Расчет парогенератора БКЗ-75-39-ФБ

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Основным оборудованием вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и отопительных установках является парогенераторы и водяные котлы. Промышленные предприятия потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектростанциями, промышленными районами отопительными котельными.

Одной из основных задач при выработке тепловой энергии является всемирная экономия всех видов топлива. При комбинированном или раздельной выработке электрической и тепловой энергии чаще всего в качестве теплоносителя применяется водяной пар. Агрегат предназначен для выработки пара называют парогенераторами.

Кроме водяного пара в качестве теплоносителя используется горячая вода. Агрегаты для получения горячей воды называют водогрейными котлами. Таким образом основным агрегатом предназначенным для выработки пара и горячей воды являются парогенераторы и водогрейные котлы.

Общее описание котла БКЗ-75−39ФБ

Топочная камера объемом 454 м3 полностью экранирована трубами Ш60×3 мм, а при работе на каменном угле и торфе — частично в нижней части трубами Ш60×4 мм, расположенными с шагами 75 и 90 мм. Экраны разделены на 12 самостоятельных контуров (по числу блоков камеры).

Для сжигания бурого угла и фрезерного торфа топку оборудуют двумя шахтными мельницами с фронта. В этом случае нижнюю часть боковых экранов на уровне амбразур утепляют хромитовой массой, нанесенной на ошипованные трубы.

Разработана модификация парогенератора БКЗ-75−39 ФБЖ, оборудованного топкой с жидким шлакоудалением, для сжигания антрацитового штыба. В этом случае для устойчивого сжигания топлива нижнюю часть топочной камеры утепляют полностью слоем хромитовой массы, а скаты воронки закрывают кирпичной кладкой с лотками для выпуска шлака.

Схема испарения — трехступенчатая. В барабане расположен чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени испарения (по торцам барабана). Третья ступень вынесена в выносные циклоны Ш377 мм.

Перегреватель — вертикальный, змеевиковый, двухблочный, с коридорным расположением труб Ш38×3 мм. Поверхностный пароохладитель установлен между блоками «в рассечку».

Экономайзер — стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, с шахматным расположением труб Ш32×3 мм, двухступенчатый. Первая ступень состоит из двух блоков и расположена между ступенями воздухоподогревателя «в рассечку». Поперечный шаг труб первой ступени — 40 мм, продольный — 55 мм. Поперечный шаг труб второй ступени — 50 мм, продольный — 55 мм.

Воздухоподогреватель — стальной, трубчатый, с шахматным расположением труб Ш40×1,5 мм, четырехходовой. Поперечный шаг труб: первой ступени — 70 мм, второй — 60 мм; продольный шаг: первой ступени — 45 мм, второй — 42 мм. Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора приведены в таблице.

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора БКЗ-75−39 ФБ

Наименование показателей

Топливо

каменный уголь

бурый уголь

торф

Номинальная паропроизводительность, т/ч

75

75

75

Рабочее давление пара, Мпа

4

4

4

Температура перегретого пара, 0С

440

440

440

Площадь поверхности нагрева, м2:

лучевосринимающая (экранов и фестона)

326

296

296

конвективная:

фестона

62

62

62

перегревателя

720

620

520

экономайзера

810

940

750

воздухоподогревателя

3620

3900

4200

Для наглядности составим расчетную схему котла БКЗ-75−39-ФБ.

1 — топка; 2 — фестон; 3 — вторая ступень пароперегревателя; 4 — первая ступень пароперегревателя; 5 — вторая ступень водяного экономайзера; 6 — вторая ступень воздухоподогревателя;; 6 — первая ступень водяного экономайзера; 8 — первая ступень воздухоподогревателя

Рисунок 1- Расчетная схема котла БКЗ-75−39-ФБ.

Таблица 1. Исходные данные.

Название

котла

Д,

т/ч

рпе,

бар

tпе,

С

,

%

q1

Топливо № 1

Топливо № 2

tп. в, С

БКЗ-75−39-ФБ

71

40

455

5

65

59

31

145

1. Расчёт топлива

1.1 Характеристики топлива

Расчётные характеристики для заданных видов топлива предоставлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Характеристики твёрдого топлива.

Ср

%

Wp

%

Ap

%

Spk

%

Spop

%

Hp

%

Np

%

Op

%

Qpн

кДж/кг

Vг

46,6

22

14,8

0,9

3,7

0,9

11,1

17 543,53

49,0

Таблица 3. Характеристики газа.

СH4

%

C2H6

%

C3H8

%

C4H10

%

C5H12

%

N2

%

CO2

%

H2S

%

O2

%

CO

%

H2

%

QCн

кДж/кг

ссг

Кг/м3

95,7

1,9

0,5

0,3

0,1

1,3

-

-

-

-

-

36 468,77

0. 741

1.2 Теплота сгорания смеси топлив

При сжигании смеси жидкого и газообразного топлив расчёт с целью упрощения условно ведется на 1 кг жидкого топлива с учётом количества газа (м3), приходящегося на 1 кг жидкого топлива. Поскольку доля жидкого топлива в смеси задана по теплу, то теплота сгорания жидкого топлива и является этой долей.

Следовательно, удельная теплота сгорания смеси определиться как

где — теплота сгорания твёрдого топлива, кДж/кг;

— доля твёрдого топлива по теплу, %;

Количество теплоты, вносимое в топку с газом:

Тогда расход газа (в м3) на 1 кг твёрдого топлива будет равен:

где — теплота сгорания газа, кДж/м?.

Проверка:

1.3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания

Необходимое для полного сгорания топлива количество кислорода, объёмы и массовые количества продуктов сгорания определяются из нижеследующих стехиометрических уравнений:

Для твёрдого топлива:

Для газообразного топлива:

VвII=0. 0476•[0. 5•СО+0. 5•Н2+1. 5•Н2S+?(m+0. 25•n)•СmНn-О2]= =0. 0476?[(1+0,25?4)?95,7+(0,25?6+2)?1,9+(3+0,25?8)?0,5+(4+0,25?10)?0,3+(5+0,25?12)?0,1]=9,67 мі/кг

VN2II=0. 79•VвII+0. 01•N2=0. 79•9,67+0. 01•1,3=7,653мі/кг

VRO2II=0. 01•(СО2+СО+Н2S+?m•СmНn)=0. 01•(95,7+3,8+1,5+1,2+0,5)=1,027 мі/кг

VН2OII=0. 01•(Н2S+Н2+?0. 5•n•СmНn+0. 124•dr)+0. 0161•

Vв=0. 01?(0,5?4?95,7+0,5?6?1,9+0,5?8?0,5+0,5?10?0,3+0,5?12?0,1+0,124?10)+0,0161?9,67=2,1800мі/кг

Для смеси топлив:

Vв=VвI+Х•VвII=4,78+0,26•9,67=7,2942 мі/кг;

VN2=VN2I+Х•VN2II=3,78+0,26•7,6=5,756 мі/кг;

VRO2=VRO2I+Х•VRO2II=0,87+0,26•1,027=1,14 мі/кг;

VН2O=VН2OI+Х•VН2OII=0,76+0,26•2,18=1,3268 мі/кг;

Расчёт действительных объёмов.

VN2=VN2+(-1)•Vв=5,756+(1. 2−1)•7,2942=7,21 мі/кг;

VН2O=VН2O+0. 0161•(-1)•Vв=1,3268+0. 0161•(1. 2−1)•7,2942=1,3503 мі/кг;

Vr=VRO2+VN2+VН2O=1,3503+7,21+1,14=9,7 мі/кг;

Объёмные доли трёхатомных газов.

rRO2=VRO2/Vr=1,14/9,7=0,12

rН2O=VН2O/Vr=1,3503/9,7=0,14

rn=rRO2+rН2O=0,12+0,14=0,26

Концентрация золы в доменных газах.

=10•А •ун/Vr=10•14,8•0. 95/9,7=14,49 г/мі;

1.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Iв=Vв•(сt)в=7,2942•1436=10 468,44 кДж/кг;

Ir=VRO2•(с)RO2+VN2•(с)N2+VН2О•(с)Н2О=1,14•2202+5,756•1394+1,3268•1725=12 820,03 кДж/кг;

Ir=Ir+(-1)•Iв+Iзл;

т.к. (А •ун/Qн)•10і=14,8?0,95/17 543,53?10і=0,8< 1,5

то Iзл — не учитывается;

Ir=Ir+(-1)•Iв=14 495+(1. 2−1)•9248=16 345 кДж/кг.

Полученные результаты после проверки на компьютере и уточнения оформим в виде таблицы 4.

Таблица 4. Результаты расчёта топлива.

Для твёрдого топлива

Для газообразного

топлива

Для смеси топлив

Энтальпии при

t=1000 °С

VвI=4,78

VN2I=3,78

VRO2I=0,87

VН2OI=0,76

VвII=9,67

VN2II=7,653

VRO2II=1,027

VН2OII=2,18

VвII=7,2942

VN2II=5,756

VRO2II=1,14

VН2OII=1,3268

Воздуха: Iв=10 468,44

Газа: Ir=12 820,03

Ir=14 913,72

Золы: Iзл=0. 00

При т=1. 2, t=1000°С.

Значение коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и газоходах котельной установки принимаем по таблице 5.

Таблица 5. Присосы воздуха по газовому тракту.

Участки газового тракта.

?

Температура, °С.

Топка, фестон

0

1,2

100−2200

Пароперегреватель I ст.

0,03

1,23

600−1300

Пароперегреватель II ст.

0,02

1,25

500−1200

Экономайзер II ст.

0,04

1,29

400−1000

Воздухоподогреватель II ст.

0,03

1,32

300−700

Экономайзер I ст.

0,04

1,36

200−600

Воздухоподогреватель I ст.

