздуха на входе в экономайзер	-		1,25
2	Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера	-		1,35

Порядок расчёта газохода экономайзера

1. Среднее (расчётное) значение коэффициента избытка воздуха:

бэср = 0,5(+)

бэср = 0,5(1,25+1,35) = 1,3

2. Избыточное количество воздуха, м3/кг (м3/м3):

= (бэср -1)V

= (1,3-1)10,626 = 3,188 м3/кг

= (1,3-1) = 2,903 м3/м3

3. Действительный объём водяных паров, м3/кг (м3/м3):

= +0,0161

= 1,537+0,01613,188=1,589 м3/кг

= 19,530+0,01612,903=19,577 м3/м3

4. Действительный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3)

= +++

= 1,582+8,395+1,589+3,188=14,754 м3/кг

= 1,037+7,845+19,577+2,903=31,362 м3/м3

5. Объёмная доля трёхатомных газов:

=

= = 0,107

= = 0,0331

6. Объёмная доля водяных паров:

=

= = 0,108

= = 0,625

7. Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров:

= +

= 0,107+0,108 = 0,215

= 0,0331+0,625 = 0,6581

8. Масса дымовых газов:

- для мазута, кг/кг

= 1+1,306 бэсрV

= 1+1,3061,310,626=19,041 кг/кг

- для газа, кг/м3

= +1,306 бэсрV

= 0,772+1,3061,39,677 = 17,202 кг/м3

Газоходы до дымососа (до дымовой трубы)

Исходные данные

Таблица составляется по результатам предыдущих расчётов.

Расчётное значение коэффициента избытка воздуха:

= 1,6

Порядок расчёта действительных объёмов дымовых газов, поступающих в дымосос (в дымовую трубу)

1. Расчётное значение коэффициента избытка воздуха:

д = = 1,6

2. Избыточное количество воздуха, м3/кг (м3/м3):

= (д -1)V

= (1,6-1)10,626=6,3756 м3/кг

= (1,6-1)9,677 = 5,8062 м3/м3

3. Действительный объём водяных паров, м3/кг (м3/м3):

= +0,0161

= 1,537+0,01616,3756=1,640 м3/кг

= 19,530+0,01615,8062=19,624 м3/м3

4. Действительный объём дымовых газов, м3/кг (м3/м3)

= +++

= 1,582+8,395+1,640+6,3756=18,022 м3/кг

= 1,037+7,845+19,624+5,8062 = 34,312 м3/м3

5. Объём трёхатомных газов:

=

= = 0,088

= = 0,031

6. Объёмная доля водяных паров:

=

= = 0,091

= = 0,572

7. Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров:

= +

= 0,088+0,091=0,179

= 0,031+0,572=0,603

8. Масса дымовых газов:

- для мазута, кг/кг

= 1 - +1,306дV

= 1 - +1,3061,610,626 = 23,204 кг/кг

- для газа, кг/м3

 = +1,306 бдV

= 0,772+1,3061,69,677 = 20,994 кг/м3

Таблица 2.11. Результаты расчёта действительных объёмов воздуха и продуктов сгорания по газоходам газомазутного котельного агрегата

Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения по газоходам
			топка	1 котельный пучок	2 котельный пучок	Экономайзер	Газоходы дымохода
Расчётное значение коэффициента избытка воздуха	-	()i	1,075	1,125	1,2	1,3	1,6
Избыточное количество воздуха	м3/кг м3/м3	(V)i	0,797 0,726	1,616 1,210	2,123 1,935	3,188 2,903	6,3756 5,8062
Действительный объём водяных паров	м3/кг м3/м3	(VН2О)i	1,550 19,542	1,564 19,550	1,572 19,562	1,589 19,577	1,640 19,624
Действительный объём дымовых газов	м3/кг м3/м3	(Vг)i	12,324 29,15	13,157 29,642	13,672 30,379	14,754 31,362	18,022 34,312
Объёмная доля трёхатомных газов	-	(rRO2)i	0,129 0,0356	1,121 0,0350	0,116 0,0342	0,107 0,0331	0,088 0,031
Объёмная доля водяных паров	-	(rН2О)i	0,126 0,671	0,1189 0,6596	0,115 0,644	0,108 0,625	0,091 0,572
Объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров	-	(rп)i	0,255 0,706	1,2399 0,6946	0,231 0,6782	0,215 0,6581	0,179 0,603
Массы дымовых газов	кг/кг	(Gп)i	15,919 14,359	16,613 14,989	17,654 15,938	19,041 17,202	23,204 20,994
Температура точки росы	С	tр	-	-	-	0,100	0,100

