Поверочный тепловой расчет топки парового котла

2.6 Конструктивный тепловой расчет чугунного экономайзера

Таблица 15 – Геометрические характеристики экономайзера

d, s, b, b’ – принимаем по рисунку 3;

l, z_P
– принимается по таблице характеристик чугунных экономайзеров;

Н_Р
и F_ТР
– принимается по таблице характеристик одной трубы ВТИ в зависимости от длины трубы.

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда равна:

Н_Р
= Н_ТР
* z_P
.

Живое сечение для прохода газов равно:

F_Г
= F_ТР
* z_P
.

Сечение для прохода воды одного ряда равно:

f_В
= p* d2_ВН
/4* z_P
/106
,

где d_ВН
= d – 2s — внутренний диаметр трубы, мм.

Поверхность нагрева экономайзера равна:

Н_ЭК
= Q_s.ЭК
*В_Р
*103
/k*Dt, (2.6-1)

где Q_s.ЭК
– тепловосприятие экономайзера, определенное по уравнению теплового баланса, принимаем по таблице характеристик чугунных экономайзеров, В_Р
– секундный расход топлива, вычисленный в предыдущем задании, k – коэффициент теплопередачи, также принятый по таблице характеристик чугунных экономайзеров, Dt – температурный напор определяем также по таблице характеристик чугунных экономайзеров

Н_ЭК
= 3140*0,133*103
/22*115 = 304,35 м (2.6-2)

Количество рядов в экономайзере равно (принимается целое четное число):

n_Р
= Н_ЭК
/ Н_Р
= 304,35/17,7 = 16 (2.6-3)

Количество петель равно: n_ПЕТ
= n_Р
/ 2 = 8. (2.6-4)

Высота экономайзера равна: h_ЭК
= n_Р
* b*10-3
= 10*150/1000 =1,5 м. (2.6-5)

Общая высота экономайзера с учетом рассечек равна:

S h_ЭК
= h_ЭК
+ 0,5* n_РАС
= 1,5 + 0,5*1 = 2 м, (2.6-6)

где n_РАС
– количество ремонтных рассечек, которые ставятся через каждые 8 рядов.

Рисунок 3 – Труба ВТИ

Рисунок 4 – Эскиз чугунного экономайзера ВТИ.

Заключение

В данной курсовой работе мною был произведен тепловой и поверочный расчет парового котла Е (ДЕ) – 6,5 – 14 – 225 ГМ, топливом для которого является газ газопровода «Кумертау – Ишимбай – Магнитогорск». Определила температуру и энтальпию воды, пара, и продуктов сгорания на границах поверхностей нагрева, КПД котла, расход топлива, геометрические и тепловые характеристики топки и чугунного экономайзера.

Список использованной литературы

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Котельные установки». Иваново. 2004.

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

3. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. – 2-е перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. 1985.

4. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е перераб. и доп. – Спб.: НПО ЦКТИ. 1998.

5. Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М. 1985.

6. Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие. – 2-е перераб. и доп. Спб.: «Деан». 2000.

7. Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие/ Сост. А.К.Зыков – 2-е перераб. и доп. Спб.: 1998.

8. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. – М.: Энергоатомиздат. 1988.

9. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Изд-во МЭИ. 1999.

Проверка точности расчета температуры продуктов сгорания на выходе из топки.

Так как
меньше чем ±100°С, то данную температуру принимаем за окончательную и по ней находим энтальпию по таблице 7.

, кДж/м3
(2.5.2-25)

, кДж/м3

Тепловосприятие топки.

Количество тепла, воспринятого в топке излучением 1 м3
газообразного топлива:

Q_Л
= j(Q_T
– I’’_T
), кДж/м3
(2.5.2-26)

Q_Л
= 0,98(37023,03 – 18041,47) = 18602,19. кДж/м3

Удельное тепловое напряжение объема топочной камеры:

кВт/м3
(2.5.2-27)

Удельное тепловое напряжение стен топочной камеры:

кВт/м2
(2.5.2-28)

Таблица 14 – Расчет теплообмена в топке

Описание конструкции котла

По характеру движения рабочей среды парогенератор ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией. Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами — коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В одной его вертикальной шахте расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение пара происходит в основном барабане большего диаметра. Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

Размещение над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный контур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции: по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах.

Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твёрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

Топочная камера

Топочная камера образуется из ртутной радиационной поверхности нагрева, конструктивное выполнение которой видно на фиг. Производительность циркуляционного ртутного насоса равна 2150 / и / час, напор 19 атм при 1200 об мш.  

Топочная камера и конвективные поверхности нагрева очищаются от отложений летучей золы с помощью паровой обдувки. Обдувоч-ные приборы различных типов изготовляются заводом Ильмарине.  

Топочные камеры оформлены как с задним наклонным сводом, так и без свода.  

Топочная камера полностью открытая, причем газы выходят из нее наверх.  

Топочная камера кирпичная, без каких-либо экранов. Под решетку подается смесь воздуха и горячих газов.  

Топочные камеры следует выполнять полностью открытыми. Может быть полезен лишь небольшой задний свод высоко над решеткой, не мешающий забросу топлива. Как правило, необходимо экранировать топки, причем следует стремиться использовать нижние коллекторы боковых экранов в качестве охлаждаемых панелей решетки.  

Топочные камеры у всех котлов ДКВР образуются боковыми экранами шатрового типа. Котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 имеют, кроме того, задний и передний экраны.  

Топочная камера и горелочные устройства в современном парогенераторе выполняют много задач.  

Топочная камера представляет собой вертикальную шахту, в которой газы обычно движутся вверх. Основная масса золы, находясь в потоке этих газов, движется со скоростью 5 — 10 м / сек и газами выносится из топки. При нормально организованном топочном процессе на пути движения зольные частицы охлаждаются, затвердевают и выносятся из топки в гранулированном состоянии. Вблизи топочных экранов образуется относительно холодный слой газов, в котором зольные частицы также гранулируются. Так как скорость газов в этом пристенном слое снижается до нуля, то зольные частицы выпадают в твердом состоянии. Отличительной особенностью топок с удалением шлака в твердом состоянии является наличие в нижней части топки холодной воронки с пониженной по сравнению с ядром факела температурой. Попадающие в эту зону расплавленные зольные частицы гранулируются и вместе с зольными частицами пристенного слоя сползают по наклонной поверхности воронки и через нее удаляются. В топках с твердым шлакоудалением капли шлака переводятся в твердую фазу во взвешенном состоянии и ъ таком виде удаляются из топки.  

Топочная камера соединяется с конвективной шахтой горизонтальным газоходом, образуя П — образную компоновку. В конвективной шахте расположены первичный и вторичный перегреватели и испарительные панели. Топочная камера и конвективная шахта заключены в стальные кожухи. Эти цилиндрические корпуса и небольшой каркас составляют жесткую конструкцию для передачи нагрузок трубной системы. Пространство между цилиндрическим корпусом и внутренней обшивкой охлаждается воздухом, идущим на горение.  

Топочная камера в большей или меньшей степени экранирована в зависимости от влажности топлива и устройства котла.  

Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода топлива

3.1 Тепловой баланс котельного агрегата

Составление теплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом, и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса вычисляются КПД котла и необходимый расход топлива.

Располагаемую теплоту 1 кг сжигаемого топлива , кДж/кг, определяем по формуле (3.4)

где − низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, МДж/кг;

− физическая теплота топлива, кДж/кг, учитывается для жидких и сильновлажных твердых топлив, когда WР
>1,6. Для Анадырского угля марки 3Б принимаем =0;

Q_внш
− теплота, подводимая к воздуху от внешнего источника, кДж/кг, Q_внш
= 0;

Q_пф
− теплота, вносимая в топку при распылении мазута паром, кДж/кг, Q_пф
= 0;

Q_к
− теплота, поглощаемая при сжигании сланцев, кДж/кг, Q_к
=0.

3.2 Потери теплоты от химического и механического недожога

Потери теплоты от химического и механического недожога топлива q₃
и q₄
определяются по табл. 4.6 . Принимаем для твердого топлива q₃
= 0, q₄
= 1 %.

3.3 Потеря теплоты с уходящими газами

Потерю теплоты с уходящими газами q₂
, %, определяем по (3.2) .

