Конструктивный расчет котла ТП-82. КП Бакытулы Арман. 1. 1 Классификация котельных установок

• Название: 1. 1 Классификация котельных установок
• Анкор: Конструктивный расчет котла ТП-82
• Дата: 07.06.2022
• Размер: 2.66 Mb.
• Имя файла: КП Бакытулы Арман.docx
• Тип: Реферат; #575201
• страница: 4 из 5

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные

Марка котла – ТП-82.

Характеристика котла:

1. 
   Номинальная паропроизводительность D_ном=420 т/ч= 116,7 кг/с;
   
2. 
   Температура перегретого пара t_пп=550С;
   
3. 
   Давление перегретого пара р_пп=14 МПа;
   
4. 
   Давление в барабане котла р_бар=15 МПа;
   
5. 
   Температура питательной воды на входе в экономайзер t_пв=215С;
   
6. 
   Процент продувки р=4%;
   
7. 
   Энтальпия перегретого пара I_пп=3459,2 кДж;
   
8. 
   Энтальпия питательной воды I_пв=920,6 кДж;
   
9. 
   Коэффициент избытка воздуха при выходе из топки α_т=1,2;
   
10. 
    Пароперегреватель конвективный α_кпп=1,23;
    
11. 
    Водяной экономайзер α_вэ=1,25;
    
12. 
    Воздухоподогреватель α_вп=1,28;
    
13. 
    Вид топлива: К,
    

Состав рабочей массы топлива, %:

− влажность W_P=8,0;

− зольность A_P=27,6;

− сера S^Р=0,8;

− углерод C^P=54,7;

− водород H^P=3,3;

− азот N^Р=0,8;

− кислород O^P=4,8.

где W_p – влага в рабочем топливе, %;

А_р – зольность топлива, %;

S_р – количество летучей серы, %;

С_р – количество углерода, %;

Н_р – количество водорода, %;

N_р – количество азота, %;

О_р – количество кислорода, %;

;

– влажность, %;

– зольность, %;

Низшая теплота сгорания =21,33 Дж/кг.

2.2 Определение характеристик продуктов сгорания

2.3 Тепловой баланс

2.4 Тепловой расчет топочной камеры

2.5 Расчет радиационного пароперегревателя

2.6 Расчет ширмового пароперегревателя

Задаемся температурой газов за ширмой υ'_г =1000 ^оС

Средняя температура газов,
(2.1)

где υ'_г – температура газов перед ширмой,

υ"_г – температура газов за ширмой.
Таблица 2.1 – Геометрические характеристики ширмового пароперегревателя

Рассчитываемая величина	Обозначе­ние	размерность	Рабочая формула или обоснование	Расчет
Ширина топки	a	м	По чертежу	7,04
Диаметр и толщина труб	d x δ	мм	По чертежу	32х5
Кол-во параллельно включенных труб	N		По чертежу	35
Средний шаг между ширмами	S1	мм	По чертежу	37
Продольный шаг	S2	мм		37
Относит. поперечный шаг	δ1		S1/d	1,7
Относит, продольный шаг	δ2		S2/d	1,7
Число ширм	z1		a/S1	190
Поверхность нагрева	Fш	м2	2·z1·hшс	8660,96
Угловой коэфф.	x	–	приложение	0,98
Лучевосприним. поверхность ширм	Нш	м2	Fш · x	8487,74
Живое сечение для газов	Fср	м2	2Fвх·Fвых/ (Fвх+Fвых)	64,4
Живое сечение для пара	fп	м2		0,144
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м2	1,8/(1-hш+1/с+1/S1)	0,065

Общее количество тепла, подведенного к ширме, кДж/кг:
(2.2)


где ∆i_ш – тепло, подведенное к пару в ширмовом пароперегревателе,

кДж/кг.

Для одной ступени величина ∆i_ш обычно составляет:

а) ∆i_ш = (0,25 – 0,35) ∆i_пп при выполнении ширм в два ряда по ходу газов;

б) ∆i_ш = (0,20 – 0,25) ∆i_пп при выполнении одного ряда ширм. Большее значение принимается при сжигании сухих топлив.
(2.3)
Полное тепловосприятие 1 кг пара в пароперегревателе, кДж/кг:


Таблица 2.2 – Данные для расчета ширм

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед ширмой		°С	1033,43
Энтальпия газов перед ширмой		кДж/кг	10995,7
Температура пара на входе в ширму		°С	383,24
Энтальпия пара на входе в ширмы		кДж/кг	2729,9
Количество тепла отбираемое при впрыске		кДж/кг	принимается 70
Средний объем газов при αт	Vг	м3/кг(м3)	6,699
Объемная доля воды Н2О	rH2O	–	0,0846
Объемная доля RO2	rRO2	–	0,153
Суммарная объемная доля	rn	–	0,238
Концентрация золы	μзл	кг/кг(м3)	0,0293
Среднее давление пара	Рср	МПа	14,5

Тепло, воспринятое обогреваемой средой вследствие охлаждения газов, кДж/кг:

(2.4)

При расчете ширмового пароперегревателя величина Q_лш, учитывает теплообмен между топкой, ступенями ширм и поверхностью нагрева за ширмами, кДж/кг:
(2.4)

Лучистое тепло воспринятое плоскостью входного сечения ширм, кДж/кг
(2.5)


где q_лш – тепловая нагрузка ширм, Вт/м²,

– лучевоспринимающая поверхность входного сечения ширм, м²:
(2.6)


где β – коэффициент, учитывает взаимный теплообмен между топкой иширмами.

η_в – неравномерность тепловой Нагрузки по высоте топки в районе расположения ширм, определяется по приложению Рис П 7 [7].

Теплоизлучение из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами, кДж/кг:
(2.7)


где а – степень черноты газовой среды в ширмах, определяется при средней температуре газов,

φ_ш – угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм:
(2.8)

где ε_п – поправочный коэффициент, зависящий от рода топлива: для углей и жидкого топлива – 0,5 , для сланцев – 0,2, для природного газа – 0,7.

Энтальпия газов за ширмами, кДж/кг:
(2.9)

– энтальпия газов на выходе из топки.

По значению с помощью таблицы 1 определяется температура газов за ширмами υ"_г=983,39 ^оС.
Тепловосприятие ширм из условий теплопередачи, кДж/кг:
(2.10)


где ∆t – температурный напор, k – коэффициент теплопередачи, Вт/м² К.

Для расчета температурного напора необходимо предварительно определить температуру пара на входе в ширмовый перегреватель и на выходе из него.

Обычно при наличии ширмового пароперегревателя первый впрыск осуществляется перед ширмами. В этом случае энтальпия пара на входе в ширмы, кДж/кг:
(2.11)


Энтальпия пара на выходе из ширмы, кДж/кг:
(2.12)

По значению энтальпий пара и давлению пара определяется температура пара на входе и на выходе ширм t^’_ш и t^”_ш.

Температура на входе в ширмы = 383,241 С

Температура на выходе из ширм = 400 С

Средняя температура пара, °С:
(2.13)

Температурный напор, °С:
(2.14)

Коэффициент теплопередачи для ширмовой поверхности нагрева, кВт/м²·К:
(2.15)
кВт/м²·К
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, кВт/м²К:
α₁ = (α_к ·π·d/(2·S₂·x) + α_л)·ξ·10^-3 (2.16)
α₁ = (80,36 ·3,14·0,032/(2·0,037·0,98) + 5,616)·5,2·10^-3= 0,00608 кВт/м²К
где α_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м²К, определяется по приложению Рис. П6 и Рис. П8, в зависимости от скорости газов. [7]
α_к = α_н · С_z · С_s · С_ф (2.17)
α_к =82·1·1·0,98 = 80,36 кДж/кг
где С_z, С_s, С_ф – поправочные коэффициенты, учитывающие конструктивные особенности поверхностей нагрева и влияние физических характеристик, температуры и состава газов на коэффициент теплоотдачи, ε -коэффициент загрязнения, м²К/Вт, х – угловой коэффициент ширм, определяется по приложению, ξ - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами , α_л –коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/м²К, (приложение Рис П.10), в зависимости от средней температуры потока, температуры стенки и степени черноты продуктов сгорания.

Для запыленного потока, так как топливо уголь:
α_л = α_л · а (2.18)
α_л = 225·0,02496 = 5,616 Вт/м²_­·K
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагретому пару до критического давления, Вт/м²К:

α₂ = α_н · C_d (2.19)
α₂ = 2400 · 0,98 = 2352 Вт/м²К
где C_d – поправка на форму канала, значения С_d и α_н [приложение Рис. П9], в зависимости от средней температуры и скорости пара.

Для определения степени черноты продуктов сгорания необходимо определить суммарную силу поглощения для:

запыленный поток:
k_ps = (k_r · r_n + к_зл · μ_зл)·р_в (2.20)
k_ps = (15·0,22+ 100·0,05)·0,1·0,12 = 0,0996
Степень черноты газов в ширмах:
a = l – e ^-kps (2.21)
a = l – e ^-0,0996 = 0,1
Температура наружной поверхности загрязнения, °С:
(2.22)

Средняя скорость газов, м/с:
ω_г = Вр·V_r·(υ_ср + 273) / (F_cp ·273 ) (2.23)
ω_г = 14,78·6,699·(1016,72+ 273) / (64,4 ·273 ) = 7,265 м/с
Средняя скорость пара, м/с:
ω_п = D_пп·V_п / f (2.24)
ω_п = (116,7-5)·0,0154/ 0,144 =5,34 м/с
где V_п – объем пара при средней температуре и среднем давлении пара в ширме но таблицам перегретого пара, м ³/кг.

Найденное значение тепловосприятия ширм Q_т сопоставляется со значением Q_r. Расхождение этих значений.

(2.25)


не превышает 2 %, следовательно расчет выполнен верно