3. Определение энтальпии продуктов сгорания по блокам газомазутного котельного агрегата (на 1 кг мазута и на 1 м3 природного газа)

Топка котла

Для топки при камерном сжигании мазута или природного газа энтальпия продуктов сгорания определяется в диапазоне температур =8002000С, с шагом 100С

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки = 1,075

- для мазута

Таблица 3.1

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
800	3315	2869
900	3779	3252
1000	4248	3645
1100	4719	4048
1200	5193	4452
1300	5679	4856
1400	6174	5270
1500	6664	5684
1600	7163	6099
1700	7665	6514
1800	8168	6928
1900	8679	7353
2000	9187	7778

- для газа

Таблица 3.2

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
800	3112	2613
900	3547	2961
1000	3989	3319
1100	4431	3687
1200	4878	4035
1300	5336	4422
1400	5803	4800
1500	6266	5177
1600	6757	5555
1700	7212	5932
1800	7688	6309
1900	8172	6697
2000	8654	7084

1. Расчётная энтальпия продуктов сгорания (для каждой температуры из рассматриваемого диапазона), ккал/кг (ккал/м3):

Iт = + ( -1)

Iт = 3315+(1,075-1)2869 = 3530,175

Iт = 3779+(1,075-1)3252 = 4022,9

Iт = 4248+(1,075-1)3645 = 4521,375

Iт = 4719+(1,075-1)4048 = 5022,6

Iт = 5193+(1,075-1)4452 = 5526,9

Iт = 5679+(1,075-1)4856 = 6043,2

Iт = 6174+(1,075-1)5270 = 6869,25

Iт = 6664+(1,075-1)5684 = 7090,3

Iт = 7163+(1,075-1)6099 = 7620,425

Iт = 7665+(1,075-1)6514 = 8153,55

Iт = 8168+(1,075-1)6514 = 8656,55

Iт = 8679+(1,075-1)7353 = 9230,475

Iт = 9187+(1,075-1)7778 = 9770,35

Iт = + ( -1)

Iт = 3112+(1,075-1)2613 = 3307,975

Iт = 3547+(1,075-1)2961 = 3769,075

Iт = 3989+(1,075-1)3319 = 4237,925

Iт = 4431+(1,075-1)3687 = 4707,525

Iт = 4878+(1,075-1)4035 = 5180,625

Iт = 5336+(1,075-1)4422 = 5667,65

Iт = 5803+(1,075-1)4800 = 6163

Iт = 6266+(1,075-1)5177 = 6657,275

Iт = 6757+(1,075-1)5555 = 7173,625

Iт = 7212+(1,075-1)5932 = 7656,9

Iт = 7688+(1,075-1)6309 = 8161,175

Iт = 8172+(1,075-1)6697 = 8674,275

Iт = 8654+(1,075-1)7084 = 9185,3

Первый котельный пучок

Для первого котельного пучка энтальпия продуктов сгорания определяется в диапазоне температур =4001100С

Коэффициент избытка воздуха на выходе из первого котельного пучка: = 1,15 - для мазута

Таблица 3.3

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
400	1573	1375
500	1994	1736
600	2421	2103
700	2862	2486
800	3315	2869
900	3779	3552
1000	4248	3645
1100	4719	4048

- для газа

Таблица 3.4

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
400	1479	1252
500	1873	1581
600	2274	1918
700	2687	2264
800	3112	2613
900	3547	2961
1000	3989	3319
1100	4431	3687

1. Расчётная энтальпия продуктов сгорания (для каждой температуры рассматриваемого диапазона), ккал/кг (ккал/м3):

Iк1 = + ( -1)

Iк1 = 1573+(1,15-1)1375 = 1179,25

Iк1 = 1994+(1,15-1)1736 = 2254,4

Iк1 = 2421+(1,15-1)2106 = 2736,9

Iк1 = 2862+(1,15-1)2486 = 3234,9

Iк1 = 3315+(1,15-1)2869 = 3745,35

Iк1 = 3779+(1,15-1)3552 = 4311,8

Iк1 = 4248+(1,15-1)3645 = 4794,75

Iк1 = 4719+(115-1)4048 = 5326,2

Iк1 = + ( -1)

