Расчет котла БКЗ-420-140. мой курсовой соломатина. 2 Расчетные характеристики топлива. Выбор способа шлакоудаления. Выбор температуры горячего воздуха и компоновка хвостовых поверхностей нагрева

• Название: 2 Расчетные характеристики топлива. Выбор способа шлакоудаления. Выбор температуры горячего воздуха и компоновка хвостовых поверхностей нагрева
• Анкор: Расчет котла БКЗ-420-140
• Дата: 11.05.2021
• Размер: 1.35 Mb.
• Имя файла: мой курсовой соломатина.docx
• Тип: Документы; #203594
• страница: 4 из 5

8.2 Поверочный расчет ширмового пароперегревателя
Действительный расход пара в ширмах , кг/с, определяем по формуле
, (8.7)
.
Массовую скорость пара в ширмах , , определяем по действительному расходу пара в ширмах D_шпп , кг/с
, (8.8)
где п_х – число ходов пара в ширмах, ;

d_вн – внутренний диаметр ширм, м, ;
.
Угловой коэффициент ширм (долю теплового излучения из топки, воспринятую поверхностью ширм) определяют по формуле
, (8.9)
.
Эффективную толщину излучающего слоя в ширмах , м, определяем по формуле
, (8.10)
.
Задаемся температурой газов на выходе из ширм , °С,

Тепло, полученное прямым излучением из топки, , кДж/кг, определяем по формуле
, (8.11)
где тепло, полученное ширмовой поверхностью прямым излучением из топки, кДж/кг
, (8.12)
где коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между объемом топки и ширмовой поверхностью;

η_в – коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топки, определяется для верхней части топки [1, С. 52];
.
тепло излучения из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами (конвективный пароперегреватель), кДж/кг
, (8.13)
где поправочный коэффициент, принимается для углей [1, С. 57];

Т_ср – средняя температура газов в ширмах, °К, определяется по формуле
, (8.14)
,
выходная излучающая поверхность ширм, м², определяем по формуле
, (8.15)
.
степень черноты газов в ширмах определяем по формуле
, (8.16)
где k∙p∙s_ш – суммарная оптическая толщина запыленного газового потока
, (8.17)
где коэффициент поглощения лучей газов средой для абсолютной температуры газов на выходе из ширм и толщины излучающего слоя , определяем по формуле
,
,
коэффициент поглощения лучей взвешенными частицами золы
,
,
,
,
,
.
Конвективную поверхность нагрева ширм , м² , определяем по формуле
, (8.18)
.
Количество теплоты, отданное газами ширмовому пароперегревателю из межтрубного пространства, , кДж/кг, определяем по формуле
, (8.19)
где энтальпия газов на выходе из ширм, кДж/кг, для заданной температуры на выходе из ширм;

энтальпия газов на входе в ширмы, равняется энтальпии газов на выходе из радиационного пароперегревателя;

Энтальпию пара на выходе из ширм , кДж/кг, определяем по формуле

, (8.20)
.
Температуру пара на выходе из ширм , °С, определяем по энтальпии и давлению пара на выходе [3]
.
Живое сечение для прохода газов , м², определяем по формуле
, (8.21)

Скорость газов в межтрубном пространстве , м/с, при средней температуре определяем по формуле
, (8.22)
где средняя температура газов в ширмах, °С
,
,
.
По полученной величине скорости газов находим коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м²∙К)
, (8.23)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм, Вт/(м²∙К) [1, С. 62];

поправочные коэффициенты [1, С. 63];

Среднюю скорость пара в ширмах , м/с, определяем по формуле
, (8.24)
где действительный расход пара в ширмах, кг/с;

средний удельный объем пара, м³/кг [3];
(8.25)
где среднее давление, МПа, определяем по формуле
, (8.26)
,
средняя температура пара в ширмовом пароперегревателе, °С
, (8.27)
где температура пара на входе в ШПП, принимаем равной температуре пара на выходе из РПП, °С;

температура пара на выходе из ширмового пароперегревателя, °С;
,

площадь живого сечения для прохода пара, м².
, (8.28)
где внутренний диаметр труб ширмового пароперегревателя, м;

число ширм по газоходу котла;

число параллельно включенных труб в одной ленте ширмы;

.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару , Вт/(м²∙К), определим по формуле
, (8.29)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм, Вт/(м²∙К) [1, С. 68];

поправочный коэффициент [1, С. 67], зависит от внутреннего диаметра труб;
.
Температуру наружных загрязнений труб , °С, определяем по формуле
, (8.30)
где коэффициент загрязнения ширмовой поверхности, Вт/(м²∙К), [1, С. 65] зависит от средней температуры газов ,°С;
.
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания , Вт/(м²∙К), для запыленного потока (при учете излучения золы) определяем по формуле
, (8.31)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм, Вт/ (м²∙К) [1, С. 68];

степень черноты газов в ширме;

поправочный коэффициент [1, С. 68];
.
Коэффициент теплоотдачи от газов, , Вт/(м²∙К),определяем по формуле
(8.32)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²∙К);

угловой коэффициент ширм [1, С. 48];

коэффициент использования, принимается по [1, С. 69]
.
Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²∙К), в ширмах учитывает как лучистый, так и конвективный теплообмен газового потока с поверхностью труб
, (8.33)
.
Температурный напор в ширмах , °С, определяем по формуле
, (8.34)
где средняя температура газов в ширмах, °С;

средняя температура пара в ширмовом пароперегревателе, °С;
.
Количество тепла, переданного через стенки труб ширм за счет теплопередачи , кДж/кг, определяем по формуле
, (8.35)
где коэффициент теплопередачи в ширмах, Вт/(м²∙К);

поверхность нагрева ширм, м²;

.
Сравниваем полученное тепловосприятие с тепловосприятием , путем определения расчетной погрешности , %
, (8.36)
.
Так как , то дополнительного уточнения ранее найденных величин по заданной температуре газов за ширмовой поверхностью не требуется.

По завершению расчета ширмовой поверхности нагрева находим энтальпию пара на выходе из пароперегревателя , кДж/кг
, (8.37)
.
Температура пара на выходе из ширм, °С, определяется по энтальпии и давлению пара, по [3]
.
По результатам расчетов выполняем эскиз ширмового пароперегревателя [1, С. 56]


Рисунок 8.1 – Эскиз ширмового пароперегревателя
9 Расчет конвективного пароперегревателя
При курсовом проектировании парового котла считается методически правильным выполнять тепловой расчет конвективного пароперегревателя конструктивным методом с определением необходимых теплообменных поверхностей при номинальной производительности и принятых показателях экономичности и надежности работы.

Проектирование конвективного пароперегревателя начинают с эскизной проработки поверхности с выбором конструктивных характеристик [1, С. 31].

Наружный диаметр труб, м;

Внутренний диаметр труб, м;

Поперечный шаг труб, м,

Продольный шаг труб, м;

Средняя высота конвективного пароперегревателя м;

Ширина пакетов конвективного пароперегревателя .

По выбранному поперечному шагу труб и ширине газохода, которая равна ширине топки, рассчитывается число труб пароперегревателя в ряду z₁
, (9.1)
.
Количество труб по длине газохода определяем по формуле
, (9.2)
.
Количество тепла, воспринятое в конвективном пароперегревателе, , кДж/кг, определяем по формуле
, (9.3)
где переизлучение из топки, кДж/кг, принимается, что вся энергия, прошедшая ширмы, поглощается в конвективном пароперегревателе, т.е. ;

энтальпия пара на входе в конвективный пароперегреватель с учетом впрыска, кДж/кг
(9.4)
Уменьшение энтальпии во впрыскивающем охладителе , кДж/кг
(9.5)
где h_впр – энтальпия впрыскиваемой воды, кДж/кг, определяется как энтальпия насыщенной воды при давлении в барабане [3];
,
,
.
Энтальпию газа на выходе из конвективного пароперегревателя , кДж/кг, определяем по формуле
, (9.6)
где – энтальпия газов на входе в конвективный пароперегреватель, кДж/кг;
.
Температура газов на выходе из конвективных поверхностей нагрева , °С, определяется при избытке воздуха для конвективного пароперегревателя α_пп Табл. 3.2

Температура газов на входе в конвективный пароперегреватель равняется температуре газов на выходе из ширмового пароперегревателя , °С
.
Температура пара на входе в конвективный пароперегреватель , °С, находится по энтальпии , кДж/кг, и давлению , Мпа [3]

Температура пара на выходе из конвективного пароперегревателя ,°С равняется температуре острого пара , пошедшего на турбину
.
По найденным температурам на входе и выходе по пару и по газу в конвективном пароперегревателе строим температурный график, рисунок 9.1.


Рисунок 9.1 – Изменение температур теплоносителей в конвективном пароперегревателе
Температурный напор , °С, определяем по формуле
, (9.7)
где и – соответственно большая и меньшая разность температур теплоносителей, °С;
, (9.8)

, (9.9)


Скорость газов в межтрубном пространстве , м/с, определяем по формуле
, (9.10)
где средняя температура газов в конвективном пароперегревателе, °С
, (9.11)
.
площадь проходного сечения конвективного пароперегревателя, м²
, (9.12)
,
.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м²∙К), определяем по формуле
, (9.13)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков, Вт/(м²∙К), [1, С. 62];

поперечные коэффициенты [1, С.63];
.
Среднюю скорость пара в конвективном пароперегревателе , м/с, определяем по формуле
, (9.14)
где средний удельный объем пара, м³/кг [3];
, (9.15)
где давление перегретого пара, МПа;

средняя температура пара в конвективном пароперегревателе, °С
, (9.16)
где температура на входе и на выходе из КПП, °С;
,
.
площадь живого сечения для прохода пара, м², определяем по формуле
, (9.17)
,
.
Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки пароперегревателя к пару , Вт/(м²∙К) [1, С. 67]
, (9.18)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков, Вт/(м²∙К) [1, С. 67]

поправочный коэффициент на диаметр трубы [1, С. 67]

Температуру наружных загрязнений труб , °С, определяем по формуле
(9.19)
где средняя температура пара в конвективном пароперегревателе, °С;

коэффициент теплоотдачи от стенки пароперегревателя к пару, Вт/(м²∙К);

коэффициент загрязнения конвективной поверхности, (м²∙К)/Вт. При сжигании твердого топлива находится как
(9.20)
где – исходный коэффициент загрязнения, (м²∙К)/Вт, [1, С. 74];

С_d– поправка на диаметр С_d=1 [1, С. 74];

– поправка, для каменных углей составляет (м²∙К)/Вт [1, С. 74];

С_фр – поправка на фракционный состав золы, для каменных углей С_фр = 1 [1, С. 74];
,
поверхность нагрева конвективного пароперегревателя, м²
, (9.21)

.
Эффективную толщину излучающего слоя в конвективном пароперегревателе , м, определяем по формуле
, (9.22)
.
Находим суммарную оптическую толщину запыленного газового потока
, (9.23)
где коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания, 1/(м ∙ МПа), определяем по формуле
, (9.24)
где объемная доля трехатомных газов, значения берутся для КПП;

объемная доля водяных паров;

абсолютная температура газов на выходе из КПП, °К;
, (9.25)

.
коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы, 1/(м ∙ МПа)
, (9.26)
,
.
Степень черноты газов в конвективном пароперегревателе определяем по формуле
, (9.27)
.
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания , Вт/ (м²∙К)
, (9.28)
где коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм, Вт/(м²∙К) [1, С. 68];

поправочный коэффициент [1, С. 68];
.
Общий коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб конвективного пароперегревателя , Вт/(м²∙К), определяем по формуле
, (9.29)
.
Коэффициент теплоотдачи пароперегревателя с коридорным расположением труб в пучке k, Вт/(м²∙К), определяем по формуле
, (9.30)
где коэффициент тепловой эффективности, для каменных и бурых углей составляет [1, С. 76];
.
Необходимую поверхность теплообмена F_кпп , м², определяем по формуле
, (9.31)
.
Длина одного змеевика пакета конвективного пароперегревателя l_кпп , м,
, (9.32)
где средний диаметр труб, м, определяем по формуле
,
,
.
Действительное число рядов труб по ходу газов определяем по формуле
, (9.33)

Ширину пакета конвективного пароперегревателя по ходу движения газов , определяем по формуле
, (9.34)

Так как ширина пакета не превышает 2 метра, то выполняем конвективный пароперегреватель в один пакет шириной 1,82 метра. По результатам расчетов выполняем эскиз конвективного пароперегревателя [1, С. 70].