W_п= (10 000 • 0,155) / (3600 • 0,032) = 13 м/с

9. Подсчитываем коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, Вт/(м²• К),

₂= _н • C_d

где: _н - коэффициент теплоотдачи, определяемый из номограммы, показанной на рис. 6.8 [2], по средним значениям скорости, давления и температуры пара в рассчитываемой части пароперегревателя;

C_d - поправочный коэффициент, определяемый по кривой, показанной на рис. 6.8.[2]

C_d1= C_d2= 1,05;

_{н min}=_{н max}=750 Вт/(м²•К);

₂= 750 • 1,05=787,5Вт/(м²•К).

10.Вычисляем степень черноты газового потока по номограмме рис. 5.6. [2]. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину

kps = kг • rn • p • s

где: k_г -- коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков (м)

S=0,9 • d • [(4/) • (S₁• S₂/d²) -1].

S=0,9 • 32• 10^-3 • [(4 / 3,14) • (110² / 32²)-1] = 0,4 м.

P_n=r_n • p

P_n= 0,2517• 0,1= 0.02517 Мпа,

где: p -- давление продуктов сгорания в газоходе принимается 0,1 Мпа [2].

k_г=.

k_{г min=}Мпа^-1

k_{г max=} Мпа^-1

kps_min = 27,92 • 0,4 • 0,02517 = 0,281

kps_max = 26,67• 0,4 • 0,02517 = 0,268

По рис.5.6 [2] определяем степень черноты газового потока

a_min= 0,25; a_max= 0,23

11. Вычисляем температуру стенки труб пароперегревателя, принимаемую равной при сжигании газаобразнаго топлива температуре наружного слоя золовых отложений на трубах (°С)

t_з= t+25

где: t -- среднеарифметическое значение температуры пара в рассчитываемой части пароперегревателя,°С;

t= (t_н + t) / 2

t_{з min} = (197+200) / 2=198,5°С.

t_{з max}= (197+300) / 2=248,5°С

12.Определяем коэффициент теплоотдачи излучением ,Вт/(м² •К):

для незапыленного потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива)

= • a • c_г,

где: --коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме на рис. 6.4 [2]; а -- степень черноты; c_г -- коэффициент, определяется по рис. 6.4.[2]

c_{г min}=0,8; c_{г max}=0,89.

_min= 24 Вт/(м²•K); _max= 35 Вт/(м²•K);

_min= 24 • 0,8•0,25 = 4,8 Вт/(м²•K);

_max= 32 • 0,89 • 0,23= 6,55 Вт/(м²•K).

13. Подсчитываем коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб пароперегревателя, Вт/(м²•K),

• (+),

где: - коэффициент использования , учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимается =1.[2]

_min=1• (141,25 +4,8)= 146,05 Вт/(м²•K);

_max=1• (141,7 +6,55)= 148,25 Вт/(м²•K).

14. Вычисляем коэффициент теплопередачи Вт/(м²•K),

К= •/ (1+/)

где: --коэффициент тепловой эффективности определяемый из табл. 6.1 и 6.2 в зависимости от вида сжигаемого, топлива.[2]

=0,9

K_min= 0,9 • 146,05 / (1+146,05 / 787,5) = 110,88 Вт/(м²•K);

K_max= 0,9 • 148,25 / (1+148,25 / 787,5) = 112,28 Вт/(м²•K).

15.Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива (кДж/кг),

Q_т= [(K • H•t) / (B_р•1000 )] •3600

Для испарительной конвективной поверхности нагрева °С :

t=[( _пп+_пп)-(t_пп+t_н)]/2,

t_н-температура насыщения при давлении в паровом котле, определяется по таблице для насыщенных водяных паров, °С

t_н=195,04°С ,[1];

t_min=(375+200) - (220+197) /2 = 158 °С

t_max=(375+300) - (220+197) /2 = 258 °С

Q_{т min}= (110,88•15,02 • 158•3,6) / 784,11= 649,2 кДж/кг;

Q_{т max}= (112,28•15,02 • 258 •3,6) / 784,11= 1073,46 кДж/кг.

16. По принятым двум значениям температуры _min и _max и полученным двум значениям Q_т и Q_б производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после пароперегревателя. Для этого строится зависимость Q=f("), показанная на рис. 3[приложение]. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания_пп , которую следовало бы принять при расчете.

17. Определив температу _пп=300 °С, находим по рис.1 [приложение] h_пп=5400кДж/кг

18. Количество тепла переданное в пароперегревателе

Q_пп=• (h-h+• h⁰_прc),

Q_пп= 0,99 • (6477 -5400 +0,05 • 390) = 956,12 кДж/кг.

3. Расчет хвостовых поверхностей нагрева

3.1 Конструктивный расчет водяного экономайзера

В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении -- стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.

При установке только водяного экономайзера рекомендуется такая последовательность его расчета:

1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты (кДж/кг), которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

Q_эк=• (h_эк-h_эк+_эк• h⁰_прc)

где -- коэффициент сохранения теплоты (табл.5) при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности; h_эк-- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется из рис.1[приложение ] по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг; h_эк -- энтальпия уходящих газов, определяется из табл.5 по принятой в начале расчета температуре уходящих газов, кДж/кг; _эк-- присос воздуха в экономайзер, принимается по табл.3; h⁰_прc -- энтальпия теоретического количества воздуха, при температуре воздуха Tв = 30(°С) определяется по формуле:

h⁰_прc=V⁰_В • C_В • Tв

h⁰_прc=9,85 • 30 •1,32=390 кДж/кг

h_эк=h_пп=5210 кДж/кг;

h_эк=h_ух=2395,1 кДж/кг;

=0,99

Q_эк = 0,99 • (5210 -2395,1 + 0,05 • 390) = 2806 кДж/кг;

2. Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера (кДж/кг):

h_в= B_р• Q_эк / (D • 1000) + h_п.в

h_в= 784,11• 2806/ (20•1000) + 4,19 • 30 = 215кДж/кг

где: h_п.в -- энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг; D - паропроизводительность котла, кг/ч.

3. По энтальпии воды после экономайзера и давлению ее из таблиц для воды и водяного пара определяем температуру воды после экономайзера t_в.

t_в= h_в / C_в = 215/ 4,1989 = 51 °С

Т.к полученная температура воды оказалась более чем на 20 °С ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.

4. Выбираем конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ приведены в табл. 6.3.[2] Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть не менее 3 и не более 10.

F_тр= 0,184 м²;

H_тр= 4,49 м².

5. Определяем площадь экономайзера и среднеарифметическую температуру продуктов сгорания по формулам:

F_эк= B_р• V_г(+273) / (W_г • 273 • 3600),

где: W_г -предварительно принятая скорость продуктов сгорания , W_г=9 м/с ; V_г -объём дымовых газов за экономайзером (табл.3).

= (+) / 2 ,

где: = _кп2 -до экономайзера;

= _ух =200С- на выходе из экономайзера.

= (300+200) / 2=250 °С.

F_эк= 784,11• 13,96• (250 + 273) / (9 • 3600 • 273) = 0,647 м²

5. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания :

F_эк= Z₁ • F_тр

Отсюда

Z₁= F_эк / F_тр,

Z₁=0,647 / 0,184 = 3,7

принимаем Z₁ = 4

Действительная площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания

F^ф_эк = Z₁ • F_тр

F^ф_эк= 4 • 0,184 = 0,736 м².

6. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономай-зере (м/с)

W^ут_г=B_р• V_г• (+273) / (F^ф_эк• 273•3600),

W^ут_г=784,11•13,96• (250+273) / (0,736 • 273 •3 600) = 7,9м/с.

7. Определяем коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров:

K=K_H • C_V,

определяется с помощью номограммы рис.6.9[2]

K_эк= 22 Вт/(м²•К).

8. По известным значениям температур воды и дымовых газов определяем температурный напор:



T₁= t_эк-t_В = 300 - 78 = 222 °С.

T₂= t_эк-t_пв = 200 -30 = 170 °С.

T= (222 -170) / [ln (222 / 170)] = 194 °С

9. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера (м²)

H_эк=10³ • Q_эк • B_р / (K •T• 3600),

H_эк= 10³ • 2806• 784,11/ (22 • 194• 3600) = 142,6 м².

10. По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики. Для чугунного экономайзера определяем общее число труб и число рядов по формулам:

n = h_эк / h_тр

m = n / Z₁

где: h_тр - площадь поверхности нагрева одной трубы, м² [2, табл.6.3]; Z₁ -- принятое число труб в ряду.

n= 142,6 / 4,49 = 32

m= 32 / 4 = 7

3.2 Проверка теплового баланса

Проверка теплового баланса котлоагрегата заключается в определении невязки баланса по уравнению:

Q = Q_р • _ка - (Q_л + Q_кп1 + Q_пп + Q_кп2 + Q_эк)

где: Q_л , Q_кп , Q_пп , Q_эк -- количества теплоты, воспринятые луче-воспринимающими поверхностями топки, конвективными пучками, пароперегревателем и экономайзером; в формулу подставляют значения, определенные из уравнения баланса.

При правильном расчете невязка не должна превышать 0,5 %

Q = 34370 • 0,9318- (14324,3+ 14015 + 956,12 + 2806) =-42

Q • 100 / Q^р_н • _ка = -42• 100 / 34370 • 0,9318= -0,131%

Заключение

В результате выполненного проекта в отопительно-производственной котельной предусматривается установка трёх котлов типа ДЕ 10-14-225 ГМ работающих на газообразном топливе. Паропроизводительность и тепловая мощность котельной полностью обеспечивают потребности производства и собственных нужд.

При выполнении данного курсового проекта были рассчитаны тепловые нагрузки, определены параметры котельной, произведены расчёты процессов горения, теплового баланса котельных агрегатов, рассчитан расход газа на котёл, было выбрано вспомогательное оборудование.

Так же был произведены тепловые расчёты топок, пароперегревателя, газоходов котла, выполнен конструктивный расчёт экономайзера (расчёт хвостовых поверхностей котельного агрегата) и проверка теплового баланса.

Литература

1. Тепловые и атомные электростанции. М.: Энергоатомиздат. 1989 г. Под ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина.

2. Р. И. Эстеркин. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Л.: Энергоатомиздат, 1989 г.

3. Гусев К. Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Стройиздат, 1973 г.

4. Сидельский Л. Н., Юренев В. Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоиздат, 1986 г.

5. Зах Р. Г. Котельные установки. М.: Энергия, 1968 г.

6. К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1991 г.

7. Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев и др. теплогенерирующие установки. М.: Стройиздат, 1986 г.

8. Теплотехнический справочник. Том 2. М.: Энергоатомиздат, 1976 г.

Размещено на Allbest.ru