Iк1 = 1479+(1,15-1)1252 = 1666,8

Iк1 = 1873+(1,15-1)1581 = 2110,15

Iк1 = 2274+(1,15-1)1918 = 2558,7

Iк1 = 2687+(1,15-1)2264 = 3026,6

Iк1 = 3112+(1,15-1)2613 = 3503,95 Iк1 = 3547+(1,15-1)2961 = 3991,15

Iк1 = 3989+(1,15-1)3319 = 4486,85 Iк1 = 4431+(1,15-1)3687 = 4984,05

Второй котельный пучок.

Для второго котельного пучка энтальпия продуктов сгорания определяется в диапазоне температур =200500С

Коэффициент избытка воздуха на выходе из второго котельного пучка:

= 1,25

- для мазута

Таблица 3.5

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
200	766	676
300	1163	1022
400	1573	1375
500	1994	1736

- для газа

Таблица 3.6

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
200	722	615
300	1095	931
400	1479	1252
500	1873	1581

1. Расчётная энтальпия продуктов сгорания (для каждой температуры рассматриваемого диапазона), ккал/кг (ккал/м3):

Iк2 = +( -1)

Iк2 = 766+(1,25-1)676 = 935

Iк2 = 1163+(1,25-1)1022 = 1418,5

Iк2 = 1573+(1,25-1)1375 = 1916,75

Iк2 = 1994+(1,25-1)1736 = 2488

Iк2 = + ( -1)

Iк2 = 722+(1,25-1)615 = 875,75

Iк2 = 1095+(1,25-1)931 = 1327,75

Iк2 = 1479+(1,25-1)1252 = 1792

Iк2 = 1873+(1,25-1)1581 = 2268,25

Экономайзер.

Для экономайзера энтальпия продуктов сгорания определяется в диапазоне температур =100400С

Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера:

= 1,35

- для мазута

Таблица 3.7

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
100	379	336
200	766	676
300	1163	1022
400	1573	1375

- для газа

Таблица 3.8

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
100	358	306
200	722	615
300	1095	931
400	1479	1252

2. Расчётная энтальпия продуктов сгорания (для каждой температуры рассматриваемого диапазона), ккал/кг (ккал/м3):

Iэ = +( -1) + Iзл.э

Iэ = 379+(1,35-1)336+0 = 496,6

Iэ = 766+(1,35-1)676+0 = 1002,6

Iэ = 1163+(1,35-1)1022+0 = 1520,7

Iэ = 1573+(1,35-1)1375+0 = 2054,25

Iэ = 358+(135-1)306+0 = 461,1

Iэ = 722+(1,35-1)615+0 = 937,25

Iэ = 1095+(1,35-1)931+0 = 1420,85

Iэ = 1479+(1,35-1)1252+0 = 1917,2

Газоходы до дымососа (до дымовой трубы)

Для газоходов энтальпия продуктов сгорания определяется в диапазоне температур =100300С

Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера:

= 1,6

- для мазута

Таблица 3.9

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
100	379	336
200	766	676
300	1163	1022

- для газа

Таблица 3.10

Температура, , С	Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, , ккал/кг	Энтальпия теоретического объёма воздуха, , ккал/кг
100	358	306
200	722	615
300	1095	931

1. Расчётная энтальпия продуктов сгорания (для каждой температуры рассматриваемого диапазона), ккал/кг (ккал/м3):

Iд = +( -1)

Iд = 379+(1,6-1)336 = 580,6

Iд = 766+(1,6-1)676 = 1171,6

Iд = 1163+(1,6-1)1022 = 1776,2

Iд = +( -1)

Iд = 358+(1,6-1)306 = 541,6

Iд = 722+(1,6-1)615 = 1091 Iд = 1095+(1,6-1)931 = 1653,6

Результаты расчёта энтальпии продуктов сгорания по блокам газомазутного котельного агрегата

