Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет котлоагрегата

Содержание

С.

Введение……………………………………………………………………..6

1 Распределение падения давления по ступеням пароперегревателя……...7

2 Определение расхода пара в ступенях пароперегревателя………………8

3 Тепловой расчет ширмового пароперегревателя

4 Тепловой расчет впрыскивающих пароохладителей

5 Тепловой расчет пароотводящих труб на тыльной стороне топки

6 Определение суммарного тепловосприятия конвективного пароперегревателя и радиационного пароперегревателя

7 Распределение тепловосприятия по элементам опускной конвективной шахты

8 Сведение теплового баланса котла

9 Конструирование и тепловой расчет конвективного пароперегревателя второй ступени

10 Конструирование и тепловой расчет воздухоподогревателя первой ступени

11 Конструирование и тепловой расчет воздухоподогревателя второй ступени

12 Конструирование и тепловой расчет водяного экономайзера первой ступени

13 Конструирование и тепловой расчет водяного экономайзера второй ступени

14 Конструирование и тепловой расчет конвективного пароперегревателя первой ступени

Заключение

Список используемой литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ В – ЭСКИЗ ШПП

ПРИЛОЖЕНИЕ Г – ЭСКИЗ КПП2

ПРИЛОЖЕНИЕ Д – ЭСКИЗ ВП

ПРИЛОЖЕНИЕ Е – ЭСКИЗ ВЭК

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж– ЭСКИЗ КПП1

ПРИЛОЖЕНИЕ З ЭСКИЗ КОТЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ И – ТЕПЛОВАЯ СХЕМА

Введение

Паровые котлы электростанций относятся к особо сложным агрегатам современной техники. Выполнение проекта котла, в том числе теплового расчёта его топочной камеры – задача многоплановая и трудоемкая. Не существует и, вероятно, не может существовать такой методики проектирования котла, по которой можно было бы автоматически получить его оптимальную схему. Она отыскивается в результате многократных целенаправленных попыток, учитывающих все многообразие факторов.

Для проектирования и расчёта котла, как и для всякого творческого процесса, нет строго установленных канонов, однако выполнение ряда принципиально важных рекомендаций облегчает проектирование и повышает его качество.

Цель настоящего курсового проекта провести тепловой расчёт топочной камеры в соответствии с заданием, руководствуясь научной литературой, учебными пособиями и методическими изданиями, провести необходимые расчёты по предлагаемым рекомендациям и методикам.

В основе проекта лежат, конструктивный и поверочный методы теплового расчёта котла.

В конструктивном тепловом расчете определяют размеры топки и поверхностей нагрева котла, необходимых для обеспечения номинальной (наибольшей) производительности в длительной эксплуатации при номинальных величинах параметров пара и питательной воды, принятых показателях экономичности и характеристиках топлива.

Конструктивный тепловой расчет котла рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

- выбор компоновки котла с составлением общего эскиза проектируемого агрегата;

- выбор типа топочного устройства, способа шлакоудаления;

- выбор системы пылеприготовления, углеразмольных мельниц и сепараторов пыли;

- определение объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания;

- составление и решение уравнения теплового баланса котла с определением тепловых потерь, КПД и расхода топлива;

- конструирование и тепловой расчет топки;

Поверочный тепловой расчет выполняется для принятой конструкции и известных котла с целью определения основных режимных параметров и показателей его надежности и экономичности при работе на заданном топливе и с заданной нагрузкой, а также выявления и разработки необходимых мероприятий по его реконструкции.

При поверочном тепловом расчете определяют коэффициент полезного действия, расход топлива, температуры воды, пара, воздуха и газов на границах между отдельными поверхностями нагрева, а также расход и скорости пара, воздуха и дымовых газов.

Расчёт курсового проекта начинается конструктивным методом и ведётся до того момента, пока не будет целесообразней перейти на поверочный метод, хотя не исключено расчёт всего проекта одним методом. Результатом проекта ожидается приемлемая компоновка парового котла, получение его многих параметров и характеристик, а так же закрепление и более глубокое усвоение теоретических знаний и практических навыков в применении методов для решения конкретных задач.

Развитие энергетики, освоение новых энергетических топлив сопровождается созданием новых конструкций паровых котлов, увеличением их единичной производительности, более широким использованием твёрдых топлив и природного газа.

Подготовка квалифицированных кадров инженеров–теплоэнергетиков и конструкторов в высших учебных заведениях невозможно без овладения методами теплового расчёта паровых котлов.

При выполнении расчёта парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчёта состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчёт) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный расчёт).

Задача теплового расчёта котла заключается в выборе компоновки поверхностей нагрева в газоходах котла, определении размеров поверхностей нагрева, обеспечивающих номинальную паропроизводительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надёжность и экономичность его работы.

1 Распределение падения давления по ступеням пароперегревателя

1.1 Давление в барабане (по заданию)

1.2 Давление перегретого пара (по заданию)

1.3 Распределение падения давления по ступеням

1.3.1 В пароперегревателе

1.3.2 В радиационном пароперегревателе

1.3.3 В конвективном пароперегревателе первой ступени

1.4 Давление пара на границах ступеней пароперегревателя

1.4.1 На входе в радиационный пароперегреватель

1.4.2 На выходе из радиационного пароперегревателя

1.4.3 На входе в конвективный пароперегреватель первой ступени

1.4.4 На выходе из конвективного пароперегревателя первой ступени

1.4.5 На входе в ширмовый пароперегреватель

1.4.6 На выходе из ширмового пароперегревателя

1.4.7 На входе в конвективный пароперегреватель второй ступени

13.4.8 На выходе из конвективного пароперегревателя второй ступени

2 Определение расхода пара в ступенях пароперегревателя

2.1 Расход перегретого пара (по заданию)

D_пп=58,33кг/с.

2.2 Расход пара во второй ступени конвективного пароперегревателя

2.3 Общий расход пара на впрыск

;

2.4 Расход впрыскиваемого конденсата через пароохладитель первой ступени

2.5 Расход впрыскиваемого конденсата через пароохладитель второй ступени

2.6 Расход пара через радиационный пароперегреватель

2.7 Расход в ширмовом пароперегревателе

;

3 Тепловой расчет ширмового пароперегревателя (ШПП)

3.1 Тепловой расчет ШПП в первом приближении

3.1.1 Компоновка ширм

3.1.1.1 Диаметр стенки обогреваемых труб ШПП

d_шпп=0,032м (принимается).

3.1.1.2 Толщина стенки обогреваемых труб ШПП

δ=0,004м (принимается).

3.1.1.3 Поперечный шаг ширм

S₁=0,651 м (определено ранее).

3.1.1.4 Число ширм

(определено ранее).

3.1.1.5 Продольный шаг труб ширм

S₂= 0,048м (определено ранее).

3.1.1.6 Число ходов пара в ШПП

n_ход=2.

3.1.1.7 Внутренний диаметр трубы

3.1.1.8 Количество труб в ленте ширмы

n=23 шт.

3.1.1.9 Радиус гиба трубы ШПП

3.1.1.10 Глубина ШПП по осям крайних труб

b_шпп=2,262 м (определено ранее).

3.1.1.11 Высота ШПП

h_шпп=7,15 м (определено ранее).

3.1.2 Температура дымовых газов на входе в ШПП

(определено ранее).

3.1.3 Энтальпия дымовых газов на входе в ШПП

(определено ранее).

3.1.4 Температура дымовых газов на выходе из ШПП

(принимается).

3.1.5 Энтальпия дымовых газов на выходе из ШПП ( по таблице)

3.1.6 Тепловосприятие дополнительных поверхностей нагрева в области ширм (принимается [100¸400])

3.1.7 Коэффициент сохранения тепла

(определено ранее).

3.1.8 Тепловосприятие ШПП за счёт конвективного охлаждения дымовых газов

3.1.9 Значение коэффициента распределения тепловосприятия по высоте топки для середины выходного окна, [1, табл. 8-3]

3.1.10 Расчет удельного тепловосприятия выходного окна топочной камеры

3.1.10.1 Расчетный расход топлива

(определено ранее).

3.1.10.2 Количество тепла, воспринятого в топке излучением

(определено ранее).

3.1.10.3 Коэффициент тепловой эффективности выходного окна топки

(определено ранее).

3.1.10.4 Полная поверхность стен

(определено ранее).

3.1.10.5 Средний коэффициент тепловой эффективности

(определено ранее).

3.1.10.6 Удельное тепловосприятие выходного окна топочной камеры

3.1.11 Относительный поперечный шаг ШПП

3.1.12 Сумма угловых коэффициентов в поверхности

(принимается).

3.1.13 Эффективная толщина излучающего слоя

3.1.14 Средняя температура дымовых газов

3.1.15 Средняя температура дымовых газов

3.1.16 Расчет коэффициента поглощения лучей трехатомными газами

3.1.16.1 Объемная доля водяных паров

(определено ранее).

3.1.16.2 Суммарная объемная доля трехатомных газов

(определено ранее).

3.1.16.3 Давление в газоходе котла

3.1.16.4 Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами

3.1.17 Расчет коэффициента поглощения лучей частицами золы

3.1.17.1 Безразмерная концентрация золы в дымовых газах

3.1.17.2 Коэффициент поглощения лучей частицами золы(=0,75)

3.1.18 Коэффициент поглощения топочной среды

3.1.19 Суммарная оптическая толщина газового потока

3.1.20 Степень черноты потока газов в районе ширмового пароперегревателя

3.1.21Поверхность выходного окна

(определено ранее).

3.1.22 Тепло, воспринятое ШПП, заднеиспарительными экранами и боковыми экранами за счет излучения из топки

3.1.23 Лучистая тепловая нагрузка затененных экранов

3.1.24 Тепловосприятие ШПП за счет излучения из топки

3.1.25 Тепловосприятие входной плоскости пароотводящих труб тыльного экрана за счет излучения из топки

3.1.26 Температура пара на выходе из ШПП

Примечание: значение принимается из условия обеспечения надежной работы металлов и труб [430¸470].

3.1.27 Энтальпия пара на выходе из ШПП, [1, таб.XXV]

3.1.28 Энтальпия пара на входе в ШПП

3.1.29 Температура пара на входе в ШПП, [1, табл. XXV]

3.1.30 Средняя температура пара в ШПП

3.1.31 Температурный напор

3.1.31 Определение расчётной поверхности нагрева ШПП

3.1.31.1 Полная поверхность нагрева ШПП

3.1.31.2 Угловой коэффициент ШПП

(определено ранее).

3.1.31.2 Расчетная поверхность нагрева ШПП

3.1.32 Среднее давление пара в ШПП

3.1.33 Средний удельный расход пара в ШПП, [1, табл. XXV]

3.1.34 Живое сечение для прохода пара в ШПП

3.1.35 Расчетная скорость пара в ШПП

3.1.36 Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией при продольном омывании для перегретого пара

3.1.36.1 Коэффициент, учитывающий поправку на внутренний диаметр трубы, [1, Номограмма 12]

3.1.36.2 Коэффициент загрязнения ширмового пароперегревателя,

[1, стр.70]

3.1.36.3 Номограмный коэффициент теплоотдачи конвекцией,

[1,Номограмма 12]

3.1.36.4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании для перегретого пара

3.1.37 Температура загрязнения стенки трубы

3.1.38 Средняя температура воздуха

3.1.39 Температура дымовых газов в межширмовом пространстве

3.1.40 Площадь всех поверхностей, ограждающих объем газов после

ширм (рисунок 3.1)

3.1.41 Объем дымовых газов до и после пароотводящих труб (ПО)

3.1.42 Эффективная толщина излучающего слоя межширмового объема

Рисунок 3.1 – Поверхность от входного сечения ширм до пароотводящих

труб заднего экрана

3.1.43 Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами

3.1.44 Коэффициент поглощения лучей частицами золы

3.1.45 Суммарная оптическая толщина газового потока

3.1.46 Степень черноты потока газов в межширмовом объеме

3.1.47 Увеличение степени черноты межширмового объема

3.1.48Определение коэффициента теплоотдачи излучением

3.1.48.1 Номограмный коэффициент, [1, Номограмма 18]

3.1.48.2 Коэффициент теплоотдачи излучением

3.1.49 Определение живого сечения для прохода дымовых газов через ШПП

3.1.49.1 Высота объёма занятого ширмами на входе дымовых газов

3.1.49.2 Высота объёма занятого ширмами на выходе дымовых газов

3.1.49.3 Живое сечение для прохода дымовых газов на входе в ШПП

м².

3.1.49.4 Живое сечение для прохода дымовых газов на выходе из ШПП

3.1.50 Относительная невязка живого сечения на входе и на выходе из ШПП

3.1.51 Среднее живое сечение для прохода дымовых газов через ширмовый пароперегреватель

3.1.52 Объем дымовых газов в районе ШПП

3.1.53 Средняя скорость дымовых газов в районе ШПП

3.1.54 Определение коэффициента теплопередачи конвекцией при поперечном омывании ширм дымовыми газами, [1,Номограмма 12]

3.1.54.1 Поправка на число рядов труб по ходу газов

C_z=1.

3.1.54.2 Коэффициент, определяемый в зависимости от относительных шагов труб, [1, стр.59]

С_s=0,57.

3.1.54.3 Поправка на физические свойства дымовых газов

C_ф=1.

3.1.54.4 Номограмный коэффициент теплопередачи конвекцией

3.1.54.5 Коэффициент теплопередачи конвекцией

3.1.55 Коэффициент использования поверхности нагрева в ширмах,

[1, стр. 69]

3.1.56 Приведённый коэффициент теплоотдачи от дымовых газов

3.1.57 Средняя длина ленты ШПП (определяется по эскизу)

3.1.58 Полная внутренняя поверхность нагрева

3.1.59 Коэффициент теплопередачи

3.1.60 Тепловосприятие ШПП по уравнению конвективного теплообмена

3.1.61 Относительная невязка баланса (не должна превышать 2%)

, что не удовлетворяет условию. Для данной величины необходимо произвести расчет во втором приближении.

3.1.62 Определение тепловосприятия дополнительных поверхностей нагрева в области ШПП

3.1.62.1 Температура пароводяной смеси в (РПП) радиационном пароперегревателе

3.1.62.2 Температура пароводяной смеси в затененных экранах и в экранных трубах аэродинамического выступа

3.1.62.3 Температурный напор в РПП

3.1.62.4 Температурный напор в затененных экранах и в экранных трубах аэродинамического выступа

3.1.62.5 Поверхность нагрева РПП, участвующая в теплообмене

3.1.62.6 Поверхность затененных экранов в районе ШПП

(определяется из эскиза).

3.1.62.7 Поверхность нагрева затененных экранов, участвующая в теплообмене

3.1.62.8 Поверхность нагрева экранных труб аэродинамического выступа,

участвующая в теплообмене

3.1.62.9 Тепловосприятие РПП в районе ШПП по уравнению конвек-тивного теплообмена

3.1.62.10 Тепловосприятие затененных экранов в районе ШПП по уравнению конвективного теплообмена

3.1.62.11 Тепловосприятие экранных труб аэродинамического выступа по уравнению конвективного теплообмена

3.1.62.12 Суммарное тепловосприятие дополнительны поверхностей нагрева, расположенных в районе ШПП

3.1.63 Относительная невязка баланса (не должна превышать 10%)

, что не удовлетворяет условию. Для данной величины необходимо произвести расчет во втором приближении.

3.2 Тепловой расчет ШПП во втором приближении

3.2.1 Тепловосприятие ШПП за счёт конвективного охлаждения дымовых газов

Во втором приближении принято

3.2.2 Тепловосприятие дополнительных поверхностей нагрева в области ширм

Во втором приближении принято

3.2.3 Энтальпия дымовых газов на выходе из ШПП

3.2.3 Температура дымовых газов на выходе из ШПП

3.2.5 Средняя температура дымовых газов

3.2.6 Средняя температура дымовых газов

3.2.7 Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами

3.2.8 Коэффициент поглощения лучей частицами золы(=0,8)

3.2.9 Коэффициент поглощения топочной среды

3.2.10 Суммарная оптическая толщина газового потока

3.2.11 Степень черноты потока газов в районе ширмового пароперегревателя

3.2.12 Тепло, воспринятое ШПП, заднеиспарительными экранами и боковыми экранами за счет излучения из топки

3.2.13 Лучистая тепловая нагрузка затененных экранов

3.2.14 Тепловосприятие ШПП за счет излучения из топки

3.2.15 Тепловосприятие входной плоскости пароотводящих труб тыльного экрана за счет излучения из топки

3.2.15 Энтальпия пара на входе в ШПП

3.2.16 Температура пара на входе в ШПП, [1, табл. XXV]

3.2.17 Средняя температура пара в ШПП

3.2.18 Температурный напор

3.2.19 Средний удельный расход пара в ШПП, [1, табл. XXV]

3.2.20 Расчетная скорость пара в ШПП

3.2.21 Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией при продольном омывании для перегретого пара

3.2.21.1 Коэффициент, учитывающий поправку на внутренний диаметр трубы, [1, Номограмма 12]

3.2.21.2 Коэффициент загрязнения ширмового пароперегревателя,

[1, стр.70]

3.2.21.3 Номограмный коэффициент теплоотдачи конвекцией,

[1,Номограмма 12]

3.2.21.4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании для перегретого пара

3.2.22 Температура загрязнения стенки трубы

3.2.23 Средняя температура воздуха

3.2.24 Температура дымовых газов в межширмовом пространстве

3.2.25 Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами

3.2.26 Коэффициент поглощения лучей частицами золы

3.2.27 Суммарная оптическая толщина газового потока

3.2.28 Степень черноты потока газов в межширмовом объеме

3.2.29 Увеличение степени черноты межширмового объема

3.2.30Определение коэффициента теплоотдачи излучением

3.2.30.1 Номограмный коэффициент, [1, Номограмма 18]

3.2.30.2 Коэффициент теплоотдачи излучением

3.2.31 Средняя скорость дымовых газов в районе ШПП

3.2.32 Приведённый коэффициент теплоотдачи от дымовых газов

3.2.33 Коэффициент теплопередачи

3.2.34 Тепловосприятие ШПП по уравнению конвективного теплообмена

3.2.35 Относительная невязка баланса (не должна превышать 2%)

3.2.36 Определение тепловосприятия дополнительных поверхностей нагрева в области ШПП

3.2.36.1 Температура пароводяной смеси в (РПП) радиационном пароперегревателе

3.2.36.2 Температура пароводяной смеси в затененных экранах и в экранных трубах аэродинамического выступа

3.2.6236.3 Температурный напор в РПП

3.2.36.4 Температурный напор в затененных экранах и в экранных трубах аэродинамического выступа

3.2.36.5 Поверхность нагрева РПП, участвующая в теплообмене

3.2.36.6 Поверхность затененных экранов в районе ШПП

(определяется из эскиза).

3.2.36.7 Поверхность нагрева затененных экранов, участвующая в теплообмене

3.2.36.8 Поверхность нагрева экранных труб аэродинамического выступа,

участвующая в теплообмене

3.2.36.9 Тепловосприятие РПП в районе ШПП по уравнению конвек-тивного теплообмена

3.2.36.10 Тепловосприятие затененных экранов в районе ШПП по уравнению конвективного теплообмена

3.2.36.11 Тепловосприятие экранных труб аэродинамического выступа по уравнению конвективного теплообмена

3.12.36.12 Суммарное тепловосприятие дополнительны поверхностей нагрева, расположенных в районе ШПП

3.2.37 Относительная невязка баланса (не должна превышать 10%)

4 Тепловой расчет впрыскивающих пароохладителей

4.1 Для регулирования температуры перегретого пара в установке принимаются впрыскивающие пароохладители, работающие на собственном конденсате. Пароохладители устанавливаются между конвективным пароохладителем первой ступени (КПП I) и ШПП; конвективным пароперегревателем второй ступени (КПП II) и ШПП. Данные устройства- теплообменники смешанного типа. Эскиз впрыскивающего пароохладителя представлен на рисунке 4.1

Рисунок 4.1- Впрыскивающий пароохладитель

4.2 Тепловая схема впрыскивающего пароохладителя первой степуни (ВПО I) представлена на рисунке 4.2

Тепловой расчет ВПО I

4.3.1 Расход впрыскиваемого конденсата в первой ступени регулирования

4.3.2 Давление впрыскиваемого конденсата (принимается)

4.3.3 Температура впрыскиваемого конденсата (принимается)

4.3.4 Энтальпия впрыскиваемого конденсата [1, табл.XXIV]

Рисунок 4.2- Тепловая схема ВПО I

4.3.5 Температура, энтальпия и давление перегретого пара на входе в ШПП

4.3.6 Энтальпия перегретого пара на выходе из КПП I

4.3.7 Температура перегретого пара на выходе из конвективного пароперегревателя первой ступени [1, табл.XXV]

Тепловая схема впрыскивающего пароохладителя второй ступени

(ВПО II) представлена на рисунке 4.3

Расход впрыскиваемого конденсата во второй ступени регулирования

4.6 Температура, энтальпия и давление перегретого пара на выходе из ШПП

Рисунок 4.3- Тепловая схема ВПО II

Энтальпия перегретого пара на входе в КПП II

4.7 Температура перегретого пара на выходе из КПП II [1, табл. XXV]

5 Тепловой расчет пароотводящих труб (ПО) на тыльной стороне топки

5.1 ПО являются однорядным фестоном.

5.2 Наружный диаметр пароотводящих труб (принимается)

5.3Толщина стенки ПО трубы (принимается)

5.4 Внутренний диаметр ПО труб

5.5 Эскиз ПО труб представлен в приложении

5.6 Высота ПО труб (принимается из расчета топочной камеры)

5.7 ПО трубы являются конвективной гладкотрубной поверхностью нагрева. Согласно [1,44], ее расчетная поверхность принимается равной полной поверхности труб с наружной (газовой) стороны.

5.8 Число экранных труб, принадлежащих тыльному экрану

(определено ранее).

Примечание: Для обеспечения надежной естественной циркуляции, исходя из опыта проектирования, на каждые 8-10 экранных труб необходимо установить одну ПО трубу.

5.9 Число ПО труб тыльного экрана (принимается целое и четное)

5.10 Расчетная теплообменная поверхность ПО труб

5.11 Средний поперечный шаг ПО труб

5.12 Так как известны все геометрические характеристики ПО труб, то их тепловой расчет проводится поверочным методом, целью которого является определение их суммарного тепловосприятия.

5.13 Температура дымовых газов на входе в пароотводящие трубы

5.14 Энтальпия дымовых газов на входе в пароотводящие трубы

5.15 Температура дымовых газов на выходе из пароотводящих труб

(принимается).

5.16 Энтальпия дымовых газов на выходе из пароотводящих труб

5.17 Тепловосприятие ПО труб за счёт конвективного охлаждения дымовых газов

5.18 Число рядов труб по ходу газа

5.19 Относительный поперечный шаг ПО труб