3755
Расчет парового котла типа Е-75-40 ГМ
Курсовая
Производство и промышленные технологии
Расчет парового котла типа Е-75-40 ГМ В данной курсовой работе рассмотрен типовой расчет промышленного парогенератора на примере парового котла Е-75-40 ГМ. Вид топлива, сжигаемого при работе котла мазут сернистый. Основные параметры котла: Ном...
Русский
2012-11-05
531 KB
19 чел.
Расчет парового котла типа Е-75-40 ГМ
В данной курсовой работе рассмотрен типовой расчет промышленного парогенератора на примере парового котла Е-75-40 ГМ. Вид топлива, сжигаемого при работе котла мазут сернистый.
Основные параметры котла:
В расчетно-пояснительной записке содержится:
листов-
эскизов-
таблиц-
Техническая характеристика парогенератора Е-75-40 ГМ.
Топочная камера объемом 297 полностью экранирована трубами Ø60*3 ммс шагом 100 мм на боковых, фронтовой и задней стенах. На боковой стене топки расположены 2 горелки.
Схема испарения трехступенчатая: в барабане расположены чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) третья ступень вынесена в выносные циклоны Ø377мм.
Перегреватель с вертикально расположенными змеевиками, двухступенчатый, выполнен из труб Ø42*3 мм. Количество змеевиков 18. Поперечный шаг труб 75 мм, расположение - коридорное.
Экономайзер стальной, гладкотрубный, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Ø32*3 мм. Поперечный шаг труб 75 мм, продольный 55 мм.
Воздухоподогреватель трубчатый, вертикальный, с шахматным расположением труб Ø40*1,6 мм. Поперечный шаг труб 60 мм, продольный 42 мм.
Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора следующие:
Номинальная паропроизводительность 75;
Рабочее давление пара 40;
Температура перегретого пара 440;
Площадь поверхностей нагрева, :
1) лучевоспринимающая (экранов и фестона) 211;
2) конвективная:
Пуск барабанного котла на общую паровую магистраль.
Пуск включает в себя:
При растопке в элементах котла возникают дополнительные температурные напряжения.
Если , т.е. , металл треснет, поэтому растопку ведут медленно и осторожно.
Последовательность пуска:
Для снижения тепловых потерь .
При растопке котел периодически подпитывается через растопочный узел, при этом постоянно следят за уровнем воды в барабане.
При давлении в барабане , открывается главная паровая задвижка ГПЗ и прогревается паропровод.
10. Для исключения пережога защищают все рабочие поверхности. При растопке расход пара снижают в 10 раз, , кроме того, в результате гидравлической разверки в отдельных змеевиках , поэтому постоянно контролируют и .
Для защиты экономайзера от пережога расхолаживание выходных петель производят за счет рециркуляции воды.
При Р >10МПа через ЭКО прокачивают воду из магистрали.
Когда , котел подключают к магистрали 9, закрывают продувочную линию, отключают линию рециркуляции.
Подачей топлива и питательной воды, поднимают параметры до номинальных.
11. Включают автоматику.
Останов паровых котлов.
Плановый останов.
При Р<5 ат, продувку осуществляют через расширитель.
После погасания факелов и вентиляции газоходов в течении 10 минут дымосос останавливают, и расхолаживание ведут естественным путем. Скорость снижения температуры 1-1,5 в минуту. Контролируют температуру стенки барабана.
При и температуре 70-80 открывают дренажи 3 и трубную систему опорожняют.
Аварийный останов.
Котел аварийно останавливается, когда:
Расчетная часть.
1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха.
Таблица 1.1
Избытки воздуха и присосы по газоходам
№ п./п. |
Газоходы |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом α" |
Величина присоса Δα |
Средний коэффициент из-бытка воздуха в газоходе α |
1 |
Топка и фестон |
α"т = α"ф = αт = 1.1 |
Δαт = 0.05 |
αт = αт" = 1.15 |
2 |
Пароперегреватель |
α"пе=α"т+Δα пе=1.13 |
Δαпе = 0.03 |
αпе = (αпе" + αт")/2 = 1.115 |
3 |
Экономайзер |
α"эк=α"пе+Δα эк=1.15 |
Δαэк = 0.02 |
αэк = (αэк" + αпе")/2 = 1.14 |
4 |
Воздухоподогреватель |
α"вп=αух=α"эк+Δαвп=1.18 |
Δαвп = 0.03 |
αвп = (αух" + αэк")/2 = 1.165 |
V° = 10,45 м3/кг; VRO2 = 1,57 м3/кг; VN2o = 8,25 м3/кг; VоH2O = 1,45 м3/кг.
Таблица 2.1
Объемы и массы продуктов горения, доли трехатомных газов и водяных
паров, концентрация золы.
№ п/п |
Величина |
Единицы |
Vo=10,45; VRO2=1,57; VN2o=8,25; VH2Oo=1,45,45; Ap=0 |
||||
Газоходы |
|||||||
Топка и фестон |
Пароперег-реватель |
Эконо-майзер |
Воздухопо-догреватель |
||||
1 |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом α” |
- |
1.1 |
1.13 |
1.15 |
1.18 |
|
2 |
Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе α |
- |
1.1 |
1.115 |
1.14 |
1.165 |
|
3 |
VH2O=VH2Oo+0,016(α-1)Vo |
за |
м3/кг |
1,4668 |
- |
- |
1,4803 |
ср. |
- |
1,4693 |
1,4736 |
1,5778 |
|||
4 |
Vг=VRO2+VN2o+VH2O+ (α-1)Vo |
за |
м3/кг |
12,3318 |
- |
- |
13,1813 |
ср. |
- |
12,4911 |
12,7566 |
13,0221 |
|||
5 |
за |
- |
0,1273 |
- |
- |
0.1191 |
|
ср. |
- |
0.1257 |
0.1231 |
0.1206 |
|||
6 |
за |
- |
0.1189 |
- |
- |
0.1123 |
|
ср. |
- |
0.1176 |
0.1155 |
0.1135 |
|||
7 |
rп = rRO2 + rH2O |
за |
- |
0.2462 |
- |
- |
0.2314 |
ср. |
- |
0.2433 |
0.2386 |
0.2341 |
|||
8 |
Gг = 1-Aр/100+1,306Vo |
за |
кг/кг |
16,0115 |
- |
- |
17,1033 |
ср. |
- |
16,2162 |
16,5741 |
16,8986 |
|||
9 |
за |
кг/кг |
0.0001 |
- |
- |
0.0001 |
|
ср. |
- |
0.0001 |
0.0001 |
0.0001 |
|||
10 |
г = Gг/Vг |
за |
кг/м3 |
1.2984 |
- |
- |
1.2975 |
ср. |
- |
1.2982 |
1.2933 |
1.2977 |
(2.1)
Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведенная зольность уноса золы из топки (% кг/ккал): .
В данном случае энтальпия золы не учитывается.
Таблица 2.2.
Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.
Газоход |
Температура газов |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Топка и фестон |
2200 |
10035 |
8484 |
848,4 |
1088,34 |
507 |
2100 |
9528 |
8066 |
806,6 |
1033,4 |
||
505 |
||||||
2000 |
9023 |
7648 |
764,8 |
9787,8 |
||
498 |
||||||
1900 |
8525 |
7230 |
723,0 |
9248 |
||
496 |
||||||
1800 |
8022 |
6812 |
681,2 |
8703,2 |
||
494 |
||||||
1700 |
7528 |
6465 |
640,5 |
8168,5 |
||
492 |
||||||
1600 |
7036 |
5997 |
599,7 |
7635,7 |
||
490 |
||||||
1500 |
6546 |
5590 |
559 |
7105 |
||
482 |
||||||
1400 |
6064 |
5182 |
518,2 |
6582,2 |
||
480 |
||||||
1300 |
5578 |
4775 |
477,5 |
6055,5 |
||
477 |
||||||
1200 |
5101 |
4378 |
437,8 |
5538,8 |
||
466 |
||||||
1100 |
4635 |
3981 |
398,1 |
5033,1 |
||
462 |
||||||
1000 |
4173 |
3584 |
358,4 |
4531,4 |
||
461 |
||||||
900 |
3712 |
3197 |
319,7 |
4031,7 |
||
Пароперегре-ватель |
700 |
2811 |
2445 |
317,85 |
3128,85 |
432 |
600 |
2379 |
2071 |
269,32 |
2648,2 |
||
421 |
||||||
500 |
1958 |
1707 |
221,91 |
2179,91 |
||
413 |
||||||
400 |
1545 |
1351 |
175,63 |
1720,63 |
||
Экономайзер |
500 |
1958 |
1707 |
256,05 |
2214,05 |
413 |
400 |
1545 |
1351 |
202,65 |
264,8 |
||
421 |
||||||
300 |
1142 |
1005 |
150,75 |
1291,75 |
||
Воздухопо-догреватель |
300 |
1142 |
10005 |
180,9 |
1322,9 |
396 |
200 |
752 |
664 |
119,52 |
871,52 |
||
380 |
||||||
100 |
372 |
330 |
54,9 |
431,4 |
Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, (3.1)
или в виде:
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6. (3.2).
Qpp = Qнр + Qв.вн. +iтл , (3.3)
Qpp = Qнp = 3740 ккал/кг (3.4)
В нашем случае при D=35 т/ч:
q3 = 0.5%, q4 = 0%.
где: Iхвo = 9,5*Vo = 9,5 * 10,45= 99,279 ккал/кг.
Величина энтальпии уходящих газов Iух определяется линейной интерполяцией по таблице 2.2 для заданной температуры уходящих газов yx=180oC и коэффициенте избытка воздуха α = α"вп=1,18 (табл1.1).
где Iух=597,6 ккал/кг.
Для всех паровых котлов и топлив, указанных в [1, табл П.1 и П.2], значение должно находиться в пределах 4,5-11%. В нашем случае это условие выполняется.
q5 = 0,75%.
.
не учитывается.
ηпк = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), (3.6)
ηпк = 100 - (5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.
При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q5, приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:
(3.7)
где: ηпк = q1 - коэффициент полезного действия парового котла "брутто",%
(3.8)
где Qпк - количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:
(3.9)
где Dk паропроизводительность котла, т/ч.
Значение энтальпии перегретого пара ine находится по [1, табл. П.7] по заданным давлению Рпе и температуре tne пара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды - по [1, табл. П.6] по заданным температуре tпв и давлению Рпв питательной воды за регулятором питания котла (Рпв=1,08Рб, где Рб - давление в барабане котла).
Pпв = l,08 * 44 = 47,52 кгc/cм2,
. Т.к q4=0
Bр=B
Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.
На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.
Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта.
Расчетную ширину фронтовой и задней стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а ширину боковых стен между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой и задней стен топки определяют по фактическим размерам плоскости, проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.
Площадь боковой стены в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур, пользуясь простейшими математическим приемами.
Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а длину (высоту) по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью, являющейся продолжением ската горизонтального газохода.
Наружный диаметр труб d, шаг между ними S, число труб в экране z и расстояние от оси трубы до обмуровки e принимают по чертежу.
Таблица 5.1.
Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.
№ п/п |
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Источ-ник или фор-мула |
Топочные экраны |
Выходное окно |
||||
Фронтовой |
Боко-вой |
Задний |
||||||||
Основ-ная часть |
Под или хол. вор. |
Основ-ная часть |
Под или хол. вор. |
|||||||
1 |
Расчётная ширина экранированной стены |
bст |
м |
Чертёж и эскиз |
bфст = 5,78 |
bфст = 5,78 |
bбст = 5,02 |
bзст = 5,78 |
bзст = 5,78 |
bок = 5,78 |
2 |
Освещённая длина стены |
lст |
м |
Чертёж и эскиз |
lфст = 13,43 |
lфст = 2,35 |
- |
Lзст = 7,7 |
lзст = 2,5 |
lок = 4,0 |
3 |
Площадь стены |
Fст |
м2 |
bст* lст |
Fфст = 77,63 |
Fфст = 13,58 |
Fбст = 51,37 |
Fзст = 44,5 |
Fзст = 14,47 |
Fок = 23,12 |
4 |
Площадь участка стены, не закрытого экранами, например занятого амбразурами горелок, соплами и т.п. |
F iст |
м2 |
Чертёж и эскиз |
Fфiст = 2,625 |
- |
- |
- |
- |
- |
5 |
Наружный диаметр труб |
d |
м |
Чертёж и эскиз |
dф = dф = dб = dз = dз = dз = 0,06 |
|||||
6 |
Число труб в экране |
z |
шт |
Чертёж и эскиз |
zф = 53 |
zф = 53 |
zб = 45 |
zз = 53 |
zз = 53 |
- |
7 |
Шаг экранных труб |
S |
м |
Чертёж и эскиз |
Sф = 0,1 |
Sф = 0,1 |
Sбср = 0,1 |
Sз = 0,1 |
Sз = 0,1 |
- |
8 |
Относительный шаг труб |
S/d |
- |
- |
1,67 |
1,67 |
1,67 |
1,67 |
1,67 |
- |
9 |
Расстояние от оси трубы до обмуровки |
e |
м |
Чертёж и эскиз |
eф = 0,06 |
eф = 0,06 |
eб = 0,06 |
eз = 0,06 |
eз = 0,06 |
- |
10 |
Относительное расстояние до обмуровки |
e/d |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- |
11 |
Угловой коэффициент экрана |
x |
- |
Ном. 1а |
xф = 0,93 |
xф = 0,1 |
Xб = 0,93 |
xз = 0,93 |
Xз = 1 |
xок = 1 |
12 |
Коэффициент, учитывающий загрязнение |
ζ |
- |
Таблица 2.2 |
ζ ф = 0,65 |
ζ ф = 0,2 |
ζ б = 0,65 |
ζ з = 0,65 |
ζ з = 0,2 |
ζ ок = 0,65 |
13 |
Коэффициент тепловой эффективности экрана |
ψ |
- |
x*ζ |
ψ ф = 0,6045 |
ψ ф = 0,2 |
ψ б = 0,6045 |
ψз = 0,6045 |
Ψз = 0,2 |
Ψок = 0,65 |
Среднее значение тепловой эффективности Ψср для топки в целом определяют по формуле:
,
где в знаменателе расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки, (из табл. 5.1); в числителе алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями ; - площади участков стен i ого экрана, не защищенных трубами.
Площадь стен топки:
F тст = Fфст + Fфст + 2*Fбст + Fзст + Fзст + Fок =
= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м2.
Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:
ψср = [0,6045*(77,63 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +
+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] / 276 = 0,507.
Активный объем топочной камеры определяют по формуле:
Vт = Fбст* bт = 51,35*5,78 = 297 м3 (5.2)
Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:
Sт = 3,6 * Vт / F тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)
, (5.4)
где θт” - безразмерная температура на выходе из топки;
Тт” = vт”+273 абсолютная температура газов на выходе из топки, K;
Ta = νa+273 температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;
aт степень черноты топки;
М параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;
Во критерий Больцмана определяется по формуле:
(5.5)
Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для определения температуры газов на выходе их топки υт”:
(5.7)
где Qpp, q3, q4 по данным пункта 3, q6 в данном случае не учитывается.
Количество тепла вносимое в топку с воздухом:
Qв = Qгв + Qxв = (αт'' - Δαт - Δαпл)∙Iгво + (Δαт + Δαпл)∙Iхво, (5.8)
где Iгво и Iхво энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного: I0гв = 636 ккал/кг; I0хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. αпл = 0.05 присос в топку (из [2, табл.2.3]).
Qв = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.
Подставляя все данные в (5.7) получаем:
Qт = 9548,44*(100 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг
Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е. =, по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения при
Iт=9567,8 Vа=1991oС
М = А В - xт, (5.9)
где А = 0.54 и В = 0.2 опытные коэффициенты.
Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле
xт = xг +Δх, (5.10)
где xг = hг/Нг относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок (от пода топки) к общей высоте топки (от пода топки до середины выходного окна из топки); hг=2,142м, xг = 0.2279
Xг=0,54-0,2*0,2279=0,49
Ориентировочно примем υт'' = 1000°С; при этом Iт'' = 4461 ккал/кг.
Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива от υa до υт'' определяют по формуле
(Vc)ср = (Qт-Iт)/(υа-υт) = (9567,84461)/(19911000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)
где энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов , определяем по таблице 2.2 при
(5.12)
где аф- эффективная степень черноты факела.
При камерном сжигании жидкого топлива основными излучающими компонентами являются трехатомные газы (С02 и H2O). В этом случае аф определяется по формуле
(5.13)
kг = 0.5 (м∙кгс/см2)-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].
В зависимости от rH2O = 0,182 произведение
Рп∙Sт = 1.05 (м∙кгс/см2),
где Pп = P*rп = rп = 0,27 кгc/cм2 (P = 1 кгс/см2).
Пo (5.13) aф = 1 e0,2377*1*3,746 = 0,5917.
По (5.12)
Kc коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами
Так как полученная υт'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υт'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υт = 1059°С и Iт''=4720 ккал/кг.
Qл = φ(Qт Iт) = 0,9919*(9567,8 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)
qV = Bр*Qрр / Vт = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м2*ч) (5.16)
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле
(5.17)
где f = bфст*bбст = 5,87*5,02 = 29,4674 м2 сечение топки.
Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяется по формуле
Fi=ai*b-z1*linp*d, (6.1)
где длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;
- высота газохода, м;
- ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);
- количество труб в ряду;
d - наружный диаметр труб, м.
,,, d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:
Так как Fвx и Fвых отличаются менее чем на 25%, Fcp находится усреднением:
Fср = (Fвх+Fвых)/2
Таблица 6.1.
Конструктивные размеры и характеристики фестона
Наименование величин |
Обозна-чение |
Еди-ница |
Ряды фестона |
Для всего фестона |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
Количество труб в ряду |
z1 |
- |
18 |
18 |
18 |
17 |
- |
Длина трубы в ряду |
li |
м |
4,1 |
4.1 |
4.2 |
4.3 |
- |
Шаг труб: поперечный (поперёк движения газов) продольный (вдоль движения газов) |
S1 |
м |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
S2 |
м |
- |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
|
Угловой коэффициент фестона |
xф |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
Расположение труб (шахматное, коридорное) |
- |
- |
Шахматное |
||||
Расчётная поверхность нагрева |
H |
м2 |
13,9 |
13,9 |
14,2 |
13,8 |
62,72 |
Размеры газохода: высота ширина |
ai |
м |
4.24 |
4.3 |
4.25 |
4.3 |
- |
b |
м |
5,78 |
5,78 |
5,78 |
5,78 |
5,78 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов |
F |
м2 |
20.2 |
20.4 |
20.1 |
20.5 |
20.3 |
Относительный шаг труб: |
|||||||
поперечный |
S1/d |
- |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
продольный |
S2/d |
- |
- |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
Sф |
м |
- |
- |
- |
- |
1,15 |
Hi=π*d*zli*li (6.2)
H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,
H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,
H1 = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м2,
H4 = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м2.
Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле
Нф = Н1 + H2 + Н3 + Н4 = 13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м2 (6.3)
Дополнительная поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле Hдоп = ΣFст*xб, где Fст поверхность стен боковых экранов
Тогда Hдоп = 7,44*0,93 = 6,92 м2 (6.4)
Hф = Hф + Hдoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м2 (6.5)
Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:
Sф = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 1) = 1,15м.
Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2.
Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Величина |
Температура газов перед фестоном |
υф = υт |
˚С |
1058 |
Энтальпия газов перед фестоном |
Iф = Iт |
ккал/кг |
4720 |
Объём газов на выходе из топки |
Vг |
м3/кг |
12,24 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
- |
0,182 |
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов |
rп |
- |
0,27 |
Концентрация золы в газоходе |
μзл |
кг/кг |
- |
Температура состояния насыщения при давлении в барабане |
tн |
˚С |
255 |
:
По таблице 2.2 для полученной при находят энтальпию газов за фестоном и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) () (Iф = 4214,5 ккал/кг.):
Тогда балансовое тепловосприятие фестона:
Qбф = φ(IфIф) = 0,9919*(4720 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)
(6.7)
где тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, ;
k- коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ;
- температурный напор, ;
- расчетный расход топлива,;
H - расчетная поверхность нагрева, .
(6.8)
где α1 - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле
α1=ξ(αк+αл), (6.9)
где αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией,
αл- коэффициент теплоотдачи излучением,
ξ - коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучков ξ = 1.
,
где υ = (υф + υФ)/2 = 983,5 оС, F = Fср = 20,3 м;
W = (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с (6.10)
αк = αн•Cz•Cs•Cф = 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м2*ч*оС)
αн = 38 ккал/(м2*ч*оС) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,
Cz = 0,92 - поправка на число рядов труб по ходу газов,
Cs = 1,05 - поправка на компоновку трубного пучка,
Сф = 0,96 - поправка на изменение физических свойств среды - определяются по ном. 13 [4].
αл = αн*а.
a = 1 - e-kpS, p = 1 кгс/см2, S = 2,30:
a =1 e- 1,1*0,27*1,15 = 0,205
αл = 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м2•ч•OC)
Для определения степени черноты продуктов горения а используют формулу (5.13), где
k•p•S=(kг•rп)•p•S
kг = 1,1 определяются по номограммt 3нно.
Для использования номограммы 19 надо знать температуру загрязненной стенки:
tз = tн + 25 = 255 + 25 → αн = 150 ккал/(м2*ч*оС).
αл=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м2•ч•OC)
α1 = = = 35+42,75 = 77,75 ккaл/(м2•ч•OC)
∆tб = 1014 255 = 759 оС, ∆tм = 953 255 = 698
оС (6.12)
Подставляя найденные k и Δt в формулу (6.7) находим
ккал/кг
Правильность расчета определяется выражением:
% < 5%
Т.к. тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса и теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.
ккал/кг (7.1)
где Dne паропроизводительность котла, кг/ч;
ine, iн соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара: по таблицам термодинамического состояния пара ine определяют по заданным температуре tne и давлению Рпе перегретого пара; iн по давлению пара в барабане Рб;
Δino съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара, ккал/кг. В котле Е-75-40 ГМ можно принять Δino = 10÷20 ккал/кг.
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, принимается для упрощения расчетов равным нулю.
В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг.
Qneк = Qne (7.2)
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
(7.3)
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, ккал/кг:
(7.4)
где Iф'' - окончательное значение энтальпии газов за фестоном;
- по формуле (3.7);
Iхво - по формуле из пункта 3.6;
Δαne - из табл. 1.1.
, (7.5)
где I0гв энтальпия теоретического объема горячего воздуха, по табл. 2.2. при ,
;
- энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счет подачи части горячего воздуха на всос дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах. Из-за наличия предварительного подогрева величину I0в = 81, ккал/кг, определяем по [3, табл. 2.3] и температуре воздуха tв = 60 оС, перед воздухоподогревателем.
Отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому определяется по табл. 1.1:
Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горячего воздуха к теоретически необходимому:
(7.7)
Температура воздуха перед воздухоподогревателем tв должна предотвращать конденсацию водяных паров из газового потока на стенки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпературной коррозии. Топливо в моем случае попадает в класс твердых влажных и в этом случае tв = 50 ÷ 600C. Принимаем tв = 60°C. Из задания tгв = 190°С; tхв = 30°С; Δαвп=0,06 из табл. 1.1.
ккал/кг
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг:
(7.8)
Уравнение решают относительно Iэк”- энтальпия газов за водяным экономайзером, ккал/кг:
(7.9)
Iyx = 350,34 ккал/кг - энтальпия уходящих газов определяется по табл.2.2 для υух= 1600C,
Iпрс = 203,0 ккал/кг - энтальпия теоретического объема воздуха определяют по табл.2.2 при температуре присасываемого воздуха tпрс= (tгв+tв)/2 = (190+60)/2 = 125 oC.
ккал/кг
(7.10)
где Δαэк определяется по табл. 1.1.
ккал/кг
(7.11)
Тепловосприятия поверхностей нагрева берутся из уравнений теплового баланса: Qл , Qфб, Qпекб из (7.3), Qэкб из (7.10), КПД ηпк из (3.6) и потери тепла от механической неполноты сгорания q4 из пункта 3.5.
ккал/кг
Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если невязка
Видно, что в расчете ошибок допущено не было.
Весь расчет пароперегревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз пароперегревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.8. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Номер ступени |
Весь пароперегреватель |
|
1 |
2 |
||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,042 |
0,042 |
0,042 |
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
Число труб в ряду |
z1 |
шт |
64 |
64 |
- |
Число рядов по ходу газов |
z2 |
шт |
6 |
10 |
16 |
Средний поперечный шаг труб |
S1 |
м |
0,09 |
0,09 |
0,09 |
Средний продольный шаг труб |
S2 |
м |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
Средний относительный поперечный шаг |
S1 /d |
- |
2,14 |
2,14 |
2,14 |
Средний относительный продольный шаг |
S2 /d |
- |
2,9 |
2,9 |
2,9 |
Расположение труб |
- |
- |
Коридорное |
||
Характер взаимного движения сред |
- |
- |
Смешанный ток |
||
Длина трубы змеевика |
l |
м |
21 |
25 |
- |
Поверхность, примыкающая к стене |
Fстx |
м2 |
10,3 |
6,65 |
16,95 |
Поверхность нагрева |
H |
м2 |
187,5 |
217,7 |
405,2 |
Высота газохода на входе |
a |
м |
4,125 |
3,25 |
- |
Высота газохода на выходе |
a |
м |
3,6 |
2,7 |
- |
Ширина газохода |
b |
м |
5,78 |
5,78 |
5,78 |
Площадь живого сечения |
Fср |
м2 |
13,1 |
10,6 |
11,6 |
Средняя эффективная толщина излучающего слоя |
S |
м |
- |
- |
0,26 |
Глубина газового объема до пучка |
lоб |
м |
1 |
0,375 |
1,375 |
Глубина пучка |
lп |
м |
0,55 |
1,05 |
1,6 |
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по пару |
m |
шт |
64 |
64 |
64 |
Живое сечение для прохода пара |
f |
м2 |
0,065 |
0,065 |
0,065 |
Площади живых сечений для прохода газов на входе и выходе определяются по формулам
F1 = a*b z1*d*lпр = 4,125*5,78 64*0,042*3,425 =14,6 м2
F1 = a*b z1*d*lпр = 3,25*5,78 64*0,042*2,5 = 12,8 м2
F1 = a*b z2*d*lпр = 3,6*5,78 64*0,042*3,425 = 11,6 м2
F1 = a*b z2*d*lпр = 2,7*5,78 64*0,042*2,5 = 8,9 м2.
Усредняя (так как F1 и F1" отличаются менее чем на 25%), получаем:
F1ср = (F1+ F1)/2 = 13,1 м2
F2ср = (F2+ F2)/2 = 10,6 м2
Средняя эффективная толщина излучающего слоя:
S = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,055/0,001 1) = 0,12 м.
Fстx = (2*lп + 1,64 + 1,52)*b*x = 5,36*5,52*0,7 = 20,71 м2,
где Fстх поверхность труб примыкающих к обмуровке, х=0,7 угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1[2].
Поверхность нагрева определяем по формуле:
H = z1dπl + Fстx
H1 = z1dπl + Fстx = 64*0,042*3,14*21 + 10,3 = 187,5 м2.
H2 = z1dπl + Fстx = 64*0,042*3,14*25 + 6,65 = 217,7 м2.
Живое сечение для прохода пара:
f = mπ(dвн)2 /4 = 64*3,14*0, 0,001296/4 = 0,065 м2
Весь расчет экономайзера сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз экономайзера для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.9. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1.
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Величина |
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,032 |
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,026 |
Число труб в ряду |
z1 |
шт |
25 |
Число рядов по ходу газов |
z2 |
шт |
40 |
Поперечный шаг труб |
S1 |
м |
0,075 |
Продольный шаг труб |
S2 |
м |
0,055 |
Относительный поперечный шаг |
S1 /d |
- |
2,34 |
Относительный продольный шаг |
S2 /d |
- |
1,72 |
Расположение труб |
- |
- |
Шахматное |
Характер взаимного движения сред |
- |
- |
Противоток |
Длина горизонтальной части петли змеевика |
l1 |
м |
5,85 |
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения |
lпр |
м |
6 |
Длина трубы змеевика |
l |
м |
120,3 |
Поверхность нагрева ЭКО |
Hэк.ч |
м2 |
604,4 |
Глубина газохода |
a |
м |
1,9 |
Ширина газохода |
b |
м |
6,16 |
Площадь живого сечения для прохода газов |
Fг |
м2 |
6,9 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
S |
м |
0,122 |
Суммарная глубина газовых объемов до пучков |
lоб |
м |
3,45 |
Суммарная глубина пучков труб |
lп |
м |
2,25 |
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по воде |
m |
шт |
50 |
Живое сечение для прохода воды |
f |
м2 |
0,02 |
Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном смывании его газами определяют по формуле:
Fг = ab z1dlпр = 1,9*6,16 25*0,032*6 = 6,9 м2
Площадь живого сечения для прохода воды определяют по формуле:
f = mπ(dвн)2 /4 = 50*3,14* 0,000676/4 = 0,027 м2
Длина змеевика определяется по формуле:
l = l1(z2/2) + (z2/2-1)πS2 = 5,85(40/2) + (40/2-1)*3,14*0,055 = 120,3 м
Поверхность нагрева экономайзера по формуле:
H = πdlm = 3,14*0,032*78,8*50 = 604,4 м2
Эффективная толщина излучающего слоя
S = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,044/0,001024 1) = 0,122 м
Весь расчет воздухоподогревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз воздухоподогревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.10. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1.
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя.
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Величина |
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,04 |
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,0368 |
Число труб в ряду (поперек движения воздуха) |
z1 |
шт |
100 |
Число рядов труб по ходу воздуха |
z2 |
шт |
39 |
Поперечный шаг труб |
S1 |
м |
0,06 |
Продольный шаг труб |
S2 |
м |
0,042 |
Относительный поперечный шаг |
S1 /d |
- |
1,5 |
Относительный продольный шаг |
S2 /d |
- |
1,05 |
Расположение труб |
- |
- |
Шахматное |
Характер омывания труб газами |
- |
- |
Продольное |
Характер омывания труб воздухом |
- |
- |
Поперечное |
Число труб, включенное параллельно по газам |
z0 |
шт |
3900 |
Площадь живого сечения для прохода газов |
Fг |
м2 |
4,15 |
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха |
b |
м |
6,122 |
Высота одного хода по воздуху (заводская) |
hx |
м |
2,725 |
Площадь живого сечения для прохода воздуха (зав.) |
Fв |
м2 |
5,775 |
Поверхность нагрева ВЗП |
Hвп |
м2 |
2563 |
Определяется общее количество труб включенных параллельно по газам:
zo=z1*z2=100*39=3900.
Площадь живого сечения для прохода газов определяют по формуле:
Площадь живого сечения для прохода воздуха определяют по формуле:
Fв = hx(b z1d) = 2,725(6,122 100*0,04) = 5,755 м2,
Суммарная высота всех газоходов по воздуху:
hтр = 3hx = 2*2,725 = 5,45 м.
Поверхность нагрева воздухоподогревателя:
Hвп = πdсрhтрz0 = 3,14*0,0384*5,45*3900 = 2563 м2.
Эффективная площадь излучающего слоя:
м
По всем перечисленным характеристикам заполняются таблицы для расчета трактов котла на компьютере при помощи программы "ТРАКТ". Схема трактов на рис.11.
При машинном расчете подбором Hэко, Hпе, Hух необходимо добиться,чтобы энтальпия пара за барабаном и насыщения была бы равна 668-669 и добиться, чтобы температуры tпе, tгв, tух должны быть приблизительно равны заданным.
В результате компьютерного расчета получили:
Hвзп =2563 м2 по расчету
Hвзп =1995 м2
Hэко =604,4 м2 по расчету
Hэко =485 м2
Hкп2 =217,7 м2 по расчету
Hкп2 =266 м2
Поверхность экономайзера увеличилась, следовательно увеличилось число рядов:
число рядов увеличилось на 8шт.
В воздухоподогревателе изменили высоту одного хода по воздуху:
м
м
Поверхность нагрева КП2 увеличилась следовательно увеличилоси количество петель в данном случае на 1 петлю:
Длина змеевика в ЭКО :
м
Компоновка хвостовых поверхностей нагрева представлена на рис.12.
Специальное задание.
Изменение доли рециркуляции в топку.
Для того,чтобы выполнить спечзадание использовалась программа “Тракт”.
При работе с программой исходная информация меняется в строках 205001 и 208014.
Характеристика |
Вариант |
||
Базовый |
Первый |
Второй |
|
r |
0 |
0,125 |
0,25 |
q3, % |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
q4, % |
0 |
0,1 |
0,3 |
Газовое регулирование осуществляют рециркуляцией продуктов сгорания, поворотными горелками, переключенинм ярусов горелок, байпасированием продуктов сгорания.
Газовое регулирование применяют для поддержания требуемой температуры пара промежуточного перегрева. Газовое регулирование вызыывает дополнитнльный расход энергии на тягу или потерю тепла с уходящими газами, а также оказывает влияние напервичного пара, что усложняет эксплуотацию.
Отбираемые из конвективной шахты при температуре 259-350 oС (обычно после экономайзера) продукты сгорания рециркуляционным дымососом нагнетаются в топочную камеру, что позволяет перераспределить тепло менжду отдельными поверхностями нагрева в зависимости от принятого коэффициента рециркуляции. Чем выше этот коэффициент, тем больше полученный тепловой эффект.
Рециркулирующие продукы сгорания можно вводить в верхнюю или нижнюю часть топки. Сброс продуктов сгорания в нижнюю часть топки приводит к ослаблению прямой отдачи в топке и к повышению температуры продуктов сгорания на выходе из неё. Рециркуляция увеличивает также количество продуктов сгорания, проходящих через пароперегреватель. Оба обстоятельства вызывают увеличение конвективного теплообмена и повышение температуры перегретого пара. Рециркуляция также приводит к увеличению объема продуктов сгорания, но без повышения общего избытка воздуха в уходящих газах. Увеличенный объем продуктов сгорания в газоходах при рециркуляции несколько повышает , в связи с чем потеря тепла q2 возрастает.
Охлаждение продуктов сгорания при рециркуляции несколько снижает паропроизводительность, для восстановления которой увеличивают расход топлива, что дополнительно снижает КПД агрегата.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
56234. | Опорная таблица для анализа и конструирования учебного занятия | 133 KB | |
Организационный этап Подготовка учащихся к работе на уроке: обеспечение нормальной внешней обстановки для работы на учебном занятии; психологическая подготовка учащихся к ОБЩЕНИЮ на учебном занятии Приветствие фиксация отсутствующих; проверка подготовленности учащихся к учебному занятию... | |||
56235. | ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СОВРЕМЕННОГО УРОКА | 107.5 KB | |
Смена вариантов по образцу; творческое применение и добывание знаний освоение способов деятельности путем решения проблемных задач построенных на основе ранее усвоенных знаний и умений; обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных знаний... | |||
56236. | Структура урока по физической культуре | 43 KB | |
Структура урока помогает учителю в рациональном подборе упражнений наиболее правильном расположении материала и определении возможной нагрузки на уроке. | |||
56237. | Структура урока технологии в начальных классах | 158.5 KB | |
По содержанию деятельности учащихся урок технологии трудового обучения может быть разделен на 5 частей этапов: Постановка цели темы трудовой и учебных задач урока. | |||
56238. | СТРУКТУРА УРОКА РУССКОГО ЯЗЫКА | 61.5 KB | |
Следует отметить отсутствующих учащихся обратить внимание на внешний вид учеников состояние класса. На каждом уроке русского языка осуществляется проверка знаний и навыков учащихся. | |||
56241. | ЗАГАЛЬНЕ УЯВЛЕННЯ ПРО НАУКУ ТА СПЕЦИФІКА СУЧАСНОЇ НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ | 19.91 KB | |
Всю сукупність пізнавальних дій людей прийнято поділяти на дві групи: діяльність, яка здійснюється в рамках конкретних видів діяльності людини (предметно-практичної, комунікативної, ціннісно-орієнтовної; і діяльність, яка ведеться в рамках науки як особливого виду діяльності людини, спрямована на виробництво нових знань про навколишній реальності | |||
56242. | Проблеми струмка Холодного | 509.5 KB | |
Людина не може жити без чистого повітря води свіжої зелені сонячних променівУсе живе вимагає уваги й поваги. Характеристика та мета обраного маршруту Екологічна стежина розпочинається біля запруди ставка Холодного продовжується... | |||