- для мазута

Таблица 3.11

Температура, , С	Энтальпии продуктов сгорания по блокам, ккал/кг
	Топка, Iт	1 котельный пучок, Iк1	2 котельный пучок, Iк2	Экономайзер, Iэ	Газоходы дымохода, Iд
100				496,6	580,6
200			935	1002,6	1171,6
300			1418,5	1520,7	1776,2
400		1179,25	1916,75	2054,25
500		2254,4	2488
600		2736,9
700		3234,9
800	3530,175	3745,35
900	4022,9	4311,8
1000	4521,375	4794,75
1100	5022,6	5326,2
1200	5526,9
1300	6043,2
1400	6869,25
1500	7090,3
1600	7620,425
1700	8153,55
1800	8656,55
1900	9230,475
2000	9770,35

- для газа

Таблица 3.12

100				461,1	541,6
200			875,75	937,25	1091
300			1327,75	1420,85	1653,6
400		1666,8	1792	1917,2
500		2110,15	2268,25
600		2558,7
700		3026,6
800	3307,975	3503,95
900	3769,075	3991,15
1000	4237,925	4486,85
1100	4707,525	4984,05
1200	5180,625
1300	5667,65
1400	6163
1500	6657,275
1600	7173,625
1700	7656,9
1800	8161,175
1900	8674,275
2000	9185,3

4. Тепловой баланс газомазутного котельного агрегата

При работе котельного агрегата на газе или мазуте составление его теплового баланса заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом с одной стороны, и суммой полезно использованного тепла Q1 и тепловых потерь Q2, Q3, Q5, с другой стороны, ккал/кг (ккал/м3):

+ Q1 + Q2 + Q3 + Q5

или в процентах по отношению к величине :

q1 + q2 + q3 + q5 = 100%

Здесь: Q2 - потери тепла с уходящими газами;

Q3 - потери тепла от химической теплоты сгорания топлива;

Q5 - потери тепла от наружного охлаждения.

На основании теплового баланса вычисляются коэффициент полезного действия котельного агрегата и необходимый расход топлива.

Расчёт теплового баланса котельного агрегата на мазуте.

Составление таблицы исходных данных.

Таблица 4.1. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Низшая теплота сгорания заданного типа мазута	ккал/кг		9620
2	Температура топлива (нормированная величина)	С	tтл	120
3	Температура холодного воздуха на входе в котел	С	хв	30
4	Теплоёмкость холодного воздуха при температуре хв		схв	0,315
5	Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива	%	q3	0,5
6	Потери тепла от наружного охлаждения	%	q5	1,2
7	Температура охлаждающих дымовых газов за экономайзером котельного агрегата (принимается по техническим характеристикам котельного агрегата)	С	ух	172
8	Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера	-		1,35
9	Энтальпия уходящих газов за экономайзером (при существующих значениях величин ух и	ккал/кг	Iух	496,6
10	Количество вырабатываемого насыщенного пара (для заданного типа котла)	кг/ч	Dнп	25000
11	Коэффициент расхода воды на продувку котла (не более 0,1 от величины Днп)	-	kпр	0,000004
12	Давление вырабатываемого насыщенного пара (по техническим характеристикам котла)	ата	нп	14
13	Энтальпия вырабатываемого насыщенного пара при давлении в барабане котла нп	ккал/кг	i	617,1
14	Энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла нп	ккал/кг	i	45,44
15	Температура питательной воды на входе в котельный агрегат (по техническим характеристикам котла)	С	tпв	100
16	Теплоёмкость воды	ккал/(кгград)	св	1,0

Порядок расчёта теплового баланса

Теплоёмкость мазута при температуре tтл:

стл = 0,415+0,0006120=0,487 ккал/(кгград)

Физическое тепло мазута:

iтл = стл tтл

iтл = 0,487120=58,44 ккал/кг

Располагаемое тепло на 1 кг сжигаемого мазута (при отсутствии внешнего подогрева воздуха и без учёта тепла пара на распыл мазута), ккал/кг:

= + iтл

= 9620+58,44=9678,44 ккал/кг

Потери в котельном агрегате (в % от величины

Энтальпия холодного воздуха на входе в котел, ккал/кг:

= V схв ух

= 10,6260,31530=100,4157 ккал/кг

Потери тепла с уходящими газами (за экономайзером), %:

q2 = 100 q2 = 100 = = 0,0374

Суммарные потери тепла в котельном агрегате, %:

q = q2 + q3 + q5

q = 0,0374 + 0,5 + 1,2 = 1,7374%

Коэффициент полезного действия котельного агрегата, %:

