Поверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39 ФБ

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство науки и образования РФ

Федеральное агентство по образованию

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра ТЭС

Курсовой проект

Поверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75−39 ФБ

Факультет: ФЭН

Группа: ТЭ-41

Студент: Георгиевская С. А.

Преподаватель: Баранов В. Н.

Новосибирск, 2007

Оглавление

  • Введение
  • Глава 1. Определение коэффициента полезного действия парового котла.
    • 1.1 Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха
    • 1.2 Топливо и продукты сгорания
    • 1.3 Расчет энтальпий по газоходам котла
    • 1.4 Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива
      • 1.4.1 Потери тепла с химическим q3 и механическим q4 недожогом
      • 1.4.2 Потери тепла с уходящими газами:
      • 1.4.3 Потери тепла от наружного охлаждения
      • 1.4.4 Потери с физическим теплом шлака
      • 1.4.5 КПД парового котла брутто
      • 1.4.6 Расход топлива, подаваемого в топку:
      • 1.4.7 Расчётный расход фактически сгоревшего топлива с учётом механической неполноты горения
  • Глава 2. Поверочный тепловой расчёт топочной камеры и фестона
    • 2.1 Выбор схемы топливосжигания
    • 2.2 Поверочный расчёт топки
      • 2.2.1 Среднее значение коэффициента тепловой эффективности
      • 2.2.2 Активный объём топочной камеры:
      • 2.2.3 Эффективная толщина излучающего слоя в топке
    • 2.3 Расчёт теплообмена в топке
      • 2.3.1 Полезное тепловыделение в топке
      • 2.3.2 Определение параметра М
      • 2.3.3 Определение средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания
      • 2.3.4 Определение степени черноты топки
      • 2.3.5 Расчётная температура газов на выходе из топки
      • 2.3.6 Удельное тепловое напряжение объёма топки
      • 2.3.7 Тепло, переданное излучением в топке
      • 2.3.8 Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок
    • 2.4 Поверочный расчёт фестона
      • 2.4.1 Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду
      • 2.4.2 Расчётная поверхность нагрева
      • 2.4.3 Исходные данные для поверочного теплового расчёта фестона
      • 2.4.4 Энтальпия газов за фестоном
      • 2.4.5 Тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения)
      • 2.4.6 Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи
      • 2.4.7 Коэффициент теплопередачи для фестона
      • 2.4.8 Небаланс тепловосприятия
  • Глава 3. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева парового котла
    • 3.1 Определение тепловосприятий экономайзера, воздухоподогревателя, пароперегревателя и сведение теплового баланса котла
      • 3.1.1 Тепловосприятие пароперегревателя
      • 3.1.2 Тепловосприятие воздухоподогревателя
      • 3.1.3 Тепловосприятие воздухоподогревателя по продуктам сгорания
      • 3.1.4 Тепловосприятие водяного экономайзера
      • 3.1.5 Невязка теплового баланса парового котла
    • 3.2 Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
      • 3.2.1 Поверхность нагрева каждой ступени
      • 3.2.2 Площадь живого сечения для прохода газов
      • 3.2.3 Средняя скорость газов
      • 3.2.4 Площадь живого сечения для прохода пара
      • 3.2.5 Коэффициент теплопередачи
      • 3.2.6 Определение температурного напора
      • 3.2.7 Расчётная поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи
    • 3.3 Поверочно-конструкторский расчёт водяного экономайзера
      • 3.3.1 Определение энтальпии и температуры питательной воды после экономайзера
      • 3.3.2 Определение типа экономайзера
      • 3.3.3 Конструктивные размеры экономайзера
      • 3.3. 4Скорость воды и газов на входе в экономайзер
      • 3.3.5 Коэффициент теплопередачи
      • 3.3.6 Определение температурного напора
      • 3.3.7 Расчетная поверхность экономайзера
      • 3.3.8 Невязка поверхности нагрева
    • 3.4 Поверочно-конструкторский расчет воздушного подогревателя
      • 3.4.1 Площадь живого сечения для прохода газов
      • 3.4.2 Площадь живого сечения для прохода воздуха
      • 3.4.3 Поверхность нагрева воздухоподогревателя
      • 3.4.4 Средняя скорость газов
      • 3.4.5 Средняя скорость воздуха
      • 3.4.6 Коэффициент теплопередачи
      • 3.4.7 Температурный напор
      • 3.4.8 Расчётная поверхность воздухоподогревателя
      • 3.4.9 Невязка поверхностей нагрева
  • Глава 4. Пуск и останов котла
    • 4.1 Пуск котла
    • 4.2 Останов котла
  • Список литературы

Введение

В данном проекте выполняется проверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75−39ФБ. Цель расчета: определить температуры и скорости газов по всему тракту, а также определить возможные изменения в поверхностях нагрева при работе котла на Ленгерском угле (Б3). Расчет включает проверочный расчет топки и фестона и проверочно-конструкторский расчет перегревателя, водяного экономайзера и воздухоподогревателя. Предварительно выполняется расчет по топливу, воздуху, продуктам горения, тепловому балансу.

Котлоагрегаты типа БКЗ-75−39ФБ.

Котельный агрегат блочной конструкции типа БКЗ-75−39ФБ предназначен для работы на бурых и каменных углях, торфе, антрацитовом штыбе и тощих углях. Котел — однобарабанный, с естественной циркуляцией, выполнен по П-образной схеме. Топочная камера объемом 460,2 м² полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм, а при работе котла на АШ и торфе — частично в нижней части трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 4 мм, расположенными с шагом 75 и 90 мм. Трубы фронтового, заднего экранов и нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон. Экраны разделены на 12 самостоятельных циркуляционных контуров по числу постановочных блоков топки.

Для сжигания каменных углей топка котла оборудуется тремя пылеугольными горелками, расположенными с фронта котла и четырьмя, но расположенными по две на каждой боковой стенке.

Схема испарения трехступенчатая, рассчитана на питательную воду с солесодержанием плотного остатка до 350 мг/л.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм. И толщиной стенки 36 мм выполнен из стали 16ГС. В барабане имеется чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) оборудованные внутрибарабанными циклонами, третья ступень вынесена в выносные циклоны, пар из которых поступает в барабан.

Пароперегреватель — конвективный, вертикального исполнения, змеевиковый с коридорным расположением труб (первые четыре ряда первой ступени фестонированы), выполнен из двух блоков, расположенных в поворотном газоходе между топкой и опускным газоходом. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем.

