Поверочный тепловой расчет топки парового котла

Проверка точности расчета температуры продуктов сгорания на выходе из топки.

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

, кДж/м3
(2.5.2-25)

, кДж/м3

Тепловосприятие топки.

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

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

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

Удельное тепловое напряжение объема топочной камеры:

кВт/м3
(2.5.2-27)

Удельное тепловое напряжение стен топочной камеры:

кВт/м2
(2.5.2-28)

Таблица 14 – Расчет теплообмена в топке

Наименование	Обозначение	Расчетная формула	Единица измерения	Расчетное значение
1	2	3	4	5
Активный объем топочной камеры			м3	11,578
Площадь поверхности стен топочной камеры	FCT	Из расчета	м2	29,97
Угловой коэффициент экрана	x	По рис. 5.3 из (3)	—	0,96
Площадь стен занятая экраном	SFПЛ	Fб + Fб.к	м2	29,97
Эффективная толщина излучающего слоя	s		м	1,39
Площадь лучевоспринимающей поверхности топочной камеры	НЛ	SFПЛ *х	м2	28,772
Коэффициент загрязнения	x	по таблице 13		0,65
Коэффициент тепловой эффективности экранов	y	x*х		0,624
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности	yСР			0,624
Температура газов на выходе из топки		выбирается предварительно		1100
Энтальпия газов на выходе из топки		По рисунку 1	кДж/м3	18041,47
Энтальпия холодного воздуха	I0.х.в	tХВ *VH	кДж/м3	387,65
Количество теплоты, вносимое в топку с воздухом			кДж/м3	407,03
Полезное тепловыделение в топке			кДж/м3	37023,03
Адиабатическая температура горения		По рисунку 1 в зависимости от	°С	2023
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания			кДж/(м3 *К)	19,59
Суммарная доля трехатомных газов		По таблице 5	—	0,26
Давление в топочной камере	Р	По рекомендации (1)	МПа	0,1
Парциальное давление трехатомных газов	рn	р*	МПа	0,026
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами			1/(м*МПа)	2,21
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами			1/(м*МПа)	1,47
Коэффициент ослабления лучей	k	kr + mkc ,	1/(м*МПа)	2,35
Параметр, учитывающий распределение температур в топке	М		—	0,3428
Общее тепловосприятие топки	Q	j(QT – I’’T )	кДж/м3	18602,19
Действительная температура газов на выходе из топки			°С	1059,8

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания

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

Присосы воздуха по газовому тракту принимаем по таблице 2.

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

Показатель	Условное обозначение	Величина
1. Коэффициент избытка воздуха в топке	αТ	1,05
2. Присосы
в топку	Δ αТ	0,07
в конвективный пучок	Δ αК.Π.	0,05
в экономайзер и газоходы за котлом	Δ αЭК	0,10

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

Таблица 3 – Избытки воздуха и присосы по газоходам

Наименование газохода	α»	Δα	αср
1. Топка	1,12	0,07	1,085
2. Конвективный пучок	1,17	0,05	1,145
3. Экономайзер и газоходы за котлом	1,27	0,10	1,22

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

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

Таблица 4 – Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Условное обозначение	Величина, м3 /м3
1. Теоретический объем воздуха		9,74
2. Теоретические объемы сгорания:
трехатомных газов		1,06
азота		7,79
водных паров		2,13

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

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

Величина	Поверхность нагрева
топка	конвективный пучок	экономайзер
1. α = αср	1,12	1,17	1,27
2.	2,14881768	2,15665838	2,17234
3.	12,1488	12,6358	13,6098
4.	0,175325958	0,16856867	0,1565
5.	0,087251416	0,083888634	0,07789
6.	0,262577374	0,252457304	0,23439
7.Gr , кг/м3	15,2278928	15,8639148	17,136

Коэффициент избытка воздуха a = aср
принимаются по таблице 3;

, , берутся из таблицы 4;

– объем водяных паров при a > 1;

– объем дымовых газов при a > 1;

– объемная доля водяных паров;

– объемная доля трехатомных газов;

– объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

G_r
– масса дымовых газов.

(2.2-1)

Описание конструкции котла

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.6 Конструктивный тепловой расчет чугунного экономайзера

Таблица 15 – Геометрические характеристики экономайзера

№	Наименование, условное обозначение, единицы измерения	Величина
1	Наружный диаметр труб d, мм	76х8
2	Толщина стенки труб s, мм	8
3	Размеры квадратного ребра b, мм b’, мм	150 146
4	Длина трубы l, мм	2000
5	Число труб в ряду zP , шт.	5
6	Поверхность нагрева с газовой стороны одной трубы, НТР , м2	2,95
7	Живое сечение для прохода газов одной трубы FТР , м2	0,120
8	Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда НР , м2	14,75
9	Живое сечение для прохода газов FГ , м2	0,6
10	Сечение для прохода воды fВ , м2	0,014
11	Поверхность нагрева экономайзера НЭК , м2	165,07
12	Количество рядов экономайзера nР , шт.	10
13	Количество петель nПЕТ , шт.	5
14	Высота экономайзера hЭК , м	1,5
15	Общая высота экономайзера с учетом рассечек S hЭК , м	2

d, s, b, b’ – принимаем по рисунку 3;

l, z_P
– принимается по таблице характеристик чугунных экономайзеров;

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

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда равна:

Н_Р
= Н_ТР
* z_P
.

Живое сечение для прохода газов равно:

F_Г
= F_ТР
* z_P
.

Сечение для прохода воды одного ряда равно:

f_В
= p* d2_ВН
/4* z_P
/106
,

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

Поверхность нагрева экономайзера равна:

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

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

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

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

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

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

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

Общая высота экономайзера с учетом рассечек равна:

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

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

Рисунок 3 – Труба ВТИ

Рисунок 4 – Эскиз чугунного экономайзера ВТИ.

Заключение

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

Список использованной литературы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

n1.docx

  1              

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

ТОПЛИВО	?ух
Твёрдое: сухое, W n ? 0,7 влажное, W n =1 ч 5 сильновлажное, W n > 5 Мазут: высокосернистый, Sp > 2,0 % сернистый, Sp =0,5 ч 2,0 % малосернистый, Sp Природный газ	110 ч 120 120 ч130 130 ч140150 ч160 130 ч140 120 ч130 120 ч130

_т∆?т

Топка	Топливо	Коэффициент
Топка с пневматическим забрасывателем и цепной решёткой прямого и обратного хода	Каменные угли	1,3 ч 1,4
Бурые угли	1,3 ч1,4
Антрацит и полуантрацит	1,5 ч 1,5
Шахтная топка с наклонной решёткой	Торф, древесина	1,4
Камерная топка с твёрдым удалением шлака	Антрацит, полуантрацит, тощий уголь	1,2 ч1,25
	Остальное твёрдое	1,15 ч 1,20
Камерная топка	Природный газ	1,05 ч 1,1
	Мазут	1,03 ч 1,05

Поверхность нагрева	Обозначения	Присос
Слоевые топки Камерные топки для газа, мазута, твердого топлива при наличии металлической наружной обшивки Газоходы конвективных поверхностей нагрева: шахматный котельный пучок коридорный котельный пучок Водяной чугунный экономайзер Газоходы за котельным агрегатом (на каждые 10 м): стальные кирпичные	∆? т ∆? т ∆?г I∆?г II ∆?э ∆?б ∆?б	0,1 0,05 0,05 0,1 0,1 0,01 0,05

3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 33

Величина и расчетная формула	Поверхность нагрева
топочная камера	газоход *	экономайзер
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева Действительный объем водяных паров Полный объем газов Объемная доля трехатомных газов Объемная доля водяных паров Объемная доля трехатомных газов и водяных паров

4. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания. o3

Поверхность нагрева	Темперза поверх-ностью ?, oС
Топочная камера	2000900
Газоход	1100200
Экономайзер	300100

гого5. Тепловой баланс парового котла33о36. Расчет теплообмена в топке

Наименование величины	Обозначение	Размеры	ДЕ 4	ДЕ 6,5	ДЕ 10	ДЕ 16	ДЕ 25
Лучевосприн. поверхность нагрева			21,81	27,93	38,96	48,13	60,46
Полная поверхность стен топки			23,8	29,97	41,47	51,84	64,22
Объем топочной камеры			8,01	11,2	17,17	22,6	29
Диаметр труб	d	мм	51	51	51	51	51
Шаг труб	S	мм	55	55	55	55	55

2₂₂₂₂S

Рассчитываемаявеличина	Обозначение	Размерность	Формула и обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Коэффициент избытка воздуха в топке		—
Теплота, вносимая дутьевым воздухом	Qb	кДж/м3	• V • Св • tXB
Полезное тепловыделение в топке	Qt	кДж/м3	(• (100 — q3)//100)+ QB
Энтальпия	JT.Л	кДж/м3	JT.Л = Qt
Теоретическаятемпературагорения		°С	По J-u диаграмме, пo JT.Л
Лучевоспринимающ ая поверхность	Fл	м2	Табл. 6 (a)
Полная поверхность стен топки	FCT	м2	Табл. 6 (a)
Объем топки	Vт	м3	Табл. 6 (a)
Степеньэкранированиятопки	X	—	Ф-ла 6.1 или 6.2
Эффективнаятолщинаизлучающего слоя	S	м	VтFCT
Температура на выходе из топки		°С	900-1100
Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов	Рn•S	м-МПа	rn • P • S, где Р=0,1МПа
Коэффициент ослабления лучей 3- х атомных газов	kr	1/(м•МПа)

Рассчитываемаявеличина	Обозначение	Размерность	Формула и обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Сила поглощения потока	kpS	1/(м• МПа)	kг • (Рn•S)
Коэффициент теплового излучения несветящихся газов		1/(м• МПа)
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами	kс	1/(м• МПа)	Ф-ла 6.6
КоэффициентТеплового		—	Ф-лы 6.4,6.5
Коэффициентусреднения	m	—	[табл.П.2
Коэффициент теплового излучения факела при сжигании мазута и газа		—	Ф-ла 6.3
Коэффициент теплового излучения факела при сжигании твердого топлива		—	Ф-ла 6.8, рис. П.З
Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающ ей поверхности		—	[табл.П. 3]
Относительный шаг труб настенного экрана	S/d	—	Таблица 6.а
Угловойкоэффициент экрана	X	—	1-0,2•(S/d-1)
Коэффициенттепловойэффективностиэкранов	?	—
Тепловыделение в топке на 1 м. ограждающей	(BP•QT)/FCT	кВт/ м2	(BP•QT)/FCT

Рассчитываемаявеличина	Обозначение	Размерность	Формула и обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
поверхности
Параметр	M	—	Формула 6.9 или 6.10
Температура газов на выходе из топки		С
Энтальпия газов на выходе из топки		кДжм3	По J-u диаграмме
Коэффициент сохранения теплоты			Ф-ла 5.11
Количествотеплоты,воспринятое в топке	QЛ	кДжм3
Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающ ей поверхности нагрева	gл	кВт/м2	(BP•QЛ)/FЛ
Т еплонапряжение топочного объема	gv	кВт/м3	(BP •)/VЛ

  1