Тепловой расчет парового котла Т-11

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Описание котла

1.1 Выбор системы шлакоудаления и углеразмольных мельниц

1.2 Выбор температуры подогрева воздуха

2. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

3. Определение коэффициента полезного действия и расхода топлива.

4. Расчет топки

4.1 Определение геометрических характеристик

Тепловой расчет топки

5 . Расчет ширмового пароперегревателя

5.1 Геометрические размеры ширмового пароперегревателя

5.2 Тепловой расчет ширмового пароперегревателя с учетом дополнительных поверхностей

6. Расчет конвективного пароперегревателя

6.1 Расчет геометрических характеристик пароперегревателя

6.2 Тепловой расчет конвективного пароперегревателя

7. Расчет трубчатого воздухоподогревателя

7.1 Расчет геометрических характеристик

7.2 Тепловой расчет трубчатого воздухоподогревателя ни

8. Расчет экономайзера

8.1 Расчет геометрических характеристик

8.2 Тепловой расчет экономайзера

9. Расчетная невязка теплового баланса

Выводы

Литература

Подготовка исходных данных

котел топливо экономайзер температура

1.Тип котла ТП-11 (по ГОСТу Е 180-98 КТ)

2. Паропроизводительность котла

3. Температура перегретого пара

4. Температура питательной воды

5. Температура уходящих газов

6. Температура холодного воздуха

7. Топливо: Каменный уголь, Россия, Приморский край, Липовецкое месторождение

Марка - Д.

Класс или продукт обогащения: Р, СШ

По номеру топлива из [2, с. 158…163, табл.1] выписываем его элементарный состав, % и характеристики топлива.

6	33,8	0,4	46,1	3,6	0,5	9,6

Производим проверку 6+33,8+,4+46,1+3,6+0,5+9,6=100%

Низшая теплота сгорания

Выход летучих

Температура жидко-плавкого состояния золы:

Абразивность золы : = 60,0%

1. Описание котла

Рис. 1 Эскиз продольного разреза котла

Котел ТП-11предназначен для работы с теплофикационными турбинами при сжигании высокореакционных каменны углей.

Котел вертикально-водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией, П-образной компоновки.

Топочная камера призматическая, открытого типа, полностью экранирована трубами диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 20), расположенными с шагом 64 мм. В нижней части топки трубами фронтового и заднего экранов образованы скаты «холодной воронки». В верхней части топки трубами заднего экрана образован выступ для улучшения аэродинамических характеристик в верхней части топки.

Удаление шлака твердое, механизированное, непрерывное, со шнековым транспортером .

Топка оборудована 4 прямоточно - щелевыми горелками горелками , расположенными в один ярус на боковых стенках.

Барабан котла сварной конструкции имеет внутренний диаметр 1600 мм и толщину стенки 115 мм (сталь 16ГМА).

Сепарационные устройства выполнены по двухступенчатой схеме испарения: 1 ступень испарения размещена в барабане и представляет собой сочетание внутрибарабанных циклонов и промывочных устройств; 2 ступень испарения состоит из двух выносных циклонов.

Вода из барабана к испарительным экранам подаётся 14 стояками диаметром 216 мм (сталь 20). Водопаровая смесь из экранов в барабан отводится трубами диаметром 13313 мм(сталь 20).

Пароперегреватель радиационно-конвективного типа . Радиационная часть выполнена в виде потолочного перегревателя из труб 32х4 мм (сталь 20). Ширмы и конвективная часть пароперегревателя изготовлены из труб 32х4 мм (12Х1МФ).

Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата, получаемого в специальной установке котла .

Экономайзер водяной из труб 32х3,5 (сталь 20) мм и трубчатый воздухоподогреватель из труб 50х1,5 мм(Ст 3) смонтированы последовательно в опускном газоходе. При нагревании конвективная шахта расширяется вверх.

Обмуровка котла представляет собой натрубную изоляцию из вулканитовых плит или асбоперлитовой напыляемой массы, огнеупорные материалы применены только в амбразурах горелок и гарнитурах .