ка = 100 - q

ка = 100 - 1,7374 = 98,2626%

Расчётное значение энтальпии насыщенного пара, ккал/кг:

iнп = i

iнп = 617,1 ккал/кг

Расчётное значение энтальпии кипящей воды, ккал/кг:

iкип = 45,44 ккал/кг

Энтальпия питательной воды, ккал/кг:

iпв = св tпв

iпв = 1,0 100 = 100 ккал/кг

Полное количество тепла, получаемое в котельном агрегате при выработке насыщенного пара (теплопроизводительность котельного агрегата), ккал/ч:

Qка = Dнп (iнп - iпв) + Dнп kпр (iкип - iпв)

Qка = 25000(617,1-100)+250000,000004(45,44-100)=12927,5103 ккал/ч

Расход топлива, передаваемого в топку, кг/час

В =

В = = 1359,318 кг/ч

Расчётный расход топлива (используется для аэродинамического расчёта котельного агрегата), кг/ч

Вр = В

Вр = 1359,318 кг/ч

Таблица 4.2. Результаты расчёта теплового баланса котельного агрегата на мазуте

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Располагаемое тепло на 1 кг сжигаемого топлива	ккал/кг		9678,44
2	Потери тепла с уходящими газами	%		0,0374
3	Суммарные потери тепла в котельном агрегате	%		1,7374
4	Коэффициент полезного действия	%	ка	98,2626
5	Теплопроизводительность котельного агрегата	ккал/кг	Qка	12927,5103
6	Расход топлива, подаваемого в топку	кг/ч	В	1359,318
7	Расчётный расход топлива	кг/ч	Вр	1359,318

Расчёт теплового баланса котельного баланса котельного агрегата на природном газе.

Составление таблицы исходных данных

Таблица составляется по данным проектного задания, справочным материалам и результатов предыдущих расчётов

Таблица 4.3. Исходные данные

№ п/п	Наименование параметров	Размерность	Обозначение	Численные значения
1	Низшая теплота сгорания сухого газа	ккал/м3		8730
2	Температура топлива нормированная величина	С	tтл	20
3	Температура холодного воздуха на входе в котел	С	хв	30
4	Теплоёмкость холодного воздуха при температуре хв	ккал/(кгград)	св	0,315
5	Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива	%	q3	0,5
6	Потери тепла от наружного охлаждения	%	q5	1,2
7	Температура уходящих дымовых газов за экономайзером котельного агрегата (принимается по техническим характеристикам котельного агрегата)	С	ух	142
8	Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера	-		1,35
9	Энтальпия уходящих газов за экономайзером (при соответствующих значениях величин ух и	ккал/м3	Iух	435,1
10	Количество вырабатываемого насыщенного пара (для заданного типа котла)	кг/ч	Dнп	25000
11	Коэффициент расхода воды на продувку котла (не более 0,1 от величины Dнп)	-	kпр	0,000004
12	Давление вырабатываемого насыщенного пара (по техническим характеристикам котла)	ата	нп	14
13	Энтальпия вырабатываемого насыщенного пара при давлении в барабане котла нп	ккал/кг	i	617,1
14	Энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла нп	ккал/кг	i	45,44
15	Температура питательной воды на входе в котельный агрегат (по техническим характеристикам котла)	С	tпв	100
16	Теплоёмкость воды	ккал/(кгград)	св	1,0

Порядок расчёта теплового баланса

1. Располагаемое тепло на 1 м3 сжигаемого газа (при отсутствии внешнего подогрева воздуха) ккал/м3:

=

= 8730 ккал/м3

2. Потери в котельном агрегате (в% от величины :

2.1. Энтальпия холодного воздуха на входе в котел, ккал/м3

 = V схв хв

= 9,677 0,315 30 = 91,4476 ккал/м3

2.2. Потери тепла с уходящими газами (за экономайзером), %:

q2 = 100

q2 = 100 = 3,5699 %

2.3. Суммарные потери тепла в котельном агрегате, %:

q = q2 + q3 + q5

q = 3,5699+0,5+1,2 = 5,2699 %

3. Коэффициент полезного действия котельного агрегата, %

ка = 100 - q

ка = 100 - 5,2699 = 94,7301%

4. Расчётное значение энтальпии насыщенного пара, ккал/кг:

iнп = i

iнп = 617,1 ккал/кг

5. Расчётное значение энтальпии кипящей воды, ккал/кг:

iкип = 45,44 ккал/кг

6. Энтальпия питательной воды, ккал/кг:

iпв = св tпв

iпв = 1,0 100 = 100 ккал/кг

7. Полное количество тепла, получаемое в котельном агрегате при выработке насыщенного пара (теплопроизводительность котельного агрегата), ккал/ч:

