Тепловий розрахунок реконструкції парогенератора ПК-19 на новий вид палива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Черкаський державний технічний університет

Кафедра Енерготехнологій

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект по дисципліні

“Котельні установки промислових електростанцій"

Тема проекту

Тепловий розрахунок реконструкції парогенератора ПК-19 на новий вид палива

Студентові

Бортникові А.А. група ТЕ-88

ЗМІСТ

Вступ

1. Умова розрахункового завдання

2. Розрахункові характеристики палива

3. Вибір способу спалювання вугілля

4. Розрахункова схема компоновки парогенератора

5. Розрахунок виходу газів та золи

6. Розрахунок ентальпії продуктів згорання (Н-t діаграма)

7. Витрата палива

8. Розрахунок топки

9. Розрахунок фестона

10. Розрахунок пароперегрівача

11. Розрахунок першої ступені повітряного підігрівача

12. Розрахунок економайзера

13. Розрахунок другої ступені повітряного підігрівача

Висновок

Використана література

Додатки

1.Умова розрахункового завдання

Спроектувати реконструкцію котельної установки ПК-19 у зв'язку з переходом її на новий вид палива - вугілля Донецький ДР.

Вологість	-		13	%
Зольність	-		21,8	%
Паропродуктивність парогенератора	-		120	т/ч
Тиск пари	-		9,8	Мпа
Температура перегрітої пари	-		510	°С
Температура живильної води	-		215	°С
Температура холодного повітря	-		30	°С

2. Розрахункові характеристики палива

Склад палива

Речовина	WP	АР	SP	CP	HP	NP	OP	Всього
Кіл-ть,%	13	21,8	3	49,3	3,6	1	8,3	100

Теплота згорання		-		19581	КДж/кг

Початок	Початок	Початок
деформації	розм'якшення	плавлення
t1	t2	t3
1000	1200	1280

3. Вибір способу спалювання вугілля

Для вибору параметрів спалювання палива користуємося рекомендаціями нормативного методу. Парогенератор ПК-19 має камерну топку для спалювання вугільного пилу, що відповідає рекомендаціям приведеним на стр.65. Згідно даних на стр.66-67 вибираємо наступні параметри:

- температура газів перед фестоном : t_т = 1000°С

- температура газів перед конвективними пучками : t'_ош = 800°С

Вихід летючих речовин визначають як втрати маси твердого палива без урахування вологи при нагріванні без доступу повітря в стандартних умовах. Визначення виходу летючих речовин відбувається за рахунок їх виділення в умовах наближених до промислового перероблення вугілля. Вугілля спалюють при температурі t=850 °С. Під час його спалювання утворюються летючі речовини та твердий залишок, за яким визначають зольність вугілля тому можна зробити висновок, що чим менше вихід летючих речовин, тим більше тепла (користі) можна отримати від промислового використання вугілля.

Фестон - це напів радіаційна поверхня нагрівання, що розташовується у вихідному вікні топки і утворена як правило трубами заднього екрану, що розведені на значну відстань шляхом утворення багаторядних пучків. Фестон сприймає тепло за рахунок конвекції та випромінювання з топки. За тими самими рекомендаціями якими, що наведені в нормативному методі.

Тип пальникових пристроїв : вихрові , розташовані у два яруса на фронті парогенератора. Кількість пальників - 2. Швидкість пилеповітряної суміші щ1 для двох равликових, або прямоточно - равликових пальників складає 20 м/с , а швидкість вторинного повітря щ2 = 100 м/с. Витрата первинного повітря для транспортування вугільної пилі складає 25% від теоретично необхідної кількості повітря.

4. Визначення розрахункової схема компоновки парогенератора

Температура вихідних газів вибирається за таблицею ІІ-8 (с.71 [1] ).

З розрахункових характеристик палива відомо: W^П =0,278 кг/кДж, Таким чином при температурі живильної води t_жв=215°С температура вихідних газів t_ух=140°С . Температуру підігрітого повітря вибираємо за таблицею ІІ-10. Для топки з твердим шлаковидаленням при замкнутій схемі пилеприготування і повітряній сушці t_гв = 350°С. Оскільки температура гарячого повітря перевищує 300°С, то вибираємо двохступінчасту схему повітропідігрівача.

За таблицею XVII (с. 200 [1]) вибираємо коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки: б_т = 1,2.

Визначаємо температуру насиченої пари на виході з барабана котла за відомим тиском пара Р = 9,8 МПа і таблиці [2]: t_нп = 310°С. За таблицею XVІІ визначаємо долю золи палива, що відноситься газами б_т =0,95.

Рис.4.1 Схема парогенератора

5. Розрахунок виходу газів та золи

Розрахунок об`ємів повітря та продуктів згорання

Визначаємо теоретичний об'єм повітря, необхідний для повного горіння

(5.1)

Визначаємо теоретичний об'єм продуктів згорання

Для азоту:

(5.2.1)

Трьохатомні гази:

; (5.2.2)

Для водяної пари:

(5.2.3)

Для водяної пари з урахуванням коефіцієнта надлишку повітря:

(5.2.4)

Сумарний об'єм газу:

Об'ємна частка трьох атомних газів

(5.3.1)

Об'ємна частка водяної пари

(5.3.2)

Концентрація золи в димових газах визначаємо за формулою:

Ентальпія димових газів на 1 м³ палива розраховується за формулою:

H^о_Г = V_RO2(C)_CO2+V^o_N2 (C)_N2+V^o_H2O(C)_H2O (5.5.1)

Ентальпія теоретично необхідної кількості повітря при прийнятих умовах:

H^о_В=V^o(C)_В ,кДж/кг

Ентальпія 1 м³ вологого повітря (C)_В , вуглекислого газу (C)_CO2 , азоту (C)_N2 , та водяних парів (C)_H2O , визначається за табл. XIII нормативного методу.

До ентальпії димових газів слід додати ентальпію золи:

- ентальпія золи.

При наявності вбудованих золовловлювачів слід врахувати зменшення вмісту золи в димових газах для розташованих за золовловлювачами поверхонь нагрівання. ККД вбудованих поверхонь золовловлювачів приймають при цьому рівних 0,4 для жалюзійних і 0,75 для батарейних циклонів та соплових. При приведеній величині уносу золи з топки < 6

Значення ентальпії золи слід знехтувати.

6. Витрата палива

Тепловий баланс котла

Визначення теплових втрат котла

Втрати тепла від механічного недопалу q₄ = 1,2 % (кам'яне вугілля) визначаємо за таблицею XVII. Витрати тепла від хімічного недопалу q₃ = 0 % визначаємо за таблицею XVII. Втрати тепла з шлаками q₆ =0 %. Втрати тепла в навколишнє середовище через обшивку котла q₅=0,6% визначаємо . Втрати тепла з вихідними газами q₂ визначаємо за формулою:

- ентальпія холодного повітря, знаходиться за формулою:

(3.2)

теоретичний, об'єм повітря, що був знайдений раніше.

энтальпія вихідних газів, знаходимо за таблицею для заданої

температури _УХ=130^оС, шляхом інтерполяції Н_Г.

Таблиця 6.1

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули або спосіб визначення	Розрахунок
1	2	3	4	5
Очікувана теплота палива		Кдж/кг		19581
Температура вихідних газів		°С	Прийнята раніше	140
Ентальпія вихідних газів		Кдж/кг	Інтерполяція за табл. Н-T	1442,8
Ентальпія теоретично необхідної кіл-ті холодного повітря		Кдж/кг	По (H-t) таблиці	204,3
Втрати тепла від механічного недопалу		%	По таблиці XVII [1] стр.200	1,2
Втрати тепла з вихідними газами		%	(Hуг - буг·H0хв)·(100 - q4)/QРР	5,89
Втрати тепла від хімічного недопалу		%	По таблиці XVII	0
Втрати тепла від зовнішнього охолодження		%	Рисунок 5-1 на стор.21 [1]	0,6
Втрати тепла с фіз. теплом шлаку		%	Не враховуєм оск. АР<QНР/100	0
Втрата тепла на охол. панелей и балок		%		0
Сума теплових втрат		%		7,69
ККД котла		%		92,31
Ентальпія перегрітого пара		Кдж/кг	по таблицям [ІІ-ІІІ] при ,	3402,35
Тиск живильної води		Мпа		11,5
Ентальпія живильної води		Кдж/кг	по таблицям [2]	923,6
Корисно використовуване тепло з врахуванням продувки		Вт		82625
Витрата палива	В	кг/с		4,54
Розрахункова витрата палива	Bр	кг/с		4,52

8. Розрахунок топки

Топкова камера котла ПК-19 і позначимо її розміри на малюнку

Рисунок 8.1. Розміри топочної камери

Поверхня стін топочної камери :

- бокова стіна :

площа бокової стінки :

- площа фронтальної стіни :

- площа задньої стіни :

- площа проходу для фестона :

- сумарна поверхня стін топочної камери :

- поверхня стін, занята пальниками :

де - теоретична кількість сухого повітря, що необхідна для повного спалювання кг палива, при коефіцієнті надлишку повітря

коефіцієнт надлишку повітря в топці

- присоси повітря в топці камери вибираємо за таблицею ХVІ з [1] : 0,07

- присоси повітря в системі пилеприготування, вибираємо за таблицею ХVІ з [1].

Поверхня стін топки закрита екранами :

Промене сприймаюча поверхня топки

Для стін з над трубною обмурівкою

=390,66м².

Відношення кроку труб екранів до їх діаметрів:

Для цього відношення вибираємо по номограмі 1[1] значення кутових коефіцієнтів для цих двох видів стін

:

Середнє значення коефіцієнта:

Таким чином променесприймаюча поверхня екранів:

Сумарна променесприймаюча поверхня топки :

Степінь екранування :

Об'єм топкової камери :

8.1. Тепловий розрахунок топки

Тепер ми можемо здійснити тепловий розрахунок топки. Він заключається у знаходженні променесприймаючої поверхні топки виходячи з нових умов. Ця величина знаходиться зі спільного рішення двох рівнянь для даної поверхні: критеріального та рівняння яке дозволяє знайти поверхню через коефіцієнт теплової ефективності ш. Ці рівняння є функціями від ш, таким чином можна графоаналітичним способом знайти дійсне значення променесприймаючої поверхні топки, а також значення кутового коефіцієнта поверхонь топки. Тепловий розрахунок топки



Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули або спосіб визначення	Розрахунок
1	2	3	4	5
Присос повітря у систему пилеприготування		-	За таблицею ХVІ [1]	0,1
Ентальпія теоретично необхідного гарячого повітря при		КДж/кг	За H-t таблицею інтерполюванням	2432,5
Те ж для холодного повітря при		КДж/кг	За H-t таблицею	204,3
Тепло,що потрапляє в топку за допомогою повітря		КДж/кг		2540,2
Корисне тепловиділення в топці		КДж/кг		22121,2
Адіабатична температура горіння			Температура ,яку б мали продукти згорання ,якби все корисне тепловиділення пішло на їхній нагрів. Визначається за Н-t таблицею при інтерполюванням	1983,7 2256,7
Ентальпія газів на виході з топки при		КДж/кг	За Н-t таблицею	10340,6
Коефіцієнт збереження тепла				0,994
Кількість теплоти в топці на 1 кг палива		КДж/кг		11704,5
Ефективна товщина випромінюючого шару		м		5,04
Коефіцієнт ослаблення променів для трьох атомних газів				1,2652
Коефіцієнт ослаблення променів частинками золи			Густина димових газів = 1,3 кг/ ефективний діаметр золи беремо з таблиці 6-1 [1] (для камерних топок)	1,7502
Коефіцієнт ослаблення променів частинками коксу
Коефіцієнт ослаблення променів середовищем топки				3,515
Ступінь чорноти факела			1-е	0,8301
Ступінь чорноти топки				0,961 0,942 0,924
Середній коефіцієнт теплової ефективності			вибираємо три точки для розрахунків	0,2 0,3 0,4
Параметр	М			0,45

Коефіцієнт забруднення для топки до реконструкції беремо з таблиці 6.2 (стр. 29 [1]): о=0,51.

Очікувана величина променесприймаючої поверхні:

(оH_Л)_Р = оч_экF_СТ = 0,51?0,96?500,48 = 245,035 м²

Необхідно визначити необхідне значення променесприймаючої поверхні у зв'язку з реконструкцією:

(оH_Л)_ТР=ш_СР?F_СТ=ш_СР?500,48

Тепер вирішимо дані рівняння для трьох приведених вище коефіцієнтів теплової ефективності ш_ср:

котельна паливо вугілля парогенератор

шср	0,2	0,3	0,4
(оHл)тр	212,08	216,25	220,42
по (1)
(оHл)тр	100,10	150,14	200,19
по (2)

Зобразимо отриманні точки на графіку і знайдемо рішення системи :



Координати точки перетину є рішенням системи рівнянь. Запишемо їх :

(оH_Л)_ТР = 222 м

Ш_СР=0,44

Надлишкову променесприймаючу поверхню закривають шамотною цеглою :

Запалювальний пояс розташовуємо на фронтальній стінці топки на рівні пальників :

9. Розрахунок фестону

Геометричні характеристики фестона:



Рис.8.1 Розрахункова схема фестона

Поверхня нагріву фестона :

H_ф=р·d·l_ср·z₁·z₂=3,14?0,076?4,950?25?3=88,6 м

- розташування труб: шахматне;

- шаги труб :

S'2=	380	мм.
S”2=	300	мм.
S1=	270	мм.

1) по ходу газів :

2) в глибину :

- число рядів по ходу газів : z=3

- число труб в одному ряді : z=25

- діаметр труб : d = 76мм;

Средній крок по глибині :

Відносні кроки труб :

Перетин для проходу газів : м

Ефективна товщина випромінюючого шару :

Тепловий розрахунок фестона

Таблиця 9.1

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули, або спосіб визначення	Розрахунок
1	2	3	4	5
Температура газів перед фестоном			з розрахунку топки	1000
Ентальпія газів перед фестоном		КДж/кг	з розрахунку топки	10341
Температура газів за фестоном			приймаємо два значення: приймаємо температуру димових газів за фестоном на 50°С і на 100°С нижче, ніж на виході з топки	950 900
Ентальпія газів за фестоном		КДж/кг	за Н-t таблицею	9765 9203
Теплосприйнятя фестона по балансу		КДж/кг		571,68 1130,25
Температура при кипіння при Pб =1,065 Рпп =10,45МПа			за таблицями ХХІІІ [1]	316,58
Середня температура газів				975 950
Температурний напір на виході газів				683,4
Температурний напір на виході газів				633,4 583,4
Середній температурний напір				658,4 633,4
Середня швидкість газів		м/с		5,49 5,38
Коефіцієнт розподілу теплосприйняття			По номограмі 11 [1] при х=1	0,65
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією			По номограмі 13[1]	34,7 34,5
Температура забрудненої стінки				316,6+80=397
Коефіцієнт ослаблення променів трьох атомними газами			За номограмою 3 [1]	7,95
Коефіцієнт ослаблення променів золовими частинками	kЗЛмЗЛ		За номограмою 4[1]	1,98
Сумарна оптична товщина запиленого потоку			(kгrП+kзлµзл)ps	0,615
Степінь чорноти продуктів згорання			За номограмою 2[1]	0,46
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням			За номограмою 19[1]	84,97 85,66
Коефіцієнт тепловіддачі				119,7 120,1
Коефіцієнт теплопередачі				71,8 72,1
Теплосприйняття фестона за рівнянням теплопередачі		КДж/кг		927,34 895,65
Теплова нагрузка				68,65

Тепер графічною інтерполяцією можемо знайти теплосприйняття фестона і температуру газів на виході з нього:

- температура газів за фестоном

- теплосприйняття фестона

10. Розрахунок пароперегрівача

Геометричні характеристики ПП визначаються за кресленнями. Пароперегрівач складається з 2 послідовно (по газах) розташованих ступенів і має складну схему парового потоку. Насичений пар по 76 потолкових трубах 38x4,5 поступає в змієвики першої ступені пароперегрівача (ПП I), що є продовженням потолкових туб. Розташування труб коридорне. Крок за шириною S1 = 90 мм, крок за глибиною S2 = 98. Пароохолоджувач поділяє ПП I на дві частини: попередню з прямоточной схемою руху теплоносіїв і наступну з послідовно змішаним струмом. Друга ступінь ПП II складається з 2 бічних і 1 середньої секції, розташованих паралельно по ходу газів. Бокові секції з'єднані з середньою послідовно по парі. Вони мають 42 подвійних змієвика, а середня - 33 подвійних змієвика з труб 42х5. Крок за шириною 90 мм, крок за глибиною 95 мм. ПП II має коридорне розташування труб, за винятком шахово розташованих розріджених другого і четвертого рядів. Оскільки частка поверхні нагрівання цих рядів у загальній поверхні нагрівання всього пароперегрівача незначна, для розрахунку приймається, що всі труби розташовані коридорно.

Поверхня нагріву перших чотирьох розріджених рядів труб (довжина 1 і 4 рядів 4,875 м, 2 і 3 рядів 4,23 м, оскільки змієвики частково заходять у перекриття стелі, довжина їх вимірюється до осі стельових труб) при сумарній довжині.

м

Поверхня нагріву інших нерозріджених рядів труб першого по ходу газу ступеня при сумарній довжині.

м

Повна поверхня змієвиків ПП II

H_II=531+182=713 м².

Переріз для проходу газів в розрідженій частині ПП-ІІ

Крок труб по ширині котла:

- розрідженої по ширині частини: S_1p=180 мм;

- основної частини: S_1*0=90 мм.

Поздовжній крок:

- розрідженої частинки: S_2p=200 мм;

- основної частини: S_2*0=95 мм.

ПП1 має потолочні труби , що переходять в змієвики, довжиною:

м

Поверхня петель потолочних труб:

Поверхня нагріву потолочних труб:

Довжина змієвиків після пароохолоджувача :

Поверхня нагріву після пароохолоджувача:

Повна поверхня нагріву ступені:



Переріз для проходу газів:

F₁=6.89*2.4-75*.038*2.32=9.9 м²

Для поверхні

F₂=6.89*3.2-75*.038*2.8=14 м²

- для поверхні 484,5 м².

Конструктивні характеристики пароперегрівача в цілому .

Розрахункова поверхня нагріву другого по парі рівня . Розрахункова поверхня нагріву першого по парі рівня . Розрахункова поверхня нагріву всього пароперегрівача

.

Середній перетин для проходу газів в

Середній переріз для проходу газів в

Середній переріз для проходу газів в усьому пароперегрівачі

Середні кроки труб в газоході для ПП ІІ

Розрахункові кроки труб для всього пароперегрівача в цілому

Ефективна товщина випромінюючого шару в межах ПП

Переріз для прохода пара :

- в першій по пару ступені f₁=0,785*0,03²*75=0,053 м²;

- в крайніх пакетах другої по пару ступені

f_2к=0,785*0,035²*84=0,00808 м²;

- в середньому пакеті другої по пару ступені

f_2с=0,785*0,033²*66=0,0564 м².

Розрахунковий живий переріз для прохода пара

Таблиця 10.1. Тепловий розрахунок пароперегрівача

Назва	Позначення	Од.Вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Середній діаметр труби		мм	За конструктивними характеристиками	40
2.Вугловий коефіцієнт фестона			[1c 240]	0,77
3.Променесприймаюча поверхня фестона			За конструктивними характеристиками топки	32,7
4.Теплове навантаження екранів в верхній частині топки
5.Тепло отримане випромінюванням з топки				114,33
6.Температура газів на вході			з розрахунку фестона	970
7.Ентальпія газів на вході			з розрахунку фестона	8568
8.Температура перегрітого пара			по завданню	510
9.Ентальпія перегрітого пара			за таблицею ХХV	3402,35
10.Тепло,що передається в пароохолоджувач			задаємо	62,8
11.Ентальпія насиченого пара			за таблицею при Рб=10,45	2709,7
12.Теплосприйняття ПП по балансу				5455,9
13.Ентальпія газів за ПП				3082,7
14.Температура газів за ПП			за h-t таблицею	379
15.Середня температура газів				674,5
16.Середня температура пара				413,3
17.Середня швидкість газів в перегрівачі		м/с		7,31
18.Коефіцієнт тепловіддачі ковекцією			за номограмою 12 [1]	56,4
19.Коефіцієнт теплової ефективності			за таблицею 7-1 [1]	0,65
20.Коефіцієнт забруднення			за таблицею 7-36[1]	0,005
21.Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до пару			за номограмою 15 [1]	2397
22.Температура забрудненої стінки				100
23.Обєм пара при середній температурі			за таблицею XXV[1] при(Рб+Рп)/2=10,12	0,02639
24.Середня швидкість пара		м/с	D*vн/f	14,65
25.Сумарна поглинальна здатність трьохатомних газів		мМПа	рrпs	0,0089
26.Коефіцієнт послаблення променів трьох атомними газами			за номограмою 3[1]	22,96
27.Коефіцієнт послаблення променів золовими частинками			за номограмою 4[1]	106,12
28.Сумарна оптична товщина запиленого потоку			(кгrп+кзлмзл)ps	0,268
29.Степінь чорноти продуктів згорання			за номограмою 2[1]	0,18
30.Коефіцієнт тепловіддачі випромінювання			за номограмою 19[1]	25,5
31.Коефіцієнт тепловіддачі			о(бк+бл)	81,9
32.Коефіцієнт теплопередачі			шб1/(1+б1/б2)	51,48
33.Температурний напір на вході при протитоці	?t'прт		t'-tпп	460
34.Температурний напір на виході	?t"прт		t"-tнп	62,4
35.Температурний напір при протитоці	?tпрт		?t'прт -?t”прт 2.3lg ?t'прт/ ?t”прт	330
36. Температурний напір газів на вході при прямотоці	?t'прм		t'-tнп	653
37. Температурний напір газів на виході при прямо току.	?t”прм		t"-tпп	-131
38.Температурний напір при прямотоці	?tпрм		( ?t'прм -?t”прм ) 2.3lg ?t'прм/ ?t”прм	б/м
39.Відношення температурних напорів			?tпрм/?tпрт	<<0,92

Повірочний розрахунок другої ступені пароперегрівача таблиця 10.2

Назва	Позначення	Од.Вимірювання Од. вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1.Температура газів на виході			Приймаються два значення	800 700
2.Ентальпія газів на виході			За Н-t таблицею при	6913 5969
3.Ентальпія ступені по балансу			(I'-I”+?бпе*(I0)хв/2)ц	1947 2885
4.Ентальпія пари на вході у ступінь	Нп'		йпп-(Qб+Qл)В/D	3122 2995
5.Температура пара на вході у ступінь	t'п		За таблицею XXV[1]	381 361
6.Температурний напір на вході газ	?t'		t'г-tпп	460
7.Температурний напір на виході газ	?t”		t”-t'п	419 119
8.Середній температурний напір при противотоці	?tпрт		(?t”+?t')/2	439,5 399
9.Параметр	Р		(tпп-?t”)/(t'г-t'п)	0,154 0,281
10.Параметр	R		фб/фм=(t'г-t”)/(tпп-t'п)	1,32 1,81
11.Коефіцієнт	ш		за номограмою 30	0,85
12.Температурний напір	?t		Ш ?tпрт	373 339
13.Теплосприйняття ступені по рівнянню теплообмінну	Qт		кН?t Вр	3036 2759
14. В результаті інтерполяції отримали
15.Ентальпія газів за ступінню	H"		За h-t таблицею	6157
16.Температура газів за ступінню	t"		Те ж	720
17.Ентальпія пара на вході у другу ступінь	йп'		йпп -(Qб+Qл)В/D	3020
18.Температура на вході в другу ступінь	t'п		За таблицею XXV[1]	370



Розрахунок першої частини першої ступені пароперегрівача таблиця 10.3

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Температура газів на виході з першої частини ПП			Приймаємо два значення	550 600
2.Ентальпія газів на виході			За h-t таблицею	4602 5049
3.Теплосприйняття частини ступені по балансу			(Н'-Н”+?бпе*(I0)хв/2)ц	1548 1104
4.Ентальпія пара на вході в частину ПП			й”п-QбВ/D	2810 2870
5.Температура пара на вході	t'п		За таблицею XXV[1]	345 351
6.Температурний напір на вході	?t'		t'г-t"п	350
7.Те ж на виході	?t”		t”-t'п	205 249
8.Середній температурний напір при протитоці	?tпрт		?t”+?t' 2	277 299
9.Менший температурний перепад	ф1		t”п-t'п	25 19
10.Більший температурний напір	ф2		t'-t"	170 120
11.Параметр	Р		ф2 t'-t'п	0,45 0,33
12.Параметр	R		ф1 ф2	0,148 0,16
13.Параметр	А		Нпрм/Н	0,5
14.Коефіцієнт	ш		За номограмою 29	0,985 0,983
15.Температурний напір	?t		ш?tпрт	273 294
16.Теплосприйняття по рівнянню теплообміну	Qт		кН?t Вр	1374 1479
17.Ентальпія пара на вході в цю частину	йп'		йпп-QбВ/D	2824
18.Його температура	t'п		За таблицею XXV[1]	345

В результаті графічної інтерполяції знаходимо, що Qт =Qб=1410кДж/кг при t"=565°С. По Н-t таблиці знаходимо що тепловміст газів на вході в першу частину першою ступені ПП складатиме Н' = 4736 кДж/кг.

Розрахунок другої частини першої ступені пароперегрівача таблиця 10.4

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Ентальпія пара перед пароохолоджувачем	йп"		i”п+?іпо	2886
2.Його температура	t"п		За таблицею XXV[1]	353
3.Теплосприйняття частини ПП по балансу	Qб		( i”п-інп)D/Вр	1305
4.Температурний напір на вході	?t'		t'г-t"п	275
5.Це ж на виході	?t”		t”-t'нп	62,4
6.Середній температурний напір	?tпрт		?t”+?t' 2	168,7
7.Поверхня другої частини ПП що потребується	Н		QбВр/k·?t	679

Располагаєма поверхня складає 248 м². Як наслідок цього, треба збільшити поверхню другої частини ПП в 2 рази, для чого слід виготовити її з подвійними змієвиками.

11. Розрахунок першої ступені повітряного підігрівача

Ступінь має пятиходовий хід по повітрю. Діаметр труб 40х1,5 мм. Розташування труб шахове. Складається повітропідігрівач з двох частин. У нижній частині є 2 секції, у верхній - 8. Нижня частина повітряподігрівача має S₁=62 мм, S₂=42 мм, а верхня - S₁=58 мм, S₂=41 мм. Кількість труб в нижній частині повітряподігрівача z_н=4(11*59+10*58)=4916 при омиваній висоті труб l_н=3,744м. Кількість труб у верхній частині повітряподігрівача zв=8(11*31+10*30)=5128 при омиваній висоті труб l_в=4,294м. Поверхня нагрівання Н=3,14*0,0385(4916*3,744+5128*4,294)=4887м². Перетин для проходу газів F=0.785*0.0372(4916+5128)/2=5.4м². Перетин для проходу повітря f=2(6,968-0,04*116)1,34=6,24 м². Далі визначаємо температуру газів на вході в першу ступінь повітропідігрівача. Тепловий розрахунок повітряного підігрівача наведено в таблиці 11.1.

Тепловий розрахунок повітряного підігрівача таблиця 11.1

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Температура повітря на вході	tвх		Із завдання	30
2.Ентальпія повітря на вході	I0хв		За H-t таблицею	240
3.Температура повітря на виході	tв”		Задаємо два значення	150 200
4.Ентальпія теоретично необхідної кількості повітря на виході	I0в”		За H-t таблицею	1026 1371
5.Відношення кількості повітря за повітро-підігрівачем	в”ВПI		в”ВП+?бвп I	1,06
6.Теплосприйняття ступені по балансу			( в”ВПI+?бвп I/2)(I0”B-I0XB)	1015 1386
7.Ентальпія газів на вході в повітро-підігрівач			Iуг+Qб/ц-?бвпI0XB	2457 2830
8.Температура газів на на вході в повітро-підігрівач			За H-t таблицею	303 349
9.Температурний напір на вході газів			t'-t”B	153 149
10.Температурний напір на виході газів			t”-tхв	110
11.Температурний напір при противотоці				131,5 129,5
12.Середня температура газів			()/2	221,5 244,5
13.Обєм газів на 1 кг топлива			За таблицею 5.1	7,71
14.Обємна доля водяних парів			За таблицею 5.1	0,18
15.Середня швидкість газів		м/с		11,69 12,23
16.Коефіцієнт тепловіддачі з повітряної сторони			За номограмою 14[1]	33,9 34,87
17.Середня температура повітря			tхв+t”в 2	90 115
18.Середня швидкість повітря		м/с	( вВПI+?бвп /2)ВрV0(t+273) 273f	6,13 6,55
19.Коефіцієнт тепловіддачі з повітряної сторони			За номограмою 13[1]	62,8 64,36
20.Коефіцієнт теплопередачі	к		об1б2 б1+б2	9,5 9,0
21.Теполосприйняття першої ступені за рівнянням теплопередачі			кН?tпрт BP	1351,8 1261,2
22. Ентальпія газів на вході	Н'		Iуг+Qб/ц-?бвпI0XB	2475,5
23. Температура газів на вході	t'		По Н-t таблиці	281



Графічна інтерполяція дає, що Q_б = Q_т = 1270 кДж/кг при t" = 173°С.

12. Розрахунок економайзера

Діаметр труб 32х3,5.Розташування труб шахове.

; м.

Загальна поверхня рівня.

Поверхня, закрита протизносними листами Н_ЗК, м²

1)

2) 3)

Н_ЗК = 56,4 м²

Розрахункова поверхню нагріву

Н_р = 849-56,4 = 792,6 м² .

Розрахунковий переріз для проходу газів

F=2,372*7,055-7,055*0,032*35=8,83м²

Крок труб:

у1=S1/d=68/32=2,12 у2 = S2 / d = 60/32 = 1,875

Число рядів по ходу газів - 32. Ефективна товщина випромінюючого шару:

S = 0,9 (4 * S1S2/рd² - 1) = 0,9 * 0,032 * (1,274 * 2,12 * 1,875-1) = 0,117 м.

Перетин для проходу води (по 70 паралельно включеним змеєвикам) f = 70 * 0,0785 * 0,25 * 0,025 = 0,0343 м². Тепловий розрахунок економайзера наведено в таблиці . Низька температура газів за пароперегрівачем свідчить про те, що теплосприйняття топки і фестона велике. У зв'язку з цим підігрівом води в економайзері може знадобитися значно менше, ніж забезпечується його перша ступінь. Необхідна ентальпія води з ЕК визначається за формулою:

i"= i_пп + Дi_по-В_р (Q_л + Q_ф + Q_пе)/D = 3402,35 +62,8-4,03 (12627,9 + 1070 + 6118) / 33,3 = 1066,89 кДж/кг

Таблиця 12.1. Тепловий розрахунок економайзера

Назва	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Температура газів на виході			З розрахунку ВП1	281
2.Ентальпі газів на виході			Те ж	2475
3.Ентальпія води на вході у економайзер			iпв+?iпо	986,4
4.Температура води на вході у економайзер			За таблицею XXIV [1] При Р=11,5 МПа	228
5.Температура газів на вході			Приймаємо два значення	300 330
6.Ентальпія газів на вході			За h-t таблицею	2800 1075
7.Теплосприйняття по балансу			(I'-I”+?бI0хв)ц	426,6 699
8.Ентальпія води на виході з першої ступені ЕК			i`пв+QбBp/Dэк	1044,2 1081,2
9.Температура води на виході	t"		За таблицею XXIV[1]	237 247
10.Температурний напір на вході газів	?t'		t'г-t"	63 83
11.Температурний напір на виході газів	?t"		t”г-t'пв	53
12.Середній температурний напір	?t			58 68
13.Середня температура води				232,5 237,5
14.Середня температура газів				290,5 305,5
15.Температура забрудненої стінки				257 262
16.Обєм газів на 1 кг палива		м/кг	за табл.5.1 цього розрахунку	7,24
17.Обємна доля водяних парів			Табл.5.1	0,184
18.Обємна частка трьохатомних газів			Табл.5.1	0,303
19.Концентрація золи		кг/кг	За табл.5.1 цього розрахунку	0,022
20.Середня швидкість газів		м/с	ВрVг (t+273) Fср 273	7,65 7,85
21.Коефіцієнт тепловіддачі конвекції			За номограмою 13[1]	63 66,3
22.Сумарна поглинальна здатність газів	pпS	МПа	рrпs	0,00559
23.Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами			За номограмою 3 [1]	34,5
24.Коефіцієнт ослаблення променів золовими частинками	кзл		За номограмою 4 [1]	147
25.Сумарна оптична товщина запиленого потоку	крs		(кгrп+кзлмзл)ps	0,254
26.Степінь чорноти продуктів згорання	а		За номограмою 2 [1]	0,135
27.Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	бл		За номограмою 19 [1]	3,5
28.Коефіцієнт тепловіддачі	б1		о(бк+бл)	66,5 69,8
29.Коефіцієнт забруднення	е		СdCфрео+?е	0,00336
30.Коефіцієнт теплопередачі	k		б1 1+еб1	54,35 56,56
31.Теплосприйняття за рівнянням теплопередачі			кН?t/BP	553,2 674,7

В результаті графічної інтерполяції знаходимо, що

,

Ентальпія води на виході із ступені

, t” = 245°C.

13. Розрахунок другої ступені повітряного підігрівача

Ступінь має один хід по повітрю і складається з 4 секцій. Діаметр труб 40Х1,5. Розташування труб шахове, причому S₁ = 62 мм, S₂ = 42 мм. Кількість труб z = 4 * 29 * 57 = 6612 при омиваючій висоті l=3,64 м. Поверхня .

Переріз для проходу газів

.

Переріз для проходу повітря

.

Таблиця 13.1. Тепловий розрахунок другої ступені повітропідігрівача

Назва	Позначення	Од.вимірювання	Розрахункові формули	Розрахунок
1	2	3	4	5
1.Температура повітря			З розрахунку ВП1	195
2.Ентальпія теоретичної його кі-сті			За н-t таблицею	1238
3.Температура повітря на виході			З розрахунку топки	350
4.Ентальпія теоретичної кіль-ті			За н-t таблицею	2260
5.Температура газів на вході			З розрахунку ПП	379
6.Ентальпія газів на вході			Те ж	3082
7.Температура газів на виході			З розрахунку економайзера	281
8.Ентальпія газів на виході			З розрахунку економайзера	2475,5
9.Теплосприйняття ступені за балансом			(в'вп+?б)(Іо”в-Іо'в) 2	1067,99
10.Температурний напір на вході			t'-t”в	29
11. Температурний напір на виході			t”-t'в	86
12.Температурний напір при противотоці			?t”+?t' 2	57,5
13.Менший температурний перепад	ф1		t”в-t'в	155
14.Більший температурний перепад	ф2		t'-t"	98
15.Параметр	Р		ф2 t'-t'в	0,53
16.Параметр	R		ф1 ф2	1,58
17.Коефіцієнт перерахунку	ш		За номограмою 31	0,88
18.Температурний напір			ш?tпрт	50,6
19.Середня температура газів			t'+t" 2	330
20.Середня температура повітря			t”в+t'в 2	272,5
21.Обєм газів на 1 кг топлива			За таблицею 5.1	7,39
22.Обємна частка водяних парів	rн2о		За таблицею 5.1	0,181
23.Середня швидкість газів	щг		BpVг (t+273) F273	10,25
24.Коефіцієнт тепловіддачі з газової сторони	б1		За номограмою 14[1]	32,5
25.Середня швидкість повітря	щв		(ввп+?бвп/2)ВрVо(tв+273) 273f	5,44
26.Коефіцієнт тепловіддачі з повітряної сторони	б2		За номограмою 13[1]	62,56
27.Коефіцієнт теплопередачі	к		об1б2 б1+б2	21,39
28.Поверхня нагріву	Н		QбВр/к?t	4456,6
29.Омиваюча висота труб	lр1		l*Hр1 Н	5,58
30.Середня швидкість повітря	щв1		щв*l/lр1	3,54

Розбіжність між і рівна <20%, тому розрахунок закінчується

Розрахункова нев'язка теплового балансу

Так як нев'язка менше 0,5% від Q_p^p, розрахунок парогенератора закінчується.

14. Результати теплового розрахунку реконструкції парогенератора

Паливо Донецький ДР:

Склад палива

Речовина	WP	АР	SP	CP	HP	NP	OP
Кіл-ть,%	13	21,8	3	49,3	3,6	1	8,3

Теплота згорання		-		19581	КДж/кг

W^П =0,278 кг/кДж,

Топочна камера: камерна з запалювальним поясом

Вихрові пальники 2 шт.

Таблиця 14.1

Назва	Од. вимірювання	Назва газоходів
		фес-	ППII	ППI	ППII	ПЭI	ППI
		тон
Температура газів	°С	1000	970	720	565	281	245
на вході
Те ж на виході	°С	970	720	565	281	245	140
Температура теплоносія	°С	316,6	360	316,6	211	228	30
на вході
Те ж на виході	°С	316,6	510	360	350	252	211
Швидкість газів (середня)	м/с	5,4	7,31	7,31	11,7	7,75	10,25
Поверхня нагріву	м2	88,6	713	689	2909,5	792,6	4887

Висновок

У даному курсовому проекті було проведено розрахунок по реконструкції котельного агрегату ПК-19 при камерному спалюванні кам'яного вугілля з нижчою теплотою згоряння рівної 19581 кДж/кг і з температурою димових газів після котла рівної 140. У ході проектування були знайдені проміжні температури димових газів між поверхнями нагріву котла і визначено їх основні конструктивні характеристики.

Залежно від виду використовуваного твердого палива змінюються поверхні нагрівання конвективного пароперегрівача, економайзера і повітропідігрівача. Пароперегрівач котла складається з поверхні нагрівання, розташованої на стелі топки і конвективної опускної шахти, ширмового пакету, розміщеного за фестоном, і конвективного пакету, що встановлюється за ширмовим пакетом. Регулювання температури пари здійснюється вприскуванням конденсату в трубопровід, що з'єднує ширмовий і конвективний пакети пароперегрівача.

Т-ра	Теоретична Кількість	За газоходами елементів парогенераторів
t, °С			= 1,2	// = 1,215	/ = 1,23	// = 1,25	// = 1,28	/ = 1,3	= 1,33
2200	21,31	17,51	24,81
2000	19,17	15,79	22,32
1800	17,04	14,07	19,85
1600	14,95	12,38	17,42
1400	12,88	10,7	15,02
1200	10,84	9,037	12,65	2,377
1100	9,848	8,217	1,154	1,154
1000	8,861	7,398	1,151	1,151	10,45
900	7,883	6,6	1,138	1,138	9,302	1,15
800	6,913	5,822			8,165	1,137
700	5,969	5,045			7,054	1,111	7,129
600	5,049	4,273					6,032	1,098	6,16
500	4,154	3,523					4,964	1,068	5,07	1,09	5,176
400	3,277	2,792					3,919	1,045			4,087	1,089	4,17
300	2,42	2,073									3,021	1,066	3,083	1,087
200	1,592	1,371											2,031	1,053	2,072
100	0,785	0,681													1,023	1,049

Размещено на Allbest.ru