Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е–75–40К

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е-75-40К

1. Краткое описание котла

Парогенератор Е-75-40К рассчитан на сжигание отходов гидролизного производства (лигнин, последрожжевая упаренная бражка, метанольно-эфиро-альдегидные фракции - МЭАФ), предусмотрено сжигание высокосернистого мазута.

Топочная камера объёмом 454 м³ полностью экранированна трубами 60 Х 3 и 60 Х 4 мм с шагами 75 и 90 мм. Экраны разделены на 12 самостоятельных циркуляционных контуров (по количеству блоков камеры).

Для сжигания лигнина топку оборудуют двумя мельницами-вентиляторами, которые располагают с фронта парогенератора; для сжигания последрожжевой упаренной бражки и МЭАФ в топке устанавливают четыре специальные горелки и располагают их соосно на боковых стенах, а для сжигания мазута топку оборудуют четырьмя мазутными горелками, которые располагают также соосно на боковых стенах.

Схема испарения - трёхступенчатая. В барабане расположен чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана). Третья ступень внесена в выносные циклоны ?377 мм.

Пароперегреватель - вертикальный, змеевиковый, двухступенчатый, конвективный, с коридорным расположением труб 38 Х 3 мм. Поверхностный пароохладитель установлен между ступенями «в рассечку».

Экономайзер - стальной, змеевиковый, кипящий, двухступенчатый, трёхблочный, с шахматным расположением труб 32 Х 3 мм, поперечным шагом 40 мм и продольным - 60 мм. Расположен «в рассечку» с воздухоподогревателем.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, двухступенчатый, трёхблочный, четырёхходовой (по воздуху); выполнен из труб 40 Х 1,5 мм. Поперечный шаг труб: первой ступени - 70 мм, второй ступени - 60 мм; продольный шаг: первой ступени - 45 мм; второй ступени - 42 мм.

Пароперегреватели.

Изготовляются в виде змеевиков из стальных цельнотянутых труб с наружным диаметром d= 32, 38 и 42 мм. Радиус изгиба не менее 2d. Змеевики перегревателей делают одинарными и сдвоенными. Последние позволяют разместить большую поверхность нагрева пароперегревателя в том же объёме газохода.

Пароперегреватели выполняют с вертикальным и горизонтальным расположениями змеевиков. Концы змеевиков приваривают к коллекторам. Коллекторы обычно выполняют круглыми с наружным диаметром 180, 216 и 250 мм. В некоторых парогенераторах выходные концы змеевиков пароперегревателя присоединены непосредственно к барабану.

Способ крепления змеевиков зависит от конструкции пароперегревателя. Вертикальные змеевики на тягах подвешивают к потолочным балкам каркаса. Верхние изгибы змеевиков охватывают хомутами, последние шарнирно прикреплены к тягам. Для фиксации расстояния между змеевиками служат дистанционные гребёнки, в пазы которых заходят нижние изгибы змеевиков; горизонтальные фигурные пластины, устанавливаемые в верхней и нижней частях змеевиков, предназначены для фиксации их положения в направлении движения газа.

Змеевики горизонтальных пароперегревателей обычно закрепляют на подвесных трубах, охлаждаемых паром. Трубы горизонтальных змеевиков опираются на скобы, приваренные к подвесным трубам, проложенным между змеевиками. По длине каждого змеевика установлено по три опоры: две концевые и одна промежуточная. Подвесные трубы на тягах и подвесках прикреплены к каркасу парогенератора.

В средней части пароперегревателя установлена вертикальная перегородка, служащая для направления потока газов поперёк пучка труб пароперегревателя. Перегородки состоят из набора стальных вертикальных пластин, через пазы которых проходят трубы пароперегревателя. Полосами пластины соединяются в пакеты. Перегородка висит на трубах. Её положение фиксируется косынками, приваренными к трубам. Нижний конец перегородки свободно опирается на кладку газохода пароперегревателя.

Экономайзеры.

В промышленных парогенераторах применяются стальные гладкотрубные экономайзеры кипящего типа и чугунные ребристые экономайзеры не кипящего типа. Последние устанавливаются только в парогенераторах с давлением в барабане Р_б < 2.3 Мпа.

Чугунные ребристые экономайзеры с концевыми прямоугольными фланцами, образующими металлическую стенку, опираются на горизонтальные балки, связанные с колоннами каркаса. Стенки из прямоугольных фланцев ограничивают газоход с двух сторон. Для уплотнения газохода между прямоугольными фланцами в специальные пазы закладывают асбестовый шнур и наружная поверхность стенки вместе с соединительными калачами торкретируется теплоизоляционной массой.

Для обеспечения эффективной очитки количество горизонтальных рядов ребристых труб принимается не более 8 - 10. При большем количестве горизонтальных рядов экономайзер разделяют на отдельные группы по 6 - 8 рядов, между которыми оставляют разрывы для размещения устройств обмывки или обдувки и смотровых окон.

Для промышленных парогенераторов ДКВр ЦКТИ разработаны типовые чугунные ребристые экономайзеры.

Стальные экономайзеры изготовляются из стальных цельнотянутых труб с наружным диаметром 28, 30, 32 и 38 мм. Змеевики, как правило, выполняются одинарными. Верхние и нижние концы змеевиков приваривают к цилиндрическим коллекторам с наружным диаметром 180, 216 и 250 мм.

Змеевики стальных гладкотрубных экономайзеров крепят к балкам каркаса с помощью специальных опорных стоек или подвесов. Опорные стойки выполняются из уголков с вырезами, в которые укладываются трубы, или из сдвоенных штампованных полос с выемками для труб. Опорные стойки опираются на полые стальные балки. Подвесы выполняют из листового железа и прикрепляют к балкам снизу. Охлаждение балок производится воздухом, движение которого за счёт естественной циркуляции.

Воздухоподогреватели.

В промышленных парогенераторах применяются трубчатые рекуперативные и вращающиеся регенеративные воздухоподогреватели типа Юнгетрем. Стальные трубчатые воздухоподогреватели обычно выполняются из вертикальных труб наружным диаметром 33, 38, 42, 46 и 51 мм.

Трубчатые воздухоподогреватели нижней опорной плоскостью обычно опираются на рамную конструкцию, связанную с колоннами каркаса. Для свободного расширения труб и корпуса воздухоподогревателя предусматривается подвижное крепление его верхней части. Достигается это установкой двух компенсаторов: компенсатора для компенсации удлинении трубной системы относительно корпуса воздухоподогревателя и компенсатора для компенсации удлинении корпуса и обшивки кубов воздухоподогревателя относительно каркаса парогенератора. Также в конструкции воздухоподогревателя предусматривается специальный фартук, который защищает компенсаторы от эолового заноса.

Каркас парогенератора.

Каркас парогенератора представляет собой пространственную рамную металлическую конструкцию. Он воспринимает нагрузку от всех элементов агрегата и передаёт её на фундамент.

Каркас состоит из несущих колон, опорных балок и вспомогательных стоек и ригелей, служащих для связи элементов каркаса и обвязки кладки. В парогенераторах малой и средней мощности колоны каркаса и основные несущие балки обычно выполняются составными из двутавров или швеллеров с номерами профиля от 14 до 24 и выше. Нижние концы несущих колон имеют опорные башмаки, состоящие из опорной плиты, уголков, швеллеров и косынок. Опорные башмаки колон анкерными болтами крепятся к фундаменту.

Все несущие элементы каркаса (колонны, балки) обычно размещают снаружи обмуровки в целях предохранения их от нагревания и появления дополнительных напряжений от термических расширений.

Некоторые парогенераторы малой мощности, например ДКВр с низкой компоновкой, не имеют несущего каркаса: масса парогенератора передаётся непосредственно на опорную раму. Каркас этих парогенераторов, называемый обвязочным, служит для дополнительного крепления и обвязки обмуровки.

Применяются два способа крепления барабана к каркасу парогенератора: на опорах и на шарнирных тягах. При первом способе барабан своими концами устанавливается на опоры, закреплённые на опорных балках каркаса. Для обеспечения свободного температурного расширения барабана при его нагревании одна опора делается подвижной. Подушка подвижной опоры опирается на ролики. Барабан, подвешенный на шарнирных тягах, также имеет возможность свободного расширения.

