Расчет парогенератора БКЗ-75-39-ФБ

 

Введение

Основным оборудованием вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и отопительных установках является парогенераторы и водяные котлы. Промышленные предприятия потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектростанциями, промышленными районами отопительными котельными.

Одной из основных задач при выработке тепловой энергии является всемирная экономия всех видов топлива. При комбинированном или раздельной выработке электрической и тепловой энергии чаще всего в качестве теплоносителя применяется водяной пар. Агрегат предназначен для выработки пара называют парогенераторами.

Кроме водяного пара в качестве теплоносителя используется горячая вода. Агрегаты для получения горячей воды называют водогрейными котлами. Таким образом основным агрегатом предназначенным для выработки пара и горячей воды являются парогенераторы и водогрейные котлы.

Общее описание котла БКЗ-75-39ФБ

Топочная камера объемом 454 м3 полностью экранирована трубами Ø60x3 мм, а при работе на каменном угле и торфе - частично в нижней части трубами Ø60x4 мм, расположенными с шагами 75 и 90 мм. Экраны разделены на 12 самостоятельных контуров (по числу блоков камеры).

Для сжигания бурого угла и фрезерного торфа топку оборудуют двумя шахтными мельницами с фронта. В этом случае нижнюю часть боковых экранов на уровне амбразур утепляют хромитовой массой, нанесенной на ошипованные трубы.

Разработана модификация парогенератора БКЗ-75-39 ФБЖ, оборудованного топкой с жидким шлакоудалением, для сжигания антрацитового штыба. В этом случае для устойчивого сжигания топлива нижнюю часть топочной камеры утепляют полностью слоем хромитовой массы, а скаты воронки закрывают кирпичной кладкой с лотками для выпуска шлака.

Схема испарения - трехступенчатая. В барабане расположен чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени испарения (по торцам барабана). Третья ступень вынесена в выносные циклоны Ø377 мм.

Перегреватель - вертикальный, змеевиковый, двухблочный, с коридорным расположением труб Ø38x3 мм. Поверхностный пароохладитель установлен между блоками "в рассечку".

Экономайзер - стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, с шахматным расположением труб Ø32x3 мм, двухступенчатый. Первая ступень состоит из двух блоков и расположена между ступенями воздухоподогревателя "в рассечку". Поперечный шаг труб первой ступени - 40 мм, продольный - 55 мм. Поперечный шаг труб второй ступени - 50 мм, продольный - 55 мм.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, с шахматным расположением труб Ø40x1,5 мм, четырехходовой. Поперечный шаг труб: первой ступени - 70 мм, второй - 60 мм; продольный шаг: первой ступени - 45 мм, второй - 42 мм. Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора приведены в таблице.

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора БКЗ-75-39 ФБ

Наименование показателейТопливокаменный угольбурый угольторфНоминальная паропроизводительность, т/ч757575Рабочее давление пара, Мпа444Температура перегретого пара, 0С440440440Площадь поверхности нагрева, м2:лучевосринимающая (экранов и фестона)326296296конвективная:фестона626262перегревателя720620520экономайзера810940750воздухоподогревателя362039004200

Для наглядности составим расчетную схему котла БКЗ-75-39-ФБ.

- топка ; 2 - фестон; 3 - вторая ступень пароперегревателя; 4 - первая ступень пароперегревателя; 5 - вторая ступень водяного экономайзера; 6 - вторая ступень воздухоподогревателя; ; 6 - первая ступень водяного экономайзера; 8 - первая ступень воздухоподогревателя

Рисунок 1- Расчетная схема котла БКЗ-75-39-ФБ.

Таблица 1. Исходные данные.

Название котлаД, т/чрпе, барtпе, °Сr, %q1Топливо №1Топливо №2tп.в,°С БКЗ-75-39-ФБ714045556559311451.Расчёт топлива

.1 Характеристики топлива

Расчётные характеристики для заданных видов топлива предоставлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Характеристики твёрдого топлива.

Ср %Wp %Ap %Spk %Spop %Hp %Np %Op %Qpн кДж/кгVг 46,62214,80,93,70,911,117543,5349,0

Таблица 3. Характеристики газа.

СH4 %C2H6 %C3H8 %C4H10 %C5H12 %N2 %CO2 %H2S %O2 %CO %H2 %QCн кДж/кг?сг Кг/м395,71,90,50,30,11,3-----36468,770.741

1.2 Теплота сгорания смеси топлив

При сжигании смеси жидкого и газообразного топлив расчёт с целью упрощения условно ведется на 1 кг жидкого топлива с учётом количества газа (м3), приходящегося на 1 кг жидкого топлива. Поскольку доля жидкого топлива в смеси задана по теплу, то теплота сгорания жидкого топлива и является этой долей.

Следовательно, удельная теплота сгорания смеси определиться как

где - теплота сгорания твёрдого топлива, кДж/кг;

- доля твёрдого топлива по теплу, %;

Количество теплоты, вносимое в топку с газом:

Тогда расход газа (в м3) на 1 кг твёрдого топлива будет равен:

где - теплота сгорания газа, кДж/м?.

Проверка:

1.3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания

Необходимое для полного сгорания топлива количество кислорода, объёмы и массовые количества продуктов сгорания определяются из нижеследующих стехиометрических уравнений:

• Для твёрдого топлива:

• Для газообразного топлива:

V°вII=0.0476?[0.5?СО+0.5?Н2+1.5?Н2S+?(m+0.25?n)?СmНn-О2]= =0.0476?[(1+0,25?4)?95,7+(0,25?6+2)?1,9+(3+0,25?8)?0,5+(4+0,25?10)?0,3+(5+0,25?12)?0,1]=9,67 м³/кг

V°N2II=0.79?V°вII+0.01?N2=0.79?9,67+0.01?1,3=7,653м³/кг

V°RO2II=0.01?(СО2+СО+Н2S+?m?СmНn)=0.01?(95,7+3,8+1,5+1,2+0,5)=1,027 м³/кг

V°Н2OII=0.01?(Н2S+Н2+?0.5?n?СmНn+0.124?dr)+0.0161?

V°в=0.01?(0,5?4?95,7+0,5?6?1,9+0,5?8?0,5+0,5?10?0,3+0,5?12?0,1+0,124?10)+0,0161?9,67=2,1800м³/кг

• Для смеси топлив:

V°в=V°вI+Х?V°вII=4,78+0,26?9,67=7,2942 м³/кг;

V°N2=V°N2I+Х?V°N2II=3,78+0,26?7,6=5,756 м³/кг;=V°RO2I+Х?V°RO2II=0,87+0,26?1,027=1,14 м³/кг;

V°Н2O=V°Н2OI+Х?V°Н2OII=0,76+0,26?2,18=1,3268 м³/кг;

Расчёт действительных объёмов.

VN2=V°N2+(a-1)?V°в=5,756+(1.2-1)?7,2942=7,21 м³/кг;

VН2O=V°Н2O+0.0161?(a-1)?V°в=1,3268+0.0161?(1.2-1)?7,2942=1,3503 м³/кг;

Vr=VRO2+VN2+VН2O=1,3503+7,21+1,14=9,7 м³/кг;

Объёмные доли трёхатомных газов.

rRO2=VRO2/Vr=1,14/9,7=0,12

rН2O=VН2O/Vr=1,3503/9,7=0,14

rn=rRO2+rН2O=0,12+0,14=0,26

Концентрация золы в доменных газах.

m=10?А ?aун/Vr=10?14,8?0.95/9,7=14,49 г/м³;

1.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

I°в=V°в?(сt)в=7,2942?1436=10468,44 кДж/кг;

I°r=VRO2?(сJ)RO2+V°N2?(сJ)N2+V°Н2О?(сJ)Н2О=1,14?2202+5,756?1394+1,3268?1725=12820,03 кДж/кг;

Ir=I°r+(a-1)?I°в+Iзл;

т.к. (А ?aун/Qн)?10³=14,8?0,95/17543,53?10³=0,8<1,5

то Iзл - не учитывается;

Ir=I°r+(a-1)?I°в=14495+(1.2-1)?9248=16345 кДж/кг.

Полученные результаты после проверки на компьютере и уточнения оформим в виде таблицы 4.

Таблица 4. Результаты расчёта топлива.

Для твёрдого топливаДля газообразного топливаДля смеси топливЭнтальпии при t=1000 °СV°вI=4,78 V°N2I=3,78 V°RO2I=0,87 V°Н2OI=0,76V°вII=9,67 V°N2II=7,653 V°RO2II=1,027 V°Н2OII=2,18V°вII=7,2942 V°N2II=5,756 V°RO2II=1,14 V°Н2OII=1,3268Воздуха: I°в=10468,44 Газа: I°r=12820,03 Ir=14913,72 Золы: Iзл=0.00

При aт=1.2, t=1000°С.

Значение коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и газоходах котельной установки принимаем по таблице 5.

Таблица 5. Присосы воздуха по газовому тракту.