0,03

1,39

100−500

Данные расчётов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в различных газоходах сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.

t, C

1,2

1,23

1,25

1,29

1,32

1,36

1,39

100

1333,446

1516,279

200

2694,128

3004,39

3062,565

300

4094,624

4447,168

4564,683

4652,819

400

5533,146

5888,752

6007,288

6165,335

6283,87

500

7006,732

7256,05

7455,504

7605,095

7804,55

7954,14

600

8512,33

8693,851

8814,865

9056,893

9238,414

9480,442

9661,963

700

10 057,93

10 272,04

10 414,78

10 700,25

10 914,36

11 199,84

11 413,94

800

11 650,4

11 897,53

12 062,29

12 391,79

12 638,92

12 968,43

900

13 266,01

13 546,16

13 732,93

14 106,47

14 386,63

1000

14 913,72

15 227,77

15 437,14

15 855,88

1100

16 571,82

16 920,65

17 153,2

1200

18 235,19

18 618,79

18 874,53

1300

19 963,06

31 224,88

1400

21 674,3

1500

23 398,09

1600

25 146,53

1800

28 674,94

2000

32 252,91

2200

35 865,09

Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива.

Величина

Единица измерения

Расчет

Результат

Наименование

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

1

Располагаемая теплота топлива

Qрр

Qнр+Qв. вн+iтл,

КДж/кг

26 990,04+0+0

26 990,04

2

Потеря теплоты от хим. неполноты сгор.

q3

По табл. 4−3

%

-

0,5

3

От мех. неполноты сгорания

q4

То же

%

-

1

4

Потери теплоты с уход. газами

q2

%

(2289,422−1,39?258,066)? 99/26 990,04

7,08

5

Темпер. ух. газов

Принята

0С

-

150

6

Энтальпия ух. газов

Iух

По табл. 5

КДж/кг

-

2289,422

7

Темп. холл. возд.

tхв

По табл. 2−4

КДж/кг

-

27

8

Уд. энтальпия хол. возд.

Iх.в.

Iх. в. = Vв•(сt)в

КДж/кг

7,29?35,4

258,066

9

Потери теплоты в

окружающ среду

q5

По рис. 3−1,

%

-

0,79

10

Сумма тепловых потерь

?

q2+q3+q4+q5+q6

%

7,08+0,5+1+ 0,79

9,37

11

К.П.Д. парогенератора

100 — ?

%

100−9,37

90,63

12

Коэффициент сохранения теплоты

1 -(q5/+ q5)

Ф. (3−13), стр. 18/1/.

-

0,9914

13

Паропроизводит.

агрегата

Д

По заданию

кг/с

19,7

14

Давление пара у гл. паров. задвиж

Рnn

По заданию

МПа

-

4

15

Давление пара в барабане

Р

По заданию

МПа

-

4,4

16

Темпер. перегретого пара

tnn

По заданию

0С

-

445

17

Темпер. питательн. воды

tnв

По заданию

0С

-

145

18

Уд. энтальпия

перегрет. пара

іnn

По табл. VI — 8

кДж/кг

-

3345,5

19

Уд. энтальпия

питател. воды

inв

По табл. VI — 6

кДж/кг

-

613

20

Значение продувки

с

По заданию

%

-

5

21

Полезно использ

теплота в агрегате

Qnг

Д (іnn— inв)+

Д? с /100(iкиn-inв)

кВт

19,7(3345,5−613)+19,7?0,05(1065,7−613)

54 097,79

22

Полный расход топлива

В

(Qnг?100)/ Qрр?

кг/с

2,21

23

Расчетный расход топлива

Вр

В?(1- q4/100)

кг/с

2,21?100−1/100

2,18

24

Давл. питател.

воды в экономайзере

Рnв

По заданию

МПа

-

4

25

Энтальпия продувоч. воды

iкиn

По табл.

кДж/кг

-

1065,7

26

Доля золы топлива в шлаке

бшл

1-бун

-

1−0,95

0,05

27

Температура шлаков

tшл

По рекомендации/1/, стр17

єС

-

600

28

Уд. энтальпия шлаков

(сv)шл

По таб. 2−4

-

561

29

Потери с физ. Теплот. шлаков

q6

%

0,0154

Расчёт конструктивных характеристик топки

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Активный объём топочной камеры

По конструктивным размерам

м3

430,95

Тепловое напряжение объёма топки:

расчётное

допустимое

По табл. 4−3

кВт/м3

кВт/м3

190

Количество горелок

n

По табл. III-10

шт.

4

Тепло производительность горелки

МВт

Тип горелки

--

По табл. III-6

--

Пылеугольная, № 8

Расчет полной площади стен топочной камеры (Fст) и суммарной

лучевоспринимающей поверхности топки (Hл).

Наименование

Обозначение

Единица

Фр.и свод

Боковые

Задняя

Вых.

окно

Полная площадь стены и выходного окна

FСТ

м2

110,75

132,6

68,25

28,4

330

Наружный диаметр труб

d

мм

60

60

60

-

-

Шаг труб

s

мм

90

90

90

-

-

Расстояние от оси труб до кладки (стены)

L

мм

100

100

100

-

-

Отношение

s/d

-

1,5

1,5

1,5

-

-

Отношение

L/d

-

1,67

1,67

1,67

-

-

Угловой коэффициент

x

-

0,98

0,98

0,98

1

-

Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов

HЛОТК

м2

98,7

130

66,9

28,4

324

Поверочный расчёт теплообмена в топке

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определение

Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности

По конструктивным размерам

м2

336

Полная площадь стен топочной камеры

По конструктивным размерам

м2

330

Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности

--

Эффективная толщина излучающего слоя пламени

м

Полная высота топки

По конструктивным размерам

м

11,4

Высота расположения горелок

По конструктивным размерам

м

3,6

Относительный уровень расположения горелок

--

Параметры забаластированости топочных газов на выходе

rv

-

Коэффициент

М0

Принимаем по (1)

-

0,46

Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке

М

--

0,46?(1−0,4?0,316)=

=0,45

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

По табл. 4−3

--

1,2

Присос воздуха в топке

По табл. 2−2

--

0,07

Присос воздуха в системе пылеприготовления

По табл. 2−1

--

0,04

Температура горячего воздуха

По предварительному выбору

С

350

Энтальпия горячего воздуха

По -таблице

кДж/кг

3444

Энтальпия присосов воздуха

По -таблице

кДж/кг

258,066

Количество теплоты, вносимое в топку воздухом

кДж/кг

Полезное тепловыделение в топке

кДж/кг

Адиабатическая температура горения

По -таблице

С

1909,4

Температура газов на выходе из топки

По предварительному выбору

С

992

Энтальпия газов на выходе из топки

По -таблице

кДж/кг

14 782

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания

кДж/кг

Объёмная доля:

водяных паров

трёхатомных газов

По табл. 1−2

По табл. 1−2

--

--

0,14

0,12

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

--

0,14 + 0,12 = 0,26

Коэффициент ослабления лучей:

трёхатомными газами

золовыми частицами

газами кокса

По форм. 5−26

По форм. 5−27

По

1/(мЧ

ЧМПа)

-//-

-//-

1,12

0,86

10

Коэффициент поглощения луч. частиц сажи

1/(мЧ

ЧМПа)

2,06

Тепловая доля газов в смеси

q2

1-q1

-

1−0. 65=0. 35

Коэффициент ослабления лучей топочной средой

k

кг+m?кс?q2+(кзл?мзл+ккокс?мкокс)(1-q2)

1/(мЧ

ЧМПа)

1. 12+0. 1?2. 06?0. 35+(0. 86+

+0. 1)?(1−0. 35)=1. 82

Суммарная сила поглощения топочного объёма

Bu

--

1,82?0,1?4,7=0,85

Параметр

m

Принимаем

-

0,1

Эффект. Критерия Бугера

1,6?Ln?

?

-

0,93

Температура газов на выходе из топки

-273

С

991

Энтальпия газов на выходе из топки

По -таблице или по

-диаграмме

кДж/кг

14 765

Общее тепловосприятие топки

кДж/кг

0,9914?(30 632−14 765)=15 730,5

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей

кВт/м2

Конструктивные размеры и характеристики

поверхностей нагрева фестона и испарительных пучков.

Показатели

Единица

Фестон

Наименования

Обозначение

Диаметр труб:

наружный

d

м

0,06

Кол-во труб в ряду

Z1

шт.

20

Кол-во рядов труб

Z2

4

Общее кол-во труб

в рассчитваыемом

участке

Z

шт.

80

Средняя длина труб

lср

мІ

4,1

Расчетна площадь поверхности нагрева

H

-

62

Расположение труб

-

-

Шахмотное

Шаг труб:

поперек движения

газов

S1

мм

300

Вдоль движения

газов

S2

мм

250

Относительный шаг труб:

поперечный

S1/d

-

5

продольный

S2/d

-

4,17

Размер сечения

газохода поперек

А

м

6,075

движения газов

В

м

4,1

Площадь живого сечения для прохода газов

F

м2

20

Поверочный расчёт фестона.

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Полная площадь поверхности

нагрева

Н

По конструктивным размерам

м2

62

Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона

Ндоп

То же

м2

3,9

Диаметр труб

d

«

мм

60*3

Относительный шаг труб:

поперечный

продольный

«

«

--

--

5

4,17

Количество рядов труб по ходу газов

«

шт.

4

Количество труб в ряду

«

шт.

20

Площадь живого сечения для прохода газов

F

м2

20

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

1,38

Температура газов перед фестоном

Из расчёта топки

°С

991

Энтальпия газов перед фестоном

То же

кДж/кг

14 765

Температура газов за фестоном

По предварительному выбору

°С

934

Энтальпия газов за фестоном

По -таблице

кДж/кг

13 837,76

Количество

теплоты, отданное фестону

кДж/кг

Температура

кипения при

давлении

в барабане

рб=4,4 МПа

По таблице VI-7

°С

256

Средняя температура газов

°С

Средний температурный напор

°С

Средняя скорость газов

м/с

4,7

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6−4

кВт/(м2·К)

40

Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов

м·МПа

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5−5 или формуле (5−27)

1/(м·МПа)

2,26

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

По рис. 5−6 или формуле (5−27)

1/(м·МПа)

0,88

Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

--

(2,26+0,88)?0,1?1,38=

=0,43

Степень черноты излучающей среды

По рис. 5−4 или формуле (5−22)

--

0,35

Температура загрязнённой стенки трубы

°С

256+50=306

Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6−12 (л=на)

Вт/(м2·К)

59,5

Коэффициент использования поверхности нагрева

По § 6−2

--

1

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

1(40+59,5)=99,5

Коэффициент загрязнения

По формуле (6−37) и

рис. 6−13

м2·К/Вт

0,0013

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)

Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи

кДж/кг

Тепловосприятие настенных труб

кДж/кг

Суммарное тепловосприятие газоходов фестона

кДж/кг

926,927

Расхождение расчетных тепловосприятий

%

Конструктивные размеры и характеристики перегревателя

Показатели

Ступень

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Единица

I

II

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

38/32

38/32

Кол-во труб в ряду (поперёк газохода)

То же

шт.

