Екатеринбургский энергетический техникум

Содержание

 

Введение

1. Топливо

2. Объёмы и теплосодержание воздуха и продуктов сгорания топлива

2.1 Избыток воздуха и присосы по газоходам

2.2 Объёмы газов при полном сгорании и α > 1

2.3 Энтальпия дымовых газов

3. Расход топлива

3.1 Тепловой баланс котла

3.2 Определение тепловых потерь котла

3.3 Полное количество теплоты, полезно отданное в котел

3.4 Расход топлива, подаваемого в топку

4. Топочная камера

4.1 Расчет конструктивных размеров топки

4.2 Полезное тепловыделение в топке и теоретическая температура горения

4.3 Температура газов на выходе из топки

5. Конвективные поверхности нагрева

5.1 Расчёт фестона

5.2 Расчёт пароперегревателя

5.3 Расчёт второй ступени пароперегревателя

5.4 Расчёт первой ступени пароперегревателя

6. Хвостовые поверхности нагрева

6.1 Распределение тепла при компоновке в «рассечку»

6.2 Расчёт воздухоподогревателя

6.3 Расчёт водяного экономайзера.

Заключение

Используемая литература

 

Министерство энергетики России

Екатеринбургский энергетический техникум

АДАНИЕ

На курсовой проект по котельным установкам

 

Студента Будаев Захар Юрьевич группы ВТЗ Т -402

Специальности Теплотехник

 

Тема проекта: «ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛОАГРЕГЕТА» ПК- 19

I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Номинальная часовая производительность ПК – 19 118 т/час

2. Параметры пара за парозапорной задвижкой: давление 9, 8 МПа, температура 510^оС

3. Продувка к.а. в % Л

4. Вид топлива Каменный уголь 69 марки (ГР)

5.Содержание в топливе балласта: —

Золы А^р ------------ 29, 6%

Влаги W^Р 7.5%

6.Метод сжигания топлива Камерный

7.Температура окружающей среды__________ 30°С

8. Температура уходящих газов 142 ° С

9. Температура питательной воды 145 °С

10.Температура горячего воздуха 375 °С

П. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. Вспомогательные расчеты по топливу, воздуху и продуктам сгорания:

а)  выбор коэффициентов избытка воздуха в основных точках газового тракта;

б) расчет в объемах трехатомных, двухатомных газов, водяных паров и полного объема продуктов сгорания;

в)   расчет теплоснабжения продуктов сгорания топлива с учетом потерь от механического недожога.

Построение диаграммы Ы в масштабе с последующим нанесением расчетных точек

2. Составление теплового баланса котлоагрегата. Выявление потерь от механического и химического недожога с уходящими газами и вследствие теплообмена с окружающей средой. Определение КПД брутто котлоагрегата и часового расхода натурального топлива.

3. Расчет топки:

а) расчет размеров топки;

б) расчет теплопередачи в топке с выявлением температуры газов на выходе из топки.

4. Расчет конвективной поверхности нагрева. Расчет живых сечений газоходов и фактических скоростей газов. Расчет коэффициента теплопередачи. Определение температуры дымовых газов. Расчет коэффициента теплопередачи. Определение температуры дымовых газов на выходе из соответствующего пучка кипятильных труб.

5. Расчет пароперегревателя. Определение температуры газов за пароперегревателями. Расчет скоростей газов и пара. Определение коэффициента теплопередачи. Проверка поверхности нагрева пароперегревателя.

6. Расчет воздухоподогревателя. Тепловой баланс газохода. Расчет температуры газов перед воздухоподогревателем и скоростей газов и воздуха. Определение коэффициента теплопередачи и проверка поверхности нагрева.

7. Расчет водяного экономайзера. Тепловой баланс газохода. Расчет температуры воды за экономайзером. Нахождение скоростей газов и воды. Определение коэффициентов теплопередачи. Проверка поверхности нагрева.

8. Составление теплового баланса по пароводяному и по газовому тракту.

9. Общий анализ полученных в расчете показателей.

III. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Продольный разрез котлоагрегата в масштабе 1: 50 со всеми хвостовыми поверхностями нагрева

2. Поперечный разрез котлоагрегата по топке и хвостовым поверхностям нагрева в масштабе _1; : 50. Левая и правая половины составлены из разрезов по различным плоскостям.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. На чертежах, должны быть показаны основные части котла, экрана, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, топочная камера, колосниковая решетка или амбразуры и отверствия для горелок, обмуровка, изоляция, каркас, фундамент под основные несущие колонны, арматура, гарнитура, сепарационные устройства и трубопроводы, соединяющиеся узлы котлоагрегата (в пределах котла), а также, основные конструктивные размеры, используемые и полученные учащимися в расчете.

2. Отдельные элементы (например: топка, экраны, пароперегреватель и хвостовые поверхности нагрева) должны быть реконструированы только в том случае, если они не удовлетворяют своему назначению (необходимость реконструкции должна быть обоснована).

3. Объем текстовой части 30-40 страниц нормального формата. В пояснительной записке должно быть краткое описание заданного парогенератора и его конструктивные характеристики. Расчеты по топливу и газам приводят в виде таблиц. Тепловой расчет оформляется в виде таблицы, в которой должно указываться наименование расчетной величины ее размерность, расчетная формула (или указывается, где взята эта величина) и расчет. Все расчеты должны производиться в системе «СИ». Расчеты отдельных узлов должны сопровождаться эскизами с указанием всех конструктивных размеров, используемых в расчете. В конце расчета должна быть приведена сводная таблица результатов теплового расчета и на основании ее сделан подробный анализ результатов расчета.

К ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ПРИЛОЖЕНЫ ГРАФИКИ, ВЫПОЛНЕННЫЕ НА МИЛЛИМЕТРОВОЙ БУМАГЕ.

Дата выдачи курсового проекта 22. 10. 2008.

Срок сдачи__________ 2008-года. Задание составил преподаватель

Рассмотрено и утверждено на заседании технологической комиссии.

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ КОМИССИИ:

 

Введение

 

Котельный агрегат ПК – 19имеет технические характеристики: давление перегретого пара 9, 8 МПа, температура перегретого пара 510 ^°С. В зависимости от вида используемого твердого топлива изменяются поверхности нагрева конвективного пароперегревателя, второй ступени экономайзера и воздухоподогревателя.

Пароперегреватель котла состоит из поверхности нагрева, расположенной на потолке топки и конвективной опускной шахты, ширмового пакета, размещенного за фестоном, и конвективного пакета, устанавливаемого за ширмовым пакетом. Регулирование температуры пара осуществляется впрыском конденсата в трубопровод, соединяющий ширмовой и конвективные пакеты пароперегревателя.

Экономайзер и воздухоподогреватель двухступенчатые. Экономайзер выполнен из змеевиков горизонтальных труб малого диаметра. Конвективная шахта начиная со второй ступени воздухоподогревателя, разделена по глубине шахты на две половины для лучшей организации теплообмена в воздухоподогревателе и облегчения блочного изготовления. Топка имеет натрубную обмуровку. Котел скомпонован по П-образной схеме. Топка образует подъемную шахту, пароперегреватель расположен в горизонтальном газоводе, а конвективные поверхности нагрева в опускной шахте.

Котлоагрегат снабжен всей необходимой регулирующей и запорной арматурой. Для обслуживания котлоагрегата комплексно поставляются мосты и лестницы.

Топливо

 

Твердое топливо - каменный уголь марки Г Уральского месторождения

Химический состав заданного вида топлива.

Состав рабочей массы топлива, в %

W^р=7, 5 - влажность

А^р= 29, 6 – зольность

S^р_ор+к =0, 4 – сера органическая и колчеданная

Ѕ^р_к=0.4 сера органическая и колчеданная

C^р=50, 9 - углерод

H^р=3, 6 -водород

N^р=0, 6 - азот

О^р=7, 4 - кислород

Q_н^р=4790 ккал/кг – низшая теплота сгорания топлива

W^п = 1, 57%× 10³ кг/ккал – влажность приведенная

А^п=6, 18%× 10³ кг/ккал - зольность приведенная

а_ун=0.95

 

2. Объемы и теплосодержание воздуха и продуктов сгорания топлива

 

Твердое топливо

Объем водяных паров:

 

V_H2O=V^O_H2O+0.0161  (α -1)  V^O нм³/кг (2.4)

 

Объем газов:

 