Участки газового тракта.?aaТемпература, °С.Топка ,фестон01,2100-2200Пароперегреватель I ст.0,031,23600-1300Пароперегреватель II ст.0,021,25500-1200Экономайзер II ст.0,041,29400-1000Воздухоподогреватель II ст.0,031,32300-700Экономайзер I ст.0,041,36200-600Воздухоподогреватель I ст.0,031,39100-500

Данные расчётов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в различных газоходах сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.

t,C1,21,231,251,291,321,361,391001333,4461516,2792002694,1283004,393062,5653004094,6244447,1684564,6834652,8194005533,1465888,7526007,2886165,3356283,875007006,7327256,057455,5047605,0957804,557954,146008512,338693,8518814,8659056,8939238,4149480,4429661,96370010057,9310272,0410414,7810700,2510914,3611199,8411413,9480011650,411897,5312062,2912391,7912638,9212968,4390013266,0113546,1613732,9314106,4714386,63100014913,7215227,7715437,1415855,88110016571,8216920,6517153,2120018235,1918618,7918874,53130019963,0631224,88140021674,3150023398,09160025146,53180028674,94200032252,91220035865,09Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива.

ВеличинаЕдиница измеренияРасчетРезультатНаименованиеОбозначениеРасчетная формула или способ определения1Располагаемая теплота топливаQррQнр+Qв.вн+iтл, КДж/кг26990,04+0+026990,042Потеря теплоты от хим. неполноты сгор.q3По табл. 4-3%-0,53От мех. неполноты сгоранияq4То же%-14Потери теплоты с уход. газамиq2%(2289,422-1,39?258,066)? 99/26990,047,085Темпер.ух.газовПринята0С-1506Энтальпия ух. газовIухПо табл. 5КДж/кг-2289,4227Темп.холл.возд.tхвПо табл. 2-4КДж/кг-278Уд.энтальпия хол.возд.Iх.в.I°х.в. = V°в?(сt)вКДж/кг7,29?35,4258,0669Потери теплоты в окружающ средуq5По рис.3-1,%-0,7910Сумма тепловых потерь?q2+q3+q4+q5+q6%7,08+0,5+1+ 0,799,3711К.П.Д. парогенератора100 - ?%100-9,3790,6312Коэффициент сохранения теплоты1 -(q5/+ q5)

Ф.(3-13),стр.18/1/.-0,991413Паропроизводит. агрегатаДПо заданиюкг/с19,714Давление пара у гл. паров.задвижРnnПо заданиюМПа-415Давление пара в барабанеРПо заданиюМПа-4,416Темпер. перегретого параtnnПо заданию0С-44517Темпер.питательн. водыtnвПо заданию0С-14518Уд. энтальпия перегрет. параіnnПо табл. VI - 8кДж/кг-3345,519Уд.энтальпия питател. водыinвПо табл. VI - 6кДж/кг-61320Значение продувки?По заданию%-521Полезно использ теплота в агрегате QnгД( іnn- inв)+ Д? ? /100( iкиn-inв) кВт19,7(3345,5-613)+19,7?0,05(1065,7-613)54097,7922Полный расход топливаВ(Qnг?100)/ Qрр?кг/с2,2123Расчетный расход топливаВрВ?(1- q4/100)кг/с2,21?100-1/1002,1824Давл. питател. воды в экономайзере РnвПо заданиюМПа-425Энтальпия продувоч. водыiкиnПо табл.кДж/кг-1065,726Доля золы топлива в шлаке?шл1-?ун-1-0,950,0527Температура шлаковtшлПо рекомендации/1/,стр17ºС-60028Уд. энтальпия шлаков(сv)шлПо таб. 2-4-56129Потери с физ. Теплот.шлаковq6%0,0154

Расчёт конструктивных характеристик топки

ВеличинаЕдиницаРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияАктивный объём топочной камерыПо конструктивным размерамм3430,95Тепловое напряжение объёма топки: расчётное допустимое

По табл. 4-3 кВт/м3

кВт/м3

190Количество горелокnПо табл. III-10 шт.4Тепло производительность горелки

МВтТип горелки-По табл. III-6-Пылеугольная, №8

Расчет полной площади стен топочной камеры (Fст) и суммарной

лучевоспринимающей поверхности топки (Hл).

НаименованиеОбозначениеЕдиницаФр.и сводБоковые ЗадняяВых. окноSПолная площадь стены и выходного окнаFСТм2110,75132,668,2528,4330Наружный диаметр трубdмм606060--Шаг трубsмм909090--Расстояние от оси труб до кладки (стены)Lмм100100100--Отношениеs/d-1,51,51,5--ОтношениеL/d-1,671,671,67--Угловой коэффициентx-0,980,980,981-Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экрановHЛОТКм298,713066,928,4324

Поверочный расчёт теплообмена в топке

ВеличинаЕдиницаРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определениеСуммарная площадь лучевоспринимающей поверхности

По конструктивным размерам

м2

336Полная площадь стен топочной камерыПо конструктивным размерамм2

330Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности

-Эффективная толщина излучающего слоя пламени

мПолная высота топкиПо конструктивным размерамм11,4Высота расположения горелок По конструктивным размерам

м

3,6Относительный уровень расположения горелок

-Параметры забаластированости топочных газов на выходе rv-КоэффициентМ0Принимаем по (1)-0,46Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке М

,46?(1-0,4?0,316)=

=0,45Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

По табл. 4-3

1,2Присос воздуха в топкеПо табл. 2-2-0,07Присос воздуха в системе пылеприготовления

По табл. 2-1

0,04Температура горячего воздуха По предварительному выбору

°С

350Энтальпия горячего воздухаПо IJ-таблицекДж/кг3444Энтальпия присосов воздухаПо IJ-таблицекДж/кг258,066Количество теплоты, вносимое в топку воздухом

кДж/кгПолезное тепловыделение в топкекДж/кгАдиабатическая температура горения

По IJ-таблице

°С

1909,4Температура газов на выходе из топки По предварительному выбору

°С

992Энтальпия газов на выходе из топки

По IJ-таблице

кДж/кг

14782Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгораниякДж/кгОбъёмная доля: водяных паров трёхатомных газовПо табл. 1-2 По табл. 1-2 - -0,14 0,12Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

0,14 + 0,12 = 0,26Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами золовыми частицами газами кокса

По форм.5-26

По форм.5-27

По

/(м×

×МПа)

//-

//-

1,12

0,86

10Коэффициент поглощения луч. частиц сажи 1/(м×

×МПа)

,06

Тепловая доля газов в смесиq21-q1-1-0.65=0.35Коэффициент ослабления лучей топочной средой kкг+m?кс?q2+(кзл??зл+ккокс??кокс)(1-q2)1/(м× ×МПа)1.12+0.1?2.06?0.35+(0.86+ +0.1)?(1-0.35)=1.82Суммарная сила поглощения топочного объёма Bu

1,82?0,1?4,7=0,85ПараметрmПринимаем -0,1Эффект. Критерия Бугера1,6?Ln?

?-0,93Температура газов на выходе из топки-273°С991Энтальпия газов на выходе из топки По IJ-таблице или по

IJ-диаграммекДж/кг

14765Общее тепловосприятие топкикДж/кг0,9914?(30632-14765)=15730,5Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей

кВт/м2

Конструктивные размеры и характеристики

поверхностей нагрева фестона и испарительных пучков.

ПоказателиЕдиница ФестонНаименованияОбозначениеДиаметр труб : наружныйdм0,06Кол-во труб в рядуZ1шт.20Кол-во рядов труб Z24Общее кол-во труб в рассчитваыемом участке Z шт. 80Средняя длина трубlсрм²4,1Расчетна площадь поверхности нагрева H - 62Расположение труб--ШахмотноеШаг труб : поперек движения газовS1мм300 Вдоль движения газовS2мм250Относительный шаг труб : поперечныйS1/d-5 продольныйS2/d-4,17Размер сечения газохода поперек А м 6,075движения газовВм4,1Площадь живого сечения для прохода газов F м2 20

Поверочный расчёт фестона.

ВеличинаЕдиницаРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияПолная площадь поверхности нагрева Н По конструктивным размерам м2 62Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп То же м2 3,9Диаметр трубd»мм60*3Относительный шаг труб: поперечный продольный

»

»

4,17Количество рядов труб по ходу газов

»

шт.

4Количество труб в ряду

»

шт.

20Площадь живого сечения для прохода газов F

м2

20Эффективная толщина излучающего слоя s

м

1,38Температура газов перед фестоном

Из расчёта топки

°С

991Энтальпия газов перед фестоном

То же

кДж/кг

14765Температура газов за фестоном По предварительному выбору°С

934Энтальпия газов за фестоном

По IJ -таблице

кДж/кг

13837,76Количество теплоты, отданное фестону

кДж/кг Температура кипения при давлении в барабане рб=4,4 МПа

По таблице VI-7

°С

256Средняя температура газов

°ССредний температурный напор

°С

Средняя скорость газовм/с4,7Коэффициент теплоотдачи конвекциейПо рис. 6-4кВт/(м2·К)40Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов

м·МПа

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5-5 или формуле (5-27)

/(м·МПа)

2,26Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

По рис. 5-6 или формуле (5-27)

/(м·МПа)

,88

Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

(2,26+0,88)?0,1?1,38=

=0,43Степень черноты излучающей среды По рис. 5-4 или формуле (5-22)

0,35Температура загрязнённой стенки трубы

°С

256+50=306Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6-12 (aл=aна)

Вт/(м2·К)

59,5Коэффициент использования поверхности нагрева

По § 6-2 - 1Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)1(40+59,5)=99,5Коэффициент загрязнения По формуле (6-37) и

рис. 6-13

м2·К/Вт

0,0013Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи

кДж/кгТепловосприятие настенных труб

кДж/кгСуммарное тепловосприятие газоходов фестона

кДж/кг

926,927Расхождение расчетных тепловосприятий

%

Конструктивные размеры и характеристики перегревателя

ПоказателиСтупеньНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияЕдиницаIIIДиаметр трубПо конструктивным размераммм38/3238/32Кол-во труб в ряду (поперёк газохода)То жешт.7272Кол-во рядов труб (походу газов)»шт.1014Средний шаг труб: Поперечный Продольный

»

»мм.

мм.90

80Расположение труб в пучке-»-КоридорноеКоридорноеХарактер омывания-»-ПоперечноеПоперечноеСредняя длина змеевика»м2,92,7Суммарная длина труб»м20882722Полная площадь поверхности нагревам2250325Площадь живого сечения на входем218,89,35То же, на выходем212,369,35Средняя площадь живого сечения газоходам214,919,35Количество параллельно включенных змеевиков (по пару)По конструктивным размерамшт.7272Площадь живого сечение для прохода парам20,05780,0578Поверочный расчёт первой ступени перегревателя.

Величина Единица РасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияДиаметр трубПо конструктивным размераммм38/32Площадь поверхности нагрева

То же

м2

250Температура пара на выходе из ступени

По заданию

ºС

352То же, на входе в ступень По предварительному выбору

ºС

256Давление пара: -на выходе из ступени -на входе в ступень

По заданию

По выбору

МПа

МПа

,2

4,4Удельная энтальпия: -на выходе из ступени -на входе в ступень

По табл. VI-8

То же

кДж/кг

кДж/кг

3093

2797,2Суммарное тепловосприятие ступени Q кДж/кг19,7/2,18?(3093-2797,2)=

=2673Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки

Из расчёта топки

кВт/м2

106Коэффициенты распределения тепловой нагрузки: по высоте между стенами

По рис. 5-9

По табл. 5-7

,25

1,03Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки

кВт/м2

1,25?1,03?106=136,4Угловой коэффициент фестона

По рис. 5-1

0,73Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью

м2

27,5Лучистое тепловосприятие ступени

кДж/кгКонвективное тепловосприятие ступени

кДж/кг

2673 - 464,6 = 2208,4Температура газов перед ступенью

Из расчёта фестона

ºС

934,7Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

13837,76То же, на выходе из ступени

кДж/кгТемпература газов на выходе из ступениПо IJ -таблицеºС783Средняя температура газовºС0,5(934,7+783)=858,8Средняя скорость газов в ступени

м/сКоэффициент теплоотдачи конвекцией По рис. 6-5

Вт/(м2·К)

54Средняя температура параºС0,5(352+256)=304Объём пара при средней температуре

По табл. VI-8

м3/кг

0,05Средняя скорость парам/сКоэффициент теплоотдачи от стенки к пару

По рис. 6-7

Вт/(м2·К)

625Толщина излучающего слоя s

м0,9(4/3,14?2,3?2,3-1)?0,038=

=0,19Суммарная поглощательная способность трехатомных газов

м·МПа

0,1?0,26?0,19=0,0494Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5-5

/м·МПа

Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока-0,15Степень черноты излучающей среды

По рис. 5-4

0,14Коэффициент загрязнения

По § 6-2

м2·К/Вт

0,0075Температура загрязнённой стенки трубы

ºС

304,21Коэффициент теплоотдачи излучениемПо рис. 6-12 Вт/(м2·К)16,52Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

1(54+16,52)=70,52Коэффициент тепловой эффективности

По табл. 6-2

0,6Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

,7-352=582,7

783-256=527Температурный напор при противотоке

ºСПлощадь поверхности нагрева прямоточного участка

По конструктивным размерам

м2

120Полная площадь поверхности нагрева ступени H То же м2 250ПараметрA-0,48Полный перепад температур газов

ºС

151,7То же, параºС96ПараметрP-ПараметрR-

,7/96=1,58

Коэффициент перехода к сложной схеме

По рис. 6-14

0,998Температурный перепад

ºС

553,89Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кг

Расхождение расчётных тепловосприятий

%

Конструктивный расчёт второй ступени перегревателя.

ВеличинаЕдиницаРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияДиаметр трубПо конструктивным размераммм38/32Параметр пара на входе в ступень: давление Из первой ступени перегревателяМПа4,2Температура пара на входе в ступеньТо жеºС352Паросодержание-0,98Удельная энтальпия: -кипящей воды -сухого насыщенного пара

кДж/кг

кДж/кг

,5

3093Удельная энтальпия пара на входе в ступень

кДж/кг3053,45Параметры пара на выходе из ступени: давление По выбору

МПа

4температура То жеºС455удельная энтальпияТо жекДж/кг3322,5Тепловосприятие пароохладителя

По выбору

кДж/кг 60Тепловосприятие ступени Q

кДж/кгЭнтальпия газов на входе в ступеньИз расчёта первой

ступени перегревателякДж/кг

116,18Температура газов на входе в ступеньТо жеºС783Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/кгТемпература газов на выходе из ступени

По IJ - таблице

ºС

587Средняя температура газов в ступени

ºС

685Средняя скорость газов в ступени

м/сКоэффициент теплоотдачи конвекцией По рис. 6-5

Вт/(м2·К)

685Средняя температура пара

ºС403,5Объём пара при средней температуре

По табл. VI-8

м3/кг0,0738Средняя скорость пара

м/сКоэффициент теплоотдачи от стенки к пару По рис. 6-7

Вт/(м2·К)700Эффективная толщина излучающего слоя s

м0,21Суммарная поглощательная способность трёхатомных газовм·МПа0,00546Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газамиПо рис. 5-51/(м·МПа)27Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

-0,17Степень черноты излучающей средыaПо рис. 5-5-0,15Коэффициент загрязненияПо § 6-2м2·К/Вт0,0068Температура загрязнённой стенки трубы

ºСКоэффициент теплоотдачи излучениемПо рис. 6-12

Вт/(м2·К)19,5Температура в объёме камеры перед ступеньюИз расчёта первой ступени перегревателяºС783КоэффициентAПо § 6-2-0,5Глубина по ходу газов: ступени (пучка) объём перед ступенью По конструктивным размерам

То же

м

м

,2

0,67Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед ступенью

Вт/(м2·К)28,3Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

84,5Коэффициент тепловой эффективностиПо табл. 6-2-0,65Коэффициент теплоотдачиkВт/(м2·К)37,7Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

-455=328

587-352=235Температурный напор при противотоке

ºСПолный перепад температур газового потока в ступени

ºС783-587=196Полный перепад температур потока параºС455-352=103

ПараметрR-1,9То жеP-0,24Коэффициент перехода к сложной схемеПо рис. 6-15

-0,98Температурный перепадºС273,42Площадь поверхности нагрева ступени H

м2

Конструктивные размеры характеристики экономайзера

НаименованиеОбозначениеЕдиницаСтупеньIIIДиаметр труб: наружный внутренний

мм

мм

26Расположение труб--ШахматноеШахматноеКоличество труб в горизонтальном ряду

шт.

38Количество горизонтальных рядов труб

шт.

21Шаг труб: поперёк потока газов (по ширине) вдоль потока газов (по высоте)

мм

мм

55Относительный шаг труб: поперечный продольный

,25

,72

,56

1,72Площадь поверхности нагрева

м2

330Размеры сечения газохода поперёк движения газовм

м6,075

,76,075

2Площадь живого сечения для прохода газов

м2

,9

9,07Количество параллельно включённых труб (по воде)

шт.

75Площадь живого сечения для прохода воды

м2

,042

0,042

Поверочный расчёт второй ступени экономайзера.

Величина Единица РасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияПлощадь поверхности нагрева ступени HПо конструктивным размерам м2 330Площадь живого сечения для прохода газов

То же

м2

9,07То же, для прохода воды f » » м2 0,042Температура газов на входе в ступень

Из расчёта перегревателя

ºС

587Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

8613,5Температура газов на выходе из ступени

По выбору

ºС

450Энтальпия газов на выходе из ступени

По IJ - таблице

кДж/кг

6672,13Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами)

кДж/кгУдельная энтальпия воды на выходе из ступени

кДж/кг

= 915,2Температура воды на выходе из ступени

По табл. VI-6

ºС

213,6Удельная энтальпия воды на входе в ступень

кДж/кг

710,5Температура воды на входе в ступень

По табл. VI-6

ºС

167,7Средняя температура воды t

ºССкорость воды в трубах

м/сСредняя температура газов

ºС

518,5Средняя скорость газовм/сКоэффициент теплоотдачи конвекцией По рис. 6-4

Вт/(м2·К)

70Эффективная толщина излучающего слоя s

м

0,0697Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов

м·МПа

,1?0,26?0,0697=

=0,0018096Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

По рис. 5-5

/(м·МПа)

17Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

По рис. 5-6

/(м·МПа)

0,083Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока

0,039Степень черноты газов а По рис. 5-4 - 0,038Температура загрязнённой стенки трубы

ºС

276Коэффициент теплоотдачи излучением

По рис. 6-12

Вт/(м2·К)

2,39Температура в объёме камеры перед ступенью

Из расчёта перегревателя

ºС

587КоэффициентАПо § 6-2-0,5Глубина по ходу газов: ступени объём перед ступенью

По конструктивным размерам То же м м 1,2 1,5Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед степенью

Вт/(м2·К)Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

73,57Поправка к коэффициенту загрязнения

По табл. 6-1

м2·К/Вт

0,002Коэффициент загрязнения

По формуле (6-8)

м2·К/Вт

0,0048Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)Разность температур между средами: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

-213,6=373,4

450-167,7=282,3Отношение

1,32Температурный напор

ºС

327,8Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кгРасхождение расчётных тепловосприятий

%Температура газов на выходе из ступени

По выбору

ºС

402Энтальпия газов на выходе из ступени

По IJ-таблице

кДж/кг

5920,08Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами)

кДж/кгУдельная энтальпия воды на входе в ступень

кДж/кгТемпература воду на входе в ступень

По табл. VI-6

ºС

150Разность температур между средами: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

-213,6=373,4

450-167,7=282,3Температурный напор

ºС

327,8Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена

кДж/кгРасхождение расчётных тепловосприятий

%Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

НаименованиеОбозначениеЕдиницаСтупеньIIIДиаметр труб: наружный внутренний

мм

мм

37Длина трубLм6,082,5Расположение труб--ШахматноеШахматноеКоличество ходов по воздуху n шт. 3 1Количество труб в ряду поперёк движения воздуха

шт.

47Количество рядов труб вдоль движения воздуха

шт.

48Шаг труб: поперечный (поперёк потока воздуха) продольный (вдоль потока воздуха)

мм

мм

42Относительный шаг: поперечный продольный

,75

,125

,5

1,05Количество параллельно включённых труб (по газам)

шт.

2256Площадь живого сечения для прохода газов

м2

,28

3,43Ширина сечения воздушного канала

м

,075

6,075Средняя высота воздушного канала

м

,1

1,43Площадь живого сечения для прохода воздуха

м2

,9

6,1Площадь поверхности нагрева

м2

1500

Поверочный расчёт второй ступени воздухоподогревателя

Величина Единица Расчёт НаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияДиаметр трубПо конструктивным размераммм40Относительный шаг: поперечный продольный

То же

» »

,5

1,05Количество рядов труб» »шт.4,8Количество ходов по воздуху

» »

1Площадь живого сечения для прохода газов

» »

м2

3,43То же, для прохода воздуха

» »

м2

6,1Площадь поверхности нагрева

» »

м2

1500Температура газов на входе в ступень Из расчёта второй ступени экономайзера

ºС

402Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

5920,08Температура воздуха на выходе из ступени

По выбору

ºС

350Энтальпия воздуха на выходе из ступениПо IJ-таблицыкДж/кг3444Отношение количества воздуха на выходе из ступени к теоретически необходимому

1,2-0,07-0,04=1,09Температура воздуха на входе в ступень

Принемаем

ºС

281,5Энтальпия воздуха на входе в ступень

По IJ-таблицы

кДж/кг

2753Тепловосприятие ступени

кДж/кг

Средняя температура воздуха

ºС

315,7Энтальпия присосов воздуха По IJ-таблицы

кДж/кг

258,066Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/кгТемпература газов на выходе из ступени

По IJ-таблицы

ºС

351Средняя температура газов

ºС

0,5(351+402)=376,5Средняя скорость газов

м/сКоэффициент теплоотдачи с газовой стороны По рис. 6-7

Вт/(м2·К)

42 Средняя скорость воздуха

м/сКоэффициент теплоотдачи с воздушной стороны По рис. 6-5

Вт/(м2·К)

65,04Коэффициент использования поверхности нагрева

По табл. 6-3

0,85Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)21,7Разность температур между средами: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

-281,5=69,5

402-350=52Средний температурный напор при противотоке

ºС

0,5(69,5+52)=60,8Перепад температур: наибольший наименьший

ºС

ºС

-281,5=68,5

402-351=51Параметр-0,42То же-1,33КоэффициентПо рис. 6-16-0,84Температурный напор

ºС

0,84?60,8=51,03Тепловосприятие по уравнению теплообмена

кДж/кгРасхождение расчётных тепловосприятий

%

Конструктивный расчёт первой ступени экономайзера

ВеличинаЕдиницаРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияПлощадь поверхности нагрева ступени HПо конструктивным размерам м2 610Площадь живого сечения для прохода газов

То же

м2

6,9То же, для прохода воды f » » м2 0,042Температура газов на входе в ступень

Из расчёта второй ступени

воздухоподогревателя

ºС

351Энтальпия газов на входе в ступень

То же

кДж/кг

5243Температура газов на выходе из ступени

Принимаем

ºС

284,6Энтальпия газов на выходе из ступени

То же

кДж/кг

4324,15Количество теплоты, отданное газами

кДж/кгУдельная энтальпия воды на выходе из ступени Из расчёта второй ступени экономайзера

кДж/кг

710,5Температура воды на выходе из ступени

Из расчёта второй ступени экономайзера

ºС

167,7 Температура воды на входе в ступень

t = tпв

ºС

145Удельная энтальпия воды на входе в ступень

По табл. VI-6

кДж/кг

613Количество теплоты отданное газам

кДж/кг

Расхождение расчётных тепловосприятий

кДж/кгСредняя температура воды tср

ºС0,5(145+16,7)=156,35Скорость воды в трубах

м/сСредняя температура газов

ºС

0,5(351+284,6)=317,8Средняя скорость газовм/сКоэффициент теплоотдачи конвекцией

По рис. 6-5

Вт/(м2·К)

70,3Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Вт/(м2·К)

1?70,3=70,3Поправка к коэффициенту загрязнения

По табл. 6-1

м2·К/Вт

0,001Коэффициент загрязнения

По формуле (6-8)

м2·К/Вт

0,00451Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м2·К)Разность температур между середами: -наибольшая -наименьшая

ºС

ºС

351-167,7=183,3

284,6-145=139,6Отношение

1,31Температурный напор

ºС

0,5(183,3+139,6)=161,45Площадь поверхности нагрева ступени H

м2

Конструктивный расчёт первой ступени воздухоподогревателя

Величина Единица РасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияДиаметр и толщина стенки труб По конструктивным размерам

мм40Относительный шаг труб: поперечный продольный

То же

» »

,75

1,13Количество рядов труб Z2 » » шт. 39Количество ходов по воздуху

» »

3Площадь живого сечения для прохода газов

» »

м2

3,28То же, для прохода воздуха

» »

м2

5,9Площадь поверхности нагрева Н » » м2 2400Температура газов на входе в ступень

Из расчета первого

экономайзера

ºС

284,6Энтальпия газов на входе в ступень

По IJ-таблице

кДж/кг

4324,15Температура воздуха на входе в ступень

По выбору

ºС

27Энтальпия теоретического количества холодного воздуха

По IJ-таблице

кДж/кг

258,066Температура воздуха на выходе из ступени

По выбору

ºС

195Энтальпия теоретического количества воздуха на выходе из ступени

По IJ-таблице

кДж/кг

1890,3Отношение-1,2-0,07-0,04+0,03=1,12Тепловосприятие ступени

кДж/кгСредняя температура воздуха в ступени

ºС

0,5(27+195)=111Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/кгТемпература газов на выходе из ступени

По IJ-таблице

ºС

161Средняя температура газов

ºС0,5(161+284,6)=

=222,8Средняя скорость газов

м/сКоэффициент теплоотдачи от газов к стенке

По рис. 6-7

Вт/(м2·К)

48,4Средняя скорость воздуха

м/с

=4,2Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны По рис. 6-4

Вт/(м2·К)

55,7Коэффициент использования поверхности нагрева

По табл. 6-3

0,85Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К)Разность температур между средами: наибольшая наименьшая

ºС

ºС

-27=134

284,6-195=89,6Отношение-1,49Температурный напор при противотоке

ºС0,5(134+89,6)=

=123,6Перепад температур: наибольший наименьший

ºС

ºС

-27=168

284,6-161=123,6ПараметрР-То жеR-1,36КоэффициентПо рис. 6-16 -0,93Температурный перепад

ºС

0,93?123,6=104,16 Площадь поверхности нагрева ступени Н

м²

Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

Величина Величина РасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияРасчётная температура горячего воздуха Из расчёта воздухоподогревателя

ºС

350Энтальпия горячего воздуха при расчётной температуре

То же

кДж/кг

3444Количество теплоты, вносимое в топку воздухом

кДж/кг(1,2-0,07-0,04)?3444+(0,07+0,04)?

?258,066=3782,3Полезное тепловыделение в топке

кДж/кгЛучистое тепловосприятие топки

кДж/кг

15730,5 Расчётная невязка теплового баланса

кДж/кг

Невязка-%

Заключение

При выполнении курсового проекта был проведен тепловой расчет промышленного парогенератора БКЗ-75-39 ФБ при совестном сжигании твердого и газообразного топлива. Расчет содержит выбор системы пылеприготовления и типа мельниц.

Расчет проводился по твердому топливу, с учетом тепла, вносимого в топку, за счет сжигания газообразного топлива.

Последовательно был проведен поверочный расчет всех поверхностей нагрева котла: экранов топки, фестона, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя. Поскольку парогенератор спроектирован на сжигание другого топлива, возникла необходимость в проведении поверочно-конструктивного расчета.

В ходе поверочного расчета 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 выполняется методом последовательных приближений.

Расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет -2%.

парогенератор топливо мельница котел тепловой

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Тепловой расчет промышленных парогенераторов. / под ред. В. И. Частухина. -Киев: Вища школа,1980.-184с.

2.Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий.- М.:Энергоатомиздат, 1988.- 528с.

.Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). /Под ред. Н.Б. Кузнецова и др.- М.: Энергия, 1973.-296с.

Введение Основным оборудованием вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и отопительных установках является парогенераторы и водяные котлы. Промышл

Больше работ по теме: