Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 53
Федеральное агентство по образованию (Рособразование) Северный (Арктический) Федеральный Университет Кафедра промышленной теплоэнергетики
(
наименование кафедры)
Шумков Анатолий Михайлович
(фамилия, имя, отчество студента) Факультет ПЭ
курс IV
группа 1
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: __________Котельные установки и парогенераторы
_____________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ На тему: ________Реконструкция котельного агрегата Е-75/40 (Е-75-40К)
________ __________________в связи с переводом его на новый вид топлива
______________ (наименование темы) Руководитель проекта ___Зав.кафедрой
____ _____________ Любов В.К.
(должность) (подпись) (и.,о., фамилия) Проект допущен к защите ____________________________ ________________ (подпись руководителя) (дата) Решением комиссии от «____» _________________ 2010г. признать, что проект выполнен и защищен с оценкой _____________________________________________ Члены комиссии _______________ _________________________________ ____________________ _______________ _________________________________ ____________________ _______________ _________________________________ ____________________ (должность) (подпись) (и.,о., фамилия) Архангельск 2010 ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ ОГЛАВЛЕНИЕ ОГЛАВЛЕНИЕ…………………………………………………………………………...4 1.ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА…..……………………………………….5 2.ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ……………………………………………………………………...10 3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА..……………………………...12 3.1 Расчетный состав топлива……………………………………………………...12 3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха………………………………12 3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева……………………………………………………………………………….13 3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания………………..……15 3.5 Тепловой баланс и расход топлива…………………….………………………17 3.6 Расчет топочной камеры………………………………………………………..19 3.7 Расчет фестона…………………………………………………………………..25 3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя……………………………………30 3.9 Расчет второй и третьей ступени пароперегревателя………………………...47 3.10 Расчет второй ступени водяного экономайзера……………………………..43 3.11 Расчет второй ступени воздухоподогревателя………………………………48 3.12 Расчет первой ступени водяного экономайзера ………………………….54 3.13 Расчет первой ступени воздухоподогревателя………………………………58 3.14 Проверка сходимости баланса………………………………………………..63 3.15 Тепловая схема котлоагрегата………………………………………………..65 4.РАСЧЕТ ТЯГИ И ДУТЬЯ В ПРЕДЕЛАХ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА……........66 4.1 Расчет газового тракта………………………………………………………….66 4.2 Расчет воздушного тракта……………………………………………………...71 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………………..74 1.ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА Котел Е-75/40 (Е-75-40К) предназначен для камерного сжигания твердого топлива при сухом шлакоудалении. Паропроизводительность котла – 75 Топливо – очень мелко размолотый уголь – вдувается в топочную камеру вместе с частью необходимого для горения воздуха (первичный воздух) через горелки. Остальной воздух (вторичный) подаётся в топку обычно через те же горелки предварительно подогретым до более высокой температуры. В топочной камере мелкие частицы угля (80 –95 % размером менее 90 Стены топочной камеры покрыты трубками, образующими радиационные поверхности нагрева (топочные экраны). По ним циркулирует вода, которая под влиянием излучения факела кипит, образуя пар. Процесс сгорания идёт одновременно с отводом тепла от продуктов сгорания. Уже в нижней части топки горение в основном заканчивается, поэтому при дальнейшем движении газов по топочному объёму температура газов, отдающих тепло излучением, постепенно падает. На выходе она обычно снижается до (1000 – 1200 Проходя между трубами пароперегревателя, газы остывают до (500 – 600 Далее топочные газы поступают в воздухоподогреватель, где проходят внутри многочисленных трубок малого диаметра. Снаружи трубки омываются воздухом, который в подогретом виде подаётся в топку. Водяной экономайзер и воздухоподогреватель разделены на две ступени, чередующиеся по ходу газов. Отдав часть тепла, продукты сгорания покидают котлоагрегат при температуре (120 – 150 Таким путём предотвращается попадание продуктов сгорания из топки и газоходов в помещение котельной, но создаётся возможность присоса холодного воздуха в топочную камеру и газоходы. Во избежание последнего наружную поверхность обмуровки топки и газоходов тщательно уплотняют, устанавливая обшивку из листового железа или специальной газонепроницаемой штукатурки. Воздух забирается из-под крыши здания котельной дутьевым вентилятором и подается сначала в воздухоподогреватель и далее в топку. Мелкая летучая зола, выделившаяся в золоуловителе, и более крупные частицы шлака, выпавшие в топке, транспортируются на золовые отвалы, расположенные вблизи станции. Питательная вода, подогретая в регенеративных подогревателях турбинной установки до температуры (215 – 240 К барабану присоединены многочисленные трубы, по которым в него поступает пароводяная смесь из топочных экранов. В барабане пар отделяется и уходит в пароперегреватель, а оставшаяся вода смешивается с питательной водой и по специальным опускным не обогреваемым трубам, расположенным снаружи топочной камеры, поступает к нижним коллекторам экранов. Эти коллекторы представляют собой трубы горизонтальные большого диаметра (150 – 200 Движение воды по питательным трубопроводам и экономайзеру сопровождается потерей части давления, а поэтому питательный насос должен развивать напор, превышающий давление в барабане. Точно также пар проходя через пароперегреватель, теряет часть давления, и поэтому давление в барабане выше, чем давление перегретого пара, покидающего котлоагрегат. В опускные трубы экранов вода поступает из барабана, и после прохождения экранов возвращается в тот же барабан в виде пароводяной смеси. В опускных трубах вода находится при температуре близкой к температуре кипения, но эти трубы не обогреваются. Поэтому парообразование в них не имеет места, и эти трубы постоянно заполнены водой с удельным весом, соответствующим температуре кипения. В подъёмных трубах имеет место парообразование, и трубы заполнены смесью пара и воды. Удельный вес этой смеси значительно меньше, чем удельный вес воды. Поэтому общий вес столба смеси в экранных трубах гораздо меньше, чем вес столба воды в опускных. Это и создаёт напор естественной циркуляции, доходящий в высоких топках до (0,5 – 0,8 Отделившийся от воды пар поступает в пароперегреватель, где пар доводится до требуемой температуры (540 – 600 Необходимо также поддерживать на постоянном уровне и давление пара, так как при снижении давления снижается экономичность турбины, а при значительном понижении давления она не развивает полной мощности; при превышении давления увеличиваются напряжения в трубах, барабанах, коллекторах и т.п. При работе котла необходимо поддерживать в равновесии и материальный баланс, подавая в котёл количество воды в соответствии с паропроизводительностью и непрерывной продувкой. Если воды будет поступать больше, чем нужно, уровень её в барабане будет повышаться и усилится унос капель воды с паром, т. е. снизится чистота пара. При сильном переполнении барабана в пароперегреватель может быть увлечено так много воды, что на её испарение пойдёт много тепла, и перегрев пара настолько упадёт, что возникнет опасность повреждения турбины и потребуется её аварийное отключение. Наоборот, в случае недостаточной подачи уровень воды начинает снижаться, и это приведёт к нарушению нормального поступления воды к экранам, перегреву металла и повреждению экранных труб. Поэтому подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень воды в барабане поддерживался в заданных пределах. 2.ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Выбор необходимого мельничного оборудования осуществляют в зависимости от вида топлива, характеризуемого влажностью Для каменных углей ( При использовании среднеходных и молотковых мельниц, а также мельниц-вентиляторов пылеприготовительная установка, как правило, выполняется по схеме с прямым вдуванием. В этом случае для котлоагрегатов паропроизводительностью более 400 Питатели сырого угля обеспечивают равномерную и регулируемую подачу топлива. Производительность питателя выбирается с коэффициентом запаса, равным 1,1 от производительности мельницы. Наиболее широкое применение нашли скребковые, шнековые, пластинчатые, скребково-барабанные и ленточные питатели. Из вышеизложенного выбираем индивидуальную замкнутую систему пылеприготовления с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом (рисунок 2.1).
1 – бункер; 2 – мигалка; 3 – шибер; 4 – питатель угля; 5 – течка; 6 – трубопровод присадки холодного воздуха; 7 – мельница; 8 – сепаратор; 9 – дутьевой вентилятор; 10 – горелка; 11 – короб вторичного воздуха; 12 – котел; 13 – воздухопровод; 14 – воздухоподогреватель; 15 – взрывной клапан; 16 – шибер с быстрозакрывающимся устройством; 17 – заглушка; 18 – трубопровод холодного воздуха для уплотнения вала мельницы. Рисунок 2.1 – Индивидуальная замкнутая система пылеприготовления с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом 3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА 3.1 Расчетный состав топлива Расчетный состав топлива принимается по таблице I [2,6], %: влага зола сера углерод водород азот кислород 100 Низшая теплота сгорания топлива Выход летучих на горючую массу 3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки Таблица 1.1 – Коэффициенты избытка воздуха Параметр Газоходы парогенератора Топка, фестон Пароперегреватель (I ступень) Пароперегреватель (II, III ступени) Водяной экономайзер (II ступень) Воздухоподогреватель (II ступень) Водяной экономайзер (I ступень) Воздухоподогреватель (I ступень)
Присос воздуха 0,07 0,015 0,015 0,02 0,03 0,02 0,03 Коэффициент избытка
воздуха по газоходам 1,2 1,215 1,23 1,25 1,28 1,3 1,33 Средний коэффициент
избытка воздуха 1,2 1,208 1,223 1,24 1,265 1,29 1,315 3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева Так как состав топлива принят по таблице I [6], то объемы воздуха и продуктов сгорания определяют при помощи таблицы XI [6]. Результаты расчета приведены в таблице 3.2. Теоретически необходимые объемы воздуха Доля золы, уносимой газами, определяется по таблице XVII [6], Таблица 3.2 – Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева Рассчитываемая величина Размерность Газоходы парогенератора Топка, фестон Пароперегреватель (I ступень) Пароперегреватель (II, III ступени) Водяной экономайзер (II ступень) Воздухоподогреватель (II ступень) Водяной экономайзер (I ступень) Воздухоподогреватель (I ступень) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Средний коэффициент
избытка воздуха - 1,2 1,208 1,223 1,24 1,265 1,29 1,315 Объем водяных паров
0,586 0,586 0,588 0,589 0,591 0,593 0,595 Суммарный объем продуктов сгорания
6,342 6,381 6,456 6,540 6,664 6,788 6,912 Объемная доля трехатомных газов
- 0,143 0,143 0,141 0,139 0,137 0,134 0,132 Объемная доля водяных паров
- 0,0924 0,0919 0,0910 0,0900 0,0887 0,0873 0,0860
Суммарная объемная доля - 0,236 0,234 0,232 0,229 0,225 0,221 0,218 Масса дымовых газов
8,394 8,445 8,541 8,649 8,808 8,968 9,127 Средняя массовая концентрация золовых частиц
0,0287 0,0286 0,0283 0,0279 0,0274 0,0269 0,0264 3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяют по таблице XIV [6]. Затем рассчитывают энтальпию продуктов сгорания по газовому тракту котла. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3. Определяем значение комплекса Так как Формула для расчета энтальпий продуктов сгорания будет иметь вид Таблица 3.3 – Энтальпия продуктов сгорания υ,о
С Jo
г
Jo
в
α''т.ф
=1,2 α''п.п 1
=1,215 α''п.п 2,3
=1,23 α''эк 2
=1,25 α''вп 2
=1,28 α''эк 1
=1,3 α''вп 1
=1,33 кДж/кг кДж/кг Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
100 742 645 935 955 200 1504 1303 1869 1895 960 1934 980 300 2288 1969 2780 2839 970 2879 983 2938 1003 400 3096 2648 3705 3758 978 3838 999 3891 1012 500 3930 3344 4699 994 4766 1008 4866 1029 4933 1042 600 4772 4056 5705 1006 5786 1020 5908 1042 5989 1056 700 5644 4785 6673 6744 1039 6840 1054 6984 1076 800 6541 5522 7728 1055 7811 1066 7921 1081 8087 1103 900 7454 6260 8706 8800 1072 8894 1083 9019 1098 1000 8380 7018 9784 1078 9889 1089 9994 1100 1100 9310 7793 10869 1085 10986 1097 1200 10249 8573 11963 1094 1300 11204 9348 13074 1110 1400 12185 10148 1500 13148 10944 1600 14133 11740 16481 1700 15122 12541 17630 1149 1800 16111 13337 18778 1148 1900 17116 14141 19944 1166 2000 18118 14975 21113 1168 2100 19132 15792 22290 1177 2200 20146 16609 23467 1177 2300 21160 17447 24649 1182 3.5 Тепловой баланс и расход топлива Результаты расчета приведены в таблице 3.4. Таблица 3.4 – Тепловой баланс и расход топлива Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет 1 2 3 4 5 Располагаемая теплота топлива
18310,3+1,338*20+0= =18337 Приведенная влажность
11/18,3103=0,601 Температура уходящих газов
Задана 142 Энтальпия уходящих газов
По таблице 3.3 1366 Температура холодного воздуха
Задана 30 Энтальпия холодного воздуха
По таблице 3.3 193,6 Потери теплоты от химического недожога
По таблице XVII [6] 0 Потери теплоты от механического недожога
По таблице XVII [6] 1,4 Потери теплоты с уходящими газами
Для котлов с замкнутой системой пылеприготовления
(1366-1,33*193,6)* *(100-1,4)/18337=5,96 Потери теплоты в окружающую среду
По рисунку 5-1 [6]; при нагрузке, отличающейся от номинальной,
0,8 Доля золы топлива в шлаке
-
1-0,95 =0,05 Энтальпия шлака
По таблице XIII [6]; для топок с твердым шлакоудалением при температуре 600 560,6 Продолжение таблицы 3.4 1 2 3 4 5 Потеря с физической теплотой шлаков
0 Сумма тепловых потерь
5,96+0+1,4+0,8+0=8,16 КПД брутто
100-8,16=91,84 Энтальпия перегретого пара
По таблице XXV [6] при 3308 Энтальпия питательной воды
По таблице XXIV [6] при
635 Энтальпия продувочной воды
По таблице XXIII [6] при 1110,35 Температура кипения воды
По таблице XXIII [6] 254,87 Полезно использованная теплота
20,83*(3308-635)+ +0,625*(1110,35-635)=55985 Расход продувочной воды
0,03*20,83=0,625 Полный расход топлива
55985/((18337*91,84/100)+115,2+0)=3,302 Расчетный расход топлива
3,302*(1-1,4/100)=3,256 Коэффициент сохранения теплоты
-
1-0,8/(91,84+0,8)=0,991 Физическая теплота топлива Теплоемкость рабочей массы твердого топлива Теплота, внесенная поступающим в котельный агрегат воздухом где 3.6 Расчет топочной камеры В соответствии с продольным разрезом котлоагрегата выполняется схема топочной камеры (рисунок 3.1) в одном из стандартных масштабов. Конструктивные характеристики топки определяют по чертежам котлоагрегата.
Рисунок 3.1 – Схема топочной камеры. Таблица 3.5 – Конструктивные характеристики топочной камеры. Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет 1 2 3 4 5 Диаметр и толщина стенки экранных труб
По чертежу
Шаг экранных труб
По чертежу
Фронтовой и задний экраны с шагом труб 75
Боковой экран с шагом труб: 1-ая и 2-ая панели – 90 Площадь поверхности фронтовой стенки (с потолком)
где 6,4*(2,125+8,65+4,885+ +0,25)=101,8 Площадь поверхности задней стены
где 6,4*(2,125+8,0+1,125)=72 Площадь поверхности боковой стены
где (5,8+3,39)/2)*1,75+5,8*8+(5,8+5,13)/2)*0,65+(4,834+ +5,13)/2)*0,1325+ +(0,5+4,834)/2)*3,140=67,03 Площадь поверхности, отсекающей половину холодной воронки
3,39*6,4=21,7 Площадь поверхности, проходящей через ось 1-го ряда труб фестона
6,4*(3,1+0,25)=21,44 Суммарная поверхность стен
101,8+72+2*67,03+ +21,7+21,44=351,02 Объем топочной камеры
67,03*6,4=429 Продолжение таблицы 3.5 1 2 3 4 5 Площадь лучевоспринимающей (радиационной) поверхности топки
где (п. 6-04 [6]) 101,8*0,99+72*0,99+2*16,33*0,99+2*50,7*0,98+ +21,44*1+21,7*1=297,24 Степень экранирования топки
-
297,24/351,02=0,847 Общая высота топки
По чертежу (от середины холодной воронки до середины выходного окна или до ширм в случае полного заполнения ими верхней части топки) 12 Высота расположения горелок
По чертежу 2,25 Относительная высота расположения горелок, Максимум температур факела
- -
2,25/12=0,1875 0,1875+0=0,1875 Эффективная толщина излучающего слоя
3,6*429/351,02=4,4 Таблица 3.6 – Тепловой расчет топочной камеры Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчёт Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки αт
" - По табл.XVII [6] 1,2 Присос воздуха в сиситеме пылеприготовления Δαпл
- По табл.XVI [6] 0 Температура горячего воздуха tг.в
o
C По табл.1.8. [6] 320 Энтальпия горячего воздуха Jгв
o
кДж/кг По табл.4.3 2105,06 Теплота, вносимая воздухом в топку Qв
кДж/кг βт
'Jo
гв
+(Δαт
+Δαпл
)·Jхв 1,13*2105,06+(0,07+0)* *193,6=2392,3 Полезное тепловыделение в топке Qт
кДж/кг Qp
·(100-q3
-q4
-q6
)/(100- -q4
)+Qв
+Qфор
+ΣrJг.отб
18337*(100-0-1,4-0)/(100-1,4)+2392,3=20729,3 Теоретическая температура горения υа
o
C По табл. 4.3 по Qт
и αт
" 1967 Коэффициент М - 0,59-0,5·Хт
0,59-0,5*0,1875=0,496 Температура газов на выходе из топки υт
'' o
C Задаёмся предварительно 1000 Произведение pn
S м·Мпа rn
pS, где р=0,1 МПа 0,236*4,4*0,1=0,104 Коэффициенты ослабления лучей: 1/м·Мпа –трёхатомными газами Кг
По номограмме 3[6] 4,45 –золовыми частицами Кзл
По номограмме 4[6] 72 –частицами кокса Ккокс
По п. 6-08 [6] 10 Безразмерные параметры, учитывающие: –род топлива х1
- По п. 6-08 [6] 0,5 –способ сжигания х2
- По п. 6-08 [6] 0,1 Оптическая толщина излучающей среды kpS - (Kг
rn
+Kзл
μзл
+Ккокс
х1
х2
)pS (4,45*0,236+72*0,0287+0,5*0,1*10)*4,4*0,1=1,592 Степень черноты факела αф
- 1-e-kpS
или по номограмме 2[6] 0,797 Коэффициент учитывающий загрязнение ζ - По табл. 6-2 [6] 0,45 Коэффициент тепловой эффективности экранов ψср
- ζ·χ 0,45*0,847=0,381 Продолжение таблицы 3.6 Степень черноты топки αт
- αф
/(αф
+(1-αф
)*ψср
) 0,797/(0,797+(1- -0,797)0,381)=0,911 Тепловыделение на 1 м2
поверхности стен qF
кВт/м2
Bp
·Qт
/Fст
(3,256*20729,3)/351,02=192,3 Температура на выходе из топки υт
'' o
C По номограмме 7[6] 1025 Плавкостные характеристики золы tA
o
C По табл. 1 [2,6] 1050 tB
1150 tC
1170 Энтальпия газов на выходе из топки Jт
'' кДж/кг По табл 4.3 10055 Количество тепла, воспринятого в топке Qл
кДж/кг φ·(Qт
-Jт
") 0,991(20729,3-10055)=10582 Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности qл
кВт/м2
Bp
·Qл
/Hл
(3,256*10582)/297,24= =115,9 Теплонапряжение топочного объёма: -расчётное qv
кВт/м3
Bр
*Qi
r
/Vт
3,256*18310,3/429=138,96 -допустимое qv
доп
По табл.XVII [6] 150 Средняя температура стенки экранных труб Тст
К tкип
+273+60; по 8-04[2] или прил.IV [6] 254,87+273+60=587,87 Критерий Стентона St - (1-(υт
"+273)/(υа
+273))/(1- -Tст
/(υа
+273)) (1-(1025+273)/(1967+273))/ /(1-587,87/(1967+273))=0,57 Температура газов на выходе из топки Расхождение между принятым и полученным значениями 3.7 Расчет фестона На основании продольного разреза котлоагрегата выполняется схема фестона (рисунок 3.2). Используя чертежи общих видов котлоагрегата, определяют конструктивные характеристики фестона и заносят их в таблицу 3.7. Рисунок 3.2 – Схема фестона. Таблица 3.7 – Конструктивные характеристики фестона. Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчёт Диаметр и толщина стенки труб dxδ мм По чертежу 60x3 Расположение труб - - По чертежам шахмотное Шаги труб: мм -поперечный S1
4Sэ
4*75=300 -продольный S2
По чертежу или (S21
+S22
+S23
)/3, где S21
, S22
, S23
- продольные шаги труб пучка 250 Число рядов по ходу газов z2
шт По чертежу 4 Число труб в рядах: шт По чертежу -первом z1(1)
20 -втором z1(2)
20 -третьем z1(3)
21 -четвёртом z1(4)
21 Длина труб в рядах: м По чертежу -первом l1
4,243 -втором l2
4,2175 -третьем l3
4,1915 -четвёртом l4
4,2825 Площадь поверхности нагрева пучка Hф
м2
π·d·Σz1(i)
·li
0,060*3,14*(20*4,243+ +20*4,2175+ +21*4,1915+21*4,2825)= =65,4 Площадь живого сечения для прохода газов: -на входе F' м2
a'·b'-z1(1)
·l'·d, где a' - размер газохода на входе, м; b' - ширина газохода на входе, м; l' - проекция труб последнего ряда на входное сечение 3,654*6,4-20*3,654*0,060=19 Продолжение таблицы 3.7 -на выходе F" м2
a"·b"-z1(i)
·l"·d, где a" - размер газохода на выходе, м; b" - ширина газохода на выходе, м; l" - проекция труб последнего ряда на выходное сечение 3,504*6,4-21*3,504*0,060=18,01 Средняя плщадь живого сечения для прохода газов Fср
м2
2·F'·F"/(F'+F") (2*19*18,01)/(19+18,01))=18,49 Относительные шаги труб: - -поперечный σ1
S1
/d 300/60=5,0 -продольный σ2
S2
/d 250/60=4,17 Эффективная толщина излучающего слоя S м 0,9·d·((4·S1
·S2
/π·d2
)--1) 0,9*0,060((4*0,3*0,25)/ /(3,14*0,062
)-1)=1,38 Угловой коэффициент котельного пучка xп.ф
- По номограмме 1[6] при S1
/d=5 0,72 Таблица 3.8 – Тепловой расчет фестона Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчёт Площадь расчётной поверхности Нф
м2
По конструктивным характеристикам 65,400 Температура газов перед пучком υ' o
C Из расчёта топки 1025 Энтальпия газов перед пучком J' кДж/кг Из расчёта топки 10055 Температура газов за пучком υ'' o
C Принимаем предварительно 920 Энтальпия газов за пучком J" кДж/кг По табл. 4.3 8921,52 Тепловосприятие пучка по балансу Qб
кДж/кг φ·(J'-J") 0,991(10055- -8921,52)=1123,65 Продолжение таблицы 3.8 Средняя температура газов υ o
C 0,5·(υ'+υ") 0,5(1025+920)=972,5 Температура кипения tкип
o
C По табл. XXIII [6] по Рб
254,87 Объём газов на 1кг топлива Vг
м3
/кг По табл. 4.2 6,342 Объёмные доли: По табл. 4.2 -водяных паров rH2O
- 0,092 -трёхатомных газов rn
- 0,236 Массовая концентрация золы μзл
кг/кг По табл. 4.2 0,0287 Скорость газов wг
м/с (Bp
Vг
/Fcp
)·(υ+273)/273 (3,256*6,342/18,49)* *(972,5+273)/273=5,094 Коэффициент теплоотдачи конвекцией αк
Вт/м2
·К αн
cz
cs
cф;
по номограмме 13 [6] 49,25*0,92*0,955*0,95= =41,107 Средний температурный напор Δt* - (Δtб
-Δtн
)/ln(Δtб
/Δtн
) (1025-254,87 - 920+ +254,87)/ln(770,13/665,13)= =716,35 Произведение pn
S м·Мпа rn
pS, где p=0,1 МПа 0,236*0,1*1,38=0,0325 Коэффициент поглощения лучей: 1/м·Мпа -газовой фазой продуктов сгорания Кг
Кг
о
·rn
, Кг
о
- по номограмме 3 [6] 7,7*0,236=1,8172 -частицами золы Кзл
μзл
По формуле (6-16) [2] 104
*0,75*0,0287/((1245,52/3
)* *(1+1,2* *0,0287*1,38))=1,778 Оптическая толщина kpS** - (Кг
+Кзл
·μзл
)pS (1,8172+1,778)0,1*1,38=0,496 Температура загрязнённой стенки трубы tз
o
C tкип
+Δtз
254,87+80=334,87 Поправка Δtз
o
C По п. 7-36 [6] 80 Степень черноты α - По номограмме 17 [2] или формуле (7-65) 0,391 Продолжение таблицы 3.8 Коэффициент теплоотдачи излучением αл
Вт/м2
·К По номограмме 19 [6]; αн
·α 182*0,391=71,15 Коэффициент теплоотдачи от газов стенке α1
*** Вт/м2
·К ζ·(αк
+αл
) 1(41,107+71,15)=112,254 Коэффициент использования поверхности, учитывающий полноту омывания ζ - По пп. 7-07[6]; для смешанно-омываемых пучков, схематически изображённых на рис. 7.10 [6], ζ=0,95 1 Коэффициент тепловой эффективности ψ - По рис.7.16 [2] 0,46 Коэффициент теплопередачи k Вт/м2
·К ψ·α1
0,46*112,254=51,64 Тепловосприятие пучка по уравнению теплообмена Qт
кДж/кг (k·Hф
·Δt/Bp
)· ·10-3
((51,64*65,4*716,35)/3,256)* *10-3
=743,15 Отношение расчётныхвеличин тепловосприятия Qт
/Qб
% (Qт
/Qб
)·100 (743,15/1123,65)*100=66,14 Значения Таблица 3.8.1 Повторный расчёт фестона. Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчёт Температура газов за фестоном υ'' o
C Принимаем предварительно 954 Энтальпия газов за фестоном J" кДж/кг По табл. 4.3 9288 Тепловосприятие пучка по балансу Qб
кДж/кг φ·(J'-J") 0,991(10055-9288)=760,4 Средняя температура газов υ o
C 0,5·(υ'+υ") 0,5(1025+954)=989,5 Средний температурный напор Δt* - (Δtб
-Δtн
)/ln(Δtб
/Δtн
) (1025-254,87 -954+254,87)/ /ln(770,13/699,13)=734,05 Продолжение таблицы 3.8.1 Тепловосприятие пучка по уравнению теплообмена Qт
кДж/кг (k·Hф
·Δt/Bp
)·10-3
((51,64*65,4*734,05)/ /3,256)*10-3
=761,52 Отношение расчётныхвеличин тепловосприятия Qт
/Qб
% (Qт
/Qб
)·100 (761,52/760,4)100=100,15 Значения 3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя На основании общих видов котлоагрегата выполняем схематический чертеж первой ступени пароперегревателя (рисунок 3.3) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.9). Таблица 3.9 – Конструктивные характеристики первой ступени пароперегревателя Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет Диаметр и толщина стенки труб d*δ мм По чертежу 38x3 Количество параллельно включенных змеевиков z1
шт. По чертежам, змеевики сдвоенные 72 Число рядов по ходу газов z2
шт. По чертежу 10 Расположение труб в первых четырех рядах по ходу газов - - По чертежу Шахматное Расположение труб в последних шести рядах - - По чертежу Коридорное Число труб в ряду: - в первых четырех zр
ш
шт. По чертежу 36 - в последних шести zр
к
шт. 72 Рисунок 3.3 – Схема пароперегревателя (I ступень). Продолжение таблицы 3.9 Площадь поверхности нагрева труб, расположенных в шахматном порядке Hш
м2
πdlср
z2
ш
zр
ш
, 3,14*38*10-3
*2,375*4*36=40,807 Площадь поверхности нагрева труб, имеющих коридорную компоновку Hк
м2
πdlср
z2
к
zр
к
, 3,14*38*10-3
*2,375*6*72=122,42 Площадь поверхности нагрева потолочного перегревателя, расположенного над I ступенью Hпот
1
м2
Hпот
1
=Hпот
общ
l1
/lобщ 19,53*1=19,53 Суммарная поверхность Iступени пароперегревателя H м2
Нш
+Нк
+Нпот
1
40,807+122,42+19,53=182,76 Поперечный шаг труб: - первых четырех рядов S1
ш
мм По чертежу 170 - последних шести S1
к
мм По чертежу 85 - средний S1
ср
мм (S1
ш
Нш
+S1
к
Нк
)/ (170*40,807+85*122,42)/ /(40,807+122,42)=106,25 Продольный шаг S2
мм По чертежу; 1012/(10-1)=112,44 Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в шахматном пучке: - на входе Fш
'
м2
a'
ш
b'
-zp
ш
l'
ш
d 4,356*6,6-36*2,375*0,038=25,5 - на выходе Fш
''
м2
a''
ш
b''
-zp
ш
l''
ш
d 3,730*6,6-36*2,375*0,038=21,369 - средняя Fш
ср
м2
2Fш
'
Fш
''
/(Fш
'
+Fш
''
) (2*25,5*21,369)/(25,5+21,369)= =23,252 Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в коридорном пучке: - на входе Fк
'
м2
a'
к
b'
-zp
к
l'
к
d 3,625*6,6-72*2,375*0,038=17,427 - на выходе Fк
''
м2
a''
к
b''
-zp
к
l''
к
d 3,05*6,6-72*2,375*0,038=13,632 - среднее Fк
ср
м2
2Fк
'
Fк
''
/(Fк
'
+Fк
''
) 2*17,427*13,632/(17,427+ +13,632)= =15,298 Средняя расчетная площадь живого сечения для прохода газов в I ступени пароперегревателя Fср
м2 (Нш
+Нк
)/ (40,807+122,42)/((40,807/23,252)+ +(122,42/15,298))=16,728 Продолжение таблицы 3.9 Расчетная площадь живого сечения для прохода пара fп
м2
пdвн
2
z1
/4 (3,14*(0,0322
)*72)/4=0,058 Относительные шаги труб: - поперечный σ1
- S1
ср
/d (106,25/38)=2,8 - продольный σ2
- S2
/d (112,44/38)=2,96 Эффективная толщина излучающего слоя S м 0,9d(4S1
ср
S2
/πd2
-1) 0,9*0,038*((4*106,25*112,44)/ /(106
*3,14*(0,0382
))-1)=0,326 Таблица 3.10 – Тепловой расчет первой ступени пароперегревателя Рассчитываемый параметр Обозначение Размерность Формула или обоснование Расчет Температура газов на входе υ’
°С Из расчета фестона 954 Энтальпия газов на входе J’
кДж/кг Из расчета фестона 9288 Температура насыщеного пара tн.п
°C Задана 254,87 Энтальпия насыщеного пара iн.п
кДж/кг По табл. XXIII [2,6] при p= 4,4 МПа 2797,6 Температура перегретого пара на выходе из первой ступени п/п t’’
п.п1
°С Принимаем 320 Энтальпия перегретого пара на входе во вторую ступень i’’
п.п1
кДж/кг По табл. XXV [2,6] при p= 4,2 МПа 3012,8 Коэффициент распределения тепло-восприятия по высоте Ув
- По табл. 8-3 ,8-4 [2] или из позонного расчета; 0,64 Тепловая нагрузка вверху топки qл
кВт/м2
Ув
(Вр
Qл
ψ/Fст
ψср
) 0,64(3,256*10582*0.46)/ /(351,02*0,381)=75,85 Тепловосприятие перегревателя излучением из топки Qл
пп
кДж/кг qл
(Fф
/Вр
)(1-xп.ф.
) 75,85(21,44/3,256)(1-0,72)=139,85 Тепловосприятие перегревателя по балансу Qб
кДж/кг (i''п.п1
-iн.п
)(Dп.п
/Вр
)-Qл
пп
|