= Dнп (iнп - iпв) + Dнп kпр (iкип - iпв)

Qка = 25000(617,1-100)+250000,000004(45,44-100)=12927,5103 ккал/ч

8. Расход топлива, передаваемого в топку, кг/час

В =

В = = 1563,20 кг/ч

5. Тепловой расчёт топочной камеры

5.1. Определение размеров топочной камеры

При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств, при этом считаются известными конструктивные характеристики топки и экранных поверхностей.

1. Определяем сечение топки по осям труб экранов fт , м2:

fт =

где = ()qf - расчётное тепловое напряжение, для котлов с паропроизводительностью D950 т/ч = qf . Чем выше , тем меньше сечение топки в плане, но больше её высота.

qf = 9,3 мВт/м2

= ()9,3 = 7,2336

fт = = = 1,81 м2

2. Глубина топочной камеры b, м:

b = () Dа

где Dа = 0,65 - диаметр выходной амбразуры горелки, м

b = 0,46 м

3. Рекомендуемая ширина топки в свету, м:

а = = = 3,89 м

4. Высота газового окна у задней стенки топки (за ширмами) h'г.о., м: - П-компоновка котла за ширмами: hг.о = b 0,46 м

5. Высота вертикальных ширм hш, с учётом наклона нижней плоскости горизонтального газохода в 40-45 и при наличии аэродинамического выступа «носа» на задней стенке топочной камеры:

hш = hг.о = 0,91670,46 = 0,43 м

Объём топочной камеры зависит от паропроизводительности и допустимого теплового напряжения топочного объёма qv.

где qv теплонаряжение объёма топочной камеры (на мазуте).

6. Минимально допустимый объём топки, м2:

=

топочный котельный паропроизводительность

где Вр =1359,32 кг/ч

= 9620 ккал/кг

qv = 537103 ккал/м3ч

= = 24,35 м2

7. Расчётный объём топочной камеры всегда больше минимального и зависит от выбранной температуры газов на выходе из топочной камеры m:

- для газа и мазута

= (3)

= (3) = 124,82 кВт/м3

8. Расчётное тепловое напряжение топочного объёма, кВт/м3:

=

= 104103 ккал м3/ч = 120,95 кВт/ м3

9. Объём верхней половины холодной воронки:

Vх.в = (b+

- при наклоне стен холодной воронки под углом от горизонтали:

hх.в = 0,5(bb)tg

где b = 0,8/1,2 = 0,66м; tg = 30/35 = 0,85 hх.в = 0,5(0,460,66)0,85 = 0,12

Vх.в. = (0,46+ = 0,10 м3

10. Объём верхней части топочной камеры:

Vв.ч = аbhш

где b - глубина верхней части топки за вычетом выступающих ширм, м

Vв.ч = 3,890,140,43=0,23м3

11. Объём призматической части топки, м3:

Vпр = = 124,820,100,23 = 2,98 м3

12. Высота призматической части топки, м:

hпр = = = 1,65 м

13. Расчётная высота топочной камеры, м:

= 0,5hх.в + hпр + hш

= 0,50,13+1,65+0,43 = 0,49 м

14. Расчётная поверхность стен, м2:

= 7 (2/3

= 7 (124,82) 2/3 = 174,83 м2

5.2. Тепловые характеристики топочной камеры

Расчёт топочной камеры заключается в определении её восприятия, размеров необходимой лучевоспринимающей поверхности экранов и объёма топки, обеспечивающих снижение температуры продуктов сгорания до заданного значения.

1. Полезное теловыделение, ккал/кг

Qт = + Qв

где q3 =0,50 - потери теплоты с химическим недожогом, %

q4 =0,20 - потери теплоты с механическим недожогом, %

q6шл - потери теплоты со шлаком, %

Присосы воздуха в топке и в пылесистеме:

- в экономайзере - 0,40;

- в газоходах - 0,05

Qв - теплота, вносимая воздухом в топку

Теплота поступающего в топочную камеру воздуха складывается из энтальпии горячего воздуха, определяемой на основании выбранной температуры, относительного избытка воздуха вгв и энтальпии присосов холодного воздуха:

Qв = вгв • +(Дб+Дбпл)

где вгв = 1

Qв = 1•1142+(0,05+0,05)•1005=1242,5 ккал/кг

Расчёт потерь с физическим теплом шлака выполняется по формуле:

q6шл =

q6шл =

Qт = 9620•+2031,1=11658,82 ккал/кг

2. Для учета распределения температуры в топке служит параметр М, который зависит от относительной температуры положения максимальной температуры пламени по высоте топки:

При сжигании мазута коэффициент М равен:

М=0,52-0,5•Хт

где Хт - характеризирует относительную высоту положения зоны максимальных температур в топке

Хт = =

где hг - расчётная высота горелок от пода топки;

hг - расчётная высота, заполняющая топку факела

3. Определение температуры газов на выходе из топки ?"т:

3.1. Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощающей способности (критерий Бугера)

Вu = kР•Sт

где Sт - эффективная толщина излучающего слоя топочной камеры

Sт =3,6

где Vт, Fст - объём и площадь поверхности стен топочной камеры, м3 и м2;

Р=0,1 мПа - давление в топочной камере;

k - коэффициент поглощения топочной среды

k = kгrп+kс

где kс - коэффициент ослабления лучей сжатыми частицами

kс = 0,3•(2-бт)•(1,6•10-3•

где Ср/Нр - соотношение между содержанием кислорода и водорода в рабочей массе топлива:

0.12•(•0,4)+(

kс = 0,3•(2-1,05)•(1,6•10-3•1196-0,5)=0,41

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (RO2, H2O):

kг =

где rп = rRO2 + rН2О - объёмная доля трёхатомных газов

rп = 0,0356+0,671=0,7066

kг = =7,24

Коэффициент поглощения топочной среды:

k = kгrп • kс = 7,24•0,7066•0,41=2,09

Вu = 2,09•0,1•2,57=0,54

3.2. По найденному значению Вu определяем эффективное значение критерия Бугера:

Bu = 1,6 ?n

Bu = 1,6 ?n = 1,6 ?n = 0,73

3.3. Температура газов на выходе из топки:

= 0,6 - 273

где Та - абсолютная адиабатная температура горения из топки;

(Vс)ср - средняя суммарная теплоёмкость;

ср - коэффициент загрязнения поверхности (все виды топлива)

(Vс)ср =

где - энтальпия продуктов сгорания топлива, на выходе из топки, определяемая по принятой ранее температуре и избытку воздуха на выходе из топки т;

(Vс)ср =

= 0,6 - 273 =

0,6 - 273 = 1654,26 С

4. Общее количество теплоты, переданное излучением от газов к поверхности топки, определяется разностью между полезным тепловыделением в зоне горения и энтальпией газов на выходе из топки:

Qл = Qт - = 11658,82 - 4719 = 6939,82 ккал/кг

5. Среднее тепловое напряжение экранов топки:

qл =

где х - степень экранирования стен топки

х = 0,975 - 0,985

qл = = 54,77 кВт/м3

6. Тепловой расчёт поверхностей нагрева радиационной поверхности

6.1. Тепловосприятие радиационной поверхности:

Qрп =

где Fл.р.п - площадь лучевоспринимающей рабочей поверхности нагрева;

Fл.р.п = (а b) + Fст = (3,89 0,46) + 174,83 = 176,61 м3

в - коэффициент неравномерности тепловосприятия для потолка и верхней части топки

Qрп = = = 24303,85 ккал/кг

6.2. Тепловосприятие поверхностей нагрева в области горизонтального газохода:

Qп.г.г. =

где г.г. - средняя температура газов в горизонтальном газоходе, С;

q0 - удельное теплонапряжение поверхности при средней температуре газов в горизонтальном газоходе 1000 °С и в поворотной камере - 890 °С, кВт/м2

Qп.г.г. = = = 8331,757 1,990 ккал/кг

6.3. Тепловосприятие поверхностей в поворотной камере:

Qп.к. =

где sп.к. - эффективная толщина излучения объёмов газов в поворотной камере;