Для очистки топочной камеры и пароперегревателя от золовых отложений предусмотрена паровая обдувка, по опускному конвективному газоходу- дробеочистка .

Котел снабжен необходимой арматурой, устройствами отбора проб пара и воды , контрольно-измерительными приборами . Процессы питания котла, регулирования температуры перегрева пара и горения автоматизированы.

Котёл спроектирован с учётом удобства проведенияремонтов.

1.1 Выбор типа шлакоудаления и углеразмольных мельниц

Характеристика топлива	Условия	Тип шлакоудаления
Зольность на рабочую массу	33,8 > 20	ЖШУ
Температура начала житкоплавкого состояния золы	1500 > 1300	ТШУ
Выход летучих веществ	50 > 25	ТШУ
Абразивные свойсва золы	50= 50	ТШУ

Вывод: ТШУ целесообразно при сжигании топлив с тугоплавкой золой (), а также для топлив с высоким выходом летучих веществ (>25%). При этом из-за большого выхода летучих потери с механическим недожогом остаются относительно низкими. Топки с ТШУ имеют более низкие тепловые напряжения и температуру газов в зоне ядра факела, что снижает образование оксидов азота NO_x.. Следовательно, для данного вида топлива я принимаю систему ТШУ.

В зависимости от системы шлакоудаления и конструкции топки принимаем следующие характеристики по табл.2 1:

- Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

- Потеря тепла с химическим недожогом :

- Потеря тепла с механическим недожогом :

- Доля золы в уносе

Выбор углеразмольных мельниц по табл.3[1]

Для каменных углей в данном случае марка Д коэффициент размолоспособности :

Выход летучих:

Т.к. для углей с СМ применять не рекомендуется, выбираем ШБМ

Тонкость размола пыли:

1.2 Выбор температуры подогрева воздуха

Для угля марки Д, при ТШУ,

принимаем:

2. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

По общепринятой методике объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 кг твёрдого топлива.

Для твёрдого топлива расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания (при ) производим из состава рабочей массы:

Теоретический объем воздуха

Теоретический объем азота

Объем сухих трехатомных газов

Теоретический объем водяных паров

Теоретический объем продуктов сгорания

Коэффициент избытка воздуха и присосы воздуха по каждому участку газохода приведены в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент избытка воздуха и присосы воздуха по каждому участку газохода

Участок газохода котла	Условное обозначение
1. Топка,ширма	Т,Ш	0,05	1,2
2. Пароперегреватель 2 ст.	Пе2	0,03	1,23
3. Пароперегреватель 1 ст.	Пе1	0,03	1,26
4. Экономайзер	Эк	0,02	1,28
5. Воздухоподогреватель	Вп	0,03	1,31

Действительные объёмы воздуха и продуктов сгорания при б >1. Результаты сводим в таблицу 2.

Объём воздуха

Объем водяных паров.

Объем продуктов сгорания.

Масса продуктов сгорания.

Объемные доли трехатомных газов.

;

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания.

Таблица 2. Характеристики продуктов сгорания на поверхности котла

Наименование Величины.	Обозн.	Единиц Измер.	Т,Ш	Пе2	Пе1	Эк	Вп
1.Коэффициент избытка воздуха за ступенью.		-	1,2	1,23	1,26	1,28	1,31
2.Средний коэфф. Избытка воздуха в газоходе.		-	1,20	1,215	1,245	1,27	1,295
3. Объем водяных паров.			0,566	0,567	0,57	0,572	0,574
4. Объем дымовых газов.			6,12	6,2	6,34	6,46	6,581
5. Объемная доля сухих трехатомн. Газов.		---	0,1405	0,139	0,136	0,133	0,131
6. Объемная доля водяных паров.		---	0,0925	0,0915	0,0899	0,0885	0,0872
7. Суммарная доля трехатом. Газов.		---	0,233	0,2305	0,226	0,2215	0,215
8. Масса дымовых газов.			8,092	8,183	8,369	8,524	8,679
9. Концентрация золы в дымовых газах.			3,97	3,92	3,84	3,77	3,7

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Рассмотрим пример расчета участка газохода котла «Топка, ширма»

при и

Выписываем значение энтальпий ,

1000	2202,4	1394.3	1478.0	1725	983,9	1436.1

Энтальпия теоретического объема воздуха.

