Міністерство Вищої Освіти РФ
Кафедра теплових електричних станцій
Пояснювальна записка до курсового проекту на тему:
«Розрахунок парового котла типу Е-75-40 ГМ».
Виконав:
Перевірив:
Анотація.
У цій роботі розглянуто типовий розрахунок промисловогопарогенератора на прикладі парового котла Е-75-40 ГМ. Вид палива,спалюється при роботі котла мазут сірчистий.
Основні параметри котла:
1. Номінальна паропродуктивність - 75;
2. Робочий тиск в барабані котла - 44;
3. Робочий тиск на виході з пароперегрівача - 40;
4. Температура перегрітого пара - 440;
5. Температура живильної води - 150;
6. Температура вихідних газів - 180;
7. Температура гарячого повітря - 190.
У розрахунково-пояснювальній записці міститься: листів-ескізів-таблиць-
Технічна характеристика парогенератора Е-75-40 ГМ.
Камера згоряння об'ємом 297 повністю екранована трубами Ш60 * 3ммс кроком 100 мм на бокових, фронтової та задній стінах. На бічнійстіні топки розташовані 2 пальники.
Схема випаровування - триступінчата: в барабані розташовані чистий відсікпершого ступеня випаровування і два сольових відсіку другого ступеня (по торцяхбарабана) третій щабель винесена в виносні циклони Ш377мм.
Перегреватель - з вертикально розташованими змійовиками,двоступінчастий, виконаний з труб Ш42 * 3 мм. Кількість змійовиків - 18.
Поперечний крок труб - 75 мм, розташування - коридорне.
Економайзер - сталевий, гладкотрубний, змеевіковий, двоступінчастий, зшаховим розташуванням труб Ш32 * 3 мм. Поперечний крок труб - 75 мм,поздовжній - 55 мм.
повітропідігрівників - трубчастий, вертикальний, з шаховимрозташуванням труб Ш40 * 1,6 мм. Поперечний крок труб - 60 мм, поздовжній - 42мм.
Технічні та основні конструктивні характеристики парогенераторанаступні:
Номінальна паропродуктивність 75;
Робочий тиск пари 40;
Температура перегрітого пара 440;
Площа поверхонь нагріву,:
1) лучевоспрінімающая (екранів і фестони) 211;
2) конвективна:
- фестони 31;
- перегревателя: 380
- економайзера: 1070
- повітропідігрівників: 2150
Пуск барабанного котла на загальну парову магістраль.
Пуск включає в себе:
1. Заповнення котла водою.
2. Його підпал.
3. Підвищення до номінальних параметрів.
При розтопленні в елементах котла виникають додаткові температурнінапруги.
Якщо, тобто , Метал трісне, тому підпал ведуть повільно іобережно.
Послідовність пуску:
1. Проводять зовнішній огляд (перевіряється справність пальників, димососа, вентилятора, запірної та регулюючої арматури, вибухових і запобіжних клапанів, контрольно-вимірювальних приладів і автоматики, підведення напруги).
2. Закривають дренажі 3, відкривають воздушник 4, лінію продувки пароперегрівача 5 і лінію рециркуляції води 2.
3. Через растопочний вузол РУ повільно заповнюють котел водою з температурою за даератором
4. Заповнення водою закінчують тоді, коли рівень води в барабані досягне мінімально допустимого значення.
5. Чи включають Димосос і вентилюють газоходи протягом 15 хвилин (для виключення можливого вибуху).
6. За допомогою факела встановлюють розрідження на рівні 1 мм. вод. ст.
7. Розпалюють растопочние форсунки. Після досягнення стійкого горіння включають вентилятор. Після достатнього прогріву топки переходять на спалювання основного палива.
8. Готують паливний тракт. Відкривають лінію рециркуляції і запалюють перший пальник. Після появи пара з воздушник, їх закривають.
9. Тепловиділення витрачається на нагрів металу і обмуровування, нагрівання води, пароутворення. Зі збільшенням розпалювання після прогріву металу теплота витрачається на пароутворення.
Для зниження теплових втрат.
При розтопленні котел періодично підживлюється через растопочний вузол, прицьому постійно стежать за рівнем води в барабані.
При тиску в барабані, відкривається головна парова засувка ГПЗ іпрогрівається паропроводу.
10. Для виключення перепалу захищають всі робочі поверхні. При розтопленнівитрата пара знижують в 10 разів,, крім того, в результатігідравлічної разверкі в окремих змійовиках, тому постійноконтролюють і.
Для захисту економайзера від перепалу розхолоджування вихідних петельвиробляють за рахунок рециркуляції води.
При Р> 10МПа через ЕКО прокачують воду з магістралі.
Коли, котел підключають до магістралі 9, закривають продувнілінію, відключають лінію рециркуляції.
подачею палива та живильної води, піднімають параметри дономінальних.
11. Чи включають автоматику.
Зупинка парових котлів.
1. Нормальний (плановий) зупинка котла проводиться тоді, коли параметри знижують плавно, щоб.
2. Аварійний, коли котел негайно зупиняється при різкому зниженні паропродуктивності.
Плановий останов.
1. Знижується навантаження до;
2. Спрацьовується вугільний пил у бункері, або відключається котел від газової магістралі;
3. Відключають котел від парової магістралі;
4. Котел підживлюється до верхнього граничного рівня в барабані;
5. На 15 хвилин відкривається лінія продування пароперегрівача. Через 10 і 20 годин продувку повторюють.
При Р 1 обсяги продуктів горіння Vг, об'ємні частки триатомним газів і водяних парів rRO2, rH2O, безрозмірну концентрацію золи? Зл, масу газів gГ, їх щільність? Г розраховуються за всім газоходу для середніх і кінцевих значень? і зводяться в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Обсяги та маси продуктів горіння, частки триатомним газів і водяної пари, концентрація золи.
| № | Величина | Єдина | Vo = 10,45; VRO2 = 1,57; VN2o = 8,25; |
| п/п | | ци | VH2Oo = 1,45,45; Ap = 0 |
| | | | Газоходи |
| | | | Топка і | Пароперег | Економ-травень | Воздухопо |
| | | | Фестони |-реватель | зер |-догреват |
| | | | | | | Ель |
| 1 | Коефіцієнт надлишку | - | 1.1 | 1.13 | 1.15 | 1.18 |
| | Повітря за газоходів? "| | | | | |
| 2 | Коефіцієнт надлишку | - | 1.1 | 1.115 | 1.14 | 1.165 |
| | Повітря середній у | | | | | |
| | Газоході? | | | | | |
| 3 | VH2O = VH2Oo +0,016 (? | За | м3/кг | 1,4668 | - | - | 1,4803 |
| | -1) Vo | | | | | | |
| | | СР | | - | 1,4693 | 1,4736 | 1,5778 |
| 4 | Vг = VRO2 + VN2o + VH2O + | за | м3/кг | 12,3318 | - | - | 13,1813 |
| | | | | | | | |
| | (? -1) Vo | | | | | | |
| | | 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 = | за | кг/кг | 16,0115 | - | - | 17,1033 |
| | 1-Aр/100 +1,306 (Vo | | | | | | |
| | | 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 |
4. Ентальпії повітря та продуктів горіння Iвo, Iгo при? = L для табличних значень робочої маси твердих і рідких палив і сухої маси газових палив беруть відповідно з [1, табл. П.З (стор.21-29) і П.4 (стор. 30-32)] у всьому діапазоні температур газів Vг (100-2200 ° C).
5. Ентальпії продуктів горіння при? > 1 розраховуються за формулою
(ккал/кг, ккал/м3):
(2.1)
Ентальпія золи враховують тільки в тому випадку, якщо наведена зольність віднесення золи з топки (% кг/ккал):.
У даному випадку ентальпія золи не враховується.
6. Результати розрахунків зводяться до таблиці 2.2, за якою будується діаграма iГ -? Г (р.4).
Таблиця 2.2.
ентальпії повітря та продуктів горіння по газоходу парового котла.
| Газохід | Температура | | | | | |
| | Газів | | | | | |
| | | | | | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Топка | 2200 | 10035 | 8484 | 848,4 | 1088,34 | 507 |
| і фестони | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | 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-ва | 700 | 2811 | 2445 | 317,85 | 3128,85 | 432 |
| тель | | | | | | |
| | | | | | | |
| | 600 | 2379 | 2071 | 269,32 | 2648,2 | |
| | | | | | | 421 |
| | 500 | 1958 | 1707 | 221,91 | 2179,91 | |
| | | | | | | 413 |
| | 400 | 1545 | 1351 | 175,63 | 1720,63 | |
| Економайзер | 500 | 1958 | 1707 | 256,05 | 2214,05 | 413 |
| | | | | | | |
| | 400 | 1545 | 1351 | 202,65 | 264,8 | |
| | | | | | | 421 |
| | 300 | 1142 | 1005 | 150,75 | 1291,75 | |
| Воздухопо-Догрі | 300 | 1142 | 10005 | 180,9 | 1322,9 | 396 |
| еватель | | | | | | |
| | | | | | | |
| | 200 | 752 | 664 | 119,52 | 871,52 | |
| | | | | | | 380 |
| | 100 | 372 | 330 | 54,9 | 431,4 | |
3. Тепловий баланс парового котла. Визначення розрахункового витрати палива.
1. Тепловий баланс складають для сталого стану парового котла на 1 кг твердого палива та рідкого або на 1 нм3 газового палива у вигляді
(ккал/кг, ккал/нм3):
Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, (3.1)
або у вигляді:
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6. (3.2).
2. Враховуючи, що для рекомендованих до проектування парових котлів не застосовуються горючі сланці (витрата тепла на розкладання карбонатів палива
Qк = 0), розташовується тепло палива Qрр визначається за формулою:
Qpp = Qнр + Qв.вн . + iтл,
(3.3)
3. Величину тепла, що вноситься повітрям, що підігрівається поза парового котла,
Qb.bh. враховують тільки для високосірчистих мазутів.
4. Величину фізичного тепла палива iтл враховують тільки для рідких палив. Отже, в нашому випадку:
Qpp = Qнp = 3740 ккал/кг (3.4)
5. Втрати тепла з хімічним q3 і механічним q4 недопалювання визначаються за [1, табл. 3.1] в залежності від виду палива і проізводітел'ності парового котла.
У нашому випадку при D = 35 т/год:
q3 = 0.5%, q4 = 0%.
6. Втрата тепла з йдуть газами знаходиться за формулою:
де: Iхвo = 9,5 * Vo = 9,5 * 10,45 = 99,279 ккал/кг.
Величина ентальпії вихідних газів Iух визначається лінійної інтерполяцієюза таблицею 2.2 для заданої температури відхідних газів (yx = 180oC ікоефіцієнті надлишку повітря? =? "Вп = 1,18 (табл1.1).
де Iух = 597,6 ккал/кг.
Для всіх парових котлів і палив, зазначених в [1, табл П.1 і П. 2],значення повинне знаходитися в межах 4,5-11%. У нашому випадку ця умовавиконується.
7. Втрата тепла від зовнішнього охолодження котла q5 знаходиться за [1, рис 3.1]:
q5 = 0,75%.
8. Втрати з фізичним теплом шлаку q6 враховують тільки при спалюванні твердих палив якщо:
.
- не враховується.
9. ККД парового котла брутто знаходиться за методом зворотного балансу.
? Пк = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), (3.6)
? Пк = 100 - ( 5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.
При розрахунку конвективних поверхонь нагріву частку втрати тепла q5,що припадає на окремі газоходи, враховують введенням коефіцієнтазбереження тепла:
(3.7)
де:? пк = q1 - коефіцієнт корисної дії парового котла "брутто ",%
10. Витрата палива, що подається у топку:
(3.8)
де Qпк - кількість теплоти, корисно віддане в паровому котлі:
(3.9)
де Dk - паропродуктивність котла, т/год
Значення ентальпії перегрітого пара ine знаходиться за [1, табл. П.7] позаданих тиску Рпе і температурі tne пара за пароперегрівників.
Ентальпія живильної води - по [1, табл. П.6] по заданих температурі tпві тиску РПВ живильної води за регулятором живлення котла (РПВ = 1,08 Рб,де Рб - тиск в барабані котла).
Pпв = l, 08 * 44 = 47,52 кгc/cм2,
11. Витрата палива, знайдений з (3.8), використовують в розрахунку елементів системи пилепріготовленія при виборі числа і продуктивності углеразмольних млинів, числа і потужності пальникових пристроїв. Але тепловий розрахунок парового котла, визначення обсягів димових газів і повітря і кількості тепла, відданого продуктами горіння поверхонь нагріву, виробляються за розрахунковим витраті фактично згорілого палива з урахуванням механічної неповноти горіння:
. Т.к q4 = 0
BР = B
4. Вибір схеми топлівосжіганія.
Для котла Е-75-40 ГМ і палива мазут сірчистий. Схема підготовки іподачі палива представлена на рис. 4.1.
На ріс.4.2 зображена схема пальники БКЗ для мазуту сірчистого.
5. Повірочної розрахунок топки.
Завданням повірочного розрахунку є визначення температури газів навиході з топки при заданих її конструктивних розмірах. Конструктивнірозміри топки визначають за кресленнями парового котла, заданого длякурсового проекту.
1. Визначення конструктивних розмірів і характеристик камери згоряння.
На рис.5 показана схема камери згоряння. Конструктивні характеристики занесені в табл. 5.1. При розрахунку конструктивних розмірів топки важливо правильно визначити "активний" об'єм камери згоряння. Межами обсягу є площини, що проходять через осьові лінії екранних труб, а у вихідному перерізі - площина, що проходить через осьові лінії труб першому ряду фестонами. У котлі Е-75-40 ГМ кордоном об'єму в нижній частині топки є під.
2. Геометричні розміри, необхідні для розрахунків і систематизована в табл. 5.1, в основному беруть із креслення, користуючись зазначеними на них розмірами.
Розрахункову ширину фронтової і задньої стін топки визначаютьвідстанню між площинами, що проходять через осі труб бічних екранів,а ширину бічних стін між площинами, що проходять через осі трубфронтового та заднього екранів. Освітлену довжину фронтової і задній
стін топки визначають за фактичним розмірами площини, що проходитьчерез осі труб відповідного екрану в межах обсягу топки.
Площа бічної стіни в межах активного об'єму топкивизначають як площа вказаних фігур, користуючись найпростішимиматематичним прийомами.
Геометричні розміри площині фестони і вихідного вікна топкизбігаються. Ширину визначають відстанню між площинами, що проходятьчерез осі труб бічних екранів, а довжину (висоту) - по дійсномурозміром конфігурації осі труби першого ряду фестони в межах активногооб'єму топки. Фестони і задній екран умовно поділяють уявноїплощиною, що є продовженням ската горизонтального газоходу.
Зовнішній діаметр труб d, крок між ними S, число труб в екрані z івідстань від осі труби до обмуровування e беруть за кресленням.
Таблиця 5.1.
Конструктивні розміри і характеристики камери згоряння.
| № | Найменування | Про | Е | джерелом | топкові екрани | Вихо |
| п | величин | зна | д | нік | | дное |
|/| | Чен | і | або | | вікно |
| п | | ие | н | фор-му | | |
| | | | І | ла | | |
| | | | Ц | | | |
| | | | А | | | |
| | | | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Зовнішній діаметр труб | d | м | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,06 |
| Кількість труб в ряду | z1 | - | 18 | 18 | 18 | 17 | - |
| Довжина труби в ряду | li | м | 4,1 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | - |
| Крок труб: | S1 | м | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| поперечний (поперек руху | | | | | | | |
| газів) | | | | | | | |
| поздовжній (вздовж руху газів) | | | | | | | |
| | S2 | м | - | 0,21 | 0,21 | 0,21 | 0,21 |
| Кутовий коефіцієнт фестони | xф | - | - | - | - | - | 1 |
| Розташування труб (шахове, | - | - | Шахове |
| коридорне) | | | |
| Розрахункова поверхню нагріву | H | м2 | 13,9 | 13,9 | 14,2 | 13,8 | 62,72 |
| Розміри газоходу: | ai | м | 4.24 | 4.3 | 4.25 | 4.3 | - |
| висота | | | | | | | |
| ширина | | | | | | | |
| | B | м | 5,78 | 5,78 | 5,78 | 5,78 | 5,78 |
| Площа живого перерізу для | F | м2 | 20.2 | 20.4 | 20.1 | 20.5 | 20.3 |
| проходу газів | | | | | | | |
| Відносний крок труб: | |
| поперечний | S1/d | - | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| поздовжній | S2/d | - | - | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 |
| Ефективна товщина випромінюючого | Sф | м | - | - | - | - | 1,15 |
| шару | | | | | | | |
2. Розрахункова поверхню нагріву кожного ряду дорівнює геометричній поверхні всіх труб в ряду по зовнішньому діаметру і повної обігрівається газами довжині труби, яка вимірюється за її осі з урахуванням гібов в межах фестони (м2):
Hi =? * D * zli * li
(6.2)
H1 =? * 0,06 * 18 * 4,1 = 13,9 м2,
H1 =? * 0,06 * 18 * 4,1 = 13,9 м2,
H1 =? * 0,06 * 18 * 4,2 = 14,2 м2,
H4 =? * 0,06 * 17 * 4,3 = 13,8 м2.
Розрахункова поверхню фестони розраховується за формулою
Нф = Н1 + H2 + Н3 + Н4 = 13 , 9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8 м2
(6.3)
Додаткова поверхню екранів визначається, як площа стін,покритих екранами в газоході фестони, за формулою Hдоп =? Fст * xб, де Fст --поверхню стін бокових екранів
Тоді Hдоп = 7,44 * 0,93 = 6,92 м2
(6.4)
Hф '= Hф + Hдoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м2
(6.5)
Ефективна товщина випромінюючого шару визначається за формулою:
Sф = 0,9 d ((4 /?) (S1S2/d2) -1) = 0,9 * 0,06 (1,273 * 0,3 * 0,21/0,0036 - 1) =
1,15 м.
Вихідні дані для повірочного теплового розрахунку фестони представлені втаблиці 6.2.
Таблиця 6.2.
Вихідні дані для повірочного теплового розрахунку фестони
| Найменування величин | Позначення | Одиниць | Величина |
| | Є | а | а |
| | | | |
| Температура газів перед фестонів | v'ф = v''т |? С | 1058 |
| Ентальпія газів перед фестонів | I'ф = I''т | ккал/к | 4720 |
| | | Г | |
| Обсяг газів на виході з топки | Vг | м3/кг | 12,24 |
| Об'ємна частка водяної пари | rH2O | - | 0,182 |
| Сумарна об'ємна частка триатомним газів | rп | - | 0,27 |
| Концентрація золи в газоході |? Зл | кг/кг | - |
| Температура стану насичення при тиску в | tн |? С | 255 |
| барабані | | | |
:
По таблиці 2.2 для отриманої при знаходять ентальпії газів зафестонів і по рівнянню теплового балансу теплоносія (продуктівгоріння) визначають тепловоспріятіе фестони (балансові) () (I''ф =
4214,5 ккал/кг.):
Тоді балансової тепловоспріятіе фестони:
Qбф =? (I'ф-I''ф) = 0,9919 * (4720 - 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)
6. Тепловоспріятіе фестони за умовами теплопередачі розраховується за формулою
(6.7)
де - тепло, отримане розрахунком по рівнянню теплопередачі ісприйняте що розраховується поверхнею,;k-коефіцієнт теплопередачі, віднесений до розрахункової поверхні нагрівання івраховує перенесення тепла від газового потоку не тільки конвекцією, а йвипромінюванням межт?? убного шару газів,;
- Температурний напір,;
- Розрахунковий витрата палива,;
H - розрахункова поверхня нагріву,.
6. Коефіцієнт теплопередачі для фестони розраховується за формулою
(6.8)
де? 1 - коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки розраховується заформулою
? 1 =? (? до +? л),
(6.9)
де? к - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, < p>? л-коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням,
? - Коефіцієнт використання поверхні нагрівання, для поперечноомиваних трубних пучків? = 1.
6. Для визначення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією від газів до стінки труб розраховують середню швидкість газового потоку
,
де v = (v''ф + v'Ф)/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)
? к =? н • Cz • Cs • CФ = 38 * 0,92 * 1,05 * 0,96 = 35 ккал/( м2 * год * оС)
? н = 38 ккал/(м2 * год * оС) - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією,
Cz = 0,92 - поправка на число рядів труб по ходу газів,
Cs = 1,05 - поправка на компонування трубного пучка,
Сф = 0,96 - поправка на зміну фізичних властивостей середовища - визначаютьсяпо ном. 13 [4].
6. Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням продуктів горіння пекло визначають за номограми 19 [4] в залежності від температур потоку і стінки (? Н), а також від ступеня чорноти продуктів горіння а:
? Л =? Н * а.a = 1 - e-kpS, p = 1 кгс/см2, S = 2,30:
a = 1 - e-1,1 * 0,27 * 1,15 = 0,205
? л = 163 • 0,331 = 53,95 ккaл/(м2 • г • OC)
Для визначення ступеня чорноти продуктів горіння а використовують формулу
(5.13), де
k • p • S = (kг • rп) • p • S kг = 1,1 визначаються за номограммt 3нно.
Для використання номограми 19 треба знати температуру забрудненоїстінки:
tз = tн + 25 = 255 + 25>? н = 150 ккал/(м2 * год * оС).
? л = 150 * 0,285 * 1 = 42 , 75 ккaл/(м2 • г • OC)
? 1 = = = 35 +42,75 = 77,75 ккaл/(м2 • г • OC)
6. Коефіцієнт теплової ефективності
6. Тепловий напір визначається за формулою:
? TБ = 1014 -255 = 759 оС,? ТМ = 953 - 255 = 698
оС (6.12)
Підставляючи знайдені k і? t у формулу (6.7) знаходимо
ккал/кг
Правильність розрахунку визначається виразом:
% <5%
Оскільки тепловоспріятіе фестони по рівнянню теплового балансу і теплопередачівідрізняється менш ніж на 5%, то розрахунок вважаємо закінченим.
6. Визначення тепловоспріятій пароперегрівача, економайзера, повітропідігрівників і зведення теплового балансу парового котла.
7. Тепловоспріятіе пароперегрівача і повітропідігрівників визначають за рівнянням теплового балансу робочого тіла (пари, повітря), а тепловоспріятіе економайзера - по рівнянню теплового балансу теплоносія (продуктів згорання).
7. Тепловоспріятіе пароперегрівача визначають за формулою,
ккал/кг (7.1)де Dne - паропродуктивність котла, кг/год; ine, iн - відповідно ентальпії перегрітого і сухого насиченогопара: за таблицями термодинамічного стану пара ine визначають зазаданих температурі tne і тиску Рпе перегрітого пара; iн - по тискупари в барабані Рб;
? ino - знімання тепла в пароохладітеле, слугує для регулюваннятемператури перегрітого пара, ккал/кг. У котлі Е-75-40 ГМ можна прийняти
? ino = 10ч20 ккал/кг.
Тепло, сприймається пароперегрівників за рахунок випромінювання факелатопки, приймається для спрощення розрахунків рівним нулю.
У цьому випадку повне тепловоспріятіе пароперегрівача чисельнізбігається з тепловоспріятіем конвекцією, ккал/кг.
Qneк = Qne
(7.2)
Для газоходу пароперегрівача рівняння теплового балансутеплоносія (димових газів) має вигляд:
(7.3)
Це рівняння вирішують щодо шуканої ентальпії газів запароперегрівників, ккал/кг:
(7.4)де Iф''- остаточне значення ентальпії газів за фестонів;
(- за формулою (3.7);
Iхво - за формулою з пункту 3.6;
? ? ne - з табл. 1.1.
7. Тепловоспріятіе повітропідігрівників визначають по рівнянню теплового балансу робочого тіла (повітря), так як температура гарячого повітря задана, тепловоспріятіе повітропідігрівників залежить від схеми підігріву повітря. У даному випадку є попередній підігрів повітря, що надходить у повітропідігрівників, за рахунок рециркуляції гарячого повітря Тепловоспріятіе повітропідігрівників одно:
,
(7.5)де I0гв - ентальпія теоретичного обсягу гарячого повітря, за табл. 2.2.прі,
;
- Ентальпія теоретичного об'єму повітря перед повітронагрівачем,підігрітого за рахунок частини подачі гарячого повітря на вході дутьевихвентилятора або в спеціально встановлених калориферах. Через наявністьпопереднього підігріву величину I0в '= 81, ккал/кг, визначаємо по [3,табл. 2.3] і температурі повітря t'в = 60 оС, перед повітронагрівачем.
Відношення об'єму повітря за повітронагрівачем до теоретичнонеобхідному визначається за табл. 1.1:
Відношення обсягу рециркуляції в повітропідігрівників гарячого повітря дотеоретично необхідному:
(7.7)
Температура повітря перед повітронагрівачем TВ 'повинназапобігати конденсації водяної пари з газового потоку на стінки труб ітим самим захищати повітропідігрівників від низькотемпературної корозії.
Паливо в моєму випадку потрапляє в клас твердих вологих і в цьому випадку TВ '
= 50 год 600C. Приймаються TВ '= 60 ° C. З завдання tгв = 190 ° С; tхв =
30 ° С;?? Вп = 0,06 з табл. 1.1.
ккал/кг
Тепловоспріятіе повітропідігрівників по теплоносія (по продуктамзгоряння) має вигляд, ккал/кг:
(7.8)
Рівняння вирішують щодо Iек "- ентальпія газів за водянимекономайзером, ккал/кг:
(7.9)
Iyx = 350,34 ккал/кг - ентальпія вихідних газів визначається по табл.2.2для vух = 1600C,
Iпрс = 203,0 ккал/кг - ентальпія теоретичного об'єму повітря визначаютьпо табл.2.2 при температурі повітря присмоктуються tпрс = (tгв + TВ ')/2 =
(190 +60)/2 = 125 oC.
ккал/кг
7. Тепловоспріятіе водяного економайзера визначають по рівнянню теплового балансу теплоносія (димових газів):
(7.10)де?? ек визначається за табл. 1.1.
ккал/кг
7. Визначається нев'язки теплового балансу котла за формулою
(7.11)
Тепловоспріятія поверхонь нагріву беруться з рівнянь тепловогобалансу: Qл, Qфб, Qпекб з (7.3), Qекб з (7.10), коефіцієнт корисної дії? пк з (3.6) івтрати тепла від механічної неповноти згоряння q4 з пункту 3.5.
ккал/кг
Визначення тепловоспріятій поверхонь нагріву, граничних ентальпії ітемператур газів вважають правильним, якщо нев'язки
Видно, що в розрахунку помилок допущено не було.
7. Повірочної-конструкторський розрахунок пароперегрівача.
Весь розрахунок пароперегрівача зводиться до правильного зняття розмірів зкреслення. Ескіз пароперегрівача для котла Е-75-40 ГМ наведено на рис.8.
Розміри та інші конструктивні характеристики наведені в таблиці 8.1.
Таблиця 8.1
Конструктивні розміри і характеристики пароперегрівача.
| Найменування величин | Обозна | Одиниць | Номер ступені | Весь |
| | Ачені | а | | пароперегревате |
| | Є | | | ль |
| | | | 1 | 2 | |
| Зовнішній діаметр труб | d | м | 0,042 | 0,042 | 0,042 |
| Внутрішній діаметр труб | dвн | м | 0,036 | 0,036 | 0,036 |
| Число труб в ряду | z1 | шт | 64 | 64 | - |
| Число рядів по ходу газів | z2 | шт | 6 | 10 | 16 |
| Середній поперечний крок труб | S1 | м | 0,09 | 0,09 | 0,09 |
| Середній поздовжній крок труб | S2 | м | 0,012 | 0,012 | 0,012 |
| Середній відносний | S1/d | - | 2,14 | 2,14 | 2,14 |
| поперечний крок | | | | | |
| Середній відносний | S2/d | - | 2,9 | 2,9 | 2,9 |
| поздовжній крок | | | | | |
| Розташування труб | - | - | | | коридорне |
| Характер взаємного руху | - | - | | | Змішаний ток |
| середовищ | | | | | |
| Довжина труби змійовика | l | м | 21 | 25 | - |
| Поверхня, що примикає до | Fстx | м2 | 10,3 | 6,65 | 16,95 |
| стіни | | | | | |
| Поверхня нагріву | H | м2 | 187,5 | 217,7 | 405,2 |
| Висота газоходу на вході | a '| м | 4,125 | 3,25 | - |
| Висота газоходу на виході | a''| м | 3,6 | 2,7 | - |
| Ширина газоходу | b | м | 5,78 | 5,78 | 5,78 |
| Площа живого перерізу | fср | м2 | 13,1 | 10,6 | 11,6 |
| Середня ефективна товщина | S | м | - | - | 0,26 |
| випромінюючого шару | | | | | |
| Глибина газового об'єму до | lоб | м | 1 | 0,375 | 1,375 |
| пучка | | | | | |
| Глибина пучка | lп | м | 0,55 | 1,05 | 1,6 |
| Кількість змійовиків, включених | m | шт | 64 | 64 | 64 |
| паралельно за пару | | | | | |
| Живе перетин для проходу пара | f | м2 | 0,065 | 0,065 | 0,065 |
Площі живих перетинів для проходу газів на вході і виході визначаються заформулами
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.
Усереднюючи (так як F1 'і F1 "відрізняються менше ніж на 25%), отримуємо:
F1ср = (F1' + F1'')/2 = 13,1 м2
F2ср = (F2 '+ F2'')/2 = 10,6 м2
Середня ефективна товщина випромінюючого шару:
S = 0,9 d ((4 /?) (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,
де Fстх - поверхня труб примикають до обмуровування, х = 0,7 - кутовийкоефіцієнт, який визначає по номограми 1 [2].
Поверхня нагріву визначаємо за формулою:
H = z1d? l + Fстx
H1 = z1d? l + Fстx = 64 * 0,042 * 3,14 * 21 + 10,3 = 187,5 м2.
H2 = z1d? L + Fстx = 64 * 0,042 * 3,14 * 25 + 6,65 = 217,7 м2.
Живе перетин для проходу пара:
f = m? (Dвн) 2/4 = 64 * 3,14 * 0, 0,001296/4 = 0,065 м2
8. Повірочної-конструкторський розрахунок економайзера.
Весь розрахунок економайзера зводиться до правильного зняття розмірів зкреслення. Ескіз економайзера для котла Е-75-40 ГМ наведено на мал. 9. Розмірита інші конструктивні характеристики наведені в таблиці 9.1.
Таблиця 9.1.
Конструктивні розміри і характеристики економайзера
| Найменування величин | Позначення | Одиниця | Величина |
| Зовнішній діаметр труб | d | м | 0,032 |
| Внутрішній діаметр труб | dвн | м | 0,026 |
| Число труб в ряду | z1 | шт | 25 |
| Число рядів по ходу газів | z2 | шт | 40 |
| Поперечний крок труб | S1 | м | 0,075 |
| Поздовжній крок труб | S2 | м | 0,055 |
| Відносний поперечний крок | S1/d | - | 2,34 |
| Відносний поздовжній крок | S2/d | - | 1,72 |
| Розташування труб | - | - | Шахове |
| Характер взаємного руху середовищ | - | - | протитечія |
| Довжина горизонтальної частини петлі змійовика | l1 | м | 5,85 |
| Довжина проекції одного ряду труб на | lпр | м | 6 |
| горизонтальну площину перетину | | | |
| Довжина труби змійовика | l | м | 120,3 |
| Поверхня нагріву ЕКО | Hек.ч | м2 | 604,4 |
| Глибина газоходу | a | м | 1,9 |
| Ширина газоходу | b | м | 6,16 |
| Площа живого перетину для проходу газів | Fг | м2 | 6,9 |
| Ефективна товщина шару випромінюючого | S | м | 0,122 |
| Сумарна глибина газових обсягів до пучків | lоб | м | 3,45 |
| Сумарна глибина пучків труб | lп | м | 2,25 |
| Кількість змійовиків, включених паралельно з | m | шт | 50 |
| воді | | | |
| Живе перетин для проходу води | f | м2 | 0,02 |
Площа живого перетину для проходу газів в економайзери при поперечномузмивання його газами визначають за формулою:
Fг = ab - z1dlпр = 1,9 * 6,16 - 25 * 0,032 * 6 = 6,9 м2
Площа живого перетину для проходу води визначають за формулою:
f = m? (dвн) 2/4 = 50 * 3,14 * 0,000676/4 = 0,027 м2
Довжина змійовика визначається за формулою:
l = l1 (z2/2) + (z2/2-1)? S2 = 5,85 (40/2) + (40/2-1) * 3,14 * 0,055 = 120 , 3 м
Поверхня нагріву економайзера за формулою:
H =? dlm = 3,14 * 0,032 * 78,8 * 50 = 604,4 м2
Ефективна товщина випромінюючого шару
S = 0,9 d ((4 /?) (S1S2/d2) -1) = 0,9 * 0,032 (1,273 * 0,075 * 0,044/0,001024 - 1) =
0,122 м
9. Характеристики повітропідігрівників.
Весь розрахунок повітропідігрівників зводиться до правильного зняття розмірівз креслення. Ескіз повітропідігрівників для котла Е-75-40 ГМ наведено нарис.10. Розміри та інші конструктивні характеристики наведені в таблиці
10.1.
Таблиця 10.1.
Конструктивні розміри і характеристики повітропідігрівників.
| Найменування величин | Позначення | Одиниця | Величина |
| Зовнішній діаметр труб | d | м | 0,04 |
| Внутрішній діаметр труб | dвн | м | 0,0368 |
| Число труб в ряду (поперек руху повітря) | z1 | шт | 100 |
| Число рядів труб по ходу повітря | z2 | шт | 39 |
| Поперечний крок труб | S1 | м | 0,06 |
| Поздовжній крок труб | S2 | м | 0,042 |
| Відносний поперечний крок | S1/d | - | 1,5 |
| Відносний поздовжній крок | S2/d | - | 1,05 |
| Розташування труб | - | - | Шахове |
| Характер омивання труб газами | - | - | Поздовжнє |
| Характер омивання труб повітрям | - | - | Поперечний |
| Число труб, включене паралельно по газах | z0 | шт | 3900 |
| Площа живого перетину для проходу газів | Fг | м2 | 4,15 |
| Ширина повітропідігрівників по ходу повітря | b | м | 6,122 |
| Висота одного ходу по повітрю (заводська) | hx | м | 2,725 |
| Площа живого перетину для проходу повітря | Fв | м2 | 5,775 |
| (зав.) | | | |
| Поверхня нагріву ВЗП | Hвп | м2 | 2563 |
Визначається загальна кількість труб включених паралельно по газах:
zo = z1 * z2 = 100 * 39 = 3900.
Площа живого перетину для проходу газів визначають за формулою:
Площа живого перетину для проходу повітря визначають за формулою:
Fв = hx (b -- z1d) = 2,725 (6,122 - 100 * 0,04) = 5,755 м2,
Сумарна висота всіх газоходів по повітрю: hтр = 3hx = 2 * 2,725 = 5,45 м.
Поверхня нагріву повітропідігрівників:
Hвп =? dсрhтрz0 = 3,14 * 0,0384 * 5,45 * 3900 = 2563 м2.
Ефективна площа випромінюючого шару:
м
10. Комп'ютерний розрахунок.
З усіх перерахованих характеристик заповнюються таблиці для розрахункутрактів котла на комп'ютері за допомогою програми "ТРАКТ". Схема трактів нарис.11.
При машинному розрахунку підбором Hеко, Hпе, Hух необхідно домогтися, щобентальпія пара за барабаном і насичення була б дорівнює 668-669 і домогтися,щоб температури tпе, tгв, tух повинні бути приблизно рівні заданим.
В результаті комп'ютерного розрахунку отримали:
Hвзп = 2563 м2 - по розрахунку
Hвзп = 1995 м2
Hеко = 604,4 м2-за розрахунком
Hеко = 485 м2
Hкп2 = 217,7 м2 - по розрахунку
Hкп2 = 266 м2
Поверхня економайзера збільшилася, отже збільшилося числорядів:
число рядів збільшилося на 8шт.
У повітропідігрівників змінили висоту одного ходу по повітрю:
м
м
Поверхня нагріву КП2 збільшилася отже увелічілосі кількістьпетель в даному випадку на 1 петлю:
Довжина змійовика в ЕКО:
м
Компонування хвостових поверхонь нагріву представлена на рис.12.
Спеціальне завдання.
Зміна частки рециркуляції в топку.
Для того, щоб виконати спечзаданіе використовувалася програма "Тракт ".
При роботі з програмою початкова інформація змінюється в рядках 205001 і
208014.
| Характеристика | Варіант |
| | Базовий | Перший | Другий |
| r | 0 | 0,125 | 0,25 |
| q3,% | 0,5 | 0,6 | 0,8 |
| q4,% | 0 | 0,1 | 0,3 |
Газове регулювання здійснюють рециркуляцією продуктів згоряння,поворотними пальниками, переключенінм ярусів пальників, байпасірованіемпродуктів згоряння.
Газове регулювання застосовують для підтримки необхідної температурипари проміжного перегріву. Газове регулювання визииваетдополнітнльний витрата енергії на тягу або втрату тепла з йдуть газами,а також впливає напервічного пара, що ускладнює експлуотацію.
відбирає з конвективної шахти при температурі 259-350 oС (зазвичай післяекономайзера) продукти згоряння рециркуляційних димососів нагнітаються втопкову камеру, що дозволяє перерозподілити тепло менжду окремимиповерхнями нагріву в залежності від прийнятого коефіцієнта рециркуляції.
Чим вищий цей коефіцієнт, тим більше отриманий тепловий ефект.
рециркулює продукти згоряння можна вводити в верхню або нижню частинутопки. Скидання продуктів згоряння в нижню частину топки призводить до ослабленняпрямої віддачі в топці і до підвищення температури продуктів згоряння навихід з неї. Рециркуляція збільшує також кількість продуктівзгоряння, що проходять через пароперегрівача. Обидва обставини викликаютьзбільшення конвективного теплообміну та підвищення температури перегрітогопара. Рециркуляція також призводить до збільшення обсягу продуктів згоряння,але без підвищення загального надлишку повітря у вихідних газах. Збільшений обсягпродуктів згоряння в газоходу при рециркуляції кілька підвищує, взв'язку з чим втрата тепла q2 зростає.
Охолодження продуктів згоряння при рециркуляції трохи знижуєпаропродуктивність, для відновлення якої збільшують витратипалива, що додатково знижує ККД агрегату.
-----------------------< br>