Эксплуатация котлоагрегата.

Целью эксплуатации является обеспечение длительной и надёжной работы котла с максимальным КПД, и с соблюдением диспетчерского графика эксплуатации котла. Для обеспечения данных условий котельный агрегат оборудуют контрольно-измерительными приборами, системами сигнализации, защитами систем автоматического управления (САУ).

Рассмотрим пуск барабанного котла для ТЭС с поперечными связями из различных тепловых состояний. Тепловое состояние котельного агрегата определяется Р_б, рассмотрим состояния котельного агрегата:

Холодное состояние Р_б = 0; (наблюдается при простое котла более 1 суток).

Неостывшее состояние Р_б > 1,3 Мпа.

Горячее состояние Р_б 1,3 Мпа.

Пуск барабанного котла состоит из трёх этапов:

Подготовительные операции.

Этап подъёма параметров.

Включение котельного агрегата в параллельную работу.

Рассмотрим три этапа необходимые для пуска барабанного котла:

Подготовительные операции.

Подготовительные операции проводят с целью подготовки котла к работе, проверки исправности систем основного и вспомогательного оборудования. Действия начинаются с подачи команды начальнику смены станции (НСС) по которой о предстоящем пуске оповещается оперативный персонал: котлотурбинного цеха, топливно-транспортного цеха, цеха ХВО, электро цеха, цех тепловой автоматизации и измерений. Осуществляется проверка комплектности и исправности щита управления котлом, тягодутьевых машин, мельничного оборудования, систем пылеприготовления, производится осмотр котла в процессе которого, закрываются лазы, контролируется исправность лестничных площадок, освещения, качество тепловой изоляции, исправность предохранительных клапанов котла, водо-указывающих колонок. Открываются вентили к контрольно-измерительным приборам (КИП), воздушникам, открывается главная паровая задвижка №1 (ГПЗ №1) и дренаж перед ГПЗ №2.

После осмотра котла, следующий этап подготовительной операции является прокрутка арматуры. Прокрутка арматуры производится для арматуры с электроприводом, при этом необходимо по месту оценить исправное, правильное срабатывание концевиков для запорной арматуры. Для регулированной арматуры проверяется соответствие истинного состояние арматуры с показаниями указателя положения

Заполнение котла водой. При этом котёл, как правило, запитывается через нижние точки экранов и через водяной экономайзер. Для заполнения используется деаэрированная вода. Воздух удаляется через воздушники 1,5 - 2,5 часа.

Котёл заполняется под растопочный уровень, который ниже среднего уровня на 50 мм. После заполнения котла водой и прокрутки арматуры приступают к опробованию защит. Для этого 6 кВт оборудование (дымососы, дутьевые вентиляторы, мельницы) переводят в испытательное положение, т.е. включают лишь цепи низкого напряжения на щите управления, высокое напряжение не подаётся.

Котёл оборудуется защитами которые срабатывают на останов котла и защиты которые срабатывают на разгрузку котла.

Защиты на останов:

Глубокая перепитка котла и упуск уровня (по уровню воды Н_ур = +200, -150).

По снижению давления газа, по снижению давления мазута, если котёл работает на одном виде топлива.

По снижению давления воздуха перед горелкой.

При останове 2-ух дутьевых вентиляторов или 2-ух дымососов.

При снижении t_пе ниже предельного значения.

При погасании факела.

При повышении давления пара выше предельного значения.

Защиты на разгрузку котла:

При останове 1-го дутьевого вентилятора или 1-го дымососа.

При повышении t_пе.

При срабатывании защит на разгрузку котла отключается часть горелочных устройств. При неисправности любой из защит эксплуатация котла запрещена.

Совместно с защитами проверяются блокировки. Блокировки необходимы для того чтобы исключить неправильные действия персонала. Например: нельзя включить дутьевой вентилятор, если не включен соответствующий дымосос; нельзя подать топливо в горелку без включения защитно-запального устройства (ЗЗУ); нельзя подать топливо в газовое кольцо до осуществления вентиляции в топке и т.д.

После проверки исправности защит 6 кВт оборудование переводится в рабочее положение и производится вентиляция топки (10 - 15 минут). Готовится к работе мазутное кольцо котла. После окончания вентиляции отбирается проба воздуха из верхней части топки, для контроля СН₄ (СН₄ не должно превышать 1%).

Этап подъёма параметров.

Начинается с розжига растопочных горелок. При розжиге 1-ой горелки начинается процесс парообразования, при появлении пара из воздушников, воздушники закрываются.

Котёл работает на продувку и часть пара проходит в дренажи для прогрева. При повышении Р_пар до 1-3 атм. Производится продувка нижних точек, производится сверка уровня, производится подтяжка фланцевых соединений, устранение неплотностей.

На этапе подъёма параметров контрольная разница температур нижней образующей барабана t= t_низ^б - t_верх^б 40 - 60 ^оС, dt_низ^б/d не должно превышать 30 ^оС за 30 минут.

При достижении Р_б=1,3 МПа производится переход от работы на продувку пароперегревателя (ПП) на подачу пара в растопочно-охлаждающую установку (РОУ).

При достижении параметров пара близких к Р_п, t_п и параметров близких к параметрам в паровой магистрали, производят подготовку включения котла в паровую магистраль. Для этого отбирается качество пара, производится сверка уровня, контролируется отсутствие течей и парений и работа основного вспомогательного оборудования. Оповещается оперативный персонал турбинного цеха о включении котла в параллельную работу.

Включение котельного агрегата в параллельную работу.

Включение котла в общестанционную паровую магистраль осуществляется открытием на байпасе и ГПЗ №2, с соответствующим прикрытием задвижек на входе в РОУ. После полного открытия байпаса, открывается задвижка ГПЗ №2, подача пара на РОУ прекращается. Параметры котла должны точно соответствовать режимной карте.

Останов котлоагрегата.

Различают остановы в резерв, останов в длительный резерв с консервацией, останов в ремонт, останов в ремонт с принудительным расхолаживанием и аварийный останов котлоагрегата. Рассмотрим плановый останов котлоагрегата в резерв. Суть данного режима - как можно дольше сохранить тепло аккумулированное поверхностями нагрева.

Последовательность операций:

Разгрузка котла до минимально-допустимой паропроизводительности по условиям циркуляции:

Д^min = (0,3 - 0,4) Д_ном.

Производится останов ключом останова котла, при этом закрываются задвижки ГПЗ №1 и ГПЗ №2. Котёл подпитывается до верхнего допустимого уровня, прекращается подача топлива на горелки. Давление в котле поддерживается открыванием задвижек ПП №1 и ПП №2. Сохраняется условие: t= t_низ^б - t_верх^б < 80 ^оС

Скорость охлаждения не должна превышать 20 ^оС в 10 минут нижней образующей t_низ^б.

Отключают непрерывную продувку, впрыски, пробоодборные точки.

Осуществляется вентиляция топки и газоходов не более 10 минут, после чего дутьевой вентилятор и дымосос останавливаются и закрываются их направляющие аппараты для дутьевых машин. В процессе останова осуществляют подпитку барабана. Через 4 часа продувают нижние точки котла.

2. Составление расчетно-технологической схемы парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

Расчётно-технологическую схему трактов парового котла с отражением компоновки поверхностей нагрева составляем на основе чертежей парового котла и задания на проектирование.

Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки _т^» при использовании твердого топлива принимаем равной 1,2. По таблице 1.1 [1] находим значения присосов воздуха в газоходы, вычисляем величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их среднее значения и заполняем таблицу 1.

Избытки воздуха и присосы по газоходам

№ п/п	Газоходы	Коэф. Избытка воздуха по газоходам	Величина присоса »	Средний коэф. избытка воздуха в газоходе
1	Топка и фестон	т»=ф»=т=1,2	т=0,1	т=т»=1,2
2	Пароперегреватель	пе»=т»+пе==1,23	пе=0,03	пе= (пе»+ n»)/ 2= 1,215
3	Экономайзер	эк»=пе»+эк==1,25	эк=0,02	эк=(эк»+ пе»)/2=1,242
4	Воздухоподогреватель	вп»=ух=эк»+вп=1,28	вп=0,03	вп=(ух»+ эк»)/2=1,265

Топливо и продукты горения.

Топливо: Межреченский Г (31).

W^P = 8%

A^P = 25,8%

S_к^P = 2,3%

S_о^P = 0,8%

C^P = 53,7%

H^P = 3,6%

N^P = 0,7%

O^P = 5,1%

W^P + A^P + S_к^P +S_o^P +C^P +H^P +N^P +O^P = 100%

8 + 25,8 + 2,3 + 0,8 + 53,7 + 3,6 + 0,7 + 5,1 = 100%

Q_н^Р = 5150 ккал/кг

V^Г = 38%

t₁ = 1130 ^oC

V⁰ = 5,66 м³/кг

V_RO2 = 1,02 м³/кг

V_N2 = 4,48 м³/кг

V⁰_H2O = 0,59 м³/кг

W^П = (W^P 1000)/ Q_н^Р = (8 1000)/ 5150 = 1,553 (% кг 10³)/ ккал

A^П = (A^P 1000)/ Q_н^Р = (25,8 1000)/ 5150 = 5,009 (% кг 10³)/ ккал

Объёмы и масса продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров, концентрация золы

Величина		Топка и фестон	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
Коэф. Избытка воздуха за газоходом »		1,1	1,13	1,21	1,27
Коэф. Избытка воздуха в газоходе		1,1	1,115	1,17	1,24
VH2O	за	2,165	-	-	2,191
	ср	-	2,167	2,176	2,187
VГ	за	11,637	-	-	13,281
	ср	-	11,782	12,314	12,992
rRO2	за	0,0859	-	-	0,0753
	ср	-	0,0849	0,0812	0,0769
rH2O	за	0,1847	-	-	0,1619
	ср	-	0,1825	0,1746	0,1655
rп	за	0,2706	-	-	0,2372
	ср	-	0,2674	0,2558	0,2424
Gг	за	14,398	-	-	16,512
	ср	-	14,585	15,269	16,139
зл	за	0,0006598	-	-	0,00057
	ср	-	0,00065	0,00062	0,000588
г	за	1,2372	-	-	1,243
	ср	-	1,2379	1,2399	1,242

Энтальпия воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла

Газоход	температура газа , 0C	Jг0	Jв0	(-1) Jв0	Jг = Jг0+ (-1) Jв0	Jг
	2200	5457	4597	919.4	6376.4	319.2
	2100	5183	4371	874.2	6057.2	320.4
	2000	4908	4144	828.8	5736.8	318.2
	1900	4635	3918	783.6	5418.6	315.2
Топка	1800	4365	3691	738.2	5103.2	312.2
и	1700	4097	3470	694	4791	311
фестон	1600	3830	3250	650	4480	310.2
при	1500	3564	3029	605.8	4169.8	306.2
т»=1,2	1400	3302	2808	561.6	3863.6	308.2
	1300	3038	2587	517.4	3555.4	303
	1200	2778	2372	474.4	3252.4	296
	1100	2525	2157	431.4	2956.4	290
	1000	2278	1942	388.4	2666.4	298
	900	2022	1732	346.4	2368.4
Паропе-	700	1531	1325	304.75	1833.75	282.7
регрева-	600	1295	1122	258.06	1555.06	274.3
тель	500	1066	925	212.75	1278.75	270.2
пе»=1,23	400	840	733	168.59	1008.59
Эконома-	500	1066	925	231.25	1297.25	274
йзер	400	840	733	183.25	1023.25	266
эк»=1,25	300	621	545	136.25	757.25	259.3
	200	408	360	90	498
Воздухо-	300	621	545	152.6	773.6	264.8
подогре-	200	408	360	100.8	508.8	256.7
ватель	100	202	179	50.12	252.12
ух=1,28

Тепловой баланс парового котла.

Определение расчётного расхода топлива.

а) Потеря тепла с химическим недожогом топлива:

q₃ = 0,5% для природного газа;

Потеря тепла с механическим недожогом топлива:

Для котлов с паропроизводительностью Д = 50 т/ч,

q₄ = 0%.

б) Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха:

J⁰_х.в. = 9,5 V⁰ = 9,5 9,52 = 90,44 ккал/кг.

в) Потеря тепла с уходящими газами:

q₂ = (Q₂ / Q_P^р) 100 = (J_ух - _ух J_х.в.)/ Q_P^P (100 - q₄)

при t_ух = 125 ⁰С определяем J_ух, интерполируя по таблице 3:

J_ух = J_ух(100) + (125 ⁰С -100 ⁰С) (J_ух(200) - J_ух(100)) / (200 ⁰С - 100⁰С);

J_ух = 432,27 + (125 - 100) (872,35 - 432,27) / 100 =

= 542,29 ккал/ кг

Для природного газа имеем: Q_P^P = Q_н^с = 8570 ккал/ кг.

q₂ = (J_ух - _ух J_х.в.)/ Q_P^P (100 - q₄);

q₂ = (542,29 - 1,27 90,44) / 8570 (100 - 0) = 4,987%

Потеря тепла от наружного охладителя:

q₅ = 0,94% для котлов с паропроизводительностью Д = 50 т/ч

Потери тепла с физическим теплом шлака:

Потери тепла с физическим теплом шлака не учитываем, q₆ = 0.

Определение КПД парового котла брутто:

_ка^бр = 100 - (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆);

_ка^бр = 100 - (4,987 + 0,5 + 0 + 0,94 + 0) = 93,573%

Коэффициент сохранения тепла:

= 1 - (q₅) / (q₅ + _ка^бр);

= 1 - (0,94) / (0,94 + 93,573) = 0,99

Расход топлива подаваемого в топку:

B = (Q_пк / Q_P^P _ка^бр) 100;

где Q_пк = Д_к (i_пе - i_пв) 1000;

По Р_пе = 40 кгс/ см² и t_пе = 445 ⁰С находим из таблицы №7

i_пе= 792,6 ккал/кг

Р_пв = 1,08 Р_б = 1,08 45 = 48,6 кгс/ см²

По Р_пв = 48,6 кгс/ см² и t_пв = 140 ⁰С находим i_пв = 141,3 ккал/ кг

Количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:

Q_пк = Д_к (i_пе - i_пв) 1000;

Q_пк = 50 (792,6 - 141,3) 1000 = 32565000 ккал/ ч

Расход топлива подаваемого в топку:

В = Q_пк / (Q_P^P _ка) 100;

В = 32565000 / (8570. 93,573)^.100 = 4060,87 кг/ ч

Расчетный расход фактически сгоревшего топлива с учётом механической неполноты горения:

В_Р = В (1 - q₄ / 100); q₄ = 0; В_Р = В = 4060,87 кг/ ч

парогенератор сжигание топливо расход

Поверочный расчёт топки.

Поверочный расчет топочной камеры.

l_ст = l_7-8-9 = (141 + 223) 40 / 1000 = 14,56 м

l_ст¹ = l_9-10-1 = (51 + 40) 40 / 1000 = 3,64 м

l_ст³ = l_3-4-5 = (220 + 10) 40 / 1000 = 9,2 м

l_ст³¹ = l_1-2-3 = (40 + 51) 40 / 1000 = 3,64 м

l_ок = l_{5 - 6 - 7} = (17 + 95) 40 / 1000 = 4,48 м

F_ст^б = F_{10 - 2 - 3 - 9} + F_{9 - 3 - 4 - b} + F_{4 - 6 - с} + F_{6 - d - 8 - a} + F_{a - e - 7} + F_{6 - e - f - h} + F_{f - h - 7} +F_{8 - d - c - b}

F_{10 - 2 - 3 - 9} = / трапеция/ = ((80+144)/2) 40 (40/10³)² = 7,168 м²

F_{9 - 3 - 4 - b} = / прямоугольник/ = 144 219 (40/ 10³)² = 50,4576 м²

F_{4 - 6 - с} = / треугольник/ = 0,5 18 20 (40/ 10³)² = 0,288 м²

F_{6 - d - 8 - a} = / трапеция/ = ((108+124)/2) 16 (40/10³)² = 2,9696 м²

F_{a - e - 7} = / треугольник/ = 0,5 80 88 (40/10³)² = 5,692 м²

F_{6 - e - f - h} = / трапеция/ = ((28+6)/2) 82 (40/10³)² = 2,2304 м²

F_{f - h - 7} = / треугольник/ = 0,5 6 8 (40/10³)² = 0,0384 м²

F_{8 - d - c - b} = / прямоугольник/ = 4 124 (40/10³)² = 0,7936 м²

F_ст^б = (S₁^б+S₂^б+S₃^б)/ 3 = (90+90+75)/3 = 85 мм = 0,085 м

F_{горелки} = 3 ( d²/ 4) (40/10³)² = 3(3,1428/ 4)(40/10³)² = 2,9541 м²

Площадь стен топки:

F_ст^т = F_ст + F_ст ^/ + F_ст³ + F_ст^{3 /} + F_ок = 91,9464 + 22,9866 + + 2 69,5776 + 58,048 + 22,9866 + 28,2912 = 363,464 м²

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом:

_ср = [ (F_ст - F_ст ⁱ) + (F_ст ^/ - F_ст ^/) + 2 (F_ст - F_ст ⁱ) + (F_ст - F_ст ⁱ) + _ок F_ок]/ F_ст^т;

_ср = [0,4437 (91,9464 - 2,9541) + 0,4437 22,9866 + 2 0,4383 69,5776 + 0,4437 58,098 + 0,4437 22.9866 + 0.4437 28.2912]/ 363,464 = 0,4380

Активный объём топочной камеры:

V_т = F_ст b_т = F_ст b_ст = 69,5776 6,315 = 439,3825 м²

Эффективная толщина излучающего слоя в топке:

S_т = 3,6 (V_т / F_ст^т) = 3,6 (439,3825 363,464) = 4,3519 м

Расчёт теплообмена в топке:

Полезное тепловыделение в топке:

Q_т = Q_р^р ((100 - q₃ - q₄ - q₆)/ (100 - q₄)) + Q_в - Q_в.вн

где Q_в количество тепла вносимого в топку с воздухом, а

Q_в.вн = 0 т.к. используемым топливом является уголь

Q_в = Q_гв + Q_хв = (_т^// - _т - _пл) J_гв⁰ + (_т + _пл) J_хв⁰

где _пл = 0,04 для среднеходных молотковых мельниц (СММ)

при t_гв = 260 ⁰С J_гв⁰ = 471 ккал/ кг

J_гв⁰ = 360 + 60((545 - 360)/ 100) = 471 ккал/ кг

Q_в = (1,2 - 0,1 - 0,04) 471 + (0,1 + 0,04) 53,77 = 506,787 ккал/ кг

Q_т = 5150 ((100 - 0,5 - 1,5)/ (100 - 0,5)) + 506,787 = 5579,15 ккал/ кг

J_а = Q_т

По J_а и _т^// находим _а методом интерполяции

_а = _а(2000) + (J_а - J₍₂₀₀₀₎) ((₍₂₁₀₀₎ - ₍₂₀₀₀₎)/ (J₍₂₁₀₀₎ - J₍₂₀₀₀₎))

_а = 1900 + (5579,15 - 5418,6) ((100)/ (5736,8 - 5418,6)) = = 1950,57⁰С

Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки

М = А - В x_т, где А = 0,59 В = 0,5 для А^п < 6

x_т = x_г + x, где x = 0,1

x_г = h_г / H_т, где h_г = 93 (40/ 10³) = 3,72;

Н_т = 312 (40/ 10³) = 12,48

x_г = 3,72/ 12,48 = 0,2981

x_т = 0,2981 + 0,1 = 0,3981

М = 0,59 - 0,5 0,3981 = 0,39095

Принимаем ориентировочно _т ^// = 1070 ⁰C

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания

(V_c)_ср = (Q_т - J_т^//)/ (_а - _т^//)

По _т^// = 1070 находим по таблице (2.3) J_т^// = 2872,4 ккал/ кг

(V_c)_ср = (5579,15 - 2872,4)/ (1950,57 - 1070) = 3,074

Суммарный коэффициент ослабления лучей топочной камеры

k = k_г r_п + k_{зл зл} + k_{кокс 1 2}

По монограмме 3, по r_п = 0,224 и по r_H2O = 0.084

P_п S_т = r_п S_т = 0,2244,3519 = 0,9748

определяем k_г = 0,46

По монограмме 4 по _т^// = 1070 определяем k_зл = 6,9;

_зл = 0,0235 по таблице 2.1; k_кокс = 1; ₁ = 0,5; ₂ = 0,1

k = 0,46 0,224 + 6,9 0,0255 + 1 0,5 0,1 = 0,32899

Определяем степень черноты факела

a_ф = 1 - e^-kPSт; где Р = 1 кгс/ см²

a_ф = 1 - е ^{-0,32899 4,3519} = 0,761

Определяем степень черноты топки

a_т = a_ф/ a_ф + (1 - a_ф) _ср;

a_т = 0,76/ 0,76 + (1 - 0,76) 0,438 = 0,879

Температура газов на выходе из топки

_т^// = (T_а / M ((4.9 _ср F_ст^т a_т Т_а³)/ (10⁸ B_р(V_c)_ср)^0,6 + 1) - 273; где Т_а = _а + 273 = 2223,57⁰С

_т^// = (2223,57 / 0,39095 ((4.9 0,438 363,464 0,879 223,57)/ / (10⁸ 0,99189 10142,5844 3,074 + 1))^0,6 - 273 = 1060,67 ⁰С

Принимаем _т^// = 1060,67 как расчётную, по _т^// = 1060,67 и

_т^// = 1,2 интегрируя определим энтальпию газов на выходе из топки

J_т^// = J_г(1000) + (_т^// - ₍₁₀₀₀₎) ((J_г(1100) - J_г(1000))/ (₍₁₁₀₀₎ - ₍₁₀₀₀₎)

J_т^// = 2666,4 + (1060,67 - 1000) ((2956,4 - 2666,4)/ (100)) = 2842,343 ккал/ кг

Количество тепла, переданное излучением в топке

Q_л = (Q_т - J_т^//) = 0,99189 (5579,15 - 2842,343) = 2745,23 ккал/ кг

Удельное тепловое напряжение объёма топки

q_v = (B_p Q_р^р)/ V_т = (10142,5844 5150)/ 439,3825 = 118881,18 Мкал/ м³ ч

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок

q_f = (B_p - Q_p^p)/ f, где f = b_ст b_ст

f = 6,315 5,8 = 36,627 м²

a_f = (10142,5844 5150)/ 36,627 = 1426114,879 ккал/ м² ч

Определение невязки теплового баланса парового котла

Q = Q_р^р_пк - (Q_л + Q_ф + Q_пе^к.б + Q_эк) (1 - q₄ / 100);

Q_л = 2745,23 ккал/ кг (из расчёта топки)

Q_ф = 263,16 ккал/ кг (из расчёта фестона)

Q_пв^к.б = 1052,25 ккал/ кг

Q_эк = 735,66 ккал/ кг

q₄ = 1,5% и _пк = 0,91781 из теплового баланса котла

Q = 51500,91781 - (2745,23 + 263,16 + 1052,25+ 735,66)(1 - 1,5 / 100) = 2,366%

Q 0,5 (Q_р^р/ 100);

Q = 0,5 (5150/ 100) = 25,75 ккал/ кг

Что удовлетворяет нашему условию!

Т.к. полученная расчётная поверхность воздухоподогревателя Н_вп^р отличается от поверхности определённой по чертежу не более чем на 10%, то расчёт воздухоподогревателя считаем законченным.

Размещено на Allbest.ru