Стационарные паровые и водогрейные котлы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ"

 

 

 

 

Кафедра Энергетики и Транспорта

 

 

Курсовой проект

 «Стационарные паровые и водогрейные котлы»

 

Специальность «Энергообеспечение предприятий»

Политехнический факультет

3 Курс

Группа ЭП-301(2)

Шифр 259.10

Вариант 28

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка  Сафина Д.К.

 подпись __________, дата_________

 

Проверил: доцент Пантилеев С.П.

подпись __________, дата_________

 

 

 

Мурманск 2013 


Содержание.

 

Задание на курсовое проектирование……………………………………3

  1. Описание котельного агрегата………………………………………..4
  2. Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания

 и построение I-t диаграммы………………………………………....12

  1. Тепловой расчет
    1. Предварительный тепловой баланс………………………….17
    2. Расчет теплообмена в топке…………………………………..19
    3. Расчет теплообмена в конвективной испарительной

поверхности……………………………………………………22

    1. Окончательный тепловой баланс котла……………………..28
  1. Графическая часть……………………………………………………29
  2. Список литературы------------------------------------------------------------30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Задание на курсовое проектирование

 


№

Параметры

Значения

1

Вид топлива

 Уголь каменный, длиннопламенный  орех

2

Паропроизводительность, т/ч

10

3

Рабочее давление пара на выходе, МПа

1,3

4

Температура пара, С

194

5

Габаритные размеры, м:

Длина

 

9775

Ширина

5715

Высота

7110

6

Масса котла в объеме заводской  поставки, кг

16531

7

Топочное устройство

ПМЗ-РПК

8

Питательный экономайзер 

Чугунный ВЭ-XII-16 п

9

Дутьевой вентилятор

ВД-8

10

Дымосос

Д-10

11

Воздухоподогреватель 

ВП-233

11

Золоуловитель

Батарейный циклон БЦ-2-4*(3+2)

11

Расчетный КПД на каменном угле, %

86




  1. Описание котельного агрегата

Паровой котёл ДКВр-10-13 С  двухбарабанный, вертикально-водотрубныей предназначен для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленного предприятия, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Внешний вид котла представлен на рис. 1, технические характеристики и возможная комплектация приведены в табл. 1.


 

 

 

 

 

 

Рис. 1.  Котел паровой  ДКВр-10-13 С с топкой ПМЗ-РПК

Таблица 1.1 Технические характеристики и возможная схема комплектации.

 

 


Топочная камера для исключения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом разделяются  шамотной перегородкой на собственно топку и камеру догорания. В котлах паропроизводительностью 10 т/ч и более перед шамотной перегородкой установлен задний экран. Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, вследствие чего первый ряд труб конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания. Внутри конвективного пучка устанавливается чугунная перегородка, разделяющая его на первый и второй газоходы.

 

Рис. 3.5. Схема движения продуктов  горения в котлах ДКВР:

Т – топливо; В – воздух;

  ПГ – продукты горения


 

Ход движения продуктов горения  топлива в котле схематично показан  на рис. 3.5. Дымовые газы из топки  выходят через окно, расположенное  в правом углу стенки топки, и поступают  в камеру догорания. Затем они  проходят последовательно первый и  второй газоходы конвективного пучка. После этого дымовые газы выходят  из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны  в задней стенке котла.

Внутри котельного пучка  имеется чугунная перегородка которая делит пучок на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучке при поперечном омывание труб.

Вход газов из топки  в камеру догорания и выход  газов из котла - асимметричные.

При наличие пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб. Котлы имеют два барабана - верхний (длинный) и нижний (короткий) - и трубную систему. Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб шарошками на днищах имеются овальные лазы размером 325х400 мм.


Барабаны котла ДКВр-10-13 С, рабочим давлением 1,4 или 2,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 или 20 мм соответственно. Контроль качества продукции, обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики сварных швов барабана. На котёл ДКВр-10-13 С выдаётся  паспорт, присваивается заводской номер котла. Прилагается сертификаты и разрешения на применение выданное "Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору ". Экраны и кипятильные пучки котлов выполнены из стальных бесшовных труб. Для удаления шламов в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцера Ø 32х3 мм.

Пароперегреватели котлов типа ДКВр, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.

