Паровые котлы
Министерство Образования Российской Федерации
Кафедра ТЭС
Курсовой проект
тема: Паровые котлы
Введение
Парогенератор ГМ-50-1.
Топочная камера обьемом 144 м полностью экранирована трубами 60´3мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы фронтового и заднего экранов образуют под топки. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров.
На боковых стенах топочной камеры размещены по три основные газомазутные горелки, с фронта – две дополнительные. В барабане находится чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Вторая ступень вынесена в выносные циклоны Ø 377 мм.
Пароперегреватель – конвективный, горизонтального типа, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ 32´3 мм и поперечным шагом 75 мм. Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, двухблочный, с шахматным расположением труб Æ 28´3 мм. Продольный шаг – 50 мм, поперечный – 70 мм. Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трехходовый, с шахматным расположением труб 40´1,5мм. Поперечный шаг труб - 60 мм, продольный – 42 мм. Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора приведены в аннотации.
Аннотация
В данном курсовом проекте производится расчет парогенератора ГМ-50-1, исходя из следующих данных:
1. Тип котла ГМ-50-1_
2. Номинальная паропроизводительность ДК = 50 т/ч
3. Рабочее давление в барабане котла РК = 45 кгс/см2
4. Рабочее давление на выходе из пароперегревателя РПЕ = 40 кгс/см2
5. Температура перегретого пара tПЕ = 440 °С
6. Температура питательной воды tПВ = 140 °С
7. Температура уходящих газов tУХ = 150 °С
8. Температура горячего воздуха tГВ = 220 °С
9. Вид и марка топлива мазут м/с (№ 96)
10. Тип топочного устройства: камерная.
В результате произведенного расчета в конструкцию парового котла внесены следующие изменения:
В пароперегревателе добавлены две петли.
Расчётная поверхность пароперегревателя – 296,26 м.
В экономайзере убрана одна петля во втором пакете.
Расчётная поверхность экономайзера – 412,65 м.
Высота газохода для размещения экономайзера – 2,425 м.
Расчётная поверхность ВЗП - 1862,88 м.
Число ходов по воздуху n = 3.
Высота хода по воздуху h = 2,161 м.
Последовательность пуска котла
1. Внешний осмотр (исправность горелок, вентиляторов, дымососов; топка, газоходы, арматура (запорная, регулирующая); КИП; автоматика, подвод напряжения ).
2. Открывают воздушники, линию рециркуляции ЭКО, линию продувки пароперегревателя, закрывают дренажи, клапан непрерывной продувки, главные паровые задвижки 1 и 2.
3. Котел заполняют деаэрированной водой с температурой 60-70 и контролируют разность температур
Время заполнения водой 1-1,5ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы.
4. Включают дымосос и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.
5. Устанавливают разряжение
и включают мазутные растопочные форсунки
,
чтобы при отсутствии пара
6. При появлении пара из воздушников-2, их закрывают.
7. Растопочный пар, расхолаживая пароперегреватель, выводиться через линии продувки пароперегревателя.
8. Продувают воздухоуказательные колонки и экранную систему.
9. При открывают ГПЗ–1, закрывают линии продувки пароперегревателя, прогревают соединительный паропровод, выпуская пар через растопочный расширитель.
10. Периодически подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.
11. Увеличивают расход топлива до
При включают непрерывную продувку. При открывают растопочные РОУ, закрывают растопочный расширитель.
При и увеличивают нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и включают котел в магистраль.
Переходят на основное топливо и увеличивают нагрузку до номинальной. Включают автоматику.
Плановый останов котла
1. Предупреждают турбинное отделение о снижении нагрузки
2. Плавно снижают нагрузку до 40%.
3. Прекращают подачу топлива и гасят топку.
4. Вентилируют топку и газоходы 15 мин.
5. Продувают трубную систему через дренажи. Через 8-14 часов продувку повторяют.
6. Продувку пара осуществляют сначала через растопочное РОУ, потом через растопочный расширитель, а затем через линию продувки парогенератора.
7. Переодически подпитывая котел, следят за уровнем, чтобы Tcт(верх) - Тст(ниж) < 40 оС.
8. Скорость расхолаживания < 0,3 (оС/мин)
9. При температуре воды tв =50 оС и Р = 1 атм открывают дренажи и котел опорожняют, после чего выводят в ремонт.
Элементы парового котла |
Газоходы |
Величина присоса a |
Топочная камера |
Топки паровых котлов для жидкого топлива |
0,05 |
Котельные пучки |
Фестон |
0 |
Пароперегреватели |
Первичный пароперегреватель |
0,03 |
Экономайзеры |
Для котлов D£50т/ч |
0,08 |
Воздухоподогреватели(трубчатые) |
Для котлов D£50т/ч |
0,06 |
Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:
№ |
Газоходы |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом a’’ |
Величина присоса Da |
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе a |
1 |
Топка и фестон |
|
|
|
2 |
Пароперегре-ватель |
=1,13 |
|
|
3 |
Экономайзер |
=1,21 |
|
|
4 |
Воздухоподо-греватели |
+0,06=1,27 |
|
|
2. Топливо и продукты горения
Вид топлива: Мазут малосернистый (№96)
Wp |
Ap |
Sp |
Сp |
Нp |
Np |
Op |
Qp H |
3,0 |
0,05 |
0,3 |
84,65 |
11,7 |
- |
0,3 |
9620 |
Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:
Расчитываем приведённую влажность WП и зольность АП
Для контроля проверим баланс элементарного состава:
CP+ HP+ SP+ NP+ OP+ AP+ WP=100%
84,65%+11,7%+0,3%+0,3%+0,05%+3,0%=100%
При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.
Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров
№ |
Величина |
Единицы |
|
АР=0,05% |
|||||||||||||||||||||||||
Газоходы |
|||||||||||||||||||||||||||||
Топка и фестон |
Паропере-греватель |
Экономай- зер |
Воздухопо- догреватель |
||||||||||||||||||||||||||
1 |
Коэф избытка воздуха за газоходом a’’ |
- |
|
1,1 |
1,13 |
1,21 |
1,27 |
||||||||||||||||||||||
2 |
Средний коэф избытка воздуха в газоходе a |
- |
|
1,1 |
1,115 |
1,17 |
1,24 |
||||||||||||||||||||||
3 |
|
м3/кг |
за |
1,5271 |
- |
- |
1,5562 |
||||||||||||||||||||||
ср |
- |
1,5297 |
1,5391 |
1,5510 |
|||||||||||||||||||||||||
4 |
|
м3/кг |
за |
12,5591 |
- |
- |
14,3936 |
||||||||||||||||||||||
ср |
- |
12,7210 |
13,3145 |
14,0698 |
|||||||||||||||||||||||||
5 |
|
-- |
за |
0,1258 |
- |
- |
0,1098 |
||||||||||||||||||||||
ср |
- |
0,1242 |
0,1187 |
0,1123 |
|||||||||||||||||||||||||
6 |
|
-- |
за |
0,1216 |
- |
- |
0,1081 |
||||||||||||||||||||||
ср |
- |
0,1202 |
0,1156 |
0,1102 |
|||||||||||||||||||||||||
7 |
|
-- |
за |
0,2474 |
- |
- |
0,2179 |
||||||||||||||||||||||
ср |
- |
0,2445 |
0,2343 |
0,2225 |
|||||||||||||||||||||||||
8 |
|
кг/кг |
За |
16,2562 |
- |
- |
18,6140 |
||||||||||||||||||||||
Ср |
- |
16,4642 |
17,2271 |
18,1980 |
|||||||||||||||||||||||||
9 |
|
кг/м3 |
За |
1,2944 |
- |
- |
1,2932 |
||||||||||||||||||||||
Ср |
- |
1,2943 |
1,2939 |
1,2934 |
Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведённая зольность уноса золы из топки удовлетворяет условию (долю золы уносимую газами принимаем
аун=0,95=95%):
Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)
газоход |
Тем-ра газов |
|
|
|
|
|
Топка и фестон (при aт’’) |
2200 |
10218 |
8628 |
862,8 |
11080,80 |
- |
2100 |
9701 |
8203 |
820,3 |
10521,30 |
559,50 |
|
2000 |
9187 |
7778 |
777,8 |
9964,80 |
556,50 |
|
1900 |
8676 |
7353 |
735,3 |
9411,30 |
553,50 |
|
1800 |
8168 |
6928 |
692,8 |
8860,80 |
550,50 |
|
1700 |
7665 |
6514 |
651,4 |
8316,40 |
544,40 |
|
1600 |
7163 |
6099 |
609,9 |
7772,90 |
543,50 |
|
1500 |
6664 |
5684 |
568,4 |
7232,40 |
540,50 |
|
1400 |
6170 |
5270 |
527 |
6697,00 |
535,40 |
|
1300 |
5679 |
4856 |
485,6 |
6164,60 |
532,40 |
|
1200 |
5193 |
4452 |
445,2 |
5638,20 |
526,40 |
|
1100 |
4719 |
4048 |
404,8 |
5123,80 |
514,40 |
|
1000 |
4248 |
3645 |
364,5 |
4612,50 |
511,30 |
|
900 |
3779 |
3252 |
325,2 |
4104,20 |
508,30 |
|
Паропе-регреватель при aпе’’ |
700 |
2862 |
2486 |
323,18 |
3185,18 |
- |
600 |
2421 |
2106 |
273,78 |
2694,78 |
490,40 |
|
500 |
1994 |
1736 |
225,68 |
2219,68 |
475,10 |
|
400 |
1573 |
1375 |
178,75 |
1751,75 |
467,93 |
|
Эконо-майзер при aэк’’ |
500 |
1994 |
1736 |
364,56 |
2358,56 |
- |
400 |
1573 |
1375 |
288,75 |
1861,75 |
496,81 |
|
300 |
1163 |
1022 |
214,62 |
1377,62 |
484,13 |
|
Воздухо-ль при aвп’’=aух |
300 |
1163 |
1022 |
275,94 |
1438,94 |
- |
200 |
766 |
676 |
182,52 |
948,52 |
490,42 |
|
100 |
379 |
336 |
90,72 |
469,72 |
478,80 |
3. Определение расчётного расхода топлива
3.1 Располагаемое тепло топлива Qрр находим по формуле:
Qрр=Qрн+Qв.вн+iтл
3.2 Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла, Qв.вн
Учитывают только для высокосернистых мазутов. Топливо проектируемого котла - малосернистый мазут. где (Ioв)’ при t’вп =100 oC Þ (Ioв)’=322 ккал/кг;
3.3 Величину физического тепла топлива находим по формуле:
iтл= Cтл tтл, где tтл =100 oC; Cтл =0,415+0,0006×tтл=0,415+0,0006×100=0,475 ккал/(кг× oC);
iтл= 0,475×100=47,5 ккал/кг;
Расход топлива используют при выборе и расчёте числа и мощности горелочных устройств. Тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:
4. Выбор схемы сжигания топлива
Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию мазута заключается в удалении из него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости.
В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110¸120% от паропроизводительности котла; мазут подогревают до 100¸130оС. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с.
5. Поверочный расчёт топки
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки Jт’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.
5.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топки
По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу
№ |
Наименование величин |
Обозн. |
Раз-ть |
Источник или формула |
Топочные экраны |
Выход-ное окно |
||||
Фронтовой |
Боко-вой |
Задний |
||||||||
Осн. часть |
Под |
|
Осн. часть |
Под |
||||||
1 |
Расчётная ширина экранированной стенки |
bст |
м |
чертёж или эскиз |
5,0 |
5,0 |
3,5 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
2 |
Освещённая длина стен |
lст |
м |
чертёж или эскиз |
9,075 |
1,675 |
- |
7,05 |
1,85 |
2,05 |
3 |
Площадь стены |
Fст |
м2 |
bст ·lст |
45,5 |
8,375 |
30,014 |
35,125 |
9,25 |
10,25 |
4 |
Площадь стен, не занятых экранами |
Fi |
м2 |
чертёж или эскиз |
- |
- |
0,9202 |
- |
- |
- |
5 |
Наружный диаметр труб |
d |
м |
чертёж или эскиз |
0,06 |
|||||
6 |
Число труб |
Z |
шт |
-²- |
70 |
70 |
49 |
70 |
70 |
- |
7 |
Шаг труб |
S |
м |
-²- |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
- |
8 |
Отн. шаг труб |
S/d |
- |
- |
1,1667 |
|||||
9 |
Расстояние от оси до обмуровки |
е |
м |
-²- |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,065 |
0,065 |
- |
10 |
Относ. -²- |
e/d |
- |
- |
1,667 |
1,667 |
1,667 |
1,0833 |
1,0833 |
- |
11 |
Угловой к-т экрана |
X |
- |
номо-грамма |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,985 |
0,985 |
1 |
12 |
К-т загрязнения |
x |
- |
таблица |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
13 |
К-т тепловой эффективности экрана |
y |
- |
Cx |
0,5445 |
0,5445 |
0,5445 |
0,54175 |
0,54175 |
0,55 |
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
Активный объём топочной камеры определяют по формуле:
Эффективная толщина излучающего слоя:
5.2 Расчёт теплообмена в топке
Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки qт’’ с критерием Больцмана Bo, степенью черноты топки ат и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.
При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:
Где Tт’’ = Jт’’ + 273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; Ta = Ja + 273 -температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива, [K]; Bо – критерий Больцмана, определяемый по формуле:
Из этих формул выводятся расчетные.
Определяем полезное тепловыделение в топке Qт и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та :
Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.
Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:
6. Поверочный расчёт фестона
В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона. Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном Jф’’ при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.
Наименование величин |
Обозн. |
Раз-ть |
Ряды фестона |
Для всего фестона |
||
1 |
2 |
3 |
||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,06 |
|||
Количество труб в ряду |
z1 |
-- |
23 |
23 |
24 |
- |
Длина трубы в ряду |
lI |
м |
2,3 |
2 |
1,275 |
- |
Шаг труб: поперечный |
S1 |
м |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
продольный |
S2 |
м |
- |
0,35 |
0,775 |
0,5197 |
Угловой коэф фестона |
xф |
- |
- |
- |
- |
1 |
Расположение труб |
- |
- |
шахматное |
|||
Расчётная пов-ть нагрева |
H |
м2 |
9,966 |
8,666 |
5,765 |
24,3977 |
Размеры газохода: высота |
aI |
м |
2,25 |
2,05 |
1,275 |
- |
ширина |
b |
м |
5 |
5 |
5 |
- |
Площадь живого сечения |
F |
м2 |
8,283 |
7,611 |
4,539 |
6,7646 |
Относительный шаг труб: поперечный |
S1/d |
- |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
продольный |
S2/d |
- |
- |
5,833 |
12,92 |
8,6616 |
Длину трубы в каждом ряду li определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.
Поперечный шаг S1 равен утроенному шагу заднего экрана топки, т.к. этот экран образует три ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольный шаг между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов S2’, а между вторым и третьим рядами S2’’ как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб. Среднее значение продольного шага для фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:
Принимаем xф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.
По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.
Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:
Fi = ai×b - z1× liпр×d; где liпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.
Fср находим как среднее арифметическое между F1 и F3.
Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:
Нi = p×d×z1i× li; где z1i – число труб в ряду; li – длина трубы в ряду по её оси. Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:
Нф = Н1 + Н2 + Н3 = 9,966+8,666+5,765 = 24,3977 м;
На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:
Ндоп = SFст·xб = (1,7062 + 1,7062)·0,99 = 3,3782 Þ Нф’ = Нф + Ндоп = 27,776 м;
Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.
Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:
Наименование величин |
Обозначение |
Размерность |
Величина |
Температура газов перед фестоном |
Jф’=Jт’’ |
0С |
1053,4 |
Энтальпия газов перед фестоном |
I ф’=I т’’ |
ккал/кг |
4885,534 |
Объёмы газов на выходе из топки при a¢¢т |
Vг |
м3/кг |
12,559 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
-- |
0,1216 |
Объёмная доля трёхатомных газов |
rRO2 |
-- |
0,2474 |
Температура состояния насыщения при давлении в барабане Рб=45кгс/см2 |
tн |
0С |
256,23 |
7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла
При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.
Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:
Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þ iпе=789,8 ккал/кг; при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þ iн=668,1 ккал/кг; Diпо=15 ккал/кг;
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Qпел =0), а угловой коэффициент фестона Хф=1. В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Qпек = Qпе.
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=601,520С;
Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:
где Iогв находим по tгв=220oC Þ Iогв=745,2 ккал/кг;
b²вп – отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
где Iух – энтальпия уходящих газов, которую находим по tух=150oC Þ Iух=709,135 ккал/кг;
Iоух – энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при
tпрс=( tгв + t’в)/2=(220+30)/2=125 oC Þ Iпрс=421 ккал/кг;
Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²эк=301,870С;
Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
Определяем невязку теплового баланса парового котла:
8. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.
По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя
|
Наименование величин |
Обозн. |
Раз-ть |
Величина |
|||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,032 |
||||
|
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,026 |
|||
|
Количество труб в ряду |
z1 |
- |
68 |
|||
|
Количество труб по ходу газов |
z2 |
- |
18 |
|||
|
Шаг труб: поперечный |
S1 |
м |
0,075 |
|||
|
продольный |
S2 |
м |
0,055 |
|||
|
Относительный шаг труб поперечный |
S1/d |
- |
2,344 |
|||
|
продольный |
S2/d |
- |
1,719 |
|||
|
Расположение труб змеевика |
- |
- |
шахматное |
|||
|
Характер взаимного течения |
- |
- |
перекрестный ток |
|||
|
Длина трубы змеевика |
l |
м |
29,94 |
|||
|
Поверхность, примыкающая к стенке |
Fст×х |
м2 |
21,353 |
|||
|
Поверхность нагрева |
H |
м2 |
226,01 |
|||
|
Размеры газохода: высота на входе высота на выходе |
a¢ a² |
м м |
1,68 |
|||
|
ширина |
b |
м |
5,2 |
|||
|
Площадь живого сечения на входе |
F¢ |
м2 |
5,363 |
|||
|
Площадь живого сечения на выходе |
F² |
м2 |
5,363 |
|||
|
Средняя площадь живого сечения |
Fср |
м2 |
5,363 |
|||
|
Средняя эффективная толщина излучающего слоя |
Sф |
м |
0,119 |
|||
|
Глубина газового объёма до пучка |
lоб |
м |
1,35 |
|||
|
Глубина пучка |
lп |
м |
0,935 |
|||
|
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару |
m |
шт. |
68 |
|||
|
Живое сечение для прохода пара |
f |
м2 |
0,0361 |
|||
Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и числу труб в ряду (поперёк газохода) z1. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=0,75. Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева определяем по формуле:
Н = p×d×z1× l + Fст ×х.
Глубину газового объёма до пучка и глубину пучка определяют по рекомендациям и чертежу.
По значениям шагов для пароперегревателя и диаметру труб находим эффективную толщину излучающего слоя:
Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:
F = a ·b – d·z1· lпр = 1,68·5,2 – 68·0,032·1,55 = 5,363 (м2);
Площадь живого сечения для прохода пара:
Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:
Наименование величин |
Обознение |
Размерность |
Величина |
Температура газов до пароперегревателя |
uф² |
0С |
998,4 |
Температура газов за пароперегревателя |
uпе² |
0С |
601,52 |
Температура в состояния насыщения |
tн |
0С |
256,23 |
Температура перегретого пара |
tпе |
0С |
440 |
Средний удельный объём пара |
uср |
м3/кг |
0,062615 |
Конвективное восприятие |
Qkпе |
ккал/кг |
1886,41 |
Объёмы газов на выходе из топки при aсрпе |
Vг |
м3/кг |
12,721 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
- |
0,1202 |
Объёмная доля трёхатомных газов |
rRO2 |
- |
0,2445 |
Средний удельный объём пара находят по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:
Все остальные величины определены ранее.
Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.
Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
Для определения aк - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме: aн=80 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:
Сz=1; Сф=0,98; Сs=1; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs = =80×1×0,98×1 = 78,4 ккал/м2×ч×оС;
Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности
k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2445;
рn×S = rn×S = 0,2445×0,119 = 0,0291.