Qп.к. = = = 5208,48 1,244 ккал/кг

6.4. Суммарное тепловосприятие радиационного пароперегревателя

Qр.п.п = Qр.п + Qг.г. + Qп.к. = 5,805+1,990+1,244 = 9,039 ккал/кг

7. Расчёт тепловосприятия ширмовой поверхности пароперегревателя

7.1. Определяем тепло, полученное прямым излучением из топки, учитывая взаимный теплообмен между топкой, ширмовым пароперегревателем в районе ширм и поверхностью нагрева за ширмами

= -

где - теплота, полученная ширмовой поверхностью прямым излучением из топки, ккал/кг

=

где - лучевоспринимающая поверхность входного сечения ширм со стороны топки, м2

- следует принимать для верхней части топки;

- коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между объемом топки и ширмовой поверхностью;

- расчётный расход топлива, кг/с

= hг.о. b = 0,46 0,46 = 0,21 м

= = = 3,106 ккал/кг

1)  - теплоизлучение из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами:

= +

где - поправочный коэффициент (принимается при сжигании углей, жидких топлив - 0,5; сланцев - 0,2; природного газа - 0,7);

= + = 0,829+0,240 = 1,068 0,255 ккал/кг

2) = 3,106 - 0,255 = 2,851 ккал/кг

7.2. Расчёт количества теплоты, отданное газами ширмовому пароперегревателю из межтрубного пространства

= ( - )

где и - энтальпия газов на выходе из ширм. Определяется по предварительно заданному значению температуры газов на выходе из ширм;

- коэффициент сохранения тепла

= 0,98(1010-500,1) = 499,7 119,36 ккал/кг

8. Расчёт конвективного пароперегревателя

Количества тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе:

= ( -

где - расход перегретого пара, кг/с

- переизлучение теплоты из топки

- энтальпия пара на входе и выходе конвективного пароререгревателя

= ( - = 36184,24 = 8653,24 ккал/кг

9. Расчёт трубчатого воздухоподогревателя

1) Тепловосприятие трубчатого воздухоподогревателя:

Qвп = (вгв + ) • ( - )

где вгв - отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому

вгв = бгор - Дбвп = 1,04 - 0,2 = 0,84

где Дбвп - присосы воздуха в воздухоподогревателе

, - энтальпии теоретического объёма горячего воздуха на выходе из воздухоподогревателя и холодного воздуха на входе в воздухоподогреватель

Qвп = (0,84 + ) • ( - ) = 0,855•5364 = 1095,40 ккал/кг

2) По уравнению теплового баланса по газовой стороне рассчитывается энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель:

= + - Д•

= - 0,03• = 1700,75 - 35,19 = 1665,56 ккал/кг

10. Расчёт водяного экономайзера

1) В барабанном котле его тепловосприятие определяется как остаток полезно воспринятой теплоты в котле:

Qвэ = • kк - (Qл + + ) • (1-0,01•q4)

Qвэ = • 94,4 - (6939,82 + + ) • (1-0,01•0,02) = 3825247,536 - 15712,4 • 0,998 = 3809,53 •103 ккал/кг

11. Составление прямого баланса котла

1) Расчёт тепловосприятия распределения котельного агрегата:

ДQ = • - (Qл + + + ) • ()

ДQ = •-(6939,82+++)•() = 5,116 • 0,998 = 5,105

2) Относительная величина невязки:

?Q = • 100% ? 0,5%

?Q = • 100% = 0,0126

0,0126% < 0,5%

невязка менее 0,5%

Расчёт окончен.

В завершении расчета поверхностей нагрева котла выполняется эскизный чертеж котла (продольный и поперечный разрезы).

Литература

1. Котельные установки и парогенераторы: Учебное пособие. - Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина, 2005 - 97стр.;

2. Паровые и водогрейные котлы малой и средней мощности: Учебное пособие для студентов Высших учебных заведений. - Б.А. Соколов, 3 Изд. М: Издательский центр «Академия», 2011 - 128стр.;

3. Теплорегулирующие установки систем теплоснабжения. М.: «Издательство машиностроения-1», 2006 - 240стр.;

4. Тепловой расчёт котлов (нормативный метод) - Второе издание, Спб.: Издательсво НПОЦКТИ, 1998 - 257стр.;

5. Аэродинамический расчёт котельных установок (нормативный метод) под редакцией С.И. Мощана, Издательство Третье, Л.: Энергия, 1977 - 256стр.

Размещено на Allbest.ru