V_Г=V_RO2+V^O_N2+V_H2O+(α -1)  V^O нм³/кг (2.5)

 

Вес дымовых газов G_Г определяем по формуле:

 

G_Г=1-А_р +1, 306α V^o  кг/кг (2.6)

   100

 

Объемные доли трехатомных газов и водяных паров, численно равные парциальным давлениям газов при общем давлении кгс/см², определяем по формулам Трехатомные газы:

Водяные пары:

 

ح _н2о= V_H2O /V_Г (2.8)

 

Концентрация золы в дымовых газах определяем по формуле:

 

кг/кг (2.9)

 

где α _УН-доля золы топлива, уносимая газами. Определяем по таблице XVII.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.2

 

Таблица 2.2 - Объем и вес дымовых газов, объемные доли трехатомных газов и водяных паров, концентрация золы:

	Размерность		Vо=5, 25 VоN2=4, 14   VRO2=0.95 VоH2O=0.56
			Топка и фестон								Воздухоподогр 1 ст
1	2	3	4		5	6	7			8	9
Коэфф-нт избытка воздуха за газоходом, α ’’	—		1, 2		1, 23	1, 25	1, 28			1, 3	1, 33
Коэфф-нт избытка воздуха средний для газохода, α ср	—		1, 165		1, 215	1, 24	1, 265			1.29	1, 315
VH2O=VoH2O+ 0.016(α -1)× Vо	нм3 ____ кг	за	0, 576
		средн			0, 578	0, 58	0, 582			0, 584	0, 586
VГ=VRO2+VON2+VH2O+(α -1)VO	нм3 кг	за	6, 716
		средн			6, 796	6, 93	7.063			7.196	7.329
ح RO2= VRO2 VГ		за	0, 142
		средн			0, 165	0, 137	0, 134			0, 132	0, 129
ح н2о= VH2O VГ		за	0, 083
		средн			0, 097	0, 08	0, 079			0, 077	0, 076
1	2	3	4	5		6		7	8		9
µ=Ар× α ун _------ 100× Gг	кг/кг	за	0, 031
	кг/кг	средн		0, 031		0, 03		0, 029	0, 029		0, 028
ح п = ح RO2 + ح H2O		за	0, 225
		средн		0, 262		0, 217		0, 213	0, 209		0, 205
Gг=1-Ар+ 100 1, 306α Vo	кг/кг	за	8, 932
	кг/кг	средн		9.034		9.206		9, 377	9, 548		9, 720
Удельный вес дымовых газов СРЕДНИЙ YГ=GГ VГ	КГ НМ3		1, 329	1, 329		1, 328		1, 327	1, 326		1, 326

 

Энтальпия дымовых газов

 

Теоретическое количество воздуха:

V^о=0, 0889 (С^р+0, 375 S^р_ор+к)+0, 265 Н^р- 0, 0333 О^р (2.10)

V^o=0.0889  (50.9+.375 0.4)+0.265 3.6-0.0333 7.4

V^o=5.25м³/кг

 

Теоретический объем азота:

 

V^o_N2=0.79 V^o+0.8 N^р/100 (2.11)

V^о_N2=0.79 5.25+0.8 0.6/100

V^o_N2= 4.14м³/кг

 

Объем трехатомных газов:

 

V_RO2=1.866 (C^р+0, 375 S^р_ор+к)/100 (2.12)

V_RO2=1.866 (50.9+.375 0.4)/100

V_RO2=0.95м³/кг

 

Объем водяных паров:

 

V^o_H2O=0.111 H^р+, 0124 W^р+0, 0161 V^o (2.13)

V^o_H2O=0.111 3.6+.0124 7.5+0.0161 5.25

V^o_H2O=0.56 м³/кг

 

Энтальпия дымовых газов на 1кг сжигаемого топлива подсчитывается по формуле:

 

H_г=H ^о_Г +(α -1)  H^о_B+H_ЗЛ , кДж/кг (2.14)

 

Где H^о_Г- энтальпия газов при α =1 и температуре газов  ^о С;

H^о_В - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре ^о С;

H^о_Г – вычесляем по формуле:

 

H^о_Г = V_RO2(C )_CO2+V^o_N2(C )_N2+V^o_H2O(C )_H2O, кДж/кг (2.15)

 

Где С  - энтальпия 1 нм³ газа, входящего в состав дымовых газов, при данной температуре оС, определяем по таблице XIII.

H^О_В- вычесляем по формуле:

H^о_В=V^o(C )_В, кДж/кг (2.16)

Где (С )_В –энтальпия воздуха при температуре ^оС, определяем по таблице XIII.

H_ЗЛ -энтальпия золы, содержащейся в дымовых газах.

H_ЗЛ – вычесляем по формуле:

 

H_зл=(C )_зл Ар  α _ун /100, кДж/кг (2.17)

 

Где (С )_ЗЛ – энтальпия 1 кг золы, определяем по таблице XIII.

а_УН – доля золы топлива, уносимой газами, определена выше.

 

Результаты подсчета теплосодержаний сводятся в таблицу 2.3

 

Расход топлива

 

Тепловой баланс котла

 

Устанавливаем равенство между поступившим в котел количеством теплоты Q^Р_Р и низшей теплотой сгорания топлива Q^Р_н.

 

Q^Р_Р = Q ^Р_Н -для каменных углей.

Q^Р_Н =4790кКал/кг× 4, 19

Q^Р_Н=20070, 1 кДж/кг

 

Топочная камера

Расчет фестона

 

Конструктивный расчет

Рисунок 5.1 - Эскиз фестона.

 

Фактическая конструкция фестона берется по чертежу котла. Фестон рассчитывается как обычный шахматный пучок.

Эффективная толщина излучающего слоя S определяется по формуле:

 

S =  (5.1)

 

где S₁- поперечный шаг трубы S₁ =270 мм по чертеж

S₂- продольный шаг трубы S₂ =300мм по чертежу

d - наружный диаметр труб d =76× 6 мм.

 

S =

S =1, 15м

 

Принимаем температуру дымовых газов за фестоном на 50 градусов ниже, чем на выходе из топки

 

_ф˝ = _т˝ -50=970-50=920;

 

Средняя температура дымовых газов в фестоне

 

 

Средне секундный объём газов

 

V_сек= =

V_сек=148, 15 м³/с;

ω _г=  F_ср-среднее сечение для прохода газов

F_ср =В_ок× L_ок-Z_рд× L_ок × d

 

где:

В –ширина выходного окна из топки

L_ок -длинна выходного окна

Z_рд-количество труб в одном ряду

В_ок =В=7.29м

L_ок=4.5м по конструктивным характеристикам

 

Z_рд=  

 

Z- количество труб по задней стенке котла

Z =7.17/0.09=80 Z_рд =80/3=27 штук.

F_ср=7.29× 4.5-27× 7.29× 0.076=23.57м²

 

ω _г= =6.24;

 

Количество тепла переданного в фестоне по Ур.теплового баланса

 

Q^б_ф=φ (Н˝ _т- Н˝ _ф)

 

φ – коэффициент сохранения тепла

 

φ =1-  = 1- = 0, 991;

 

Н˝ _т –энтальпия дымовых газов на выходе из топки

Н˝ _ф - энтальпия дымовых газов за фестоном

 

Н˝ _т =  кДж/кг

Н˝ _ф =  кДж/кг

Q^б_ф = 0.99× (10355, 2-9943, 73)= 510, 9кдж/кг;

Q^т_ф =  кдж/кг

 

Q^т_ф –количество теплоты полезной отданной газами и воспринятой расчетной поверхностью нагрева фестона

∆ t_ср-средний температурный напор в фестоне

 

∆ t_ср = - t_кип (C°)

 

t_кип - температура кипения воды при давлении в барабане котла

t_кип = 313.9[2; c 30]

∆ t_ср = 945-314=631C°;

 

Н_ф=Z× L_ср× π × d

 

L_ср –средняя длинна труб в фестоне

L_ср =4.5м-по конструктивным особенностям

Н_ф=80× 4.5× 3.14× 0.076=85.91м²

К- коэффициент теплоотдачи, от газов, к обогреваемой среде

 

К =ψ × α ₁

 

ψ =0.65 α ₁ - коэффициент теплопередачи от газов к стенке

 

α ₁ =ξ × ( α _к+ α _л)

 

где- ξ коэффициент использования тепловосприятия

ξ =1 α _к – коэффициент теплоотдачи конвекцей

 

α _к =α ^к_н× C_z× C_s× C_ф

σ ₁=S₁/d = 270/76 = 3/55

                                   - относительные поперечный и

                                   продольный шаги

σ ₂=300/76=3.95=4 труб

 

C_z = 0.9 C_s = 0.91 C_ф = 0.95 – поправочный коэффициент учитывающий конструктивные особенности фестона

α ^к_н =44 коэффициент теплоотдачи найденный по номограмме 13

 

α _к =44× 0, 89*0, 91*0, 96=34, 21кКал/м²*ч*^оС;

 

α _л= α ^к_н× а - для запылённого потока

Z=3 ряда.

α _л - коэффициент теплоотдачи излучением;

а –степень черноты:

 

РпS =Р× ح _п× S =1× 0.225× 1.15=0.25;

К_г=1м× кг× с/м²;

К_зл=7.4 м× кг× с/м² (по номограмме);

KPS=(1× 0.225+7.4× 0.031)× 1.15=0.52;

а=0.41;

 

t_з- емпература загрязнённой стенки:

 

t_з = t_кип+ ∆ t;

t_з =314+80=394º С;

∆ t =80 º С;

α ^н_л=130*0, 41=53, 3 кКал./ч * м* º С ².

α ₁=ξ × (34.24+ 53, 3) =68, 8 кКал/ ч * м².* º С;

К=0.65× 68, 8=44, 72 кКал/ ч * м².* º С;;

Q^т_ф=  = =572.55 кдж/кг; (5, 6)

 

Так как расхождение между количеством тепла подсчитанного по уравнениям теплового баланса и теплопередачи более 5% произвожу перерасчёт и принимаю температуру дымовых газов за фестоном

 

˝ _ф=920 º С

Н˝ _ф =  кдж/кг;

Q^б_ф = 0.99× (9943, 73-9708, 6)=232, 7кдж/кг

 º С

∆ t_ср=930-314=616 º С

Q^т_ф = = =565, 6 кдж/кг

× 100 × 100=1.21%

 

Вывод так как расхождение между количеством теплоты равняется 1, 21% расчет фестона закончен.

 

Расчет пароперегревателя

 

 

Рисунок 5.2.1 Эскиз пароперегревателя.

1.Барабан

2.Выходной коллектор

3.Промежуточны и коллектор 4.1 ступень пароперегревателя 5.2 ступень пароперегревателя

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте был проведён поверочный расчет котельного агрегата ПК -19 при камерном сжигании каменного угля с низшей теплотой сгорания равной 18394.1кДж/кг и с температурой дымовых газов после котла равной 140^оС.

В ходе проектирования были найдены промежуточные температуры дымовых газов между поверхностями нагрева котла и определены их основные конструктивные характеристики.

 

Используемая литература

 

1.Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Котельные установки ТЭС»

2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. «Энергия», 1973.

З. М.И.Резников. Ю.М. Липов. Котельные установки электростанций. Москва «Энергоатомиздат.» 1987г.

4. А.А.Александров. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Москва 1999 г.

Содержание

 

Введение

1. Топливо

2. Объёмы и теплосодержание воздуха и продуктов сгорания топлива

2.1 Избыток воздуха и присосы по газоходам

2.2 Объёмы газов при полном сгорании и α > 1

2.3 Энтальпия дымовых газов

3. Расход топлива

3.1 Тепловой баланс котла

3.2 Определение тепловых потерь котла

3.3 Полное количество теплоты, полезно отданное в котел

3.4 Расход топлива, подаваемого в топку

4. Топочная камера

4.1 Расчет конструктивных размеров топки

4.2 Полезное тепловыделение в топке и теоретическая температура горения

4.3 Температура газов на выходе из топки

5. Конвективные поверхности нагрева

5.1 Расчёт фестона

5.2 Расчёт пароперегревателя

5.3 Расчёт второй ступени пароперегревателя

5.4 Расчёт первой ступени пароперегревателя

6. Хвостовые поверхности нагрева

6.1 Распределение тепла при компоновке в «рассечку»

6.2 Расчёт воздухоподогревателя

6.3 Расчёт водяного экономайзера.

Заключение

Используемая литература

 

Министерство энергетики России

Екатеринбургский энергетический техникум

АДАНИЕ

12345Следующая ⇒

Поделиться: