На тему :«Тепловой расчет парового котла»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

На тему: «Тепловой расчет парового котла»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ»

для специальности

140102 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование

 

Одобрено на заседании ЦК

теплотехнических дисциплин

№___ от __ _________ 2011г.

 

 

Разработал:

Преподаватель Ткачев П.М.

 

 

Белгород 2011

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящие методические указания знакомят студентов с порядком и методикой тепло­вого расчета паровых котлов производственно-отопительных котельных при выполнении кур­сового проекта по дисциплине «Котельные установки».

В основу методики расчетов, справочных и нормативных материалов положен «Тепло­вой расчет котлов (Нормативный метод)» ([1]).

В приложениях к методическим указаниям «Справочные и нормативные материалы» (да­лее - Приложение) номера таблиц и номограмм сохранены такими же, как в [1].

Условные обозначения величин приняты по [1].

Методические указания составлены для следующих условий проектирования:

- расчеты выполняются на номинальную нагрузку котла;

- котел двухбарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, гори­зонтальной ориентации типа ДКВР и Е (ДЕ);

- топливо - природный или попутный газ;

- низкотемпературная поверхность нагрева состоит из экономайзера, вынесенного за пределы котла;

- насыщенный пар, перегретый пар и котловая вода «на сторону» не отдаются;

- другие конструктивные и технические условия оговариваются по тексту. Курсовой проект выполняется по заданию, выдаваемому преподавателем каждому студенту. Задание содержит исходные данные, приведенные в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные к курсовому проекту

Тип котла
Паропроизводительность D. т/ч
Температура перегретого пара на выходе из пароперегревателя tпе, °С
Температура питательной воды tп-в, °С
Давление перегретого пара на выходе из пароперегревателя Р, МПа
Температура уходящих газов tух, °С
Температура воздуха в помещении (температура холодного воздуха) t хв, °С
Доля непрерывной продувки котла , %
Газопровод

Тепловой расчет котла может быть поверочным и конструктивным.

В поверочном тепловом расчете котла по принятой конструкции и размерам котла для заданных нагрузок и вида топлива определяются температуры воды, пара, воздуха и газов на границе между отдельными поверхностями нагрева, коэффициент полезного действия котла, расход топлива, расход и скорости пара, воздуха и дымовых газов.

Поверочный расчет производится для оценки показателей экономичности и надежности работы котла на заданном виде топлива, выявления необходимых реконструктивных меро­приятий, выбора вспомогательного оборудования и получения исходных материалов для про­ведения расчетов: аэродинамического, гидравлического, температуры металла и прочности труб, интенсивности коррозии и др.

В конструктивном тепловом расчете определяют размеры топки и поверхностей нагрева котла, необходимые для обеспечения номинальной паропроизводительности при длительной эксплуатации и номинальных величинах параметров пара и питательной воды, принятых пока­зателях экономичности и характеристиках топлива.

Результаты конструктивного расчета используются для выбора вспомогательного обо­рудования и оценки аэродинамических, гидравлических, прочностных и других характеристик надежности котла.

В курсовом проекте студенты составляют тепловой баланс котла, выполняют повероч­ный расчет топки.

Графическая часть курсового проекта состоит из вертикального и горизонтального разреза котла по сечениям, за­данным руководителем проекта.

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Введение

1. Краткое описание котла

2. Тепловой расчет котла

2.1 Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

2.2 Тепловой баланс котла и расход топлива _;

2.3 Поверочный расчет теплообмена в топочной камере

Заключение

 

 

ОПИСАНИЕ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ТИПОВ ДКВР И Е (ДЕ)

Котлы типа ДКВР

ДКВР - двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструирован­ный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насы­щенного и перегретого пара.

Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т. е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и в ширину при сохранении высоты.

Котлы выпускаются Бийским котельным заводом производительностью 2, 5; 4; 6, 5; 10 и 20 т/ч с избыточным давлением пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем -давление пара за перегревателем) 1, 3 МПа и некоторые типы котлов с давлением 2, 3 и 3, 9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1, 3 МПа до 250 °С, с давлением 2, 3 МПа - до 370 °С, с давлением 3, 9 МПа - до 440 °С.

Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид ис­пользуемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.

Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.

Котлы паропроизводительностью 2, 5; 4; 6, 5 т/ч выполняются с удлиненным верхним ба­рабаном, 10 т/ч - с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч - с коротким верхним барабаном.

Газомазутные котлы ДКВР-2, 5; 4; 6, 5 т/ч с избыточным давлением 1, 3 МПа выпускают­ся с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, котлы ДКВР-10 т/ч - с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуров­ке, ДКВР-20 т/ч - с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.

Котлы ДКВР-2, 5; 4; 6, 5; 10 т/ч с удлиненным барабаном поставляются в полностью соб­ранном виде без обмуровки.

Котлы ДКВР-10 и 20 т/ч с коротким барабаном поставляются тремя блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обму­ровкой могут поставляться вместе с обмуровкой.

Котлы с удлиненным верхним барабаном имеют одну ступень испарения, с коротким верхним барабаном - две ступени испарения.

Схема котла ДКВР с длинным верхним барабаном приведена на рисунке 1.1,

Рисунок 1.1 Схема парового котла типа ДКВР с длинным верхним барабаном:

1 - продувочный вентиль; 2 - предохранительный клапан; 3 - водоуказательное стекло; 4 - регулятор питания; 5 — вен­тиль ввода химикатов; 6 - обратный клапан; 7 - вентиль насыщенного пара; 8 - верхний барабан; 9 - обдувочная линия; - 10 – вентильперегретого пара: 11 - спускной вентиль; 12- пароперегреватель; 13 - вентили для спуска воды из котла;

14- нижний барабан; 15 - кипятильные трубы; 16 - экранный коллектор; 17- экранная труба: 18 - водоопускная труба.

 

На рисунке 1.1 котел имеет верхний длинный и короткий нижний барабаны, расположенные вдоль оси котла. Барабаны соединены развальцованными в них стальными бесшовными кипятильными трубами, образующими развитый конвективный пучок. Перед конвективным пучком расположена экранированная топочная камера.

Топочная камера для исключения затягивания пламени в конвективный пучок и умень­шения потерь теплоты с уносом и химическим недожогом разделяется шамотной перегородкой на собственно топку и камеру догорания (или поворотную камеру).

Котлы ДКВР-2, 5; 4; 6, 5 т/ч в топке имеют два боковых экрана - фронтового и заднего экранов у них нет.

Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют четыре экрана: фронто­вой, задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от зад­него меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схемой питания. Задний эк­ран установлен перед шамотной перегородкой.

Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб боковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам), которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой тру­бой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной (соединительной) трубой с нижним барабаном. Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боко­вых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем бара­бане и повышает кратность циркуляции.

Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние - в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной необогреваемой трубе, а задний экран - по перепускной трубе из нижнего барабана.

Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выхо­де из котла, вода идет не вверх, а вниз.

Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанав­ливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, вследствие чего первый ряд кон­вективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.

Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разде­ляющая его на первый и второй газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное ок­но, расположенное с левой стороны в задней стенке.

В котлах с перегревом пара пароперегреватель устанавливается в первом газоходе после второго-третьего ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).

Питательная вода подается в верхний барабан и в его водяном пространстве распределя­ется по перфорированной трубе.

Барабан оборудован устройствами для непрерывной продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.

Нижний барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе про­изводится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.

 

Рисунок 1.2 Вертикально-водотрубный котел конструкции ДКВР-6, 5

с газомазутной топкой

 

Схема котла ДКВР с коротким верхним барабаном приведена на рисунке 1.3.

 

Газомазутные блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном (рисунки 1.3 и 1.4) имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами.

Рисунок 1.3 Паровой котел типа ДКВР с коротким верхним барабаном:

1 - нижний экранный коллектор; 2 — потолочные экранные трубы; 3 - верхний экранный коллектор; 4 - выносной ци­клон; 5 - пароперепускная труба; 6- верхний барабан; 7 - кипятильные трубы; 8 - нижний барабан

 

 

Рисунок 1.4 Котел ДКВР-20-13:

1 - газомазутная горелка; 2 - боковые экраны; 3 - выносной циклон; 4 - короб взрывного предохранительного клапана; 5-задний топочный блок; б - конвективная поверхность нагрева (конвективный блок); 7 - изоляция верхнего барабана; 8 - нижний барабан; 9 - задний экран.

 

В этих котлах применяется двухступенчатая схема испарения. Первая ступень испаре­ния включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего то­почного блока. Боковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень ис­парения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные ци­клоны центробежного типа.

Верхние и нижние концы топочных экранов приварены к коллекторам (камерам), что обес­печивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увели­чения скорости циркуляции в контур введены необогреваемые рециркуляционные трубы.

Трубы боковых экранов котла закрывают потолок топочной камеры. Нижние концы бо­ковых экранных труб приварены к нижним коллекторам, т. е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана - к левому коллектору.

Верхние концы экранных труб соединены с коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы приварены к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рисунок 1.5).

 

Рисунок 1.5 Общая схема циркуляции котла ДКВР-10 с укороченным верхним барабаном с низкой компоновкой:

1 - верхний барабан: 2-ь- верхние коллекторы боковых экранов; 3 - боковые экраны; 4- нижние коллекторы боковых экранов; 5 - перегородка коллекторов 2 и 4; б- выносные циклоны; 7 - опускные трубы; 8 - нижний барабан; 9 - труба подпитки ци­клонов из нижнего барабана; 10-трубы, соединяющие переднюю часть коллекторов 2 с выносными циклонами 6; 11 - трубы отвода пара из циклона 6 в верхний барабан 1; 12- трубы питания экранов первой ступени испарения; 13 - трубы отвода паро­водяной смеси экранов первой ступени испарения в верхний барабан 1; 14- рециркуляционные трубы; 15 - кипятильный пучок; 16 - штуцер отбора пара; 17 - труба питательной воды

 

Фронтовой и задний экраны закрывают часть фронтовой и задней стенки топки.

На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.

Блок конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одина­кового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям, как у кот­лов паропроизводительностью 2, 5; 4; 6, 5; 10 т/ч. Вторая часть конвективного пучка коридоров не имеет. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех ос­тальных котлов типа ДКВР.

Для улучшения смывания газами первой части пучка за шестым рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного кирпича, перекрывающие боковые коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500 °С.

 

Циркуляционная схема котла ДКВР-20 приведена на рисунке 1.6.

 

 

 

 

Рисунок 1.6 Схема циркуляции котла ДКВР-20:

1 - вторая ступень испарения; 2 - фронтовой экран; 3 - камера; 4 - непрерывная продувка; 5 — рециркуляционные трубы; б - перепускная труба из верхнего коллектора в барабан; 7, 10, 11 - верхние камеры; 8 - вынос­ные циклоны; 9 - перепускные трубы из верхней камеры в выносной циклон; 12 - перепускные трубы из выносного циклона в барабан; 13 - патрубок отвода пара; 14 - сепарационное устройство; 15 - питательные линии; 16- верхний барабан; 17-ниж­ний барабан; 18 - конвективный пучок; 19, 20, 23, 24 — нижние камеры; 21- подпиточные трубы; 22 — боковые экраны; 25 — перепускная труба; 26 - опускные трубы; 27, 29, 30, 31 - перепускные трубы; 28 - пароотводящие трубы.

 

Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой.

Из верхнего барабана по последним рядам труб конвектив­ного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8.

Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним коллек­торам (камерам) 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь подни­мается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду.

Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экра­нов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны (их два) соединены между собой перепускной трубой 25.

Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30, в нижнюю камеру 19 по другим соединительным трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана - вода по­ступает в нижнюю камеру 3 по перепускным трубам 27.

Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам 28, из верхней камеры 11 заднего экрана -трубами 29, из верхней камеры 7 фронтового экрана - трубами б. Фронтовой экран имеет рецир­куляционные трубы 5.

В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.

В водяном объеме верхнего барабана установлен корытообразный направляющий щит. Для изменения направления движения потока пароводяной смеси, выходящей из промежутка между стенками барабана и направляющим щитом, над верхними кромками направляющего щита установлены продольные отбойные козырьки.

Особенностью конструкции котлов с двухступенчатым испарением является то, что водя­ной объем контуров второй ступени испарения составляет 11% водяного объема котла, а их паропроизводительность 25-35%. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима ра­боты котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее, чем в первой.

В начале конвективного пучка у котлов с перегревом пара (после второго-третьего ряда) расположены змеевики вертикального пароперегревателя, подвешенные к верхнему барабану с одной или двух сторон. Температура перегретого пара во всех котлах типа ДКВР не регулируется.

Все котлы типа ДКВР унифицированы и имеют одинаковый диаметр верхнего и нижне­го барабанов, экранных и кипятильных труб, одинаковые шаги труб боковых экранов, фронто­вого и заднего экранов, труб конвективного пучка.

Графическая часть курсового проекта содержит вертикальный и горизонтальный разре­зы газомазутного котла, согласно выданному заданию.

 

 

Котлы типа Е (ДЕ)

 

Газомазутные паровые котлы серии Е (ДЕ) горизонтальной ориентации предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара до температуры 225 °С.