72

72

Кол-во рядов труб (походу газов)

«

шт.

10

14

Средний шаг труб:

Поперечный

Продольный

«

«

мм.

мм.

90

90

90

80

Расположение труб в пучке

--

«

--

Коридорное

Коридорное

Характер омывания

--

«

--

Поперечное

Поперечное

Средняя длина змеевика

«

м

2,9

2,7

Суммарная длина труб

«

м

2088

2722

Полная площадь поверхности нагрева

м2

250

325

Площадь живого сечения на входе

м2

18,8

9,35

То же, на выходе

м2

12,36

9,35

Средняя площадь живого сечения газохода

м2

14,91

9,35

Количество параллельно включенных змеевиков (по пару)

По конструктивным размерам

шт.

72

72

Площадь живого сечение для прохода пара

м2

0,0578

0,0578

Поверочный расчёт первой ступени перегревателя.

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

38/32

Площадь

поверхности

нагрева

То же

м2

250

Температура пара на выходе из ступени

По заданию

єС

352

То же, на входе в ступень

По предварительному выбору

єС

256

Давление пара:

-на выходе из ступени

-на входе в

ступень

По заданию

По выбору

МПа

МПа

4,2

4,4

Удельная энтальпия:

-на выходе из

ступени

-на входе в ступень

По табл. VI-8

То же

кДж/кг

кДж/кг

3093

2797,2

Суммарное тепловосприятие ступени

Q

кДж/кг

19,7/2,18?(3093−2797,2)=

=2673

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки

Из расчёта топки

кВт/м2

106

Коэффициенты распределения тепловой нагрузки:

по высоте

между стенами

По рис. 5−9

По табл. 5−7

--

--

1,25

1,03

Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки

кВт/м2

1,25?1,03?106=136,4

Угловой

коэффициент

фестона

По рис. 5−1

--

0,73

Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью

м2

27,5

Лучистое

тепловосприятие ступени

кДж/кг

Конвективное

тепловосприятие ступени

кДж/кг

2673 — 464,6 = 2208,4

Температура

газов перед ступенью

Из расчёта фестона

єС

934,7

Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

13 837,76

То же, на выходе из ступени

кДж/кг

Температура газов на выходе из ступени

По -таблице

єС

783

Средняя температура газов

єС

0,5(934,7+783)=858,8

Средняя скорость газов в ступени

м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6−5

Вт/(м2·К)

54

Средняя температура пара

єС

0,5(352+256)=304

Объём пара при средней

температуре

По табл. VI-8

м3/кг

0,05

Средняя

скорость

пара

м/с

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

По рис. 6−7

Вт/(м2·К)

625

Толщина

излучающего слоя

s

м

0,9(4/3,14?2,3?2,3−1)?0,038=

=0,19

Суммарная

поглощательная способность

трехатомных

газов

м·МПа

0,1?0,26?0,19=0,0494

Коэффициент

ослабления лучей

трёхатомными газами

По рис. 5−5

1/м·МПа

28

Суммарная

оптическая

толщина

запылённого

газового потока

--

0,15

Степень черноты излучающей

среды

По рис. 5−4

--

0,14

Коэффициент загрязнения

По § 6−2

м2·К/Вт

0,0075

Температура

загрязнённой стенки трубы

єС

304,21

Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6−12

Вт/(м2·К)

16,52

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

1(54+16,52)=70,52

Коэффициент тепловой эффективности

По табл. 6−2

--

0,6

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)

Разность температур между

газами и паром:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

934,7−352=582,7

783−256=527

Температурный напор при

противотоке

єС

Площадь поверхности нагрева прямоточного участка

По конструктивным размерам

м2

120

Полная площадь поверхности нагрева ступени

H

То же

м2

250

Параметр

A

--

0,48

Полный перепад температур газов

єС

151,7

То же, пара

єС

96

Параметр

P

--

Параметр

R

--

151,7/96=1,58

Коэффициент перехода к сложной схеме

По рис. 6−14

--

0,998

Температурный перепад

єС

553,89

Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение расчётных тепловосприятий

%

Конструктивный расчёт второй ступени перегревателя.

