Проверочный расчет типа парового котла
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Выбор способа шлакоудаления
3. Выбор расчетных температур
4. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
5. Объемы продуктов горения в поверхностях нагрева
6. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
7. Расчет КПД котла и потерь в нем
8. Определение расхода топлива
9. Тепловой расчет топочной камеры
10. Тепловой расчет остальных поверхностей нагрева
10.1 Расчет ширмового ПП
10.2 Расчет фесона
10.3 Расчет конвективного ПП
10.3.1 Расчет ПП 1 ступени
10.3.2 Расчет ПП 2 ступени
10.4 Расчет ВЭК и ВЗП
10.4.1 Расчет ВЭК 2 ступени
10.4.2 Расчет ВЗП 2 ступени
10.4.3 Расчет ВЭК 1 ступени
10.4.4 Расчет ВЗП 1 ступени
11. Определение неувязки котлоагрегата
Список используемой литературы
Введение
Паровой котел - это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.
Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котельный агрегат должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.
Номинальное давление пара - наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.
Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) - температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.
Номинальная температура питательной воды - температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.
При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.
При выполнении расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла. Этот тепловой расчет парового котла называется поверочным расчетом.
Поверочный расчет котла или отдельных его элементов выполняется для существующей конструкции с целью определения показателей ее работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузки или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева. В результате поверочного расчета определяют:
- коэффициент полезного действия парового котла;
- расход топлива;
- температуру продуктов сгорания по газовому тракту, включая температуру уходящих газов;
- температуру рабочей среды (пара, воды) за каждой поверхностью нагрева.
Надежность работы поверхности нагрева устанавливают расчетом ожидаемой температуры стенки и сравнением ее с допустимой для использованного металла. Для выполнения расчета приходится предварительно задаваться температурой уходящих газов и температурой горячего воздуха, правильность выбора которых определяется лишь по завершении расчета.
Задание на поверочный расчет включает в себя следующие данные:
- тип парового котла (его заводская маркировка);
- номинальную паропроизводительность (Dnп, т/ч (кг/с)) и параметры перегретого пара (первичного (Рпп, МПа, tnп, °C) и вторичного перегрева);
- месторождение и марку энергетического топлива;
- температуру питательной воды (tnв, °C), поступающей в котел после регенеративного подогрева, и дополнительно - конструктивные данные поверхностей котла. По этому расчету предшествует определение по чертежам геометрических характеристик поверхностей (диаметров и шагов труб, числа рядов труб, размеров проходных сечений для газов и рабочей среды, габаритных размеров газоходов и поверхностей нагрева и т. д.). При поверочном расчете котла вначале определяют объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, КПД и расход топлива, а затем выполняют расчет теплообмена в топочной камере и других поверхностях в последовательности, соответствующей их расположению по ходу газов.
При поверочном расчете поверхности нагрева приходится задаваться изменением температуры одной из теплообменивающихся сред (разностью температур на входе и выходе). Этим определяется тепловосприятие поверхности в первом приближении. Далее можно вычислить температуры другой среды на концах поверхности нагрева, температурный напор, скорости газового потока и рабочей среды и все другие величины, необходимые для вычисления тепловосприятия во втором приближении. При расхождении принятого и расчетного тепловосприятий выше допустимого повторяют расчет для нового принятого тепловосприятия. Таким образом, поверочный расчет поверхности нагрева выполняют методом последовательных приближений.
1. Исходные данные
Таблица 1 – Таблица исходных данных
Тип котла | БКЗ-320-140 |
Паропроизводительность Dпп | 315 т/ч |
Давление перегретого пара Рпп | 13,9 МПа |
Температура перегретого пара tпп | 545оС |
Температура питательной воды tпв | 240оС |
Месторождение топлива | Куучекинская Р. |
Температура начала деформации | 1230 оС |
Температура размягчения | >1500 оС |
Температура плавкого состояния | >1500 оС |
Состав топлива |
2. Выбор способа шлакоудаления и типа углеразмольных мельниц
Определяем приведенную зольность топлива:
Исходя из значения температуры плавления золы t3 >1500°C и приведенной зольности топлива, согласно рекомендациям [1, с.11] принимаем твердое шлакоудаление и волковые среднеходные мельницы СМ.