Котлы выпускаются на номи­нальную паропроизводительность 4; 6, 5; 10; 16 и 25 т/ч при рабочем давлении 1, 4 и 2, 4 МПа (ри­сунок 1.7).

Котлы поставляются б полностью собранном виде без натрубной изоляции.

Котлы двухбарабанные (с коротким верхним барабаном), вертикально-водотрубные, с ес­тественной циркуляцией. Барабаны во всей серии котлов имеют одинаковый диаметр 1000 мм.

Конвективная поверхность образована трубами, соединяющими верхний и нижний барабаны.

Топочная камера отделяется от конвективного пучка газоплотной перегородкой, образо­ванной из труб, установленных зплотную и сваренных между собой (левый боковой экран). Потолок, правая боковая поверхность и под топочной камеры экранированы фасонными тру­бами, образующими единый экран (правый боковой экран). Концы труб боковых экранов за-вальцованы в верхний и нижний барабаны.

Трубы заднего экрана не имеют обсадных концов и присоединяются сваркой к верхнему и нижнему коллекторам. Коллекторы соединены с верхним и нижним барабанами и объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.

В котлах паропроизводительностью 4; 6, 5 и 10 т/ч фронтовой экран выполняется анало­гично заднему экрану. Отличие состоит в том, что для обеспечения размещения горелочных уст­ройств и лаза, совмещенного со взрывным предохранительным клапаном, во фронтовом экране соответственно уменьшено число труб.

В котлах паропроизводительностью 16 и 25 т/ч фронто­вой экран образован четырьмя трубами, присоединенными непосредственно к верхнему и ниж­нему барабанам.

Во всех котлах под топки закрыт огнеупорным кирпичом.

Для обеспечения необходимой скорости газов в конвективных пучках котлов произво­дительностью 4; 6, 5; 10 т/ч установлены продольные ступенчатые перегородки.

В котлах про­изводительностью 16 и 25 т/ч продольных перегородок нет, и переброс продуктов сгорания с фронта (после выхода из конвективного пучка) к экономайзеру, расположенному сзади котла, выполнен по газовому коробу, размещенному над топочной камерой.

Рисунок 1.7 Котел ДЕ-10-14 ГМ:

1- взрывной предохранительный клапан; 2 - короб взрывного предохранительного клапана; 3 - трубка манометра; 4 - верхний барабан; 5 - главная паровая задвижка; б - площадка обслуживания; 7 - обмуровка огнеупорная; 8 - газомазутная горелка;

9 - обдувочный аппарат; 10- короб отвода продуктов сгорания

Циркуляционная схема во всех котлах одинаковая и включает 4 экрана (фронтовой, зад­ний и два боковых) и конвективный пучок. Боковые экраны и конвективный пучок, а также фронтовой экран котлов производительностью 16 и 25 т/ч присоединены непосредственно к верхнему и нижнему барабанам. Задние экраны всех котлов и фронтовые экраны котлов произ­водительностью 4; 6, 5 и 10 т/ч объединяются нижними (горизонтальными) раздающими и верхними (наклонными) собирающими коллекторами, присоединенными к барабанам. Другие концы коллекторов объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.

В котлах производительностью 4; 6, 5 и 10 т/ч применена одноступенчатая схема испа­рения, в котлах 16 и 25 т/ч - двухступенчатая схема испарения.

Во всех котлах общими опускными трубами испарительной системы (у котлов 16 и 25 т/ч -первой ступени испарения) являются последние по ходу газов ряды труб конвективного пучка.

Вторая ступень испарения включает первые по ходу газов конвективные пучки и опуск­ные необогреваемые трубы.

В водяном пространстве верхнего барабана размещены питательная труба и труба для ввода фосфатов. В паровом пространстве установлены сепарационные устройства.

В нижних барабанах котлов производительностью 4; 6, 5; 10 т/ч расположена перфорированная труба для непрерывной продувки, которая совмещена с периодической продувкой.

Периодическая про­дувка котлов производительностью 16 и 25 т/ч предусматривается из нижнего барабана, непре­рывная - из солевого отсека верхнего барабана (вторая ступень испарения). Нижние барабаны всех котлов снабжены устройствами для парового прогрева при растопке и штуцерами для спуска воды.

Пароперегреватель устанавливается после второго-третьего ряда труб конвективного пучка. Пароперегреватель котлов паропроизводительностью 4; 6, 5; 10 т/ч выполнен змеевиковым, а в котлах 16 и 25 т/ч - вертикальным из двух рядов труб.

Газоплотное экранирование боковых стенок, потолка и пода топочной камеры позволи­ло отказаться от тяжелой обмуровки и применить легкую натрубную изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 25 мм.

Для уменьшения присосов в газовый тракт котла натрубная изоляция снаружи покрывается листовой металлической обшивкой, привариваемой к каркасу котла. Применение натрубной тепловой изоляции позволило улучшить динамические характеристики котлов, уменьшить потери теплоты в окружающую среду и потери теплоты при пусках и остановах котлов, связанные с прогревом больших масс обмуровочных материалов.

 

 

Тепловой баланс котла

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между по­ступившим в котел количеством тепла, называемого располагаемым теплом Q_p, и суммой по­лезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆ .

На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м³ ) топлива при температуре 0 °С и давлении 101, 3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

 

Q_p + Q_в.вн + Q_ф = Q₁ + Q₂ + Q₃+Q₄+ Q₅ + Q₆, кДж/м³

где О_р - располагаемое тепло топлива, кДж/м ³;

Q_b.bh - тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/м³;

Q _ф - тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/м³;

Q₁ - полезно использованное тепло, кДж/м³;

Q₂ - потеря тепла с уходящими газами, кДж/м³;

Q₃- потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₄ - потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₅ - потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/м³;

Q₆- потеря с теплом шлака, кДж/м³.

 

В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутст­вие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q_b.bh, Q _ф, Q₄ и Q₆ равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

 

Q_p = Q₁ + Q₂ + Q₃+ Q₅, кДж/м³ (3.1)

 

Располагаемое тепло 1м³ газообразного топлива

 

Q_р = Q_i ^d + i_тл, кДж/м³ (3.2)

где Q_i ^d - низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м³ (таблица 2.1);

i_тл - физическое тепло топлива, кДж/м³. Учитывается в том случае, когда топливо предва­рительно подогревается посторонним источником тепла (например, паровой подогрев мазута).

В условиях курсового проектирования i_тл = 0, следовательно,

 

Q_р = Q_i ^d + i_тл, кДж/м³ (3.3)

 

Тепловые потери и КПД котла

Потери тепла обычно выражают в процентах от располагаемого тепла топлива:

 

q₂ = · 100%; q₃ = · 100% и т. д. (3.4)

Потеря тепла с уходящими газами в окружающую среду (атмосферу) определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева (эконо­майзера в условиях курсового проектирования) и холодного воздуха:

 

(3.5)

где I_ух = I^{´ ´} _эк - энтальпия уходящих газов, кДж/м³.

Определяется интерполяцией по данным таблицы 2.7 по заданной температуре уходящих газов θ _ух, °С,

 

, кДж/м³ (3.6)

 

α _yx = α ^{´ ´} _эк. - коэффициент избытка воздуха за экономайзером (таблица 2.3, пункт 4);

I_О.хв. - энтальпия холодного воздуха,

 

I_О.хв. = (сθ )в V_О^Н = 39, 8 V_О^Н , кДж/м³ (3.7)

 

где (сθ )в = 39.8 кДж/м³ — энтальпия 1 м³ холодного воздуха при t_XB = 30 °С;

 

V_О^Н -теоретический объем воздуха, м³/м³ (таблица 2.4, пункт 1).

 

Потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, q_3, %, обусловлена суммар­ной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах (СО, Н2, СН₄ и др.).

Для проектируемых котлов принять q₃ = 0, 5%.

Потеря тепла от наружного охлаждения q₅, %, принимается по таблице 3.1 в зависимо­сти от паропроизводительности котла D, кг/с,

 

, (3.8)

 

где D, т/ч, из исходных данных задания.

 

Таблица 3.1 - Потеря теплоты от наружного охлаждения парового котла с хвостовыми

Номинальная паропроизводительность котла D, кг/с (т/ч)	Потеря теплоты q5, %
1, 67 (6)	2, 4
2, 78 (10)	1, 7
4, 16(15)	1, 5
5, 55 (20)	1, 3
6, 94 (25)	1, 25

 

Суммарная потеря теплоты в котле:

Σ q = q₂ + q₃ + q₅, % (3.9)

 

Коэффициент полезного действия котла (брутто)

 

, % (3.10)

 

Общие указания

Целью поверочного расчета является определение тепловосприятия и параметров дымо­вых газов на выходе из топки. Расчеты ведутся методом приближения. Для этого предвари­тельно задаются температурой газов на выходе из топки, производят расчет ряда величин, по которым находят температуру на выходе из топки. Если найденная температура отличается от принятой более чем на ± 100 °С, то задаются новой температурой и повторяют расчет.

 

Общие указании

Методика расчета суммарного теплообмена в топке базируется на приложении теории подобия к топочному процессу.

Основными параметрами, определяющими отношение темпе­ратуры газов на выходе из топки θ ´ ´ _т. к адиабатической температуре горения топлива θ _а, явля­ются критерий радиационного теплообмена Больцмана Во и критерий поглощательной способ­ности Бугера Вu.

Зависимость между этими параметрами установлена на основании опытных данных по теплообмену в топках котлов и выражается формулами или номограммами.

В условиях курсового проектирования расчеты производятся с помощью формул или номограмм.

 

Тепловосприятие топки

Количество тепла, воспринятого в топке излучением на 1 м³ газообразного топлива:

, кДж/м³ (4.20)

где – коэффициент сохранения тепла по формуле (4.16);

– полезное тепловыделение в топке по формуле (4.14);

– по формуле (4.18).

Удельное тепловое напряжение объема топочной камеры:

 

, кВт/м³ (4.21)

 

где В, м³ /с - расход топлива, подаваемого в топку котла, формула (3.14);

, кДж/м³ – низшая теплота сгорания топлива, таблица 1.1;

м³ - объем топочной камеры,

должно быть меньше допустимого теплового напряжения объема топочной камеры :

 

q_v < = 400 650 кВт/м³. (4.22)

 

Удельное тепловое напряжение стен топочной камеры:

 

, квт/м² (4.23)

 

где φ - коэффициент сохранения тепла формула (4.11);

В, м³ /с - расход топлива, подаваемого в топку котла, формула (3.14);

– полезное тепловыделение в топке по формуле (4.9);

F_ст. – площадь стен топки, м² (согласно задания).

 

Приложение. Справочные и нормативные материалы

Таблица 1 - Конструктивные характеристики котлов сети ДКВР

Наименование и единица измерения величин	ДКВР-4-13	ДКВР-6, 5-13	ДКВР10-13	ДКВР-4-13
1. Паропроизводительность, т/ч		6, 5
2. Рабочее давление, МПа	1, 3	1, 3	1, 3	1, 3
3. Диаметр экранных труб и труб конвективного пучка, мм	51х2, 5	51х2, 5	51х2, 5	51х2, 5
4.Расположение труб конвективного пучка	коридорное
5. Внутренний диаметр барабанов, мм
6. Толщина стенки барабанов, мм
7. Длина цилиндрической части барабана: Верхнего, мм
Нижнего, мм
8. Расстояние между осями барабанов, мм
9. Шаг труб боковых экранов, мм
10. Шаг труб фронтального и заднего экранов, мм	-	-
11. Число труб бокового экрана, шт.	30х2	37х2	28х2
12. Общее число экранных труб, шт.
13.Шаг труб конвективного пучка поперек оси барабана, мм
14.Шаг труб конвективного пучка вдоль оси барабана, мм
15. Число конвективных труб поперек оси барабана, шт.	20+2экр.	20+2экр.	20+2экр.	20+2экр.
16. Число конвективных труб вдоль оси барабана, шт.	16+1экр.	23+2экр.	27+2экр.
17. Ширина конвективного пучка, мм
18. Ширина выходного окна камеры догорания, мм
19. Высота выходного окна камеры догорания, мм
20.Ширина выходного окна конвективного пучка, мм
21. Высота выходного окна конвективного пучка, мм

 

Таблица 2 - Конструктивные характеристики котлов серии Е (ДЕ)

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. S: В систему Нея входят опорно-удерживающие кламмеры
2. Библиографический список должен всесторонне охватывать исследуемую тему. В курсовой работе он должен содержать 10-15 наименований.
3. Включение в систему знаний и повторение.
4. Включение гидроусилителей в систему управления.
5. Влияющие на центральную нервную систему
6. ВОПРОС. Почему «ЕВАлюция» и «Ориентируясь на женщин» Марты Барлетта — почти единственные книги на эту тему?
7. Движение точки можно изучать используя любую систему координат. Рассмотрим случай декартовой прямоугольной системы координат.
8. Документ, отражающий систему взаимосвязанных решений, направленных на достижение желаемого результата – это
9. Ем учебного модуля, в котором базисные содержательные блоки логически связаны в систему.
10. Жан Сюисс пытается внедрить опасную систему
11. Записать в общем виде систему уравнений Кирхгофа для полученной цепи.
12. Количество дополнительных внутренних связей, наложенных на систему сверх необходимого для достижения ее кинематической неизменяемости