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
tз = tпеср + (80¸100) = 348,12 + 90 = 438,12 оС;
По номограмме находим
Сг = 0,95; aн = 130 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг = 130×0,95×0,0926 = 11,437 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную
с наличием газового объёма,
свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами
поверхностей:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:
При этой скорости пара
Сd = 1,02; aн = 1300 ккал/м2×ч×оС;Þ aл = aн×Сd = 1300×1,02 = 1326 ккал/м2×ч×оС;
Определим расчётную поверхность:
9. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева
9.1 Расчёт водного экономайзера
С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:
Наименование величин |
Обознение |
Размерность |
Величина |
Температура газов до экономайзера |
uпе² |
0С |
601,52 |
Температура газов за экономайзером |
uэк² |
0С |
301,865 |
Температура питательной воды |
Tпв |
0С |
140 |
Давление пит. воды перед экономайзером |
Р¢эк |
кгс/см2 |
48,6 |
Энтальпия питательной воды |
iпв |
ккал/кг |
141,3 |
Тепловосприятие по балансу |
Qбэк |
ккал/кг |
1310,63 |
Объёмы газов при среднем избытке воздуха |
Vг |
м3/кг |
13,3145 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
- |
0,1156 |
Объёмная доля трёхатомных газов |
rRO2 |
- |
0,2343 |
Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р¢эк = 1,08×Рб.
Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:
Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):
Где Dэк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях Dэк = Dпе =D;
i²эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; i¢эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.
По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указываем все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу.
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
|
Наименование величин |
Обозн |
Раз-ть |
Величина |
|||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,028 |
||||
|
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,022 |
|||
|
Количество труб в ряду |
z1 |
-- |
25 |
|||
|
Количество рядов труб по ходу газов |
z2 |
-- |
40 |
|||
|
Шаг труб: поперечный |
S1 |
м |
0,07 |
|||
|
продольный |
S2 |
м |
0,05 |
|||
|
Относительный шаг труб поперечный |
S1/d |
-- |
2,5 |
|||
|
продольный |
S2/d |
-- |
1,786 |
|||
|
Расположение труб змеевика |
-- |
-- |
шахматное |
|||
|
Характер взаимного течения |
-- |
-- |
противоток |
|||
|
Длина горизонтальной части петли змеевика |
l1 |
м |
5,1 |
|||
|
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения |
lпр |
м |
5,2 |
|||
|
Длина трубы змеевика |
l |
м |
104,83 |
|||
|
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу) |
Hэк ч |
м2 |
461,06 |
|||
|
Глубина газохода |
а |
м |
1,78 |
|||
|
Ширина газохода |
b |
м |
5,4 |
|||
|
Площадь живого сечения для прохода газов |
Fг |
м2 |
5,972 |
|||
|
Средняя эффективная толщина излучающего слоя |
Sф |
м |
0,118 |
|||
|
Глубина газового объёма до пучка |
lоб |
м |
2 |
|||
|
Глубина пучка |
lп |
м |
1,9 |
|||
|
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару |
m |
шт. |
50 |
|||
|
Живое сечение для прохода пара |
f |
м2 |
0,019 |
|||
Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.
Для определения aк - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13: aн=60 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:
Сz=1; Сф=1; Сs=1; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs = 63×1×1×1 = 60 ккал/м2×ч×оС;
Для нахождения aл используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2343.
рn×S = rn×S = 0,2343×0,118 = 0,02765;
По номограмме находим kг = 3,4; Þ
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
tз = 0,5×(t¢эк + t²эк ) + (40¸60) = 0,5×(154,56+242,96) + 50 = 248,76 оС;
По номограмме находим
Сг=0,97; aн=100 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =100×0,0897×0,97= 8,7 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
9.2 Расчёт воздушного подогревателя
По чертежам парового котла составляем эскиз воздухоподогревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
|
Наименование величин |
Обозн |
Раз-ть |
Величина |
||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,04 |
|
||||
|
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,037 |
||||
|
Количество труб в ряду |
z1 |
- |
72 |
||||
|
Количество рядов труб по ходу газов |
z2 |
- |
33 |
||||
|
Шаг труб: поперечный |
S1 |
м |
0,056 |
||||
|
продольный |
S2 |
м |
0,042 |
||||
|
Относительный шаг труб: поперечный |
S1/d |
- |
1,4 |
||||
|
продольный |
S2/d |
- |
1,05 |
||||
|
Расположение труб |
- |
- |
шахматное |
||||
|
Характер омывания труб газами |
- |
- |
продольный |
||||
|
Характер омывания труб воздухом |
- |
- |
поперечный |
||||
|
Число труб, включённых параллельно по газам |
z0 |
- |
2376 |
||||
|
Площадь живого сечения для прохода газов |
Fг |
м2 |
2,555 |
||||
|
Ширина газохода |
b |
м |
4,144 |
||||
|
Высота одного хода по воздуху (заводская) |
hх |
м |
2,1 |
||||
|
Площадь живое сечение для прохода воздуха |
Fв |
м2 |
2,6544 |
||||
|
Поверхность нагрева ВЗП |
Hвп |
м2 |
2413,99 |
||||
Примечание: Трубчатые воздухоподогреватели, как правило, выполняются с вертикальным расположением труб в газоходе, внутри которых движутся газы, а воздух омывает шахматно расположенный пучок труб снаружи, омывание поперечное; взаимное движение сред характеризуется перекрёстным током. Число ходов воздуха не меньше двух. Расчётно определим число труб, включенных параллельно по газам:
Площадь живого сечения для прохода газа:
Площадь живого сечения для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):
Поверхность нагрева ВЗП:
С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта ВП составляют таблицу исходных данных:
Наименование величин |
Обознение |
Размерность |
Величина |
Температура газов до воздухоподогревателя |
uэк² |
0С |
301,87 |
Температура газов за воздухоподогревателем |
uух |
0С |
150 |
Температура воздуха до воздухоподогревателя |
t¢в |
0С |
30 |
Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя |
tгв |
0С |
220 |
Объёмы газов при среднем избытке воздуха |
Vг |
м3/кг |
14,0698 |
Теоретический объём воздуха |
V0 |
м3/кг |
10,62 |
Температура воздуха до воздухоподогревателем к теоретически необходимому |
b²вп |
-- |
1,05 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
-- |
0,1102 |
Тепловосприятие по балансу |
Qбвп |
ккал/кг |
695,85 |
Находим скорости газов и воздуха:
Скорости газов и воздуха должны быть в пределах допустимых нормативных значений в зависимости от вида топлива и характеристик зол. В курсовом проекте допустимая скорость газов составляет: Wг=12±3 м/с, а Wв = (0,5¸0,6)×Wг = 5,07¸6,08 м/с, однако полученная скорость воздуха больше допустимой Þ принимаем Wв’=6,08 м/c.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для воздухоподогревателя определяют по формуле:
При продольном омывании трубной поверхности дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 14: aн=29 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:
Сф=1,1; Сl=1; Þaк = aн×Сф×Сl = 29×1,1×1 = 31,9 ккал/м2×ч×оС;
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:
aн= 56 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:
Сz=1; Сф=0,98; Сs=1; Þaк = aн×Сz×Сф×Сs = 56×1×0,98×1 = 54,88 ккал/м2×ч×оС;
Температурный напор:
Þ температурный напор можно найти как:
Список литературы
1) Тепловой расчёт котельных агрегатов. (Нормативный метод)/Под редакцией Н.В. Кузнецова. – М.: Энергия, 1973. –296с.
2) Резников М.И. Парогенераторные установки электростанций. – М.: Энергия, 1974. –360с.
3) Методические указантя по определению коэффициента полезного действия паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново, 1987. –36с.
4) Методические указантя по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчёте поверхностей нагрева паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново; ИЭИ, 1987.
5) Методические указантя по поверочному расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново; ИЭИ, 1987.
6) Методические указантя по конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново; ИЭИ, 1991. –36с.
7) Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. –Л.: Энергия, 1972.—200с.
8) Ковалёв А.П., Лелеев Н.С., Виленский Т.В. Парогенераторы: Учебник для ВУЗов. –М.: Энерго- атомиздат, 1985. –376с.
Больше работ по теме:
Предмет: Технология машиностроения
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