Паровой котел ДЕ 6,5-14 ГМ

Для 100°С                                  Н = 1353,62+ 451,535=1805,155

Для 200°С                                  Н = 2738,15+906,465=3644,625

Для 300°С                                 Н = 4149,58+ 1371,58=5521,16

Для 400°С                                 Н = 5601,45+ 1843,485=7444,935

Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Энтальпия продуктов сгорания.

По результатам расчетов выполняем построение графика зависимости энтальпий продуктов  сгорания Н от температуры Т.

4. Тепловой баланс котла

4.1 Определяем потерю тепла с уходящими газами

Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником  1.

При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты.

4.1.1 Определяем потерю теплоты с уходящими газами q2,  %,

где: - энтальпия уходящих газов при tух и  , (кДж/м3)

Н0хв. –энтальпия воздуха, поступающего в котлоагрегат (кДж/м3)

tх.в. – температура холодного воздуха, равна 30ºС = 303 К

Qрн –низшая теплота сгорания топлива    36680 (кДж/м3), источник 1, табл. 2.2

q4 – потери теплоты от механического недожога, %, для газа q4 = 0

Н0хв.= 39,8*V0

где: V0 – теоретический объем сухого воздуха

Н0хв.= 39,8*9,7 = 386,06

- определяется по таблице 2, при соответствующих значениях  и выбранное температуре уходящих газов tух =155°С,

Нух =2816,86

4.1.2 Потери теплоты q3, q4, q5 принять согласно источнику 1.

q3 - потеря теплоты от химической неполноты сгорании, q3 = 0,5 %, таблица 4.4, источник 1.

q4- потеря теплоты от механической неполноты горения,  q4 = 0

q5 -потеря теплоты от наружного охлаждения, определяется по номинальной производительности парогенератора (кг/с), D=6,5 т/ч

по таблице 4-1, источник 2, находим q5=2,4 %

4.1.3 Потери с физическим теплом шлаков q6 % определить по формуле:

где: - доля золы топлива в шлаке, =1-, - принимается по таблице 4.1 и 4.2, источник 1.

4.1.4 Определить к.п.д. брутто.

К.П.Д брутто можно определить по уравнению обратного баланса, если известны все потери:

ηбр= 100 – (q2+q3+q4+q5+q6)

ηбр= 100 – (6,26+0,5+2,4)=90,84

4.1.5 Определим расход топлива,  (кг/с и т/ч), подаваемого в топку котла:

где:  – расход топлива подаваемого в топку парогенератора

 – располагаемая теплота, 36680 (кДж/кг)

 – полезная мощность парового котла (кВт)

Qпг=Дн.п(hнп-hпв)+0,01pДн.п(h - hпв)

Где: Дн.п –расход выбранного насыщенного пара,

hп.в - энтальпия питательной воды, 4,19*100 =419

hнп – энтальпия насыщенного пара, hнп=2789

h – энтальпия перегретого пара, h= 826

р – продувка парогенератора, 3,0 %

Qпг=1,8(2789-419)+0,01*3*1,8(826- 419)=4287,98

Определим расчетный расход топлива, Вр

Вр=Впг(1-q4/100),

Вр= Впг=0,129

Определяем коэффициент сохранения теплоты:

5. Расчет топочной камеры

Расчеты топочной камеры производятся по формулам с источника 1.

Задаем температуру продуктов сгорания на выходе из топки t”Т=1100°С.

Для принятой по таблице 2  определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки Н”Т=18298,74 кДж/м3

5.1 Определим полезное тепловыделение в топке,QТ  (кДж/м3).

где:  –теплота, вносимая в топку воздухом, (кДж/м3)

Qв=α”Т*Н0хв

где: Н0хв – энтальпия теоретического объема воздуха, (кДж/м3)

Н0хв =386,06

Qв=1,1*386,06=424,7

5.2 Определим коэффициент тепловой эффективности экранов,

где: Х- угловой коэффициент, показывающий какая часть лучистого полусферического потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависящей от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене; значение Х определяется по рис 5,3 источник 1,

Х=0,98

 – коэффициент, учитывающий снижение тепло воспламенения экранных поверхностей нагрева, принимаем по таблице 5.1, источник 1

 =0,65

5.3 Определяем эффективную толщину излучающего слоя, s (м)

S=3,6 VT / FСТ

где: VТ – объем топочной камеры, (м3). VТ= 11,2 источник 1, таблица 2,9.