Пароперегреватели - одноходовые по пару - обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвижной.

Котлы имеют следующую циркуляционную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - из опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан.

Угольный паровой котёл ДКВр 10-13 С снабжен внутрибарабанным паросепарационным устройствам для получения пара.

Угольный котёл ДКВр 10-13 С поставка которого может осуществляться одним транспортабельным блоком и в разобранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката. Котлы типа ДКВр 10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.

Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. На котлах типа ДКВр устанавливается следующая арматура: предохранительные клапаны, манометры и трехходовые краны к ним; рамки указателей уровня со стеклами и запорными устройствами указателей уровня; запорные вентили и обратные клапаны питания котлов; запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя; запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателей); запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями); запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего барабана при растопке котлов (для котлов ДКВр-10); вентили для спуска воды из нижнего барабана; запорные вентили на линии ввода химикатов; вентили для отбора проб пара. Для котлов типа ДКВр-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана.

Для  обслуживания  газоходов   на  котлах устанавливается чугунная гарнитура.

Многочисленные испытания и  длительный опыт эксплуатации большого числа котлов ДКВр подтвердили их надежную работу на пониженном по сравнению с номинальным давлении. Минимальное допустимое давление (абсолютное) для угольного парового котла ДКВр 10-13 С  равно 0,7 МПа (7 кгс/см2). При более низком давлении значительно возрастает влажность вырабатываемого котлами пара, а при сжигании сернистых топлив (Sпр > 0,2%) наблюдается низкотемпературная коррозия. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлениях. Элементы котлов рассчитаны на рабочее давление 1,4 МПа (14 кгс/см2), безопасность их работы обеспечивается установленными на котле предохранительными клапанами.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа комплектация котлов экономайзерами не изменяется, так как в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет более 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.


    1. Циркуляционная схема

 

Питательная вода поступает в верхний барабан  по двум питательным линиям, откуда по последним рядам труб кон вективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран – опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан.

Все котлы снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.

Котлы ДКВр-10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены  скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.

 

    1. Арматура и КИП

 

Паровые котлы типа ДКВр снабжаются контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой:

  • предохранительные клапаны;
  • манометры и трехходовые краны к ним;
  • рамки указателей уровня со стеклами и запорные устройства указателей уровня;
  • запорные вентили и обратные клапаны питания котлов;
  • запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя;
  • запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателей);
  • запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями);
  • вентили для спуска воды из нижнего барабана;
  • запорные вентили на линии ввода химикатов;
  • вентили для отбора проб пара.

1.3. Корпус котла

 

Угольный паровой котёл ДКВр 10-13 С снабжен внутрибарабанным паросепарационным устройствам для получения пара.

Угольный котёл ДКВр 10-13 С поставка которого может осуществляться одним транспортабельным блоком и в разобранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката. Котлы типа ДКВр 10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.


1.4. Описание топочного устройства

 

Топки с пневмомеханическими  забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками также относятся к классу факельно-слоевых полумеханических топочных устройств работают по принципу непрерывного заброса топлива на горящим слой. В них можно сжигать угли с содержанием мелочи размером 0—6 мм до 60%. Горение на решетке происходит в тонком слое (20—50 мм поверх шлаковой подушки). Мелкие фракции топлива отвеиваются и горят в топочном объеме. Вследствие интенсивного нижнего зажигания свежего топлива но всей площади решетки топки успешно работают на бурых углях с большой влажностью.

Процесс горения можно  автоматизировать установкой регуляторов  подачи топлива и воздуха,  также  регулятора величины разрежения газов  в топке.

Топка ПМЗ-РПК (рис 2.) состоит  из решетки с поворотными колосниками, одного пли нескольких забрасывателей, чугунного фронта, угольных ящиков и привода забрасывателей. Роторы забрасывателей соединяются между собой шарнирными муфтами и вращаются от электродвигателя через клиноременную передачу. При более чем трех забрасывателях применяются, два раздельных привода с левой и правой сторон.