где – коэффициент избытка воздуха за воздухоподогревателем;

− энтальпия уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха a_ух
и температуре уходящих газов t_ух
;

− энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха на входе в воздушный тракт (перед калорифером или вентилятором), кДж/кг. Принимаем t_хв
= 60°С;

− потери теплоты с механическим недожогом топлива, %.

По табл. 1.4 принимаем t_yx
=160 °С.

Энтальпию уходящих газов при t_yx
=160 °C определяем по табл. 2.2 настоящего расчета методом интерполяции.

.

Энтальпию холодного воздуха определяем по формуле (3.3) :

где t_хв
=60°С − температура холодного воздуха, принимается по , стр. 29; табл. 1.5 :

3.4 Потеря теплоты от наружного охлаждения

Потеря теплоты q₅
от наружного охлаждения через внешние поверхности котла при номинальной производительности котла D_ном
= 229 т/ч =63,6 кг/с определяем по формуле (3.11) :

3.5 Потеря с теплом шлаков

Потеря с физической теплотой удаляемых шлаков q₆
при камерном сжигании с твёрдым шлакоудалением учитывается только для многозольных топлив, когда АР
>2,5, в соответствии с п. (3.1) Принимаем q₆
=0.

3.6 Коэффициент полезного действия котла

Коэффициент полезного действия котла определяем по формуле (3.1) :

η_к
=100-(6,03+0+1+0,54+0)=92,44 %.

3.7 Расход топлива

Расход топлива B, кг/с, подаваемого в топочную камеру парового котла определяем по формуле (3.14) :

где D_пе
= D_ном
– расчетная паропроизводительность котла, кг/с;

– энтальпия соответственно перегретого пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/кг;

– расход вторично перегреваемого пара, кг/с, (D_вт
=0);

– энтальпия вторично перегреваемого пара соответственно на входе и на выходе из пароперегревателя, кДж/кг;

расход продувочной воды из барабанного парового котла, кг/с

Расход продувочной воды из барабана котла определяем по формуле (3.15) :

где р = 3% – непрерывная продувка котла, принимается в соответствии с п. 4.8.27 ПТЭ.

При давлении перегретого пара р_пп
=12,6 МПа и t_пп
=509°С по табл. XXV определяем h_пп
=3392,35кДж/кг.

При давлении питательной воды р_п.в.
=11,5 МПа и t_п.в.
=219°С по табл. XXIV определяем h_п.в.
=941,93 кДж/кг.

При давлении в барабане котла р_бар
=13,6 МПа, t_н
=334,34°С, по табл. XXIII определяем h_кип
=1556,9 кДж/кг.

Рассчитываем расход топлива:

Расчетный расход топлива с учетом механического недожога определяем по формуле (3.16) :

Коэффициент сохранения теплоты рассчитываем по формуле (4.24) :

n1.docx

  1              

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ПАРОВОГО КОТЛА 1. Задание на тепловой расчёт, порядок его выполнения2. Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздухао

_т∆?т

3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 33

4. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания. o3

гого5. Тепловой баланс парового котла33о36. Расчет теплообмена в топке

2₂₂₂₂S

  1              

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания

Все котлы типа Е, кроме котла Е-25 имеют один конвективный пучок.

Присосы воздуха по газовому тракту принимаем по таблице 2.

Таблица 2 – Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.

Присосы в газоходах за котлом оцениваем по ориентировочной длине газохода – 5 м.

Таблица 3 – Избытки воздуха и присосы по газоходам

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м3
газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 101,3 кПа).

Теоретически объемы воздуха и продуктов сгорания топлива при полном его сгорании (α = 1) принимаются по таблице 4.

Таблица 4 – Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1 определяются для каждого газохода по формулам приведенным в таблице 5.

Таблица 5 – Действительные объемы газов и их объемные доли при α > 1.

Коэффициент избытка воздуха a = aср
принимаются по таблице 3;

, , берутся из таблицы 4;

– объем водяных паров при a > 1;

– объем дымовых газов при a > 1;

– объемная доля водяных паров;

– объемная доля трехатомных газов;

– объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

G_r
– масса дымовых газов.

(2.2-1)