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

38/32

Параметр пара на входе в ступень:

давление

Из первой ступени перегревателя

МПа

4,2

Температура пара на входе в ступень

То же

єС

352

Паросодержание

--

0,98

Удельная энтальпия:

-кипящей воды

-сухого

насыщенного пара

кДж/кг

кДж/кг

1115,5

3093

Удельная энтальпия пара на входе в ступень

кДж/кг

3053,45

Параметры пара на выходе из ступени:

давление

По выбору

МПа

4

температура

То же

єС

455

удельная энтальпия

То же

кДж/кг

3322,5

Тепловосприятие пароохладителя

По выбору

кДж/кг

60

Тепловосприятие ступени

Q

кДж/кг

Энтальпия газов на входе в ступень

Из расчёта первой

ступени перегревателя

кДж/кг

116,18

Температура газов на входе в ступень

То же

єС

783

Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/кг

Температура газов на выходе из ступени

По — таблице

єС

587

Средняя

температура

газов в ступени

єС

685

Средняя

скорость

газов в

ступени

м/с

Коэффициент

теплоотдачи

конвекцией

По рис. 6−5

Вт/(м2·К)

685

Средняя

температура

пара

єС

403,5

Объём пара

при средней температуре

По табл. VI-8

м3/кг

0,0738

Средняя скорость пара

м/с

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

По рис. 6−7

Вт/(м2·К)

700

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

0,21

Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов

м·МПа

0,546

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5−5

1/(м·МПа)

27

Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

--

0,17

Степень черноты излучающей среды

a

По рис. 5−5

--

0,15

Коэффициент загрязнения

По § 6−2

м2·К/Вт

0,0068

Температура загрязнённой стенки трубы

єС

Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6−12

Вт/(м2·К)

19,5

Температура в объёме камеры перед ступенью

Из расчёта первой ступени перегревателя

єС

783

Коэффициент

A

По § 6−2

--

0,5

Глубина по ходу газов:

ступени (пучка)

объём перед ступенью

По конструктивным размерам

То же

м

м

1,2

0,67

Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед ступенью

Вт/(м2·К)

28,3

Коэффициент

теплоотдачи

от газов

к стенке

Вт/(м2·К)

84,5

Коэффициент тепловой эффективности

По табл. 6−2

--

0,65

Коэффициент теплоотдачи

k

Вт/(м2·К)

37,7

Разность температур между газами и паром:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

783−455=328

587−352=235

Температурный напор при противотоке

єС

Полный перепад температур газового потока в ступени

єС

783−587=196

Полный перепад температур потока пара

єС

455−352=103

Параметр

R

--

1,9

То же

P

--

0,24

Коэффициент перехода к сложной схеме

По рис. 6−15

--

0,98

Температурный перепад

єС

273,42

Площадь поверхности нагрева ступени

H

м2

Конструктивные размеры характеристики экономайзера

Наименование

Обозначение

Единица

Ступень

I

II

Диаметр труб:

наружный

внутренний

мм

мм

32

26

32

26

Расположение труб

--

--

Шахматное

Шахматное

Количество труб в горизонтальном ряду

шт.

40

38

Количество горизонтальных рядов труб

шт.

36

21

Шаг труб:

поперёк потока газов (по ширине)

вдоль потока газов (по высоте)

мм

мм

40

55

40

55

Относительный шаг труб:

поперечный

продольный

--

--

1,25

1,72

1,56

1,72

Площадь поверхности нагрева

м2

610

330

Размеры сечения газохода поперёк движения газов

м

м

6,075

1,7

6,075

2

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

6,9

9,07

Количество параллельно включённых труб (по воде)

шт.

79

75

Площадь живого сечения для прохода воды

м2

0,042

0,042

Поверочный расчёт второй ступени экономайзера.

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Площадь поверхности нагрева ступени

H

По конструктивным размерам

м2

330

Площадь живого сечения для прохода газов

То же

м2

9,07

То же, для прохода воды

f

" «

м2

0,042

Температура газов на входе в ступень

Из расчёта перегревателя

єС

587

Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

8613,5

Температура газов на выходе из ступени

По выбору

єС

450

Энтальпия газов на выходе из ступени

По — таблице

кДж/кг

6672,13

Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами)

кДж/кг

Удельная энтальпия воды на выходе из ступени

кДж/кг

= 915,2

Температура воды на выходе из ступени

По табл. VI-6

єС

213,6

Удельная энтальпия воды на входе в ступень

кДж/кг

710,5

Температура воды на входе в ступень

По табл. VI-6

єС

167,7

Средняя

температура

воды

t

єС

Скорость

воды в

трубах

м/с

Средняя

температура

газов

єС

518,5

Средняя

скорость газов

м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6−4

Вт/(м2·К)

70

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

0,0697

Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов

м·МПа

0,1?0,26?0,0697=

=0,18 096

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5−5

1/(м·МПа)

17

Коэффициент ослабления лучей

золовыми

частицами

По рис. 5−6

1/(м·МПа)

0,083

Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

--

0,039

Степень черноты газов

а

По рис. 5−4

--

0,038

Температура загрязнённой стенки трубы

єС

276

Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6−12

Вт/(м2·К)

2,39

Температура в объёме камеры перед ступенью

Из расчёта перегревателя

єС

587

Коэффициент

А

По § 6−2

--

0,5

Глубина по ходу газов:

ступени

объём перед ступенью

По конструктивным размерам

То же

м

м

1,2

1,5

Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед степенью

Вт/(м2·К)

Коэффициент

теплоотдачи

от газов

к стенке

Вт/(м2·К)

73,57

Поправка к коэффициенту загрязнения

По табл. 6−1

м2·К/Вт

0,002

Коэффициент загрязнения

По формуле (6−8)