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания.

Приведенная величина уноса и энтальпия летучей золы.

Энтальпия золы:

Энтальпия продуктов сгорания при

Результаты расчета энтальпий воздуха и продуктов сгорания, при действительных коэффициентах избытка воздуха в газоходах котла сводим в таблицу 3

Таблица 3. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания (H-t таблица)

				Поверхность нагрева.
		Т,ш	Пе2	Пе1	Эк	Вп
100	627	716	25,9	-	-	-	-	936
200	1262	1450	54,3	-	-	-	1858	1896
400	2568	2984	115,6	-	-	3767	3819	3896
600	3934	4599	180	-	5684	5802	5881	-
800	5359	6299	246	7617	7778	7938	-	-
1000	6807	8073	316	9750	9955	-	-	-
1200	8316	9870	387	11920	12170	-	-	-
1400	9844	11733	508	14210	-	-	-	-
1600	11392	13609	602	16489	-	-	-	-
1800	12940	15515	702	18805	-	-	-	-
2000	14528	17447	807	21160	-	-	-	-
2200	16115	19400	-	22623	-	-	-	-

3. Определение коэффициента полезного действия и расхода топлива

Расчет давления рабочего тела на входе в поверхность нагрева.

:

-

-

-

-

-

- давление перегретого пара. Берется по номинальным параметрам пылеугольных котлов из таблицы 4.

Располагаемое тепло топлива.

т. к. замкнутая система пылеприготовления.

т.к. отсутствует подогрев воздуха вне котла.

т.к. расход мазута по заданию не предусмотрен.

т.к. учитывается только при сжигании сланцев.

Следовательно

Относительные потери теплоты с химическим и механическим недожогом.

Принимаем:

Энтальпия холодного воздуха.

( по заданию)

где - теплоемкость воздуха.

Энтальпия уходящих газов.

(по заданию)

Относительная потеря теплоты с уходящими газами.

Потеря теплоты в окружающую среду,

При расчетной паропроизводительности

по [2].

Доля золы в шлаке,

.

Относительная потеря теплоты с физическим теплом шлака.

где - энтальпия золы при для топок с ТШУ.

Коэффициент полезного действия (брутто).

Расход продувочной воды.

,

где доля непрерывной продувки котла по 1

Энтальпия насыщенного пара и насыщенной воды в барабане котла.

Определяем по [2, с. 146, табл. II-III]

Энтальпия питательной воды на входе в котел.

Определяем по и

по [2, с. 146, табл. II-III]

Энтальпия перегретого пара.

Определяем по и

по [2, с. 146, табл. II-III]

Тепловая мощность котла.

Расход топлива полный.

Расход топлива расчетный.

4. Расчет топки

4.1 Определение геометрических характеристик

Для определения геометрических параметров составляем эскиз топочной камеры используя чертежи котла прототипа.

Рис.3 Эскиз продольного и поперечного разреза топки.

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

;

Горелка:

Высота топки:

Топочная камера экранирована трубами, диаметром , толщиной стенки , расположенными шагом и расстояние от оси экранной трубы до обмуровки котла .

, .

То же для потолочного пароперегревателя.

, , .

Поверхность боковой стены.

-

-

-

-

-

-

Объем топки.

Поверхность потолка.



Поверхность фронтовой стены.

Поверхность задней стены.

Поверхность двусветного экрана.

Поверхность выходного окна.

Поверхность холодной воронки.

Суммарная поверхность стен топки.

Поверхность стен топки занятая горелками.

- число горелок.

Поверхность стен, занятая лючками и лазами.