Экономайзер стальной трубчатый с шахматным расположением труб кипящего типа, гладкотрубный.

Воздухоподогреватель стальной трубчатый вертикального типа с шахматным расположением труб.

Каркас котла металлический, сварной конструкции с обшивкой. Обмуровка трехслойная в виде плит облегченного типа, закрепляемых на каркасе.

Глава 1. Определение коэффициента полезного действия парового котла.

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

При использовании твёрдого топлива коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимают равным. По табл. 1.1. [1] находим значения присосов воздуха в газоходы, вычисляем величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения, которые сведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Коэффициент избытка воздуха за газоходом,

Величина присоса,

Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе,

Топка и фестон

Паро-перегреватель

Экономайзер

Воздухо-подогреватель

1.2 Топливо и продукты сгорания

Элементарный состав рабочей массы угля Веселовский Б З, табл.1 [1]

Проверяем баланс элементарного состава:

;

Приведённая влажность:

.

Приведённая зольность:

.

Принимаем по таблице п. 1 [1] Объем воздуха и продуктов горения при =1, t=0оС, P=760 мм. рт. ст.; теоретический объём воздуха V0=4,42 м3/кг, теоретические объёмы продуктов горения:

Рис. 1.1. Расчетно-технологическая схема парового котла

1 — бункер сырого угля

2 — питатели сырого угля

3 — среднеходная мельница

4 — горелки

5 — топка котла

6 — барабан

7 — ширмовые перегреватели

8 — нижние распределительные коллектора

9 — конвективные перегреватели

10 — промежуточные пароперегреватели

11 — воздухоподогреватели

12 — золоуловитель

13 — дымовой насос

14 — дутьевой вентилятор

15 — экономайзер

16,17 — короба первичного и вторичного воздуха

При >1 объёмы продуктов сгорания VГ, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерная концентрация золы зл, масса газов GГ, их плотность Г рассчитанные по всем газоходам для средних и конечных значений? приведены в табл. 1.2. Долю золы, уносимой газами, принимаем равной? ун=0,95.

Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров

Таблица 1.2.

п/п

Величина

Единицы измерения

Газоходы

Топка и фестон

Пароперегреватель

Экономайзер

Воздухоподогреватель

1

Коэффициент избытка воздуха за газоходом,

-

1,2

1,23

1,25

1,28

2

Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе,

-

1,2

1,215

1,24

1,265

3

за

м3/кг

0,7342

0,7399

ср

м3/м3

0,7353

0,7371

0,7389

4

за

м3/кг

5,944

6,2976

ср

м3/м3

6,0103

6,1208

6,2313

5

за

0,1430

0,1350

ср

0,1414

0,1389

0,1364

6

за

0,1211

0,1143

ср

0,1198

0,1176

0,1156

7

за

0,2641

0,2493

ср

0,2612

0,2565

0,2520

8

за

кг/кг

7,813

8,2748

ср

кг/м3

7,8996

8,0439

8,1882

9

за

кг/кг

0,0139

0,0131

ср

0,0137

0,0135

0,0132

10

за

кг/м3

1,3144

1,3140

ср

1,3143

1,3142

1,3141

Так как плотность продуктов горения Г для каменных углей лежит в пределах 1,31…1,33 то, следовательно, расчёт проведен правильно.

1.3 Расчет энтальпий по газоходам котла

Энтальпии воздуха и продуктов горения при =1 принимаем из таблицы п. 3. [1, п. 25]. Энтальпии продуктов горения при >1 рассчитывается по формуле:

Так как приведенная зольность

,

то энтальпия золы в последующих расчетах не учитывается.

Результаты расчётов сведены в таблицу 1.3.

Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)

Таблица 1.3.

Газоход

Темп. газов, 0С

Топка и фестон ?"=1,20

2200

4597

3586

5314,2

-

2100

4364

3410

5046

268,2

2000

4133

3233

4779,6

266,4

1900

3903

3056

4514,2

265,4

1800

3673

2880

4249

265,2

1700

3446

2707

3987,4

261,6

1600

3222

2525

3727

260,4

1500

2996

2363

3468,6

258,4

1400

2775

2191

3213,2

255,4

1300

2552

2018

2955,6

257,6

1200

2333

1850

2703

252,6

1100

2119

1683

2455,6

247,4

1000

1907

1515

2210

245,6

900

1696

1351

1966,2

243,8

Пароперегреватель

700

1284

1033

1521,59

-

600

1085

876

1286,48

235,11

500

893

722

1059,06

227,42

400

704

571

835,33

223,73

Экономайзер

500

893

722

1073,5

-

400

704

571

846,75

226,75

300

520

425

626,25

220,5

Воздухоподогреватель

300

520

425

639

-

200

342

281

420,68

218,32

100

169

140

208,2

212,48

1.4. Теповой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива

Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг топлива в виде: 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6.

Располагаемое тепло топлива определяем по формуле:

, где

QВ. ВН — тепло, вносимое воздухом, подогретым вне парового котла (учитывают только для высокосернистых мазутов), QВ. ВН=0;

iТЛ — величина физического тепла топлива (учитывают только для жидкого топлива), iТЛ=0;

QСР — тепло, вносимое в топку с паровым дутьём (учитывают только при сжигании горючих сланцев), QСР=0;

QК — расход топлива на разложение карбонатов (учитывают только при сжигании горючих сланцев), QК=0;

Получаем:

1.4.1 Потери тепла с химическим q3 и механическим q4 недожогом

Потери тепла с химическим и механическим недожогом определим из таблицы 3.1 [1]

При сжигании каменных углей с твердым шлакоудалением потери:

— с химическим недожогом — q3=0,5%,

— с механическим недожогом — q4=2%.

1.4.2 Потери тепла с уходящими газами:

Из задания на проект tУХ=1300С IУХ=484,424 ккал/кг (интерполяция по табл. 1.3 для заданной температуры уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха);

Избыток воздуха — ?ух=1,28;

Энтальпия холодного воздуха —;

.

Потери с уходящими газами равны =10,96%, что находится в диапазоне (4,5−11)%, следовательно, расчет выполнен верно.

1.4.3 Потери тепла от наружного охлаждения

Потерю тепла от наружного охлаждения котла q5 находим по рис. 3.1. 1]:

q5=0,77%.

1.4.4 Потери с физическим теплом шлака

Потери с физическим теплом шлака q6 учитывают только при сжигании твёрдых топлив, если выполняется условие:

Ар=11,4%, =3850/100=38,5=> /100> Ар, поэтому q6=0.

1.4.5 КПД парового котла брутто

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

1.4.6 Расход топлива, подаваемого в топку

, где

QПК — количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:, где DК — паропроизводительность котла; DК=75 т/ч

Энтальпия перегретого пара при (PПЕ=40кгс/см2; tПЕ=450оС) = 795,4ккал/кг.

Энтальпия питательной воды (tПВ=120оС;

) = 131,21 ккал/кг.

.

.

1.4.7 Расчётный расход фактически сгоревшего топлива с учётом механической неполноты горения

Глава 2. Поверочный тепловой расчёт топочной камеры и фестона

2.1 Выбор схемы топливосжигания

Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. В целях обеспечения полного выгорания топлива. Выбирают схему подготовки топлива к сжиганию, подачи его к горелкам, тип, число и схему размещения горелок на стенах топочной камеры. В курсовом проекте не выполняют подробные расчеты, ограничиваясь принципиальным решением этих вопросов с учетом изложенных рекомендаций.

Для парового котла производительностью Д=75 т/ч устанавливают две среднеходные мельницы (СМ) или две молотковые (ММ) в системах с прямым вдуванием пыли.

При сжигании бурых углей каждый шахтный сепаратор с фронтально расположенной эжекционной амбразурой или горелкой МЭИ с тонкими струями. В первом случая размеры амбразуры и незащищенную экранами площадь стены определяют по чертежам; скорость аэросмеси 4−6 м/с, вторичного воздуха 15−35 м/с. Для горелки МЭИ принимают: высоту амбразуры h=1,0−1,5 м; ширину щелей b=0,25−0,35 м; расстояние между осями щелей ?=0,6−1,0; отсюда определяют площадь стены, не защищенной экраном. Расстояние от крайней щели до боковой стены (2−3)·b. Скорость аэросмеси 8−15 м/с, вторичного воздуха 30−60 м/с.

2.2 Поверочный расчёт топки

При проведении поверочного расчета необходимо определить температуры газов на выходе из топки при заданных её конструктивных размерах. Конструктивные размеры топочной камеры определены по чертежам парового котла и сведены в таблицу и сведены в таблицу 2.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры

Таблица 2.1.

Наименование величины

Обозначение

Единицы

Топочные экраны

Выходное окно

фронтовой

Боковой

задний

Основная часть

Холодная воронка

Основная часть

Холодная воронка

Расчетная ширина экранированной стенки

bСТ

м

6,075

6,075

5,800

6,075

6,075

6,075

Освещенная длина стенки

lСТ

м

14,8

3,56

-

9,32

3,6

4,44

Площадь

FСТ

м2

89,91

21,63

7251

56,62

21,87

26,97

Площадь участка стены незакрытого экранами

м2

2,4

-

-

-

-

-

Наружный диаметр труб

d

м

0,06

-

Число труб в экране

z

шт

81

81

64

81

81

-

Шаг экранных труб

S

м

0,075

0,075

0,09

0,075

0,075

-

Относительный шаг труб

S/d

-

1,25

1,25

1,5

1,25

1,25

-

Расстояние от оси трубы до обмуровки

l

м

0,100

0,100

0,100

0,100

0,150

-

Относительное расстояние от обмуровки

l/d

-

1,67

2,5

1,67

1,67

2,5

-

Угловой коэффициент экрана

x

-

0,99

0,99

0,97

0,99

0,99

1

Коэффициент учитывающий загрязнение

-

0,45

Коэффициент тепловой эффективности экрана

-

0,445

0,445

0,441

0,445

0,445

0,45

Угловой коэффициент экрана, x определяем по номограмме (1а, рис. 2.3. 2]) в зависимости от S/d и l/d этого экрана.

Реальные условия работы экрана с учётом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности экрана x, где

— коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения экранных труб. По табл. 2.2. 2], принимаем =0,45.

2.2.1 Среднее значение коэффициента тепловой эффективности

где — расчётная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей, ограничивающих активный объём топки:

2.2.2 Активный объём топочной камеры:

2.2.3 Эффективная толщина излучающего слоя в топке

2.3 Расчёт теплообмена в топке

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной, формулу:

, где

— абсолютная температура газов на выходе из топки;

— температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива.

Bo — критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Выражая из исходной формулы, получаем:

, где

— коэффициент сохранения тепла =0,9911;

BР — расчётный расход топлива, BР=14 779,38 кг/ч;

— расчётная площадь стен топки, =360 м2;

СР — средний коэффициент тепловой эффективности экранов, СР=0,441;

4,910−8 — коэффициент излучения абсолютно чёрного тела, ккал/(м2чК4)

(VС)СР — средняя суммарная теплоёмкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от до; ккал/(кгК)

Поверочный расчёт ведёт в приведённой ниже последовательности.

2.3.1 Полезное тепловыделение в топке

, где

— располагаемое тепло топлива, = 3850 ккал/кг;

q3 — химический недожог, q3=0,5%;

q4 — механический недожог, q4=2%;

q6 — потери тепла со шлаками, q6=0;

QВ — количество тепла вносимого в топку с воздухом:

по заданным tГВ=290оС и tХВ=30оС пользуясь таблицей 1.3. находим

ПЛ — присос в пылесистему, при использовании прямого вдувания с молотковыми мельницами при работе под разряжением ПЛ=0,04;

QВ. ВН — количество тепла, сообщенное воздуху при подогреве в калориферах, (учитывается только при сжигании высокосернистого мазута).

.

.

Полезное тепловыделение в топке QТ соответствует энтальпии газов IА, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.к.

=> =1808,5оС.

2.3.2 Определение параметра М

, где

A и B — эмпирические коэффициенты, при камерном сжигании и бурых углей:

A=0,59; B=0,5;

xТ — относительное положение максимума температур факела в топке:

xТ=xГ+x, где xГ — относительный уровень расположения горелок,

;

x — поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, для пылеугольных топок с молотковыми мельницами, оборудованных амбразурами с плоскими струями x=0.

М=0,59−0,5(0,2669+0)=0,376.

2.3.3 Определение средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания

Ориентировочно принимаем температуру на выходе из топки =1050оС

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур газов от, А до:

, где

— энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива для принятой температуры газов=10 500С (табл. 1. 3).

2.3.4 Определение степени черноты топки

, где

aФ — эффективная степень черноты факела.

?ср — вреднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки, ?ср=0,441.

При камерном сжигании твёрдых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трёхатомные газы (CO2, H2O) и взвешенные в них частицы золы и кокса.

В этом случае степень черноты факела определяют по формуле:

,

где K — суммарный коэффициент ослабления лучей топочной средой:

KГ — определяем по номограмме 3 [2, стр. 20] с использованием величин: =1050 оС суммарного парциального давления трёхатомных газов

— давление в топке; объёмной доли водяных паров rH2O=0,1211 и произведение PПSТ=0,26 414,34=1,1462.

KГ=0,46 [1/(мкгс/см2)],

KЗЛ=7,2 [1/(мкгс/см2)], номограмма 4 [2, стр. 22].

ЗЛ — массовая концентрация золы в дымовых газах, ЗЛ=0,0139 кг/кг

KКОКС=1,0 — коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами;

1 и 2 — безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (1) и способа его сжигания (2);

Для топлив, рекомендованных для курсового проекта 1=0,5; при камерном сжигании 2=0,1

K=0,460,2641+7,20,0139+10,50,1=0,2716;

Степень черноты факела:

;

Степень черноты топки:

.

2.3.5 Расчётная температура газов на выходе из топки

т. к. полученная температура отличается от ранее принятой менее чем на 100оС, то принимаем за расчётную.

, то есть, безопасна по условиям шлакования поверхностей, расположенных на выходе из топки.

Энтальпия газов на выходе из топки:

.

2.3.6 Удельное тепловое напряжение объёма топки

т. е. не произойдёт увеличение потерь тепла q3 и q4, принятых в расчёте как q3=0,5%, q4=2%.

2.3.7. Тепло, переданное излучением в топке

.

2.3.8 Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок

, где

— сечение топки.

— шлакования экранов не будет

2.4 Поверочный расчёт фестона

В разрабатываемом котлоагрегате на выходе из топки расположен четырехрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего экрана, с увеличенными поперечными и продольными шагами, и поэтому называемый фестоном. Изменение конструкции связано с большими капитальными затратами, поэтому вводят поверочный расчет фестона. Целью расчёта является определение температуры газов за фестоном при известных конструктивных размерах и характеристиках поверхностей нагрева, приведенных в табл. 2. 2, а также известной температуре газов перед фестоном.

Конструктивные размеры характеристики фестона

Таблица 3. 1

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Ряды фестона

Для всего фестона

1

2

3

4

Наружный диаметр труб

d

м

0,06

0,06

0,06

0,06

0,06

Количество труб в ряду

zi

шт

20

20

20

21

-

Длина трубы в ряду

li

м

5,20

5,16

5,12

5,22

-

Шаг труб: поперечный

S1

м

0,300

Шаг труб: продольный

S2

м

-

0,250

0,250

0,250

0,250

Угловой коэффициент фестона

--

-

-

-

-

1,00

Расположение труб

--

--

шахматное

Расчетная поверхность нагрева

Hi

м2

19,6

19,45

19,30

20,66

79,0

Размеры газохода:

— высота

— ширина

ai

bi

м

м

4,98

6,435

-

6,435

-

6,435

4,92

6,435

-

-

Площадь живого сечения для прохода газа

F

м2

26,09

-

-

25,46

25,78

Относительный шаг труб:

— поперечный

— продольный

S2/d

S1/d

-

-

5,00

-

5,00

4,17

5,00

4,17

5,00

4,17

5,00

4,17

Эффективная толщина излучающего слоя

м

-

-

-

-

1,378

2.4.1 Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду

F1=4,986,435−204,960,06=26,09 м²,

F4=4,926,435−214,920,06=25,46 м².

Средняя площади:

2.4.2 Расчётная поверхность нагрева

Hi=dz1ili, где

d — внешний диаметр трубы;

zli — число труб в ряду;

li — длина трубы в ряду по ее оси.

H1=0,6 205,20=19,6 м²

H2=0,6 205,16=19,45 м²

H3=0,6 205,12=19,30 м²

H4=0,6 215,22=20,66 м²

HФ=H1+H2+H3+H4=19,6+19,45+19,30+20,66=79,01 м²

Дополнительная поверхность экранов HДОП в области фестона:

HДОП=FСТxБ, где

FСТ — поверхность стен боковых экранов, расположенная выше первого ряда фестона, м2;

FСТ=7,68 м²;

xБ — угловой коэффициент бокового экрана, xБ=0,980;

HДОП=7,680,980=7,52 м²

.

2.4.3 Исходные данные для поверочного теплового расчёта фестона

Исходные данные для поверочного теплового расчёта фестона.

Таблица 2. 3

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов перед фестоном

оС

1095,3

Энтальпия газов перед фестоном

2443,32

Объём газов на выходе из топки, при

м3/кг

5,944

Объёмная доля водяных паров

rH2O

--

0,1211

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

--

0,2641

Концентрация золы в газоходе

ЗЛ

кг/кг

0,0139

Температура состояния насыщения при давлении в барабане

оС

255

2.4.4 Энтальпия газов за фестоном

Ориентировочно принимаем температуру газов за фестоном на (30−100)0С чем перед ним.

, (табл. 1.3.).

2.4.5 Тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения)

Тепловосприятие фестона:

.

2.4.6 Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи

, где

k — коэффициент теплопередачи;

t — температурный напор;

— поверхность нагрева;

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38кг/ч.

2.4.7 Коэффициент теплопередачи для фестона

При сжигании твёрдых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи выражается [4, стр. 4]:

, где

1 — коэффициент теплопередачи от газов к стенке 1=(К+Л), здесь — коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счет неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности. Для поперечно омываемых трубных пучков =1,0.

К — коэффициент теплоотдачи конвекцией ккал/(м2ч0С), К=НCZCSCФ,

Н — коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока, CZ — поправка на число рядов труб, CS — поправка на компоновку трубного пучка, CФ — поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб? к рассчитывают среднюю скорость газового потока.

, где

— средняя температура газов в фестоне:

;

Vг — объем продуктов горения, Vг=5,944 м3/кг;

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч;

Fср — средняя площадь сечения для проходов газов, Fср=25,78 м².

.

По номограмме 13 [4, стр. 20] определяем:

CZ=0,91 CS=0,92 CФ=0,97

.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения Л определяют по номограмме 19 [4, стр. 24] в зависимости от температур потока и стенки, а также от степени черноты продуктов горения.

Для запылённого потока: Л=Нa

Для определения? н необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. При сжигании твердых топлив:

, где tн — температура состояния насыщения рабочего тела при давлении в барабане, tн (Рб=44кгс/см2)=255 0С.

По номограмме 19:

Степень черноты потока:

, где

KPS — суммарная оптическая толщина газового потока;

KPS=(KГrП + KЗЛЗЛ) PS

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

[4, стр. 7]

d — наружный диаметр труб, d=0,06 м;

S1 — поперечный шаг труб, S1=0,3 м;

S2 — продольный шаг труб, S2=0,25 м.

KГ=0,9 (по номограмме 3) [4, стр. 16];

KЗЛ=7,2 (по номограмме 4) [4, стр. 15].

KPS=(0,90,2641+7,20,0139)11,378=0,466;

Степень черноты потока:

;

Коэффициент теплоотдачи излучением:

Л=0,373 180=67,14 ккал/(м2чK);

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке:

1=1,0(33,3+67,14)=100,44 ккал/(м2чK).

Коэффициент загрязнения:

, где

0 — исходный коэффициент загрязнения, зависящий от скорости газов и относительного шага труб, определяется по рисунку 1.2. [4, стр. 10],

=0,002 — поправка на эксплуатационные условия,

CФР=1,0 — поправка на фракционный состав золы,

Cd=1,6 — поправка на диаметр.

0=0,7310−2 (м2чK)/ккал.

=0,7310−21,61,0+0,002=0,0134 (м2чK)/ккал.

Коэффициент теплопередачи для фестона:

.

Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи:

.

2.4.8 Небаланс тепловосприятия

< 5%,

расчет проведен с допустимой точностью, поэтому принимаем температуру за фестоном и соответствующую ей энтальпию газов.

Глава 3. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева парового котла

3.1 Определение тепловосприятий экономайзера, воздухоподогревателя, пароперегревателя и сведение теплового баланса котла

Тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха); а тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса продуктов горения.

3.1.1 Тепловосприятие пароперегревателя

, где

Dпе=75 103 кг/ч — паропроизводительность котла;

Вр=14 779,38 кг/с — расход топлива;

iпе=795,85 ккал/кг, iн=668,57 ккал/кг — соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара;

iпо=15 ккал/кг — съём тепла в пароохладителе, принимаем в соответствии с рекомендацией [3, стр. 3].

.

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю, (), принят угловой коэффициент фестона хф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя имеет вид:

Решая его относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, получим:

.

Эта энтальпия соответствует температуре.

3.1.2 Тепловосприятие воздухоподогревателя

В случае подогрева воздуха за счёт рециркуляции части горячего воздуха тепловосприятие воздухоподогревателя равно:

, где

— отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому,.

РЦ — отношение объёма горячего воздуха рециркуляции в воздухоподогревателе к теоретически необходимому:

[3, стр. 6]

при tГВ=290оС

при =30оС

(по табл. [3] 1. 1).

Тепловосприятие воздухоподогревателя за счет рециркуляции:

3.1.3 Тепловосприятие воздухоподогревателя по продуктам сгорания

, где

— энтальпия теоретического объёма воздуха, определяемая температурой присасываемого воздуха.

Решая последнее уравнение относительно получим:

[3, стр. 6]

По известной энтальпии определяем температуру газов за экономайзером:

3.1.4 Тепловосприятие водяного экономайзера

.

3.1.5 Невязка теплового баланса парового котла

> ?QБ=12,1ккал/кг => расчет произведен верно.

3.2 Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение расчётной поверхности нагрева, при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках.

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Таблица 3.1.

Наименование величин

Обозначение

Единица

Номер ступени по ходу газов

Весь пароперегреватель

1

2

Наружный диаметр

d

м

0,038

Внутренний диаметр

dвн

м

0,032

Число труб в ряду

z1

шт.

72

72

-

Число рядов по ходу газов

z2

шт.

8

16

24

Средний поперечный шаг

S1

м

0,115

0,092

0,101

Средний продольный шаг

S2

м

0,110

Средний относительный поперечный шаг

S1/d

--

3,03

2,42

2,66

Средний относительный продольный шаг

S2/d

--

2,89

Расположение труб

--

--

Коридорное

Характер взаимного движения сред

--

--

Смешанный ток

-

Длина трубы змеевика

l

м

24,0

39,2

-

Поверхность, примыкающая к стене

Fстх

м2

16,9

18,8

18,78

Поверхность нагрева

H

м2

223

338,8

561,8

Высота газохода на входе

a'

м

4,50

2,68

-

Высота газохода на выходе

a''

м

3,12

3,00

-

Ширина газохода

b

м

6,635

Площадь живого сечения для прохода газов на входе

F'

м2

25,785

10,79

-

То же на выходе

F''

м2

12,49

13,01

-

То же среднее

Fср

м2

16,83

11,79

13,4

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

S

м

-

-

0,30

Глубина газового объёма

lоб

м

0,92

0,335

1,255

Глубина пучка

м

0,985

1,650

2,635

Количество змеевиков, включенных параллельно по пару

м

шт.

72

Живое сечение для прохода пара

f

м2

0,0579

3.2.1 Поверхность нагрева каждой ступени

, где

х — угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1, [2, стр. 13]: х=0,73 (при l/d=0,5; s/d=2,42)

z — число труб в ряду;

di — наружный диаметр трубы;

l — длина трубы змеевика;

Fстх — поверхность, примыкающая к стене.

3.2.2 Площадь живого сечения для прохода газов

, где

liпр — длина проекции i-го ряда труб на соответствующую плоскость сечения.

4,56,635−720,0383,0=21,65 м²

3,126,635−720,0383,0=12,49 м²

2,686,635−720,0382,52=10,89 м²

3,006,635−720,0382,52=13,01 м²

Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя:

3.2.3 Средняя скорость газов

, где

-средняя температура газов,

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч;

Vг — объем продуктов горения за пароперегревателем, Vг=5,6670 м3/кг;

Fср — площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя, Fср=13,48 м².

.

3.2.4 Площадь живого сечения для прохода пара

Исходные данные для поверочного — конструкторского расчета пароперегревателя

Таблица 3.2.

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов до пароперегревателя

0C

1015,3

Температура газов за пароперегревателем

0C

735,1

Температура насыщенного пара

0C

255

Температура перегретого пара

0C

450

Средний удельный объём пара

0,0638

Тепловосприятие по балансу

722,02

Средний объём газов в пароперегревателе

5,6670

Объёмная доля водяных паров

--

0,1198

Суммарная доля трехатомных газов

--

0,2612

Массовая концентрация золы в газоходе

0,0137

Средняя плотность

, где

=0,4 603 — удельный объём пара в состоянии насыщения, при давлении в барабане (PБ=44 кгс/см2)

=0,8 169 — удельный объем перегретого пара, при PПЕ=40 кгс/см2, tПЕ=450оC.

3.2.5 Коэффициент теплопередачи

При сжигании твердых топлив и коридорном расположении труб, коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

, где

коэффициент тепловой эффективности при сжигании каменных углей , — коэффициент теплопередачи от газов к стенке,, здесь? — коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счет неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности. Для поперечно омываемых трубных пучков ?=1.

?к — коэффициент теплоотдачи конвекцией ккал/(м2ч0С), К=НCZCSCФ

?н — коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока, Сz — поправка на число труб, Сs — поправка на компоновку трубного пучка, Сф — поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объемной доли водяных паров в дымовых газах.

По номограмме 13 [4, стр. 20] определяем:

, CZ=0,96, CS=1,00, CФ=0,95.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

.

Коэффициент теплоотдачи излучение продуктов горения? л определяют по номограмме 19 [4, стр. 24] в зависимости от температур потока и стенки, а также от черноты продуктов горения.

Для запыленного потока: ,

Для определения? н необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. При сжигании твердых топлив, где tн — температура состояния насыщения рабочего тела при давлении в барабане, tн (Р=44кгс/см2)=255 0С.

По номограмме 19, [4, стр. 24]:

Н=154 ккал/(м2чК)

Степень черноты потока:

суммарная оптическая толщина газового потока;

, где

d — наружный диаметр труб, d=0,038 м;

S1 — поперечный шаг труб, S1=0,101 м;

S2 — продольный шаг труб, S2=0,110 м.

kr=2,7 (по номограмме 3) [4, стр. 16]

kзл=7,0 (по номограмме 4) [4, стр. 15]

(2,70,2770+7,00,0129)10,3=0,255

Степень черноты потока:

Коэффициент теплоотдачи излучением:

Л=1540,194=29,88 ккал/(м2чК).

На полученную величину необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб, перед пароперегревателем и между его ступенями:

, где

lоб=1,255 м и ln=2,635 м суммарная глубина газового объема до пучка и пучка соответственно;

А=0,5 (при сжигании каменных углей) [4, cтр 8];

Тк — температура газов в объёме камеры,

К

.

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке:

1=1(29,88+44,78)=74,66 ккал/(м2чК).

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:

.

Определение средней скорости пара:

, где

?ср — средний удельный объем пара, ?ср=0,6 386 м3/кг;

Dпе — паропроизводительность котла, Dпе=75 т/ч;

fср — площадь живого сечения для прохода пара, fср=0,0579 м².

Средняя температура:

.

Среднее давление пара:

.

По определенным величинам, используя номограмму 15 [4, стр. 23] находим:

1210 ккал/(м2чК).

0,98

2=12 100,98=1185,8 ккал/(м2чК).

Коэффициент теплопередачи:

К=.

3.2.6 Определение температурного напора

Средний температурный напор для сложных схем включения ступеней поверхности нагрева определяют по формуле:

, где

? — коэффициент пересчета от противоточной схемы к более сложной.? — определяют по номограмме 31 [4, стр. 26], для работы с диаграммой необходимо определить следующие параметры:

, ,

зная эти величины, находим ?=0,96.

?tпрт — температурный напор для противотока.

, здесь ,

735,1−255=480,10С,

таким образом, среднеарифметический температурный напор равен:

Средний температурный напор:

t=0,96 522,7=501,790С.

3.2.7 Расчётная поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи

Невязка между поверхностями нагрева:

,

таким образом, расчет произведен верно и изменений в конструкцию пароперегревателя вносить не надо.

паровой котел топочный камера

3.3 Поверочно-конструкторский расчёт водяного экономайзера

Целью расчета является определение расчётной поверхности нагрева при известном тепловосприятии и заданных конструктивных размерах и характеристиках.

Исходные данные к расчету водяного экономайзера

Таблица 3. 3

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов до экономайзера

334,2

Температура питательной воды

690

Температура питательной воды

120

Давление питательной воды перед экономайзером

кгс/см2

47,52

Энтальпия питательной воды

ккал/кг

121,07

Тепловосприятие по балансу

ккал/кг

805,18

Средний объём газов в экономайзере

м3/кг

6,1208

Объёмная доля водяных паров

--

0,1176

Суммарная объёмная доля трехатомных газов

--

0,2565

Массовая концентрация золы в газоходе

кг/кг

0,0135

3.3.1 Определение энтальпии и температуры питательной воды после экономайзера

, где

Dэк — паропроизводительность котла, =75 103 кг/ч;

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч

энтальпия воды на входе в экономайзер

.

iпо=15 ккал/кг — съем тепла в пароохладителе, [3, стр. 3]

.

3.3.2 Определение типа экономайзера

Энтальпия пара в состоянии насыщения 668,57 ккал/кг

Энтальпия воды на выходе из экономайзера =294,74 ккал/кг.

поэтому экономайзер некипящего типа.

Температура воды на входе в экономайзер:

3.3.3 Конструктивные размеры экономайзера

Конструктивные размеры экономайзера

Таблица 3. 4

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Величина

Наружный диаметр труб

d

м

0,032

Внутренний диаметр труб

м

0,026

Число труб в ряду

шт.

20

Число рядов походу газа

шт.

44

Поперечный шаг труб

м

0,10

Продольный шаг труб

м

0,053

Относительный поперечный шаг труб

S1/d

--

3,125

Относительный продольный шаг труб

S2/d

--

1,625

Расположение труб

-

Шахматное

Характер взаимного движения сред

-

Противоток

-

Длина горизонтального части змеевика

м

6,20

Длина проекции ряда труб на горизонтальную плоскость

м

6,253

Длина труб змеевика

l

м

139,9

Поверхность нагрева экономайзера

м2

576

Глубина газохода

a

м

2,00

Ширина газохода

м

6,70

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

13,44

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

0,161

Суммарная глубина газовых объёмов

м

3,74

Суммарная глубина пучков труб

м

2,226

Количество змеевиков включенных параллельно по воде

шт.

41

Живое сечение для прохода воды

f

м2

0,0218

Площадь живого сечения для прохода газов:

2,06,7−200,0326,253=9,38 м²

Площадь живого сечения для прохода воды:

m — число параллельно включенных по воде труб, m?2z1=41шт.

Длина змеевика:

139,9 м

Поверхность нагрева экономайзера:

3,140,32 139,941=553,7 м²

3.3.4 Скорость воды и газов на входе в экономайзер

Скорость газов:

, где

Вр — расчетный расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч;

, средний объем продуктов горения в экономайзере;

, температура за пароперегревателем;

Fг=13,44 м², площадь живого сечения для прохода газов.

Сравниваем получившуюся скорость с допустимой скоростью сжигания [4, стр. 24]. Допустимая скорость газов WгДоп=14 м/с > Wг=6,6 м/с. Т. е. условие выполнено.

Скорость воды на входе в экономайзер:

, где

Dэк=75 000кг/ч, паропроизводительность котла;

?эк'(Р=47,52кгс/см2; t=136,070C)=0,1 073 м3/кг, удельный объем питательной воды на входе в экономайзер;

f=0,0218 м², площадь живого сечения для прохода воды.

Полученную скорость воды необходимо сравнить с минимально допустимой скоростью: WДоп=0,5 м/с < Wпв=1,025 м/с т. е. условие минимума скорости воды в экономайзере выполнено.

3.3.5 Коэффициент теплопередачи

При сжигании твердых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи выражается [4, стр. 4]:

, где

?1 — коэффициент теплопередачи от газов к стенке,, здесь? — коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счет неравномерного омывания поверхности нагрева. Образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности. Для поперечно омываемых трубных пучков ?=1.

?к — коэффициент теплоотдачи конвекцией ккал/(м2ч0С) ,

— коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока, Сz — поправка на число труб, Сs — поправка на компоновку трубного пучка, Сф — поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объемной доли водяных паров в дымовых газах.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб? к рассчитывают среднюю скорость газового потока.

, где

Vг — объем продуктов сгорания, Vг=5,7701 м3/кг;

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч;

Fг — площадь живого сечения для прохода газов, Fг=13,44 м².

— средняя температура газов в экономайзере,

.

По номограмме 13 [4, стр. 19] определяем:

Н=60 ккал/(м2чК), Cz=1,00, Cs=1,1, Cф=0,99

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

К=601,001,10,99=65,3 ккал/(м2чК)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения? л определяют по номограмме 19 [4, стр. 24] в зависимости от температур потока и стенки, а также от черноты продуктов горения.

Для запыленного потока:

Для определения? н необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. При сжигании твердых топлив:

0,5(134,8+255)+60=254,9оС

По номограмме 19 [4, стр. 24]:

46 ккал/(м2чК)

Степень черноты потока:

, где

К·Р·S суммарная оптическая толщина газового потока:

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

, где

d — наружный диаметр труб, d=0. 032 м;

S1 — поперечный шаг труб, S1=0,1 м;

S2 — продольный шаг труб, S2=0,053 м.

Kг=2 (по номограмме 3) [4, стр. 16]

kзл=11 (по номограмме 4) [4, стр. 15]

.

Степень черноты потока:

Коэффициент теплоотдачи излучением:

л=?н·а=460,09=4,14 ккал/(м2чК)

На полученную величину необходимо ввести поправку, учитывающую наличие газовых объёмов, свободных от труб, перед экономайзером и между его ступенями:

, где

lоб=3,74 м и ln=2,226 м суммарная глубина газового объема до пучка и пучка соответственно;

А=0,5 (при сжигании каменных углей) [4, cтр 8];

Тк — температура газов в объёме камеры,

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке:

1=(6,21+65,3)1=71,51 ккал/(м2чК)

Коэффициент загрязнений.

, где

?0 — исходный коэффициент загрязнения, зависящий от скорости газов и относительного шага труб, определяется по рис. 1.2. [4, стр. 10],

0=0,5210−2 м2чК/ккал;

сd — поправка на диаметр, определяется по рис. 1. 2,;

сфр — поправка на фракционный состав золы,;

м2чК/ккал — поправка на эксплуатационные условия, определяется по табл. 1.1. [4, стр. 10].

=0,5210−20,81,0+0,002=0,616 (м2чК)/ккал.

Коэффициент теплопередачи для экономайзера:

.

3.3.6 Определение температурного напора

Среднеарифметический температурный напор равен:

, где

=735,1−255=480,1оС;

=334,2−134,8=199,4 оС;

3.3.7 Расчетная поверхность экономайзера

3.3.8 Невязка поверхности нагрева

— следовательно, поверхность теплообмена экономайзера можно оставить без изменения.

3.4 Поверочно-конструкторский расчет воздушного подогревателя

Конструктивные размеры и характеристики воздушного подогревателя

Таблица 3. 5

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Наружный диаметр труб

d

м

0,040

Внутренний диаметр труб

м

0,037

Число труб в ряду (поперек движения воздуха)

шт.

100

Число труб походу воздуха

шт.

36

Поперечный шаг труб

м

0,064

Продольный шаг труб

м

0,044

Относительный поперечный шаг труб

S1/d

--

1,6

Относительный продольный шаг труб

S2/d

--

1,1

Расположение труб

--

Шахматное

Характер обмывания труб воздухом

--

Поперечное

Характер обмывания труб газами

--

Продольное

Число труб, включенных параллельно по газам

z0

шт.

3600

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

3,87

Ширина ВЗП по ходу воздуха

в

м

6,600

Высота одного хода по воздуху

hx

м

2,000

Площадь живого сечения для прохода воздуха

м2

5,20

Поверхность нагрева ВЗП

Hвп

м2

3483

3.4.1 Площадь живого сечения для прохода газов

, где

dвн — внутренний диаметр трубы, dвн=0,037 м²;

z0 — общее число труб, включенных параллельно по газам, 10 036=3600 шт.

3.4.2 Площадь живого сечения для прохода воздуха

2,00(6,600−1000,040)=5,20 м²

3.4.3 Поверхность нагрева воздухоподогревателя

, где

=0,0385 м

=4·2=8,00 м

Hвп=3,140,3 858,03600=3481,63 м²

Исходные данные для теплового расчета воздухоподогревателя

Таблица 3.2.

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов до воздухоподогревателя

334,2

Температура уходящих газов

130

Температура воздуха до воздухоподогревателя

50

Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя

290

Объём газов при среднем коэффициенте избытка воздуха

6,2313

Теоретический объём воздуха

4,42

Отношение объёма воздуха за воздухоподогревателя к теоретически необходимому

--

1,07

Отношение объёма рециркуляции воздуха к теоретически необходимому

--

0,092

Объёмная доля водяных паров

--

0,1156

Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу

436,51

3.4.4 Средняя скорость газов

, где

Vг — объем газов при среднем коэффициенте избытка воздуха, Vг=6,2313 м3/кг;

Вр — расход топлива, Вр=14 779,38 кг/ч;

Fг — площадь живого сечения для прохода газов, Fг=3,87 м².

— средняя температура газов в экономайзере,

.

3.4.5 Средняя скорость воздуха

, где

.

Оптимальной скоростью для воздуха является скорость равная (0,5−0,6)Wг=6,12−7,338 м/с. Определенная скорость Wв=6,67 м/с, что соответствует оптимальному диапазону.

Wв/Wг=0,55, следовательно, высоту хода для потока не меняют.

3.4.6 Коэффициент теплопередачи

, где

— коэффициент использования поверхности нагрева;

определяем по номограмме 14 [4, стр. 21]

, где

н=25 ккал/(м2чК); Сф=1,0; Се=1,0.

1=251,01,0=25 ккал/(м2чК)

определяем по номограмме 13 [4, стр. 19]:

н=50 ккал/(м2чК); Сф=1,0; Сs=1,1; Cz=1,0.

2=501,01,11,0=55 ккал/(м2чК)

3.4.7 Температурный напор

, где

Поправочный коэффициент определяют по номограмме 31 [4, стр. 26] по безразмерным параметрам:

.

.

.

, где

386,12−290=44,2оС

130−50=80оС

Температурный напор:

t=0,80 124,2=99,36оС

3.4.8 Расчётная поверхность воздухоподогревателя

3.4.9 Невязка поверхностей нагрева

,

т.е. расчет проведен с необходимой точностью, и изменений в конструкцию воздухоподогревателя вносить не надо.

Глава 4. Пуск и останов котла

4.1 Пуск котла

Пуск котлов сопровождается значительными изменениями напряжений всех элементов под действием тепловых деформаций и меняющихся механических усилий. Возникающие дополнительные напряжения могут достигнуть опасных пределов поэтому процессы пуска и останова являются наиболее ответственными при эксплуатации котлов, требуют от обслуживающего персонала точного выполнения условий надежности и безопасности в проведении этих операций.

При пуске котла из холодного состояния предварительно проводится проверка и осмотр, а при пуске из ремонта — специальное испытание. Только при исправности всего агрегата приступают к подготовительным операциям и растопке котла.

Пуск котла идет в следующей последовательности: внешний осмотр, проверка исправности задвижек, горелок, дымососа, вентилятора, открытие воздушников, закрытие главной паровой задвижки и задвижки перед магистралью. Открытие задвижки перед паровым котлом, открытие продувной лини. Котел заполняют теплой водой с температурой равной 70−80 0С после деаэратора. В начальный период заполнение котла ведут с небольшим расходом воды. Во избежание возникновения больших внутренних напряжений рекомендуется проводить заполнение котла горячей водой для котлов среднего давления в течение 1−1,5 часа. Включают дымосос и вентилируют газоходы 10−15 минут. Включают растопочные мазутные форсунки, а затем пылеугольные горелки. В период растопки особое внимание уделяют контролю за прогревом барабана, экранных поверхностей, пароперегревателя, экономайзера.

Продолжительность растопки зависит от начального состояния котла (из холодного или горячего резерва), размеров и конструкции котла в каждом конкретном случае устанавливаются индивидуально. Для котлов среднего давления продолжительность составляет 2 -4 часа. При Pб=1 — 2 атм. открывают задвижку перед магистралью, закрывают арматуру на линиях продувки и поднимают нагрузку на котле в соответствии с потребностями станции.

4.2 Останов котла

При останове котла в горячий резерв принимаются меры к сохранению в агрегате накопленного тепла. При нормальных остановах в холодный резерв котел расхолаживают, соблюдая при этом условия медленного охлаждения, безопасного для оборудования.

Остановы котлов производят с предварительным снятием нагрузки, передавая её на параллельно работающие котлы или разгружая турбины. Охлаждения котла происходит, в основном, за счет конвективного теплообмена между поверхностями нагрева и воздухом, который проникает в газоходы котла вследствие образующейся в них самотяги.

Испарительные поверхности котла и вода в них охлаждаются довольно быстро. Процесс охлаждения барабана происходит за счет циркуляции воды.

Продолжительность расхолаживания котла зависит от его размеров и конструктивных данных и обычно составляет 24 часа. В течение первых четырех часов котел остывает при полностью закрытых заслонках, люках, с минимальной продувкой и подпиткой.

Последовательность отключают подачу топлива, отключают от паровой магистрали, открывают продувочную линию на один час. Медленно в течение 4−6 часов расхолаживают паровой котел, останавливают дымососы и вентиляторы. Паровой котел продувают питательной водой, поддерживают нормальный уровень в барабане. Скорость охлаждения барабана определяют скоростью падения давления в нем. Эта скорость регулируется с таким расчетом, чтобы разность температур между верхом и низом барабана не превышала 40 0С.

По ПТЭ при останове любых котлов на срок более трех суток угольная пыль из бункера должна быть сработана во избежание слеживания или самовозгорания.

Список литературы

1. Методические указания по определению коэффициента действия паровых котлов. — Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина. Составители Парилов В. А. и др. — Иваново, 1991 г.

2. Методические указания по поверочному тепловому расчету топочной камеры и фестона паровых котлов. — Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина. Составители Парилов В. А. и др. — Иваново, 1991 г.

3. Методические указания по проверочно-конструкторскому расчету пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева паровых котлов. — Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина. Составители Парилов В. А. и др. — Иваново, 1991 г.

4. Методические указания по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчете поверхностей нагрева паровых котлов. — Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина. Составители Парилов В. А. и др. — Иваново, 1991 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой