Расчет котла. Макиму по новой с экономайзером. Характеристика котла тп230

• Название: Характеристика котла тп230
• Анкор: Расчет котла
• Дата: 08.09.2022
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: Макиму по новой с экономайзером.docx
• Тип: Документы; #667460
• страница: 4 из 7

4. Расчет теплообмена в топке

4.1. Геометрические характеристики топки

Геометрические характеристики топки определяем по чертежу котла ТП-230, учитывая рекомендации, изложенные в п. 6-А [1]; § 4.1 [2].

При расчёте теплообмена в топочной камере её объём , м³, определяется по чертежам котла. Границами объёма являются осевые плоскости экранных труб или обращённые в топку поверхности защитного огнеупорного слоя; в местах, не защищённых экранами – стены топочной камеры. В выходном сечении камеры её объём ограничивается плоскостью, проходящей через оси первого ряда труб ширм, фестона или котельного пучка. Нижней границей объёма топки является под. При наличии холодной воронки за нижнюю границу объёма топки условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая её нижнюю половину (см. рис. 6.1 [1]).

1. 
   Площади поверхностей стен:
   

а = (10,5+5,25/2) ∙10=131,25 м²;

м²;

в+ (7,25+4)∙1,89/2= =(7,75+4,25)∙2,25/2+12,5∙7,75+(7,25+4)∙1,89/2 = 121 м ;

м²,

где площадь соответственно задней, фронтовой и боковой стены, м²;

площадь фестона (плоскость проходящая через оси первого ряда труб фестона), м²;

м² ширина топочной камеры;

м² глубина топочной камеры.

Полная поверхность стен:

м .

Поверхность стен, занятая горелками:

м ,

где м – диаметр выходной амбразуры горелки.

Поверхность стен, занятая экранами:

м .

2. 
   Объем топочной камеры:
   

м .

3) Лучевоспринимающую поверхность стен определяем по формуле (6-06а) [1].

,

где – площадь i-ой стены, занятая экраном, м²;

– угловой коэффициент i-го экрана (см. номограмму 1 [1]).

Угловой коэффициент гладкотрубных экранов определяется в зависимости от их конструкции (см. п. 6-06 [1]).

Для фестона =1. Для настенных топочных экранов угловой коэффициент можно рассчитать по формуле (4.31) [2]. Диаметр и шаг труб всех экранов одинаковы. Поэтому лучевоспринимающая поверхность экранов вычисляется совместно по одному значению углового коэффициента . Диаметр экранных труб d= 76 мм, шаг труб  S= 95 мм, S/d= 1,25. Относительное расстояние от труб до стены /d= 57,5/76  0,8.

 = 1- 0,2(S/d- 1) = 1- 0,2(95/76 - 1) = 0,95,

где S/d – относительный шаг труб настенного экрана;

3. 
   Определяем степень экранирования топки:
   

4) Эффективная толщина излучающего слоя топки рассчитывается по формуле (6-07) [1].



где – объём топочной камеры, м³; F_ст − полная поверхность стен топки, м².

5) Расчетное тепловое напряжение топочного объема определяем по формуле (4.8) [2]:

кВт/м³.

Допустимое тепловое напряжение топочного объема определяем по табл. XVIII [1]: =175 кВт/м³. нормативное требование выполняется.
4.2. Коэффициент теплового излучения топочной камеры

Коэффициент теплового излучения топочной камеры _т введен вместо применявшейся ранее степени черноты топки _т. Он является радиационной характеристикой излучающего тела и зависит только от его физических свойств и температуры.

Поглощательная способность (степень черноты) _т характеризует степень поглощения падающего излучения и дополнительно зависит от спектра этого излучения. Для серых и черных тел эти два коэффициента _т и _т численно равны. Для определения температуры газов на выходе из топки рассчитывают коэффициент теплового излучения топки _т. _т определяется коэффициентом излучения газового факела _ф, заполняющего топочный объем, и тепловой эффективностью экранных поверхностей _ср. _т рассчитывается по формуле (4.36) [2].



где – коэффициент излучения газового факела;

– коэффициент тепловой эффективности экранных поверхностей.

Коэффициент излучения газового факела _ф зависит от температуры газов на выходе из топки (от абсолютной температуры газов на выходе из топки). При выполнении расчётов сначала задаются по табл. 4.7 [2] (см. стр. 38, 39 [2]), а затем рассчитывают её значение. Принятое и расчётное значение не должны отличаться более чем на 100 С.

1) Коэффициент излучения газового факела при сжигании твердых топлив определяем по формуле (4.37) [2], для газа и мазута по формуле (4.42) [2].

,

где – оптическая толщина поглощения топочной среды;

– коэффициент ослабления (поглощения) лучей топочной средой,

1/(м ∙МПа);

– давление газов в топочной камере, МПа, для топок, работающих под разрежением и с наддувом не более 5 кПа, принимают р = 0,1МПа;

S – эффективная толщина излучающего слоя, м. (S= 6,62 м).

Коэффициент k 1/(м∙МПа), ослабления лучей топочной средой определяем по формуле (4.39) [2]:

,

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(м∙МПа);

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, 1/(м∙МПа);

− коэффициент ослабления лучей горящими коксовыми частицами, по рекомендациям, изложенным в [2] стр. 43, принимаем =1,0 1/(м∙МПа).

По формуле (6-13) [1] или (4.40) [2] определяем коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.



где – абсолютная температура газов на выходе из топки, К;

– объемная доля трехатомных газов, принимается по табл. 2.1 настоящего расчета.

По рекомендациям [2] табл. 4.7 (см. стр. 38−39) принимаем температуру газов на выходе из топки =1150 С.

1/(м∙МПа).

По формуле (4.41) [2] определяем коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы.

,

где – плотность дымовых газов при атмосферном давлении, г/м³, принимаем _г = 1300 г/м³ (1,3 кг/м³);

– эффективный диаметр золовых частиц, мкм (d_зл определяется по рекомендациям, изложенным в [2], см. стр. 43). Для ШБМ принимаем

d_зл = 13 мкм.

– концентрация золовых частиц в потоке газов, кг/кг. Принимается из табл. 2.1 настоящего расчета (см. формулу (4-11) [1]) .

1/(м∙МПа).

Коэффициент ослабления лучей топочной средой.

1/(м∙МПа).

Коэффициент излучения факела (степень черноты факела) определяется по формуле (4.37) [2] (см. номограмму 2 [2]).

.

2) Тепловосприятие в топке оценивается средним коэффициентом тепловой эффективности экранов _ср. _ср определяют по формуле (6-32) [1]; (4.32) [2].



где – коэффициент тепловой эффективности i-го участка экрана;

F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆ – поверхность i-го участка экрана (поверхности соответственно задней, фронтовой, 1-ой боковой, 2-ой боковой стены, амбразур горелок и фестона).

– условный коэффициент загрязнения поверхности, принимается по табл. 4.8 [2], = 0,5; для газа = 0,65;

– угловой коэффициент экрана, х = 0,95, рассчитывается по формуле (4.31) [2]. (см. п. 4.1 настоящего расчёта).



Коэффициент теплового излучения топки равен:


4.3. Расчет температуры газов на выходе из топки
Адиабатическая температура горения , С, определяется по полезному тепловыделению в топке , кДж/кг, при избытке воздуха в топке _т=1,2.

1) Полезное тепловыделение в топке (для расчета и V∙c_ср) складывается из располагаемой теплоты топлива за вычетом топочных потерь и теплоты внешнего подогрева топлива и воздуха, парового дутья и теплоты рециркулирующих газов. Q_т рассчитывается по формуле (6-28) [1], (4.17) [2]:



где – располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

, ,  – потери тепла от химической и физической неполноты сгорания топлива и с теплом шлака;

– тепло вносимое в топку паровым дутьём, кДж/кг, ( );

– теплота, вносимая воздухом в топку, кДж/кг, определяется по (6-29) [1]; (4.18) [2];

– теплота рециркулирующих газов, кДж/кг, ( = 0).

,

где – энтальпия соответственно горячего воздуха и присосов холодного воздуха извне.

По рекомендациям, изложенным в [2] табл. 1.6 принимаем t_г.в=300 С. Энтальпию горячего воздуха определяем по данным табл. 2.2 настоящего расчета методом интерполяции.

кДж/кг;

кДж/кг.

Полезное тепловыделение в топке:

кДж/кг.

2) Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания кДж/(кг∙^○С) определяем по формуле (7.7) [2]. Предварительно принимаем температуру газов на выходе из топки =1150 С (см. стр. 38-39 [2]).

Для твердых топлив температура газов на выходе из топки выбирается из условия предупреждения шлакования последующих поверхностей нагрева (см. табл. II-1 [1], табл. 4.7. [2]). Кроме того, для топок с твердым шлакоудалением должны быть сгранулированы расплавленные микрокапли шлака до встречи их с трубами на выходе из топки. Для этого температура топочных газов на выходе из топки должна быть ниже температуры t₂ начала размягчения золы [3, стр. 39] t₂= 1220 С.

,

где – адиабатическая температура горения, С, соответствует условию, когда все полезное тепловыделение воспринимается продуктами сгорания (при отсутствии теплопотерь топки), определяется по данным табл. 2.2 настоящего расчета по известному значению Q_т. Принимая H_г  = Q_т=23482,438 кДж/кг, получаем

С;

– энтальпия продуктов сгорания при (определяется по табл. 2.2 настоящего расчета)

кДж/кг.



3) Коэффициент М расположения горелок определяем по формуле (4.26) [2] (коэффициент М учитывает относительное положение ядра факела по высоте топки, что влияет на ; М зависит от вида топлива и способа его сжигания см. стр. 39, 40 [2]).

При камерном сжигании твердых топлив, М=0,56 – 0,5∙Х_т,

где Х_т – коэффициент, характеризующий относительную высоту положения зоны максимума температур в топке, определяется по формуле (4.28) [2].



где – высота размещения горелок, h_гор=3,5 м;

– расчетная высота заполняющего топку факела (от нижней части топки до середины выходного газового окна (см. рис. 4.2 [2]);

–поправка, при D_ном  ≤ 110 кг/с принимаем х = 0,1;

х_т = 3,5/16+0,1 = 0,32.

М = 0,56 − 0,5∙0,32 = 0,4.

Максимальное значение М не превышает 0,5.

4) Действительная температура газов на выходе из топки , С, определяется по формуле (6-35) [1], (7.6) [2]:



где  – абсолютная адиабатическая температура горения, ;

– средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

– полная поверхность стен, включая площадь горелок; м²;

– коэффициент теплового излучения топки;

 – коэффициент сохранения теплоты, =1− [q₅/(_к+q₅)] = 0,99;

– расчетный расход топлива (с учётом механического недожога), кг/с.

1120,485 ^○С.

Полученное значение =1120,485 ^○С сравниваем с предварительно принятым значением =1150 С. Расхождение не превышает + 100 С. Нормативное требование выполняется (см. стр. 104 [1], стр. 157 [2]).

Температуру газов на выходе из топки можно определить по номограмме 4 [1], (см. рис. 4.4 [2]). Для этого предварительно нужно рассчитать: 1) адиабатическую (теоретическую) температуру горения газов С; 2) коэффициент излучения газового факела ; 3) средний коэффициент тепловой эффективности экранов ; 4) эмпирический коэффициент М, учитывающий расположение ядра факела (М=0,4); 5) определить значение кВт/м . По номограмме получаем =1120 С.

Принимаем температуру газов на выходе из топки =1120 С.

Рассчитываем энтальпию газов на выходе из топки:

кДж/кг.

5) Количество тепла воспринятого в топке:

кДж/кг.

Здесь коэффициент сохранения теплоты (см. п. 3.7 настоящего расчёта);

полезное тепловыделение в топке (см. п. 4.3 настоящего расчёта).

6) Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева:

кВт/м².

Расчетное тепловое напряжение топочного объема (подсчитано ранее, см. п. 4.1 настоящего расчёта):

кВт/м .