м2·К/Вт

0,0048

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)

Разность температур между средами:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

587−213,6=373,4

450−167,7=282,3

Отношение

--

1,32

Температурный напор

єС

327,8

Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение расчётных тепловосприятий

%

Температура газов на выходе из ступени

По выбору

єС

402

Энтальпия газов на выходе из ступени

По -таблице

кДж/кг

5920,08

Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами)

кДж/кг

Удельная энтальпия воды на входе в ступень

кДж/кг

Температура воду на входе в ступень

По табл. VI-6

єС

150

Разность температур между средами:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

587−213,6=373,4

450−167,7=282,3

Температурный напор

єС

327,8

Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение расчётных тепловосприятий

%

Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование

Обозначение

Единица

Ступень

I

II

Диаметр труб:

наружный

внутренний

мм

мм

40

37

40

37

Длина труб

L

м

6,08

2,5

Расположение труб

--

--

Шахматное

Шахматное

Количество ходов по воздуху

n

шт.

3

1

Количество труб в ряду поперёк движения воздуха

шт.

38

47

Количество рядов труб вдоль движения воздуха

шт.

39

48

Шаг труб:

поперечный (поперёк потока воздуха)

продольный (вдоль потока воздуха)

мм

мм

70

45

60

42

Относительный шаг:

поперечный

продольный

--

--

1,75

1,125

1,5

1,05

Количество параллельно включённых труб (по газам)

шт.

1482

2256

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

3,28

3,43

Ширина сечения воздушного канала

м

6,075

6,075

Средняя высота воздушного канала

м

2,1

1,43

Площадь живого сечения для прохода воздуха

м2

5,9

6,1

Площадь поверхности нагрева

м2

2400

1500

Поверочный расчёт второй ступени воздухоподогревателя

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

40

Относительный шаг:

поперечный

продольный

То же

" «

--

--

1,5

1,05

Количество рядов труб

" «

шт.

4,8

Количество ходов по воздуху

" «

--

1

Площадь живого сечения для прохода газов

" «

м2

3,43

То же, для прохода воздуха

" «

м2

6,1

Площадь поверхности нагрева

" «

м2

1500

Температура газов на входе в ступень

Из расчёта второй ступени экономайзера

єС

402

Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

5920,08

Температура воздуха на выходе из ступени

По выбору

єС

350

Энтальпия воздуха на выходе из ступени

По -таблицы

кДж/кг

3444

Отношение количества воздуха на выходе из ступени к теоретически необходимому

--

1,2−0,07−0,04=1,09

Температура воздуха на входе в ступень

Принемаем

єС

281,5

Энтальпия воздуха на входе в ступень

По -таблицы

кДж/кг

2753

Тепловосприятие ступени

кДж/кг

Средняя температура воздуха

єС

315,7

Энтальпия присосов воздуха

По -таблицы

кДж/кг

258,066

Энтальпия газов

на выходе из

ступени

кДж/кг

Температура газов на выходе из ступени

По -таблицы

єС

351

Средняя температура газов

єС

0,5(351+402)=376,5

Средняя скорость газов

м/с

Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны

По рис. 6−7

Вт/(м2·К)

42

Средняя скорость воздуха

м/с

Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

По рис. 6−5

Вт/(м2·К)

65,04

Коэффициент использования поверхности нагрева

По табл. 6−3

--

0,85

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)

21,7

Разность температур между средами:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

351−281,5=69,5

402−350=52

Средний

температурный напор при противотоке

єС

0,5(69,5+52)=60,8

Перепад температур:

наибольший

наименьший

єС

єС

350−281,5=68,5

402−351=51

Параметр

--

0,42

То же

--

1,33

Коэффициент

По рис. 6−16

--

0,84

Температурный напор

єС

0,84?60,8=51,03

Тепловосприятие по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение

расчётных

тепловосприятий

%

Конструктивный расчёт первой ступени экономайзера

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ

определения

Площадь поверхности нагрева ступени

H

По конструктивным размерам

м2

610

Площадь живого сечения для прохода газов

То же

м2

6,9

То же, для прохода воды

f

" «

м2

0,042

Температура газов на входе в ступень

Из расчёта второй ступени

воздухоподогревателя

єС

351

Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

5243

Температура газов на выходе из ступени

Принимаем

єС

284,6

Энтальпия газов на выходе из ступени

То же

кДж/кг

4324,15

Количество теплоты, отданное газами

кДж/кг

Удельная энтальпия воды на выходе из ступени

Из расчёта второй ступени экономайзера

кДж/кг

710,5

Температура воды на выходе из ступени

Из расчёта второй ступени экономайзера

єС

167,7

Температура воды на входе в ступень

t = tпв

єС

145

Удельная энтальпия воды на входе в ступень

По табл. VI-6

кДж/кг

613

Количество теплоты отданное газам

кДж/кг

Расхождение

расчётных

тепловосприятий

кДж/кг

Средняя

температура

воды

tср

єС

0,5(145+16,7)=156,35

Скорость

воды в

трубах

м/с

Средняя

температура

газов

єС

0,5(351+284,6)=317,8

Средняя

скорость газов

м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6−5

Вт/(м2·К)

70,3

Коэффициент

теплоотдачи

от газов

к стенке

Вт/(м2·К)

1?70,3=70,3

Поправка к коэффициенту загрязнения

По табл. 6−1

м2·К/Вт

0,001

Коэффициент загрязнения

По формуле (6−8)

м2·К/Вт

0,451

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)

Разность температур между середами:

-наибольшая

-наименьшая

єС

єС

351−167,7=183,3

284,6−145=139,6

Отношение

--

1,31

Температурный напор

єС

0,5(183,3+139,6)=161,45

Площадь поверхности нагрева ступени

H

м2

Конструктивный расчёт первой ступени воздухоподогревателя

Величина

Единица

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Диаметр и толщина стенки труб

По конструктивным размерам

мм

40

Относительный шаг труб:

поперечный

продольный

То же

" «

--

--

1,75

1,13

Количество рядов труб

Z2

" «

шт.

39

Количество ходов по воздуху

" «

--

3

Площадь живого сечения для прохода газов

" «

м2

3,28

То же, для прохода воздуха

" «

м2

5,9

Площадь

поверхности

нагрева

Н

" «

м2

2400

Температура газов на входе в ступень

Из расчета первого

экономайзера

єС

284,6

Энтальпия газов на входе в ступень

По -таблице

кДж/кг

4324,15

Температура воздуха на входе в ступень

По выбору

єС

27

Энтальпия

теоретического количества холодного воздуха

По -таблице

кДж/кг

258,066

Температура воздуха на выходе из ступени

По выбору

єС

195

Энтальпия

теоретического количества воздуха на выходе

из ступени

По -таблице

кДж/кг

1890,3

Отношение

--

1,2−0,07−0,04+0,03=1,12

Тепловосприятие ступени

кДж/кг

Средняя температура воздуха в

ступени

єС

0,5(27+195)=111

Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/кг

Температура газов на выходе из ступени

По -таблице

єС

161

Средняя температура газов

єС

0,5(161+284,6)=

=222,8

Средняя скорость газов

м/с

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

По рис. 6−7

Вт/(м2·К)

48,4

Средняя скорость воздуха

м/с

=4,2

Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

По рис. 6−4

Вт/(м2·К)

55,7

Коэффициент использования поверхности нагрева

По табл. 6−3

--

0,85

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)

Разность температур между средами:

наибольшая

наименьшая

єС

єС

161−27=134

284,6−195=89,6

Отношение

--

1,49

Температурный напор при противотоке

єС

0,5(134+89,6)=

=123,6

Перепад температур:

наибольший

наименьший

єС

єС

195−27=168

284,6−161=123,6

Параметр

Р

--

То же

R

--

1,36

Коэффициент

По рис. 6−16

--

0,93

Температурный перепад

єС

0,93?123,6=104,16

Площадь поверхности нагрева

ступени

Н

мІ

Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

Величина

Величина

Расчёт

Наименование

Обозначение

Расчётная формула или способ определения

Расчётная температура горячего воздуха

Из расчёта воздухоподогревателя

єС

350

Энтальпия горячего воздуха при расчётной температуре

То же

кДж/кг

3444

Количество теплоты, вносимое в топку воздухом

кДж/кг

(1,2−0,07−0,04)?3444+(0,07+0,04)?

?258,066=3782,3

Полезное тепловыделение в топке

кДж/кг

Лучистое тепловосприятие топки

кДж/кг

15 730,5

Расчётная невязка теплового баланса

кДж/кг

Невязка

--

%

Заключение

При выполнении курсового проекта был проведен тепловой расчет промышленного парогенератора БКЗ-75−39 ФБ при совестном сжигании твердого и газообразного топлива. Расчет содержит выбор системы пылеприготовления и типа мельниц.

Расчет проводился по твердому топливу, с учетом тепла, вносимого в топку, за счет сжигания газообразного топлива.

Последовательно был проведен поверочный расчет всех поверхностей нагрева котла: экранов топки, фестона, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя. Поскольку парогенератор спроектирован на сжигание другого топлива, возникла необходимость в проведении поверочно-конструктивного расчета.

В ходе поверочного расчета поверхности нагрева приходится задаваться изменением температуры одной из теплообменивающихся сред (разностью температур на входе и выходе). Этим определяется тепловосприятие поверхности в первом приближении. Далее можно вычислить температуры другой среды на концах поверхности нагрева, температурный напор, скорости газового потока и рабочей среды и все другие величины, необходимые для вычисления тепловосприятия во втором приближении. При расхождении принятого и расчетного тепловосприятий выше допустимого повторяют расчет для нового принятого тепловосприятия. Таким образом, поверочный расчет поверхности нагрева выполняется методом последовательных приближений.

Расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет -2%.

парогенератор топливо мельница котел тепловой

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. / под ред. В. И. Частухина. -Киев: Вища школа, 1980. -184с.

2. Сидельковский Л. Н., Юренев В. Н. Котельные установки промышленных предприятий.- М. :Энергоатомиздат, 1988.- 528с.

3. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). /Под ред. Н. Б. Кузнецова и др.- М.: Энергия, 1973. -296с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой