Капитан Картер. Конструкция парового котла пк14 Исходные данные
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
гГ=кг/нм3;  гГ=14,980/12,095 = 1,238 кг/нм3; гГ=15,174/12,245 = 1,239 кг/нм3; гГ=15,497/12,497 = 1,240 кг/нм3; гГ=15,819/12,748 = 1,241 кг/нм3; гГ=16,142/12,999 = 1,242 кг/нм3; гГ=16,465/13,250 = 1,250 кг/нм3; Результаты расчетов сведены в таблицу 2.2 Таблица 2.3
Расход топлива Котлоагрегат - ПК-14 Давление острого пара: Рпп = 9,8 мпа Температура острого пара: Tпп = 5100С Температура питательной воды: Tпв = 1450С Температура уходящих газов: Tухг = 1230С Температура горячего воздуха: Tгв = 3050С Расчётно-располагаемое тепло топлива: Qpp=Qсн Qсн= 8970*4,19 = 37584,3 кдж/м3 Производительность котла: Д = 208 т/ч Бпр = 2,5% Определение тепловых потерь котла: Потери тепла от механического недожога q4 = q6 = 0 [1, с.84] Потери тепла от химического недожога q3 = 0,5 % [1, с.84] Q = 100 Потери тепла с уходящими газами q2 определяется по формуле: Q2= (3.1) Где - энтальпия холодного воздуха находится по формуле: = 39,8*V0 = 39,8*9,89 = 393,622 кдж/кг (3.2) Нух - энтальпия уходящих газов: Нух = 1869/100*23+1834,2 = 2264,07 кдж/кг (3.3) Q2 = (2264,07-1,23*393,6220 = 1779,91 кдж/кг (3.4) Потери тепла от наружного охлаждения q5 = 0,58% [1, с.84] Q = (1779,91/8970*4,19)*100 = 4,74% Коэффициент полезного действия котлоагрегата, брутто: (q + q3 + q+ q+ q6 ) = 100 - (4,74 + 0,5 + 0,58) = 94,18% (3.5) Полное количество теплоты, полезно отданное в котле: Q= Д ( h- h) + Д(h- h) кдж/ч (3.6) Где: Д = 208 т/ч - паропроизводительность. Д = 5,2 т/ч - расход воды на продувку котла H - энтальпия перегретого пара, определяемая по давлению и температуре у главной парозапорной задвижки котла [5, с. 45]. H = 11,8/1*0,2+3399,7 = 3402,06 кдж/кг H- энтальпия питательной воды на входе в котел при t по заданию и давлении на входе в экономайзер [5, с.45]. Р= 1,06*Рпп = 1,06*9,8 = 10,388 мпа H = С*t0пв = 4,19*145 = 607,55 кдж/кг H - энтальпия воды при температуре насыщения, соответствующей давлению в барабане. H = h' - 2 таблица = 1399,9 кдж/кг Q = 20810(3402,06-607,55) + 5,210(1399,9-607,55) = = 585378,310 кдж/ч Расход топлива подаваемого в топку: (3.7) В = *100 = 16537,6 м3/ч Топочная камера Построение эскиза топки и определение ее геометрических размеров  Рисунок 4.1 - Эскиз боковой стены топки Пользуясь величинами, входящими в уравнение теплового баланса котельного агрегата, находим полезное тепловыделение в топке по формуле:  кДж/кг (4.1) Количество тепла, входящего в топку с воздухом, определяется по формуле: QВ = (бТ - ?бТ - ?бПЛ)Н0ГВ + ( ?бТ + ?бПЛ ) Н0ХВ (4.2)  где - теплосодержание горячего воздуха, поступающего в топку. Н0ГВ = (5380,16 - 3995,56)/100*5 + 3995,56 = 4064,79 кДж/кг Н0ХВ =39,8*V0 = 39,8*9,89 = 393,622 кДж/кг ?бПЛ = 0 - коэффициент присоса ?бТ = 0,05 - по таблице 2.1 бТ = 1,075 - по таблице 2.1 QРР = 37584,3 кДж/ кг  = (1,075 - 0,05 - 0)*4064,79 + (0,05 + 0)*393,6 = 4186,01  37584,3*(100-0,5-0-0/100) + 4186,01 = 41582,4  Находим геометрические размеры топки: Толщина излучающего слоя вычисляется по формуле:  S=3,6 , м (4.3)  где - активный объем топочной камеры. b = 9,9 м - ширина топки. а = 7,715м; а1 = 1,25м; l1 = 5,75 м; l2 = 7,65 м; h1 = 12,5 м; h2 = 4,5 м; h3 =5 м;  - площадь боковой стены топочной камеры, м2. Для нахождения площади боковой стены разбиваем эскиз топки на простые геометрические фигуры (треугольник, прямоугольник, трапецию) и находим их площадь. = Fтр + Fпрям + Fтрап, м2 Fтрап = (7,715*1,25/2)4,5 =20,171 м2 Fпрям = 7,715*12,5 = 96,437 м2 Fтр = 7,715*5/2 = 19,287 м2 = 20,171 + 96,437 + 19,287 = 135,895 м2 FСТ - общая площадь стенки .  FСТ = 2+ FФР + FЗ (4.4) FФР = 256,41м2 FЗ = 180,675 м2 FСТ = 2 Ч 135,895 + 256,41 + 180,685 = 708,875 м2 Активный объем топочной камеры и толщина излучающего слоя равны: V 135,895Ч 9,9 = 1345,3605 S =3,6 Ч 1345,3605/708,875 = 6,83 м По таблице 2.3 в соответствии с Qт нахожу адиабатическую температуру горения: а = 2000+х (4496/200)*х + 40159,4 = 41582,4 Х = 63,3 а = 2000 + 63,3 = 2063,30С Для нахождения температуры газов на выходе из топки определяются вспомогательные величины: М - параметр, определяющийся в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки Х М =0,54- 0,2 (4.5), где   = (4.6) где - отношение высоты расположения осей горелок (от оси горелок до середины холодной воронки) к высоте топки Нт (от середины холодной воронки до середины выходного окна из топки).  = 4,4м  = 17,3 м 4,4/17,3 + (-0,15) = 0,104 М = 0,54-0,2*0,104 = 0,52 Находим среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов :  (4.7) где Х-угловой коэффициент экранов находится по номограмме 1(а) [1, с.67] Х = 0,98 о - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхностей, находится по таблице 4-8 [1, с.26],= 0,65 0,98*0,65 = 0,64 При сжигании газового топлива эффективная степень черноты факела определяется по формуле: аф = maсв + (1-m)аг (4.8) Для газа m = 0,1 К - коэффициент ослабления лучей топочной средой 1/м*кгс/см2. Р - 1 кгс/см2 S = 6,83 м - эффективная толщина излучающего слоя. S = 95мм - шаг труб в топке. d = 76мм - диаметр. Относительный шаг: S/ d = 95/76 = 1,25 К = (Кг* Нп + Кс) (4.9) где кг = 0,13 ккал/м2*ч/0С- находится по номограмме №3 [1, с.68] Нп = 0,27 - из таблицы 2.2 Кс = 0,03*(2-бТ)*( 1,6*Т"т/1000 - 0,5)*Ср/Нр Т"т = 1100 = 13730К Ср/Нр = 0,12?m/n*Cm*Hn Ср/Нр = 0,12*(1/4*93,8+2/6*3,6+3/8*0,7+4/10*0,2+5/12*0,4) = 3,019 Кс = 0,03(2-1,075)(1,6*1373/1000-0,5)*3,019 = 0,138 ккал/м2*ч/0С. РпS = Р НпS = 1*0,27*6,83 = 1,844 кгс/см2. К = (Кг* Нп + Кс) К = (0,13*0,27+0,138) = 0,173 ккал/м2*ч/0С. KPS = 0,173*1*6,83 = 1,18 асв = 0,7 КгPS = 0,13*1*6,83 = 0,89 аг = 0,6 Степень черноты факела находится по формуле (4.8): аф = 0,61 ккал/м*кгс/см2. Удельное напряжение стен топочной камеры:  qF = (16537,6*41582,4)/(708,875*4,19) = 231524,2 ккал/м2ч0С  Следовательно, по номограмме 7 [1, с. 69] нахожу температуру на выходе из топки: = 9900С Конвективное поверхности нагрева Расчет конструктивных поверхностей фестон  Рисунок 5.1 Эскиз фестона Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:  , м (5.1) где - поперечный шаг труб. = 380мм по чертежу - продольный шаг труб. = 400мм (по чертежу). d = 76мм - наружный диаметр труб йсррд = 3,75 м  Лучевоспринимающая поверхность фестона: Нлф = Нлок ЧХпуч = Вок Чйок Ч Хпуч (5.2) Вок = Вт = 9,9 м2 Длина окна: йок = 5 м Лучевоспринимающая поверхность выходного окна: Нлок = Вок Чйок Нлок = 9,9 Ч 5 = 49,5м2 Хпуч = 0,72  / d = 380/76 = 5 Нлф = 9,9 Ч5 Ч 0,72 = 35,64 м2 Конвективная поверхность нагрева ряда Нрд определяется как наружная, обогреваемая газами поверхность труб, лежащих в одном ряду Нрд = Zрд Чйсррд Ч р Ч dн (5.3) Zрд - количество труб в одном ряду. Zр - общее количество труб. Zр = B/S1 - 1 = 9,9/0,095-1 = 103 Zрд = Zр/n = 103/4 = 26 р = 3,14 d = 76мм = 0,076м Нрд = 26*3,75*3,14*0,076 = 23,26 м2 Конвективная поверхность нагрева фестона: Нф = У Ч Нрд (5.4) Нф = 4 Ч 23,26 = 93,04 м2 Живое сечение для прохода газов определяется для поперечного омывания пучка и рассчитывается по формуле:  (5.5)  9,9*5-0,4*5*0,076 = 39,62 Принимаю температуру дымовых газов за фестоном:   Для определения количества тепла, переданного фестону, по известной поверхности и температуре газов за фестоном решается система двух уравнений:уравнение теплового баланса: (5.6)  где - энтальпия газов за топкой, определяется по таблице 2.3  = 18327,06 кДж/кг - энтальпия газов за фестоном: = 17094,4 кДж/кг  кДж/кг Уравнение теплопередачи:  кДж/кг (5.7)  где - средний температурный напор в фестоне:  = (5.8) Температура насыщения при давлении в барабане: t кип = 3140C  = 960 - 314 = 646 0C  - средняя температура дымовых газов:   Коэффициент теплопередачи при расчете фестонов ккал/м2*ч*0С (5.9)  где= 0,85 - коэффициент тепловой эффективности, зависит от рода топлива и определяется по таблице 5-3 [1, с.33]  - ккал/м2*ч*0С, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков:  (5.10) где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева в следствие неравномерного омывания её газами. =1 принимается [1, с. 32]  - коэффициент теплоотдачи конвекции определяется по номограмме 13 [1, с. 72].  ккал/м2*ч*0С. (5.11)  где - поперечные коэффициенты учитывающие конструктивные особенности фестона и влияние физических характеристик, температуры и состава газов на коэффициент теплоотдачи, определяется по вспомогательным полям номограммы 13. В номограмме 13  - относительный шаг труб,  - относительный поперечный шаг труб 0,380 / 0,076 = 5  0,400 / 0,076 = 5,3 Сs = 0,94 Сz = 0,93 Сф = 1,05 Находим средний секундной объем газов: (5.12)  Средняя скорость газов:    == 6,3 (5.13) 45 - по номограмме 13   45*0,93*0,94*1,05 = 41,3 ккал/м2*ч*0С.  - ккал/м2*ч*0С, коэффициент теплоотдачи излучением определяется по номограмме 19[1, с.76]. В зависимости от температур потока и стенки, а также степени черноты продуктов сгорания определяемой по номограмме 2 - для а. Для запыленного потока: (5.14)  Температура загрязненной стенки для фестонов рассчитывается по формуле: (5.15)  Где ?t = 800С - поправка = 314 + 80 = 3940С Для определения по номограмме 19 входящих в формулы величин находим вспомогательные величины РпS = PЧНпЧS Нп = 0,27 S = 2,224 м  1 Ч 0,27 Ч 2,224 = 0,6 мкгс/см2 Суммарная сила поглощения запыленного газового потока: КРS = (Кг Ч Нп ) Ч Р Ч S (5.16)  - коэффициент ослабления луча трехатомными газами находится по номограмме 3,= 0,65 КРS = (0,65*0,27) Ч 1 Ч 2,224 = 0,39 а = 0,45 находится по номограмме 2   180 находится по номограмме 19 Сг = 0,95  Ч а Ч Сг = 180*0,33*0,95 = 56,43   ( 41,3 + 56,43) = 97,73 К = 0,85 Ч 97,73 = 83,1    = 1265 кДж/кг.  Для проверки точности расчета находим отношение , которое должно быть в пределах 100±5%  103,2 % Так как /< 5%, то принимаю температуру за фестоном 9300С Так как расхождение между количеством теплоты, подсчитанным по уравнениям теплопередачи и теплового баланса равняется 1,8%, что меньше допустимого (5%), принимаю температуру дымовых газов 9300С, расчет фестона закончен. Расчет пароперегревателя второй ступени Количество тепла, необходимое для перегрева пара, воспринимается пароперегревателем путем конвективного теплообмена с газовым потоком и за счет лучистого теплообмена с топочной камерой через фестон.  Рисунок 5.2 Эскиз пароперегревателя 1. Барабан 2. Выходной коллектор 3. Промежуточный коллектор 4-1 ступень пароперегревателя 5-2 ступень пароперегревателя  (5.17) Где - теплота, переданная перегревателю конвекцией газового потока.  - то же излучением из топки (5.18)  где= 1,4 - коэффициент распределения топочного излучения, находится по номограмме 11 Вр = 16537,6 м3/ч (5.19)   994 Ч( 41582,4 - 18327,06) = 23115,80 кДж/кг Нл = Fст * х = 708,875 (5.20) Fст = 708,875м2 Х = 1 Лучевоспринимаемая поверхность п / перегревателя: (5.21)   где = 0,72 угловой коэффициент фестона, находится по номограмме 1 (г)  49,5 Ч (1- 0,72) = 13,86  632,7 кДж/кг Энтальпия газов за п/перегревателем:  (5.22)  = 8280,5 кДж/кг Количество тепла, отданное газами в газоходе пароперегревателя:  (5.23)   Где 15 Ч4,19 = 62,9 съем теплоты в пароохладителе по таблице 5-5 [1, с.37]. кДж/м3 - теплосодержание насыщенного пара   кДж/м3 - теплосодержание перегретого пара  (3402,1 - 2717,1 + 62,9) - 632,7 = 8772,8 кДж/кг По таблице 2.3 находим значение газов за 1 ступенью пароперегревателя:  = 400 + х = 400 + 64,4 = 464,40С (8912,5 - 7038,2)/100*х + 7038,2 = 8280,5 18,7*х = 8280,5 - 7038,2 Х = 64,4 Расчет второй ступени пароперегревателя Принимаю температуру дымовых газов за второй ступенью 7500С: Нг = 14803,5 кДж/м3 (5.24) кДж/кг (5.25)    ( 17094,4 - 14803,5 + 393,622) = 2283 кДж/кг Находим теплосодержание пара на входе в ступень:  (5.26)  где 632,7 кДж/кг - количество тепла, полученное пароперегревателем излучением из топки. Энтальпия пара после первой ступени: кДж/кг  Средняя температура газов: (5.27)   Средняя температура пара: (5.28)   Число труб в ряду: (5.29)   шт В = 9,9 м - ширина газохода Средняя высота газохода: 5,75 м - по чертежу Средняя длина труб: = 4 м - по чертежу Сечение для прохода газов:  (5.30) 5,75 Ч 9,9 - 103 Ч 4 Ч 0,042 = 39,62 Сечение для прохода пара: dвн = 42 - 5Ч2 = 32мм = 0,032м  (5.31) 103  Секундный расход пара:  (5.32)  Средняя скорость газов:  (5.33)  Секундный объемный расход пара:  (5.34)  Где = 0,0314 - удельный объём пара  Средняя скорость пара:  (5.35)  Температурный напор для 2 ступени пароперегревателя рассчитывается по формуле:   = (5.36)  Где - температурный напор при схеме с чистым противотоком. Ш = 0,99 - поправка   = (5.37) где = 930 - 423 = 507? 5000С   = 800 - 510 = 290- большая и меньшая разность между температурой газов и температурой пара в начале и в конце 2 ступени пароперегревателя.  =   396 = 392 Коэффициент теплопередачи К в пароперегревателе с коридорным расположением рядов для всех типов рассчитывается по формуле:  (5.38)  где - коэффициент тепловой эффективности определяется в зависимости от вида топлива по таблице 5-3 =0,85 - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке - коэффициент теплоотдачи от стенки к пару  (5.39) где - коэффициент использования принимаем =1 -коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяется по номограмме 12  (5.40) d = 42мм S1 = 95мм S2 = 105мм   - относительные поперечный и продольный шаги труб.  - поправочные коэффициенты, учитывающие конструктивные особенности пароперегревателя, влияние физических характеристик и температуры газов на коэффициент теплоотдачи, определяются по номограмме 12 [1, с. 71] 0,97 Сф = 1,02 43,5  0,97Ч 1 Ч 1,02 Ч 43,5 = 42,5   -коэффициент теплопередачи излучением, определяется по номограмме 19 Для газообразных топлив:   |