В топках ПМЗ-РПК полностью  механизирована только одна операция обслуживания топочного процесса —  подача топлива па решетку. Удаление шлака требует применения ручного  труда и связано с прерыванием  горения на очищаемой секции. Топка  является полумеханической, однако вследствие особенностей топочного процесса удаление шлака не представляет больших затруднений, а необходимость шурования слоя практически исключается. Колосниковая решетка собирается на раме из швеллеров. В зависимости от размеров решетка состоит по ширине из одной, двух, трех или четырех секций, имеющих отдельные шлаковые бункера и отдельные модно и.1 воздуха (ширила секций 900, 1100, 1300 мм). Каждая секция по длине разделена на две группы поворотных колосников, имеющие самостоятельные приводы для поворота колосников. Такое разделение решетки облегчает чистку ее от шлака, а также позволяет не прерывать горение в топке. Сзади решетки на поперечных балках установлены неподвижные колосники. Промежуток между решеткой и фронтовыми плитами перекрыт чугунными плитами.1

 

 

 


 

Расчётная схема  котлоагрегата  и его газоходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2. Конструктивные характеристики топки по [2] стр. 18

Объём топки, м3

35,7

Площадь поверхности стен топки, м2

84,77

Диаметр экранных труб, м

0,051

Площадь лучевоспринимающей поверхности, м2

40

Диаметр труб конвективных пучков, м

0,051

Расположение труб конвективных пучков

коридорное

Поперечный шаг труб, м

0,110

Продольный шаг труб, м

0,100

Площадь живого сечения для  прохода продуктов сгорания, м2

1,395


 


  1. Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания

и построение I-t диаграммы

 

Топливо: Каменный уголь  марки ГР (уголь газовый рядовой)

 

Таблица 2. Объёмы продуктов  сгорания и другие параметры твёрдого и жидкого топлива

№ п/п

Наименование величины

Обозначение

Единицы измерения

Расчетная формула

Числовое значение

1

Элементарный состав рабочей  массы топлива

углерод

Cг

%

Задан

78

водород

Hг

%

-"-

5,5

сера

Sг

%

-"-

0,4

кислород

Oг

%

-"-

13,7

азот

Nг

%

-"-

2,4

зола

Ас

%

-"-

12,5

углерод

CР

%

60,84

водород

HР

%

-"-

4,29

сера

SР

%

-"-

0,31

кислород

OР

%

-"-

10,69

азот

NР

%

-"-

1,87

зола

АР

%

11,125

влага

Wр

%

Задан

11

2

Коэффициент избытка воздуха

α

  

Задан

1,20

3

Объём углекислого газа

VСО2

нм3/кг

1,86(Ср /100)

1,132

4

Объём сернистого ангидрида

VSО2

нм3/кг

0,68( Sлр /100)

0,00212

5

Объём трёхатомных газов

VRО2

нм3/кг

1,86(СР+0,375 SлР)/100

1,13

6

Теоретически необходимое  количество сухого воздуха

V0

м3/кг

0,089(СР+0,0375SР)+0,267HР-0,0333OР

6,2

7

Действительный объём  сухого воздуха

V д

нм3/кг

α V0

7,44

8

Теоретический объем азота

V0N2

м3/кг

0,79V0+0,008NР

4,9

9

Действительный объём  азота

VN2

м3/кг

0,79 α V0+0,008 Nр

5,89

10

Объём кислорода в продуктах  сгорания

VО2

м3/кг

0,21( α-1) V0

0,26

11

Теоретический объем водяных  паров (α=1)

V0H2O

м3/кг

0,111HР+0,0124Wp+0,0161V0

0,71

12

Избыточный объем воздуха

Vизб

м3/кг

(α-1)V0

1,24

13

Действительный объем  водяных паров

VH2O

м3/кг

V0H2O+0,016(α-1)V0

0,73

14

Полный объем продуктов  сгорания

VГ

м3/кг

VRO2+VN2+VH2O+(α-1)V0

8,99

15

Теоретический объём продуктов  сгорания

V0 Г

м3/кг

VRО2+ V0N2+ V0Н2О

6,74

16

Объемная доля сухих трехатомных газов

rRO2

  

VRO2/Vг

0,126

17

Объёмная доля водяных  паров в продуктах сгорания

rН2О

-

VН2О/ VГ

0,081

18

Объёмная доля трёхатомных  газов в продуктах сгорания

rП

-

rRО2+rНО2

0,207

19

Давление в топке

Рт

МПа

Принимается по [??]стр

0,1

20

Парциальное давление трёхатомных  газов в топке

РRО2

МПа

rRО2 *РТ, где РТ – давление в топке, МПа

0,0126

21

Парциальное давление водяных  паров в топке

РН2О

МПа

rН2ОРТ

0,0081

22

Суммарное парциальное давление

 

МПа

РН2О+ РRО2

0,0207


 

 

 

 


Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания при α=1,2   объёмы на кг, а теплоёмкости на м3

tг, °С

=1,13

=5,89

=0,73

 

=0,26

,

Влажный воздух

a-1

(a-1)

 

,

Свл,

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

1,599

1,80687

1,294

7,62166

1,494

1,09062

1,3059

0,33953

0

1,318

0

0,2

0,00

0

200

1,787

1,94783

1,299

7,65111

1,522

1,11106

1,3352

0,34715

2211,43

1,331

1650,44

330,09

2541,518

400

1,929

2,10261

1,316

7,75124

1,566

1,14318

1,3775

0,35815

4542,072

1,354

3357,92

671,58

5213,656

600

2,041

2,22469

1,340

7,89260

1,614

1,17822

1,4168

0,36837

6998,327

1,382

5141,04

1028,21

8026,535

800

2,131

2,32279

1,367

8,05163

1,668

1,21764

1,4499

0,37697

9575,227

1,411

6998,56

1399,71

10974,94

1000

2,203

2,40127

1,391

8,19299

1,722

1,25706

1,4775

0,38415

12235,47

1,437

8909,4

1781,88

14017,35

1200

2,263

2,46667

1,414

8,32846

1,776

1,29648

1,5005

0,39013

14978,09

1,461

10869,84

2173,97

17152,06

1400

2,313

2,52117

1,434

8,44626

1,828

1,33444

1,5202

0,39525

17775,97

1,483

12872,44

2574,49

20350,46

1600

2,355

2,56695

1,452

8,55228

1,876

1,36948

1,5378

0,39983

20621,66

1,501

14889,92

2977,98

23599,64

1800

2,391

2,60619

1,468

8,64652

1,921

1,40233

1,5541

0,40407

23506,39

1,517

16929,72

3385,94

26892,33

2000

2,422

2,63998

1,482

8,72898

1,962

1,43226

1,5692

0,40799

26418,42

1,532

18996,8

3799,36

30217,78

2200

2,448

2,66832

1,495

8,80555

2,000

1,46000

1,5830

0,41158

29359,99

1,546

21087,44

4217,49

33577,48


 

 

Рис. 2. График зависимости  энтальпии газов от температуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 


  1. Тепловой расчет.
    1. Предварительный тепловой баланс.

Таблица 4 . Предварительный тепловой баланс

№

п/п

Наименование

Обоз

начение

Ед.

измер.

Расчетная формула или  способ определения

Численные значения

Результат

1

Низшая теплота сгорания

МДЖ/кг

 

МДж/кг

Определяется по формуле  Менделеева

0,339*60,84+1,03*4,29-0,109*(10,69-0,31)-11*0,025

 

23,64

 

2

Коэффициент полезного действия котла

h’

%

Принимается ориентировочно по прототипу

  

86

3

Потери тепла

- от химической неполноты  сгорания

-от механического недожега

-в окружающую среду

 

- с уходящими газами

 

q3

 

q4

 

q5

 

q2’

 

%

 

%

 

%

 

%

 

принимается по [2] стр. 41

 

принимается по [2] стр. 41

 

принимается по [2] стр. 44

 

100-(h + q3 + q4+ q5)

 

 

 

 

 

 

 

 

100-(86+0,5+5,5+1,7)

 

0,5

 

5,5

 

1,7

 

6,3

4

Коэффициент избытка воздуха

a

  

По заданию

  

1,2

5

Температура воздуха:

-холодного

-подогретого, поступающего в топку

 

tхв

tгв

 

оС

оС

По заданию

  

 

30

200

6

Средние изобарные объемные теплоемкости влажного воздуха

-холодного

-подогретого

 

схв

сгв

 

кДж/м3 град

по температурам по [2]стр. 32-33

tхв и tгв

 

 

 

 

 

 

 

1,3205

1,332

 

7

 

Количество тепла, вносимое в топку с

холодным воздухом

подогретым воздухом

 

 

Iхв

Iгв

 

 

кДж/м3

кДж/м3

 

 

1,016Vo *a*схв* tхв

1,016Vo *a*сгв* tгв

 

 

1,016 *6,2*1,2*1,3205*30

1,016 *6,2*1,2*1,332*200

 

 

299,45

2013,73

8

Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе (внешний  подогрев)

 

 

Qвн

 

 

кДж/м3

 

 

Iгв - Iхв

 

 

2013,73-299,45

 

1714,28

9

Температура топлива поступающего в топку

 

tmл

 

оС

 

принимается

  

 

30

10

Теплоемкость сухой (рабочей) массы топлива

ссmл

кДж/м3ºС

По таблице 3 для температуры tтл

  

 

0.9998

11

Теплота, вносимая в топку  с топливом

imл

кДж/м3

срm×tm

0,9998*30

29,994

12

Располагаемая теплота топлива

кДж/м3

23640+1714,28+29,994

25384,3

13

Энтальпия уходящих газов

Iух

кДж/м3

2000,7

14

Температура уходящих газов

tух

oC

 Таблица 3

  

157

15

Количество пара, вырабатываемого  котлом:

перегретого

влажного

 

 

Dпе

Dн

 

м3/с

 

 

по заданию

по заданию

  

 

 

0

2,78

16

Степень сухости пара

х

кДж/м3

принимается по [2] стр.46

  

0,95

17

Энтальпия сухого насыщенного  пара

i²

кДж/м3

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

Для давления 1,3 Мпа

2592

18

Скрытая теплота парообразования

r

кДж/м3

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

Для давления 1,3 Мпа

1974

19

Энтальпия влажного пара

iх

кДж/м3

ix= i² -(1-х)*r

2592-(1-0,95) *1974

2493,3

20

Температура питательной  воды

tпв

°С

по заданию

  

100

21

Энтальпия питательной воды

iпв

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

  

419

22

Секундный расход топлива

Вр

м3/с

0,264


 

3.2 Расчет теплообмена в топке.

Таблица 5.

№

п/п

Наименование

Обозначение

Ед.измерения

Расчетная формула

Числовые величины

1

Расчетный расход топлива

В

кг/с

См. таблицу 4 п.22

0,264

2

Располагаемая теплота топлива

кДж/кг

См. таблицу 4 п.22

25384,3

3

Лучевоспринимающая поверхность нагрева

Нл

м2

Принимается из справочного материала (табл. 1.2)

40

4

Площадь стен, ограничивающих топочный объем

Fст

м2

Принимается из справочного  материала (табл. 1.2)

84,77

5

Объем топки

Vт

М3

Принимается из справочного  материала (табл. 1.2)

35,7

6

Степень экранирования топки

Y

  

Нл/Fст

0,47

7

Коэффициент сохранения теплоты

j

  

0,98

8

Эффективная толщина излучающего  слоя

S

м

1,516

9

Адиабатная (теоретическая) энтальпия продуктов сгорания

Iа

кДж/кг

=Qхв+Qгв= =299,45+2013,73=2313,2

27428,9

10

Адиабатная (теоретическая) температура газов

tа

 

Та

оС

 

оК

По I-t диаграмме рис.2

 

Ta=ta+273

1832,3

 

1663

11

Температура газов на выходе из топки

 

oC

 

оС

Принимается ориентировочно с последующим уточнением по [2] стр. 55

 

950

 

1223

12

Энтальпия газов на выходе из топки

кДж/кг

По I-t диаграмме

13713

13

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

Vг*Сср

кДж/кгºС

16,1

14

Условный коэффициент  загрязнения поверхности нагрева.

x

  

Принимается по [2]стр. 57

0,45

15

Тепловое напряжение топочного  объема

qv

кВт/м3

187,7

16

Коэффициент тепловой эффективности

Yэ

  

Y*x

0,2115

17

Объемная доля  водяных  паров в продуктах сгорания

 

0,081

18

Суммарная объемная доля трехатомных  газов в продуктах сгорания

 

0,207

19

Суммарное парциальное давление трехатомных газов

Pn

МПа

0,0207

20

Коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами

kг

1,69

21

Коэффициент ослабления лучей  частицами кокса

kк

Для сжигания каменных углей в  слоевых топках по [2] стр. 58

0,15

22

Коэффициент ослабления  лучей летучей золой

kзл

По  графику рис.7 по [2] стр. 60

0,08

23

Общий коэффициент ослабления  лучей топочной средой

kт

kт=kг*rп+kзл*µзл+kк

0,595

24

Эффективная степень черноты  факела

аф

  

0,086

25

Средняя массовая концентрация золы

µзл

г/м3

10*Ар*0,11/Vг

0,11- доля золы в топливном  уносе

1,36

26

Площадь зеркала горения

R

м2

R=B*Qнр/qз.г.

4,743

27

Удельная нагрузка зеркала  горения 

qз.г.

кВт/м2

Принимаем по таблицам 20,21,22     по [2]стр. 41,42,43

1000

27

Величина относительного положения максимума температур

cm

  

принимаем по [2] стр. 63

0,01

28

Параметр, характеризующий  распределение температуры по высоте топки

М

  

0,56 - 0,50Хm

0,555

29

Степень черноты топки 

ат

  

(аф+(1- аф)*R/FСТ)/(1-(1- аф)*(1-Y)*(1-R/FСТ))

0,253

30

Расчетная температура газов  за топкой

 

tзт

 

 

Тзт

 

оС

 

 

оК

tзт+273

897

 

 

   1170

31

Температура за топкой по предварительному балансу

 

t’зт

 

оС

см. п.11

1253

32

Расхождение

 

Dtзт

 

оС

tзт- t’зт

83

33

Энтальпии газов за топкой

Iзт

кДж/кг

По таблице 5

13713

34

Количество тепла переданное в топке

Qл

кВт

2548,6

35

Коэффициент прямой отдачи

m

%

50

36

Действительное тепловое напряжение топочного объема

qv

кВт/м3

99,4



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Расчет теплообмена  в конвективной испарительной

поверхности

 


Таблица 6. Теплообмен в конвективной испарительной поверхности

№

п/п

Наименование

величины

Обозначение

Ед.

измерения

Расчетная формула

Числовое

значение

1 пучок

2 пучок

1

Температура газов перед  рассматриваемым газоходом

t1

оС

Из расчета предыдущего  газохода.

Табл.5 п.30, табл.6 п.36

897

370

2

Энтальпия газов перед  газоходом

I1

кДж/кг

По I-t дигр. (по t1)

13713

5565

3

Коэффициент сохранения тепла

j

кДж/м3

0,983

0,983

4

Температура газов на выходе из газохода.

t2’

t2’’

t2’’’

оС

оС

оС

Принимаются три значения

300

400

500

200

250

300

5

Энтальпия газов на выходе из газохода

I2’

I2’’

I2’’’

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

По I-t дигр.

3878

5214

6621

2542

3209

3878

6

Расход топлива

B

кг/с

См. предварительный тепловой баланс

0,264

0,264

7

Количество теплоты, отданное газами в пучке

Q1’

Q1’’

Q1’’’

кВт

кВт

кВт

jВ(I1-I2’)

jВ(I1-I2’’)

jВ(I1-I2’’’)

2552

2176,5

1447

785

611

438

8

Наружный диаметр труб

dн

м

По чертежу

0,051

0,051

9

Число рядов труб

z2

шт

то же

14

10

10

Число труб в одном ряду

z1

шт

то же

22

22

11

Шаг труб:

-поперечный

-продольный

 

S1

S2

 

м

м

 

то же

то же

 

0,110

0,100

 

0,110

0,100

12

Средняя длина труб в газоходе:

-установленная

-активная

 

 

lуст

lакт

 

 

м

м

 

 

По чертежу

 

 

2,750

1,724

 

 

2,750

1,724

13

Коэффициент омывания

w

  

lакт/ lуст

0,63

0,63

14

Активно омываемая поверхность  нагрева

Накт

м2

pdlактz1z2

85

60,7

15

Относительные шаги труб:

-продольный

  • -поперечный

 

S2/d

S1/d

  

 

S2/d

S1/d

 

1,96

2,16

 

1,96

2,16

16

 

Площадь живого сечения для  прохода газов

 

Fж

 

м2

 

Вычисляется с учетом данных чертежа

 

0,7

 

0,54

17

Эффективная толщина излучающего  слоя газов

Sэф

м

0,2

0,2

18

Температура кипения воды при рабочем давлении

ts’

оС

Из таблиц водяного пара при рабочем давлении

191,6

191,6

19

Средняя температура газового потока

t’ср

t’’ср

t’’’ср

оС

оС

оС

0,5(t1 + t’2)

0,5(t1 + t’’2)

0,5(t1 + t’’’2)

598,5

648,5

698,5

 

312,5

369

430,5

20

Средний расход газов

V’ср

 

 

V’’ср

 

 

 

V’’’ср

м3/с

 

 

м3/с

 

 

 

м3/с

 

7,6

 

8,0

 

8,4

5,1

 

5,6

 

6,1

21

Средняя скорость газов

W’г

 

 

 

W’’г

 

 

 

W’’’г

м/с

 

 

 

м/с

 

 

 

м/с

 

 

10,9

 

 

11,4

 

 

 

12

9,5

 

 

10,4

 

 

 

11,3

22

Коэффициент тепловой эффективности

Y

  

Принимается исходя из рода топлива [2] стр. 80

0,65

0,65

23

Средняя температура загрязненной стенки

tз

оС

tз= tн+60= ts’+60

251,6

251,6

24

Поправочные коэффициенты для  определения aк

-коэф. теплоотдачи определяемый по нонограмме

-поправка на отн. длину

- на изменение физических характеристик

 

aн

 

 

 

Сl

 

 

Сф

Вт/(м2К)

 

 

По номограмме в зависимости  от характера омывания и строения пучка

30,2

31,5

33,7

 

1,05

0,86

0,85

0,82

23,7

25

26,5

 

1,05

 

1,15

1,1

1,04

 

26

 

Определенный с помощью номограммы

a’к

a’’к

a’’’к

 

 

Вт/м2к

 

 

aк=aнСlCф

27,3

28

29

28,6

28,9

29,2

27

Коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами

кг

1/МПам

1,8

2,4

28

Общийкоэйф. ослабления лучей топочной средой.

К

1/МПам

kг*rп+kзл*µзл

0,48

0,61

28

 Давление в газоходе

Рп

МПа

Для данного котла

0,1

0,1

29

Суммарная сила поглощения не запыленного газового потока (для жидкого и газообразного топлива)

    

0,0096

0,0122

30

Степень черноты запыленного  газового потока

а

  

0,14

0,18

31

Коэффициент теплоотдачи  излучением

для запыленного газового потока

a’л

 

a’’л

 

a’’’л

Вт/м2град

 

4,23

 

4,41

 

4,72

4,27

 

4,5

 

4,77

32

Коэффициент теплоотдачи  от газов к стенке

a’1

a’’1

a’’’1

Вт/м2град

a1=0,95*(aк + aл)

29,95

30,8

32

31,2

31,7

32,3

33

Коэффициент теплопередачи

К’1

К’’2

К’’’3

К’1

К’’2

К’’3

Вт/м2град

 

 

кВт/м2град

К1=а1*Y

 

Y=0,65

К2=К1*10-3

19,5

20

20,8

0,0195

0,02

0,0208

20,3

20,6

21

0,0203

0,0206

0,021

34

Средний температурный напор

Dtср

оС

 

 

318,7

 

 

407,6

 

 

 

 

416

 

68,4

 

 

126,3

 

 

 

163

35

Тепловосприя-тие поверхности нагрева конвективного пучка

кВт

 

кВт

 

кВт

1840

 

2176,5

 

2786

447

 

838

 

1102

36

Температура газов за пучком

t2

оС

Графическая интерполяция, рис.8.7 и рис. 8.8

370

232,5

37

Количество теплоты, воспринятое  поверхностью нагрева

Qк

кВт

Графическая интерполяция, рис.8.7 и рис. 8.8

2170

670

38

Энтальпия газов за пучком

I2

кДж/кг

По I-t дигр.

5565

2976

39

Энтальпия питательной воды

iпв

кДж/кг

По таблицам воды и водяного пара

1890

1001

40

Энтальпия влажного пара

iх

кДж/кг

По таблице водяного пара

2304

2801

41

Количество пара, вырабатываемое в  рассматри-

ваемой конвективной поверхности

Dк

кг /с

5,2

0,4