FСТ –поверхность стен топочной камеры, (м2). FСТ=29,97 источник 1, таблица 2,9.

S=3,6 *11,2/ 29,97=1,35

5.4 Определим коэффициент ослабления лучей k, (м*Мпа)-1

k =kГrп+kс

где: rп – суммарная объемная доля трехатомных газов ,берется из таблицы 1,

rп=0,2068

kГ – коэффициент ослабления лучей трехатомных газов,  (м*Мпа)-1

где: rН2О –объемная доля водяных паров, берется из таблицы, rН2О=0,188

Т”Т –абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К, Т”Т =1373

рп  - парциальное давление трехатомных газов, МПа;

рп = rп*р

р –давление в топочной камере котлоагрегата (для агрегатов, работающих без наддува, принимается р = 0,1 МПа).

рп =0,277 *0,1=0,0277

kс – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м*Мпа)-1

где: Нр,Ср – содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива.

k = 8,38*0,2068+1,377 =3,11

5.5 Определяем степень черноты факела, αф.

Для жидкого и газообразного топлива степень черноты факела определяется по формуле:

аф =mасв+(1-m)аГ

где: m- коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненого светящейся частью факела, принимаем по таблице 5,2 источник 1, m = 0,119.

асв ,аГ – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов, какой обладал бы при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящемся трехатомными газами:

Определяем степень черноты светящейся части факела, αГ

е –основание натуральных логарифмов, е=2,718

асв=1-2,718 –(8,84*0,277+1,377)0,1*1,35 =0,41

Определяем степень черноты светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов, αГ;

αГ=1-2,718  - 8,84*0,277*0,1*1,35 = 0,28

аф =0,119*0,41+(1-0,119)0,28=0,296

5.6 Определяем степень черноты топки, αТ

5.7 Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки.

Для газа принимаем:

М=0,48

5.8 Определяем среднею суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1 м3 газа при нормальных условиях, VСср,  [кДж/(м3*К)].

где: Та – теоретическая (адиабатная) температура горения, К, определяется по таблице 2  по значению QТ , равному энтальпии продуктов сгорания, Н             Та=2071+273=2344

Т”Т – температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по   предварительной оценке, К

Т”Т=1373

Н”Т –энтальпия продуктов сгорания берется из таблицы 2 при принятой на выходе из топки температуре, кДж/кг

Н”Т =18298,74

QТ – полезное тепловыделение в топке

QТ=36921,3

5.9 Определяем действительную температуру на выходе из топки,(°С) по номограмме (рис. 5,7) источник 1

6. Расчет конвективных пучков

6.1 Расчет первого конвективного пучка

Расчет конвективных пучков производится по формулам с источника 1.

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода = 400°С и  = 300 °С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

6.1.1 Определяем теплоту Q6 ,кДж/кг, отданную продуктами сгорания

Q6= (Нi + Н” + ∆αк*Нoпрс)

где:  – коэффициент сохранения теплоты

Нi – энтальпия продуктов сгорания на выходе в поверхность нагрева, кДж/м3, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры.

Нi = 18408,48

Н” – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м3

∆αк – присос воздуха в поверхность нагрева

Нoпрс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30°С , кДж/м3

QБ= (Нi - Н” + ∆αк*Нoпрс)

Q400 Б=0,974(18408,48-6391,52+0,05*386,06)=11723,3

Q300 Б=0,974( 18408,48-4737,4+0,05*386,06)=13334,4

6.1.2 Определяем расчетную температуру потока  , °С, продуктов сгорания в газоходе

где:  - температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, °С

 - температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, °С

6.1.3 Определяем температуру напора ∆t, °С

∆t = - tк

где: tк – температура охлаждающей среды, для парового котла принимаем равной температуре кипения воды при давлении в котле, °С

∆t = - tк

∆t400 =

∆t300 =

6.1.4 Определяем среднюю скорость ωГ , м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

где: Вр – расчетный расход топлива, кг/с

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2

VГ – объем продуктов сгорания на 1 кг жидкого топлива

 - средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С

6.1.5 Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией αк , Вт/(м2*К), щт продуктов сгорания к поверхности нагрева, при поперечном омывании коридорных пучков

αк= αнсzсsсф

где: αк –коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме рис.6,1

источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

α400 к=67

α300 к=58

сz – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с400 z=0,98

с300 z=0,98

сs – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с400 s=1

с300 s=1

сф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по монограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с400 ф=1,04

с300 ф=1,03

α400 к= 67*0,98*1*1,04=68,3

α300 к= 58*0,98*1*1,03=58,5

6.1.6 Определяем степень черноты газового потока , a , по номограмме рис. 5.6 источник 1,

α=1-е- Kps

Kps = kГ*rп*p*s

где: p – давление в газоходе, Мпа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;

s –толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м

kГ – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, (м*МПа)-1

Kps = kГ*rп*p*s

Kps400 = 37,1*0,266*0,1*0,177=0,175

Kps400 = 38,9*0,266*0,1*0,177=0,183

α400 =1-е- 0,175=0,161

a300 =1-е- 0,183=0,167

6.1.7 Определяем коэффициент теплоотдачи aЛ ,Вт/(м2К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

aЛ =aн*a*cГ

где: aн – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К), определяем по номограмме рис.6.4 источник 1;

a –степень черноты

сГ  - коэффициент, определяемый по рис. 6.4 источник 1

Для определения aн и коэффициента сГ вычисляем температуру загрязненной стенки tз , °С

tз=t+∆t

где: t – средняя температура окружающей среды, °С; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;

∆t – при сжигании газа принимаем равной 25 °С

tз=194,1+25=219,1

a400 н=102

a300 н=98

с400 Г=0,96

с300 Г=0,94

a400 Л=102*0,161*0,96=15,77

a300 Л=98*0,167*0,94=15,38

6.1.8 Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи a1, Вт/(м2К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева

a1=ξ(aк+ aЛ)

где: ξ- коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного обмывания ее продуктами сгорания, частично протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон, для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1

a400 1=1(68,3+15,77)=84,07

a300 1=1(58,5+15,38)=73,88

6.1.9 Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2К),

К= a1*ψ

где: ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблице 6.2, источник 1, в зависимости вида сжигаемого топлива, принимаем равным ψ=

К400= 84,07*0,9=75,66

К300=73,88*0,9=66,49

6.1.10 Определяем количество теплоты QТ, кДж/кг, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого топлива

где: ∆t – температурных напор, °С, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева

6.1.11 По принятым двум значениям температуры , полученным двум значениям теплоты отданной продуктами сгорания Q400 Б=11723,3 и Q300 Б=13334,4 производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева, (рисунок 2).

Температура  на выходе из конвективного пучка равна  407°С.

6.2 Расчет второго конвективного пучка

Расчет второго конвективного пучка производим по формулам из источника 1.

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

6.2.1 Определяем теплоту Q6 ,кДж/кг, отданную продуктами сгорания

QБ= (Н’ + Н” + ∆αк*Нoпрс)

где:  – коэффициент сохранения теплоты

Н – энтальпия продуктов сгорания на выходе в поверхность нагрева, кДж/м3, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры.

Н’ =6510,6

Н” – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м3

∆αк – присос воздуха в поверхность нагрева

Нoпрс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30°С , кДж/м3

Q300 Б=0,974(6510,6-5129,28+0,1*386,06)=1383

Q200 Б=0,974(6510,6-3385,65+0,1*386,06)=3081

6.2.2 Определяем расчетную температуру потока  , °С, продуктов сгорания в газоходе

где:  - температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, °С

 - температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, °С

6.2.3 Определяем температуру напора ∆t, °С

∆t =  - tк

где: tк – температура охлаждающей среды, для парового котла принимаем равной температуре кипения воды при давлении в котле, °С

∆t300 =

∆t200 =

6.2.4 Определяем среднюю скорость ωГ , м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

где: Вр – расчетный расход топлива, кг/с

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2

VГ – объем продуктов сгорания на 1 кг жидкого топлива

 - средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С

6.2.5 Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией αк , Вт/(м2*К), щт продуктов сгорания к поверхности нагрева, при поперечном обмывании коридорных пучков

αк= αнсzсsсф

где: αк –коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

α300 к=118

α200 к=112

сz – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с300 z=1

с200 z=1

сs – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с300 s=1

с200 s=1

сф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по монограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном омывании коридорных пучков

с300 ф=1,11

с200 ф=1,15

α 300к= 118*1*1*1,11=130,98

α200 к=112*1*1*1,15=128,8

6.2.6 Определяем степень черноты газового потока , a , по номограмме рис. 5.6 источник 1,

α=1-е- Kps

Kps = kГ*rп*p*s

где: p – давление в газоходе, Мпа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;

s –толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м

Страницы: 1, 2, 3, 4