Поверхность стен топки незащищенная экранами.

Поверхность стен топки, занятая ошипованными экранами.

Экранированная поверхность стен топки.

Степень экранирования топки.

Угловые коэффициенты экранов, рис.П1 [1].

открытых экранов кривая 3;

выходного окна принимаем по [2]

потолочных экранов кривая 2

Лучевоспринимающая поверхность топки.

Эффективная толщина излучающего слоя.

Относительное положение максимума температур.

Высота расположения максимума температур (исходя из высоты расположения горелок)

Для камерных топок при горизонтальном расположении осей однотипных горелок и верхнем отводе газов из топки принимаем:

Коэффициент, учитывающий относительное положение ядра факела по высоте топки.

,

где принимаем:

4.2 Тепловой расчет топки

Определение полезного тепловыделения и адиабатической температуры

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.

Присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления, из табл. 6 [1],

для Д<88,8 кг/с

Принимаем : т.к. камерная топка.

Принимаем : т.к. шаровые барабанные мельницы с промбункером пыли и сушке воздуха горячим воздухом.

Температура горячего воздуха.

Энтальпия теоретического количества горячего воздуха.

Количество теплоты, вносимое горячим воздухом в топку.

Полезное тепловыделение в топке при отсутствии внешнего подогрева

воздуха и рециркуляции газов.

Адиабатическая температура горения.

Значение находится в интервале , что соответствует температурному интервалу , тогда

;

Определение коэффициента излучения факела и топочной камеры.

Принимаем температуру газов на выходе из топки.

При размещении ширм в верхней части топки температура на входе в них для шлакующих топлив принимается не выше 1200⁰С.

Принимаем абсолютная

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки, (по табл. 3).

кДж/кг

Объемные доли водяных паров и трехатомных газов, (по табл. 2).

Давление газовой среды в топке.

Для топок, работающих под разряжением, принимаем:

Суммарное парциальное давление газов.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.



(см.пункт 4.1.19)

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами.

, по табл.13 1.

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания, табл.2.

.

Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами; для каменных углей при камерном сжигании принимаем:

по 2

Коэффициент ослабления лучей топочной средой.

Коэффициент излучения факела.

Условные коэффициенты загрязнения и тепловой эффективности, по табл.12 [1]

- Для открытых экранных поверхностей принимаем

- Для выходного окна:

Принимаем: по рис. П3 1 для 1050⁰С

Средний коэффициент тепловой эффективности.

Коэффициент излучения топочной камеры.

Определение температуры газов на выходе из топки.

Коэффициент сохранения теплоты.

Средняя теплоемкость продуктов сгорания.

Критерий Больцмана.



Абсолютная температура газов на выходе из топки.

.

Расчетная температура газов на выходе из топки.

Сравнение расчетной и предварительно заданной температурой.

т.е. условие выполнено.

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки.

Определяем по табл. 3, при и

Количество теплоты, переданное в топке излучением.

Прямая отдача топки (доля теплоты воспринятой в топке)

.

Среднее тепловое напряжение топочных экранов.

Удельное напряжение топочного объема.

Расчетное значение сравниваем с допустимым. Для топок с ТШУ и каменного угля , табл.2 [1], т.е. полученное значение меньше допустимого.

5. Расчет ширмового пароперегревателя

5.1 Геометрические размеры ШПП

По описание котла-прототипа составляем эскиз ШПП.

Рис. 4 Эскиз ШПП.

; ; ; ; ;

; ; ; ;

Диаметр и толщина стенки труб.

Количество ширм и число ходов ленты ширм.

Из чертежа прототипа

,

Поперечный шаг между ширмами.

Из описания котла прототипа:

Продольный шаг.

Относительный продольный и поперечный шаги.

;

5.1.6 Количество параллельно включенных труб в ширме.

шт.

Количество параллельно включенных труб всего в ШПП.

Внутренний диаметр труб.

Число параллельных потоков пара в ШПП.

Принимаем:

Живое сечение для прохода пара.

Расход пара через ШПП, (из задания).

Проверка условий надежности работы металла труб по допустимой массовой скорости.

Т.к. більше рекомендуемых(), в 2 раза уменьшим живое сечение, приняв

Полная поверхность ШПП.

Угловой коэффициент ширмы, кривая 5, рис П1 [1]

Принимаем:

Расчетная поверхность ШПП.

Лучевоспринимающая поверхность входного сечения.

Лучевоспринимающая повехность выходного сечения.

Угловой коэффициент с входного сечения на выходное.

Живое сечение для продуктов сгорания на входе.

Живое сечение для продуктов сгорания на выходе.

Среднее живое сечение для прохода газов.

.

Эффективная толщина излучающего слоя.

Дополнительная поверхность топочных экранов.

Дополнительная поверхность потолочного пароперегревателя, прилегающего к ШПП.

.

Дополнительная поверхность нагрева, прилегающая к ШПП.

Отношение следовательно условие F_доп < 0,05F_ш не выполняется, т.е. необходимо учитывать дополнительные поверхности нагрева.

Лучевоспринимающая поверхность ШПП.

Дополнительная лучевоспринимающая поверхность.

.

5.2 Тепловой расчет ширмового пароперегревателя с учетом дополнительных поверхностей

Температура и энтальпия газов на входе в ШПП.

;

Температура газов за ШПП.

(Принимаем предварительно)

Расчет ведем для двух значений .

Энтальпия газов за ШПП, (табл.3) по и

Тепловосприятие ШПП и дополнительных поверхностей по балансу.

Тепловосприятие ШПП по балансу.

Тепловосприятие по балансу дополнительных поверхностей.

Средняя температура газов в ШПП.

Объем продуктов сгорания, (табл.2).

Средняя скорость газов.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке.

Коэффициент учитывающий геометрическую компоновку пучка.

Кэффициент учитывающий число рядов труб.

тогда .

Физические характеристики продуктов сгорания, (табл. П2 [1])

992			0,58
942			0,58

Объемная доля водяных паров, (табл.2).

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава, (рис. П7 [1]).

992	0.983	0,995	0,98
942	0.984	0.996	0,98

Расчетные значения физических характеристик.

992
942

Суммарное парциальное давление газов.

(см. пункт 4.2.12).

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.



Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами.

Коэффициент ослабления лучей продуктами сгорания

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмой, (рис. П3 [1]).

При , принимаем: ;

При , принимаем: .

Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки.

Определяем для двух плоскостей лучевоспринимающей поверхности входного сечения ШПП, (рис. П5 [1]).

- для плоскости: принимаем:

- для плоскости: принимаем:

Количество теплоты, получаемой излучением из топки:

Среднее тепловое напряжение экранов топки:

Произведение:

Коэффициент излучения факела.

Поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива.

Принимаем: , т.к. каменный уголь марки Д.

Количество теплоты, излучаемой из топки и ШПП на поверхности за ширмами.

Количество теплоты, воспринятое ШПП и дополнительными поверхностями излучением из топки.

Количество лучистой теплоты, воспринятой в ШПП.

Суммарное количество теплоты, воспринятой ШПП за счет охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки.

Температура и энтальпия пара на входе в ШПП.

Согласно принятой схеме водопарового тракта (рис. 1), насыщенный пар из барабана котла с параметрами и поступает в потолочный пароперегреватель.

; по 2

Принимаем перегрев пара в потолочном пароперегревателе

Тогда

Энтальпия пара на входе в ШПП определяется по

и

по 2

Приращение энтальпии пара в ШПП.

Энтальпия пара на выходе из ШПП.

Температура пара на выходе из ШПП.

По и .[2, c.219, табл. ХХV],

Находим : ,.

Средняя температура пара в ШПП.

Температурный напор в ШПП.

;

Средний удельный объем пара.

Определяем по и

t_ср [2, c.219, табл.XXV]

.

Средняя скорость пара.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, (табл.П3…П5 [1]).

Физические свойства водяного пара при среднем давлении

357	7,034	0,5235	1,387
379	6,92	0,5934	1,265

Коэффициент загрязнения ШПП, (кривая 2, рис.П6 [1]).

для , принимаем:

для , принимаем:

Температура загрязнения стенки трубы ШПП.

Коэффициент теплоотдачи излучением.

Коэффициент использования ШПП, (рис.П4 [1]).

Принимаем:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

Коэффициент теплопередачи от газов к пару.



Тепловосприятие ШПП по уравнению теплопередачи.

Расчетную температуру газов на выходе из ШПП определяем методом графической интерполяции, (рис.5).

Исходные данные для построения графиков.

Рис. 5 Графоаналитическое решение теплового баланса ШПП.

Температура пара на выходе из ШПП.

Определяем по рис.5:

Энтальпия газов за ШПП, (табл.3) по и



Тепловосприятие ШПП и дополнительных поверхностей по балансу.

Тепловосприятие ШПП по балансу.

Тепловосприятие по балансу дополнительных поверхностей.

Средняя температура газов в ШПП.

Объем продуктов сгорания, (табл.2).

Средняя скорость газов.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке.

Коэффициент учитывающий геометрическую компоновку пучка.

Кэффициент учитывающий число рядов труб.

.

Физические характеристики продуктов сгорания, (табл. П2 [1])

959			0,58

Объемная доля водяных паров, (табл.2).

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава, (рис. П7 [1]).

959	0.984	0,996	0,98

Расчетные значения физических характеристик.

959

Суммарное парциальное давление газов.

(см. пункт 4.2.12).

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмой, (рис. П3 [1]).

Принимаем: ;

Количество теплоты, получаемой излучением из топки:

Коэффициент излучения факела.

Поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива.

Принимаем: , т.к. каменный уголь марки Д.

Количество теплоты, излучаемой из топки и ШПП на поверхности за ширмами.



Количество теплоты, воспринятое ШПП и дополнительными поверхностями излучением из топки.

Количество лучистой теплоты, воспринятой в ШПП.

Суммарное количество теплоты, воспринятой ШПП за счет охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки.

Количество лучистой теплоты, воспринятой из топки дополнительными поверхностями нагрева, прилегающими к ШПП:

Суммарное количество теплоты, воспринятое дополнительными поверхностями нагрева, прилегающими к ШПП, за счёт охлаждения продуктов сгорания и излучения из топки:



Приращение энтальпии в ШПП:

Энтальпия пара на выходе из ШПП:

Температура пара на выходе из ШПП:

Определяем по и

6. Расчет конвективного пароперегревателя

Рис. 8 Эскиз ПП1-ой и 2-ой ступени

; ; .

6.1 Расчет геометрических характеристик пароперегревателя

Пароперегреватель состоит из труб размером

расположенных спопречным шагом .

Число рядов труб по ходу газа m = 3

Продольный шаг:

Средний продольный шаг:



Относительные поперечный и продольный шаги.

.

Количество труб поперёк движения продуктов сгорания:

Количество параллельно включенных труб всего в паропрегревателе.

Внутренний диаметр трубы.

Число параллельных потоков пара в паропрегревателе.

Принимаем:

6.1.8 Живое сечение для прохода пара.

Расход пара через пароперегреватель.

(по заданию).

Проверка условия надежности метала труб по массовой скорости.

Т.к. полученное значение выходит за предел допустимых, то сечение для прохода пара уменьшаем в 2 раза, увеличив число ходов .

Расчёт длины одной трубы.

Радиус петель:

где - зазор между трубами

Первая ступень.

Длина прямого участка трубы на входе и выходе змеевика(берём длину прямого участка в средней линии)

- радиус петли в среднем сечении змеевика.

Длина прямого участка трубы змеевика:

Вторая ступень.

Расчетная поверхность нагрева первой ступени

Расчетная поверхность нагрева второй ступени

Общая поверхность нагрева пароперегревателя

Живое сечение для проходов газа на входе в первую ступень

Живое сечение для прохода газов на выходе из первуй ступени

Среднее сечение для прохода продуктов сгорания.

Живое сечение для проходов газа на входе вторую ступень

Живое сечение для прохода газов на выходе из второй ступени

Среднее сечение для прохода продуктов сгорания.

Эффективная толщина излучающего слоя



Среднее по двум ступеням живое сечение для прохода газов:

6.2 Тепловой расчет конвективного пароперегревателя

Температура и энтальпия газов на входе во 2 ступень КПП:

;

Температура и энтальпия пара на выходе из 2 ступени КПП:

; ;

Температура и энтальпия пара на входе в 1 ступень КПП:

; ;

Тепловосприятие КПП по балансу



Энтальпия газов за первой ступенью КПП:

По таблице определяем температуру газов за 1 ступенью КПП:

Средняя температура газов в пароперегревателе.

Объем продуктов сгорания, (табл.2).

Средняя скорость газов.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке.

Коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка.



Поправка на число рядов труб по ходу газа

, т.к. Z₂ > 1

Физические характеристики продуктов сгорания. Физические характеристики продуктов сгорания, (табл. П2 [1])

761.1			0,594

Объемная доля водяных паров, (табл.2).

Поправочные коэффициенты к физическим характеристикам продуктов сгорания среднего состава, (рис. П7 [1]).

761.1	0.988	0,998	0,98

Расчетные значения физических характеристик.

761.1

Суммарное парциальное давление газов.



где, (см. табл. 2).

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами.

;

где , (для каменного угля марки Д).

Безразмерная концентрация золы в продуктах сгорания, (табл. 2).

.

6.2.15 Коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами.

(см. пункт 4.2.14)

Коэффициент ослабления лучей продуктами сгорания.

где (см. табл. 2).

Коэффициент излучения факела.

где (см. пункт 4.2.9).

Средняя температура пара в пароперегревателе.



Средний удельный объем пара.

Определяем по

и ; по 2 ,

Средняя скорость пара.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару.

Физические свойства водяного пара при среднем давлении

460	7,345	0,842	1,032

Коэффициент загрязнения пароперегревателя.

Для , принимаем:

Температура загрязнения стенки трубы пароперегревателя.



Коэффициент теплоотдачи излучением.

Теплоту излучения газового объёма, расположенного перед конвективной поверхностью нагрева или внутри её, учитывают приближённо увеличением расчётного коэффициента излучения

где А = 0,4 - коэффициент, зависящий от вида и марки топлива

l₀ и l_n - глубины газового объёма и поверхности нагрева, м

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

Принимаем: по 1

Коэффициент тепловой эффективности.

Принимаем:

Коэффициент теплопередачи.

Расчётный температурный напор:

Для последовательно-смешанного движения сред определяем по номограмме, предварительно вычислив безразмерные параметры

Среднелогарифмический температурный напор

Используя уравнение теплопередачи

определяем расчётную поверхность нагрева пароперегревателя

Отношение расчётной поверхности КПП к исходной:

Из полученных данных видно, что исходную площадь поверхности нагрева необходимо уменьшить в 1,96 раза.

7. Расчет трубчатого воздухоподогревателя

7.1 Расчет геометрических характеристик пароперегревателя

Диаметр и толщина труб

Поперечный и продольный шаги

Число труб ВП

Длина труб L = 5.6м

Поверхность нагрева ВП

Живое сечение для прохода газов

Живое сечение для прохода воздуха

7.2Тепловой расчет ВП

Температура и энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель.

, .

Температура и энтальпия воздуха на выходе из воздухопогревателя.

(см. пп. 1.4).

Теплота, воспринятая воздухом.

где

Температура и энтальпия газов на выходе из воздухоподогревателя.

;

Температура и энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель.



По - таблице определяем температуру продуктов сгорания на входе в воздухоподогреватель

.

Средняя температура газов в ВП

Средняя температура воздуха в ВП

Средняя скорость газов

Т.к. полученная скорость газов не попадает в установленные пределы (9,0…13,0 ), меняем живое сечение для прохода газов, изменяя шаг а следовательно и количество труб

Число труб ВП

Живое сечение для прохода газов

Средняя скорость газов

Средняя скорость воздуха

Т.к. эта скорость больше, чем оптимальная, увеличиваем длину трубы до 4.5м

Живое сечение для прохода воздуха

Новая средняя скорость воздуха

Пересчитываем площадь поверхности нагрева ВП

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

где - определяем из монограмм.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху

6Коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к воздуху через стенку трубы

Средний температурный напор

Расчетный температурный напор

Необходимая поверхность нагрева(из уравнения теплопередачи)

Отношение требуемой поверхности нагрева к имеющейся

Это означает, что имеющуюся поверхность нагрева необходимо увеличить в 2.53 раза.

8. Расчет экономайзера

8.1 Расчет геометрических характеристик

; ; ;

.

Диаметр и толщина стенки трубы.

Конструктивные характеристики пучка труб.

Расположение труб - шахматное

Количество труб в одном ряду

Количество труб одного змеевика

Количество рядов труб

Количество секций

Длина одного змеевика

Площадь поверхности одного змеевика

Площадь поверхности экономайзера

Живое сечение для прохода газов.

.

Живое сечение для прохода воды

Tолщина излучающего слоя.

.

8.2 Тепловой расчет экономайзера

Энтальпия воды на входе в экономайзер

Энтальпия воды на выходе из экономайзера



- теплота, воспринятая в потолочном пароперегревателе.

Количество теплоты, воспринятое в экономайзере по балансу:

9.Расчетная невязка теплового баланса

Расчетная невязка теплового баланса котла:

что допустимо, следовательно все расчеты выполнены верно.

Выводы

В данном курсовом проекте производился поверочный расчет котла марки

ТП-11, целью которого являлось выяснение работоспособности котла на новом топливе: угле марки Д.

В расчете системы шлакоудаления было принято, что для данного вида топлива целесообразно принять систему твердого шлакоудаления, т.к. она целесообразна при сжигании топлив с тугоплавкой золой (t₃>1200 ⁰C), а также для топлив с высоким выходом летучих веществ (>25%). При этом из-за большого выхода летучих потери с механическим недожогом остаются относительно низкими. Топки с ТШУ имеют более низкие тепловые напряжения и температуру газов в зоне ядра факела, что снижает образование оксидов азота NO_x..

Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм, расположенными с шагом 64 мм . Принял температуру газов на выходе из топки , т.к. при размещении ширм в верхней части топки температура на входе в них для шлакующихся топлив принимается не выше 1200⁰С. Расчетная температура газов на выходе из топки . Сравнив расчетную и предварительно заданную температуру , получили, что условие выполняется.

Ширмовый пароперегреватель и конвективная часть пароперегревателя изготовлены из труб 32х4 мм и . В расчете ШПП необходимо учитывал дополнительные поверхности нагрева, т.к. условие F_доп<0,05F_ш не выполняется. Из расчетов следует, что необходимо уменьшить поверхность нагрева КПП в 1,96 раз.

При расчете воздухоподогревателя из труб 50х1,5 мм было принято решение увеличить поверхность теплообмена, т.к. она не обеспечивала требуемоетепловосприятие.

В целом данный котел подходит для работы на данном виде топлива с учетом вышеизложенных изменений.

Литература

1. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара.

под. ред М.П. Вукалович и др, М.«Энергия», 1979, 399с.

2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод.

под.ред. Н.В. Кузнецов, М. «Энергия», 1973, 296с.

3.Шевчук В.И.- Тепловой расчет парового котла. Учебное пособие по курсовому проектированию. Часть 1. Для студентов энергетического института. Издание 2-ое переработанное и дополненное- Одесса: ОНПУ, 2002.-100с.

Размещено на Allbest.ru