3. Выбор расчетных температур по дымовым газам и воздуху
тогда согласно рекомендациям [1, с.13-15 и таблиц 1.4;1.5;1.6] принимаем:
температура уходящих газов Vуг =120°C
температура подогрева воздуха tгв =300°C
температура воздуха на входе в воздухоподогреватель tВП =20°C
4. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
4.1 Теоретический объем воздуха
4.2 Теоретические объемы продуктов сгорания
Расчеты выполнены по рекомендациям [1, с.20-21]
5. Объемы продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Таблица 2 - Таблица объемов продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Наименование величин | Топка, ширма | ПП II | ПП I | ВЭК II | ВЗП II | ВЭК I | ВЗП I |
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева |
1,2 | 1,23 | 1,26 | 1,28 | 1,31 | 1,33 | 1,36 |
2. Средний коэффициент избытка воздуха |
1,2 | 1,215 | 1,245 | 1,27 | 1,295 | 1,32 | 1,345 |
3. Суммарный присос воздуха |
0,8608 | 0,9254 | 1,0545 | 1,1621 | 1,2697 | 1,3773 | 1,4849 |
4. Действительный объем водяных паров |
0,4586 | 0,4596 | 0,4617 | 0,4634 | 0,4651 | 0,4669 | 0,4686 |
5.Полный объем газов , |
5,50672 | 5,5713 | 5,7004 | 5,8080 | 5,9156 | 6,0232 | 6,1308 |
6. Объемная доля трехатомных газов |
0,1443 | 0,1428 | 0,1395 | 0,1369 | 0,1314 | 0,1321 | 0,1297 |
7. Объемная доля водяных паров |
0,0807 | 0,0798 | 0,0780 | 0,0766 | 0,0752 | 0,0738 | 0,0725 |
8. Суммарная объемная доля |
0,2250 | 0,2226 | 0,2175 | 0,2135 | 0,2097 | 0,2059 | 0,2022 |
9. Масса дымовых газов |
7,3364 | 7,4207 | 7,5893 | 7,7299 | 7,8704 | 8,0109 | 8,1515 |
10. Безразмерная концентрация золовых частиц |
0,0557 | 0,0669 | 0,0671 | 0,0672 | 0,0673 | 0,0674 | 0,0675 |
11. Удельный вес дымовых газов |
1,3322 | 1,33195 | 1,3314 | 1,3309 | 1,3304 | 1,3300 | 1,3296 |
6. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, а также энтальпия золы в кДж/кг при расчетной температуре оС определяются по формулам:
где , , , , - теплоемкости воздуха, трехатомных газов, водяных паров, азота и золы, кДж/м3 и кДж/кг.
Энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг определяются по формуле:
.
Результаты расчетов свели в таблицу 3
Топка | ПП 2 | ||||
2300 | 15344,1165 | 18316,4594 | 1422,3384 | 22807,6211 | |
2100 | 13919,4594 | 16509,9186 | 1298,6568 | 20592,46728 | |
1900 | 12430,2408 | 14793,7002 | 1146,9996 | 18426,74796 | |
1700 | 10975,455 | 13094,2432 | 1009,5756 | 16,298,9098 | |
1500 | 9619,6635 | 11370,4935 | 853,992 | 14148,4182 | |
1300 | 8225,1351 | 9729,5458 | 663,5616 | 12038,13442 | 12161,5115 |
1100 | 6912,3846 | 8084,6678 | 539,88 | 10007,02472 | 10110,7104 |
1000 | 6219,4245 | 7263,6315 | 483,438 | 8990,9544 | 9084,2458 |
900 | 5539,3767 | 6459,8085 | 428,4684 | 7996,15224 | 8079,2429 |
800 | 4872,2412 | 5639,1322 | 376,9344 | 6990,51458 | 7063,5985 |
700 | 4218,018 | 4887,099 | 326,882 | 6120,3549 | |
600 | 3576,7071 | 4137,9747 | 275,3388 | ||
500 | 2948,3085 | 3405,8395 | 225,760 | ||
400 | 2332,8222 | 2687,5118 | 176,688 | ||
300 | 1730,2482 | 1975,833 | 129,5712 | ||
200 | 1144,8906 | 1313,6665 | 82,9452 | ||
100 | 568,1412 | 644,2323 | 39,7548 | ||
ПП 1 | ВЭК 2 | ВЗП 2 | ВЭК 1 | ВЗП 1 | |
2200 | |||||
2100 | |||||
2000 | |||||
1900 | |||||
1800 | |||||
1700 | |||||
1600 | |||||
1500 | |||||
1400 | |||||
1300 | |||||
1200 | |||||
1100 | 10318,082 | ||||
1000 | 9270,8285 | 9426,3141 | |||
900 | 8245,4242 | 8383,9086 | 8522,3930 | ||
800 | 7209,7657 | 7331,5717 | 7453,3778 | ||
700 | 6246,8954 | 6352,3459 | 6457,7963 | 6563,2468 | |
600 | 5289,6067 | 5379,0244 | 5468,4421 | 557,8598 | 5647,2775 |
500 | 4353,9351 | 4427,6428 | 4501,3505 | 4575,0582 | 4648,7659 |
400 | 3418,2635 | 3494,0618 | 3552,3823 | 3610,7029 | 3669,0235 |
300 | 2615,8274 | 2659,0836 | 2702,3398 | ||
200 | 1734,3544 | 1762,9767 | 1791,5989 | ||
100 | 811,8339 | 865,7923 | 879,9958 |
7. Расчет КПД котла и потери теплоты в нем
Этот расчет выполняется согласно рекомендациям [1, с.26-27] и введен в таблицу 4.
Наименование величин | Расчетная формула или страница [1] | Результат расчета |
КПД, hпг ,% | hпг=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6) | 100-(4,6498+0+0,5+0,48+0,9615) =93,4087 |
Потери тепла от химического недожога, q3, % | [1, с.36, таблица 4.6] | q3=0 |
Потери тепла от механического недожога, q4, % | [1, с.36, таблица 4.6] | q4=0,5 |
Потери тепла в окр. Среду от наружного охлождения, q5, % | ||
Потери тепла с физическим теплом шлаков, q6, % | ||
Энтальпия шлаков, Сtшл, |
Сtшл = Сшл *tшл | 1952 |
Тем-ра вытекающ. шлака, tшл, °С | tшл= t3 +100 | tшл, =1500+100=1600 |
Теплоемкость шлака, Сшл, |
[1, с.23, таблица 2.2] | Сшл=1,22 |
Доля шлакоулавли-вания в топке, ашл | ашл=1- аун | ашл=1- 0,8=0,2 |
доля уноса лет. золы, аун | [1, с.36, таблица 4.6] | аун=0,8 |
Располагаемое тепло, , |
=1658000+26,154=16606,154 |
|
Физ. тепло топлива, Qтл, |
Qтл=С тл t тл | Qтл=1,3077∙20=26,154 |
Температура топлива, T Тл, °С | [1, с.26] | t тл =20° |
Теплоемкость топлива, С Тл, |
С тл = 0,042*Wр+С°тл*(1-0,01*W) | 0,042∙7+1,09(1-0,01∙7)=1,3077 |
Теплоемкость сухой массы топлива, С°тл, |
[1, с.26] | С°тл=1,09 |
Энтальпия теор. объема воздуха на входе в воздухоподогреватель, , |
по t’вп=20°С из расчета энтальпий | |
Энтальпия теор. объема холодного воздуха, , |
39,5V°в |
=39,5*4,3041=170,01195 |
Потеря тепла с ух. газами, q2, % |
=4,6498 |
|
Энтальпия уходящих газов, Нух, кДжкг | по nух=120 из расчета энтальпий | =778,1191 |
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, aух | Из таблицы 3.1 расчета 3.6 | =1,45 |
8. Определение расхода топлива
Данный расчет выполняется согласно рекомендациям [1, с. 28-29]
Таблица 5
Наименование величин | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
Расход топлива, В, |
||
Энтальпия перегретого пара на выходе из котла, hпе, |
На основе заданных значений параметров пара | hпе=3434,7 |
Энтальпия питательной воды, hп.в, |
По табл. 3 [7] | Hп.в=903 |
Расчетный расход топлива, Вр, |
Вр=В∙(1-0,01∙q4) | =14,5045Ч(1-0,01Ч0,5)=14,4319 |
9. Тепловой расчет топочной камеры
9.1 Определение размеров топочной камеры и размещения горелок
Для последующего расчета топочной камеры составляем предварительный эскиз по выданным чертежам заданного котла.
При выполнении эскиза руководствуемся отдельными указаниями [1, с. 29-37], где берем рекомендованные данные, которые не уясняются из чертежей.
На эскиз топочной камеры наносим обозначения длин и площадей, необходимых для дальнейшего расчета.
Рисунок 1.1 - Эскиз топки
Таблица 6 - Тепловой расчет топочной камеры
Наименование величин | Расчетная формула | Расчет |
Тепло воздуха, QВ, кДж/кг | ||
Энтальпия гор. воздуха после ВЗП, , кДж/кг |
Из табл. №6 расчета | =2771,54976 |
Полезное тепловыделение в топке, QТ, кДж/кг | ||
Адиабатная температура горения, , оС |
=2018,5686 | |
Коэф-т сохр. тепла, |
= |
|
Угловой коэффициент, х |
[1], стр.41, |
=1-0,2(1,06-1)=0,988 |
Коэффициент загрязнения, |
[1], стр.41, табл. 4.8 | =0,45 |
Ср. коэф-т тепловой эффективности экранов, |
=0,45∙0,988=0,4446 | |
Величина, характер.отн. высоту полож. зоны макс.тем-р, ХТ | Эскиз топки | 0,46 |
Коэф-т, учитывающий относ. положение ядра факела по высоте топки, М | ||
Температура газов на выходе из топки, ,оС |
[1], стр.38, табл. 4.7 | 1250 |
Средняя температура газов в топке, ,оС |
||
Коэффициент ослабления лучей с частицами кокса, |
[1], стр.43 | 0,5 |
Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы, |
[1], стр.140, рис. 6.13 | 58 |
Эффективная толщина излучающего слоя в топке, , м |
||
Объемная доля водяных паров, |
табл. №5 расчета | 0,0807 |
Суммарная объемная доля, |
табл. №5 расчета | 0,225 |
Давление дымовых газов в топочной камере, Р, МПа | - | 0,1 |
Коэффициент ослабления лучей газовой средой, КГ, |
[1], стр.138, рис. 6.12 по , VГ, рS |
1,5 |
Коэффициент ослабления лучей топочной средой, К, |
||
Коэффициент излучения факела, |
0,71 | |
Проверка ,оС |
[1], стр.45, рис. 4.4 | 1250, равна принятой |
Удельное тепловосприятие топки, , кДж |
||
Тепловое напряжение топочного объема, , Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.),
обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus.
Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Похожие рефераты: |