Тепловой расчет котла 160-140 ГМ. Пояснительная записка ТГТУ.140106.007.ТЭ-ПЗ. Поверочный тепловой расчет парового котла

• Название: Поверочный тепловой расчет парового котла
• Анкор: Тепловой расчет котла 160-140 ГМ
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 1.62 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка ТГТУ.140106.007.ТЭ-ПЗ.docx
• Тип: Пояснительная записка; #302839
• страница: 2 из 8

1.4. Водяной экономайзер

Водяной экономайзер расположен в нижней части конвективной шахты и разделен по высоте на два пакета. Змеевики экономайзера выполнены из труб сталь 20. Питательная вода входит в четыре камеры сталь 20, нижнего пакета водяного экономайзера, проходит первый пакет и направляется к установке «собственного» конденсата. Из конденсаторов вода поступает в нижние камеры второго пакета экономайзера, проходит по змеевикам и из верхних камер направляется в барабан котла. “Холодный” пакет пароперегревателя и оба пакета водяного экономайзера опираются на полые балки, охлаждаемые воздухом. Воздух в охлаждаемые балки поступает из рассечки между топкой и газоходом котла за счет разрежения, создаваемым на всасе дутьевых вентиляторов.

Основными причинами повреждения змеевиков водяного экономайзера являются:

– наружная и внутренняя коррозия труб в виде оспин и язвин (чаще встречается наружная стояночная коррозия – при попадании воды на змеевики из-за свищей или течей);

– дефекты сварных швов (включая и заводские);

– дефекты изготовления;

– размораживание трубок водяного экономайзера в период нахождения котла в резерве или ремонте в зимних условиях с отсутствием протечки воды через водяной экономайзер.

1.5. Регенеративные воздухоподогреватели

Для подогрева воздуха, поступающего на горелки, применены два воздухоподогревателя с диаметром ротора 5100 мм. Основным элементом РВП является ротор, вращающийся со скоростью. Ротор разделен радиальными и аксиальными перегородками на ячейки, которые заполняются набивкой – стальными профильными листами, толщиной. Дымовые газы, выходящие из котла с высокой температурой, проходят между листами и нагревают их. Нагретые листы вращающимся ротором переносятся на воздушную сторону, где отдают свое тепло воздуху. Воздух поступает в воздухоподогреватель по схеме противотока (в направлении, противоположном движению газов). Разность температур газов, входящих в РВП, и горячего воздуха составляет, как правило 250 ˚С. Дымовые газы охлаждаются до температуры 150˚С. Поверхность теплообмена – набивка, которая на холодном конце имеет сравнительно низкую температуру. Набивка установлена в три слоя: два верхних (горячие) и один холодный.

2. Поверочный тепловой расчет котлоагрегата

2.1. Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

При тепловом расчете паровых и водогрейных котлов определяются теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания [1–3].

Расчетным топливом по заданию является газ месторождения Первомайск-Сторожевка.

Состав рабочей массы топлива:



[8]

Определим теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания:

– при сжигании сухого газообразного топлива:

, (2.1)

где – процентное содержание компонентов в природном газе.



Определим теоретические объемы продуктов сгорания:

Объем двухатомных газов:

– при сжигании сухого газообразного топлива

(2.2)

где – теоретический объем воздуха, yеобходимого для полного сжигания топлива,

– процентное содержание азота в топливе.



Объем трехатомных газов:

– при сжигании сухого газообразного топлива

_, (2.3)

где – процентное содержание углекислого газа в топливе, – процентное содержание угарного газа в топливе, – процентное содержание сероводорода в топливе, – процентное содержание углеводородов в топливе.



Объем сухих газов:

(2.4)



Объем водяных паров:

– при сжигании сухого газообразного топлива

, (2.5)



Объем дымовых газов:

(2.6)



Определим коэффициент избытка воздуха в топке.

Примем , так как паровой котел работает под наддувом, значение коэффициента избытка воздуха будет не изменено по всему газовому тракту.

Определим избыточное количество воздуха для каждого газохода

, (2.7)

где – коэффициент избатка воздуха.

_.

Определим действительные объемы:

Объем водяных паров:

, (2.8)

=1,637+0,0161 (1,1−1)∙7,55=1,649 _.

Суммарный объем продуктов сгорания:

, (2.9)

_.

Определим объемные доли трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю:

, (2.10)

.

.

.

Концентрацию золовых частиц в продуктах сгорания не рассчитываем, т.к. ведем расчет для газа.

Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорания ведем в следующей последовательности:

1) Вычисление энтальпии теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона значений температур:

, (2.11)

где – энтальпия воздуха, кДж/м³; – теоретический объем воздуха.

2) Определение энтальпии теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур:

, (2.12)

где – энтальпии трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров; – объемы трехатомных газов, теоретического объема азота и водяного пара, м³/кг.

3) Определение энтальпии продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α > 1, кДж/кг:

= (2.13)

(2. 14)

Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорании на выходе из топки при t=1200 [4]:

=7,55∙1754=13242,7 кДж/кг.

=0,833∙2717+6,27∙1695+1,637∙2131=16379,4 кДж/кг.

=(1,1−1)∙13242,7=1324,27 кДж/кг.

=1324,27+16379,4=17703,67 кДж/кг.

Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорании уходящих газов

при t=150 :

=7,55∙199=1502,45 кДж/кг.

=0,833∙263+6,27∙195+1,637∙227,5=1814,05 кДж/кг.

=(1,1−1)∙1502,45=150,245 кДж/кг.

=150,245 +1814,05 =1964,3 кДж/кг.

П
о рассчитанным выше формулам энтальпии воздуха и продуктов сгорания построен график зависимости энтальпии от температуры (рис. 2.1)

Рисунок 2.1 –

Основные характеристики воды и пара

В соответствии с заданием абсолютное давление в барабане котла составляет , температура питательной воды – , процент продувки – .

Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в котельном агрегате, отнесенное к 1 кг насыщенного пара:

 , (2.15)

где – энтальпия насыщенного пара, – энтальпия питательной воды; – энтальпия котловой воды.
кДж/кг.

где – энтальпия насыщенного пара, – энтальпия питательной воды; – энтальпия котловой воды.



2.2. Расчетный тепловой баланс и расход топлива

Тепловой баланс – это распределение теплоты, вносимой в котлоагрегат при сжигании, на полезно использованную теплоту и тепловые потери.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

, (2.16)

или в процентах от располагаемой теплоты:

, (2.17)

где , и т.д.

где – располагаемая теплота, кДж/м³; – теплота, полезно использованная в котлоагрегате на получение пара, кДж/м³; Q₂ (q₂) – потери теплоты с уходящими газами, кДж/м³; Q₃ (q₃) – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₄ (q₄) – потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м³; Q₅ (q₅) – потери теплоты в окружающую среду, кДж/м³; Q₆ (q₆) – потеря теплоты с физической теплотой шлака, кДж/м³.

Располагаемая теплота:

, (2.18)

где – низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/м³; Q_В.ВН. – теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/м³; Q_Ф – теплота, вносимая в топку с паровым дутьем, кДж/м³; Q_ТЛ – физическая теплота топлива, кДж/м³;

Q_к – теплота, затраченная на разложение карбонатов рабочей массы сланцев, содержащей CaCO₃ и MgCO₃, с образованием газообразного .

Тепловые расчеты котлоагрегатов выполняют, использующие низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива:

(2.19)

где и т.д. – объемное содержание газов, входящих в состав газообразного топлива, %.

,

кДж/м³.

Теплота, вносимая в топку с воздухом при его внешнем подогреве, кДж/м³:

(2.20)

где α_Т – коэффициент избытка воздуха в топке; V⁰ – теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 м³ топлива, м³/м³; с'_рв=1.33 [4] – средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(м³∙К); Δt_в – разность температур подогретого и холодного воздуха (-30 ), °С.



Физическая теплота топлива:

, (2.21)

где теплоемкость рабочей массы топлива, кДж/( ∙К);

температура топлива на входе в топку (примем равной температуре внутри котельной),

=1,103∙6,4=7,06 _.



Теплота, полезно используемая в котлоагрегате, кВт:

(2.22)

где расход перегретого пара, кг/с; энтальпия перегретого пара, питательной воды, кДж/кг; величина непрерывной продувки.

=(1+0,02)∙88,9∙(3488−990,2)=226495,5

Потеря теплоты с уходящими газами

, (2.23)

где H_уг – энтальпия уходящих газов, ; – энтальпия холодного воздуха, кДж/м³; α_уг – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах; q₄ – потеря теплоты от механической неполноты сгорания.

, (2.24)

где V⁰– теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 м³ сухого газообразного топлива; с_р – теплоемкость воздуха; t_в – температура забора воздуха.




Примем температуру уходящих газов при это (см. рис. 2.1).




Величины потерь теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива принимают по табл. 2.2.1. Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива для газообразного топлива.

Таблица 2.1 – Потерь теплоты от химической и механической

неполноты сгорания топлива

Топливо	Суммарные потери , % при нагрузке котла, %
	100	70 – 100	< 70
Мазут	0,1 – 0,15	0,15 – 0,2	0,3 – 0,4
Газ	0,05 – 0,07	0,05 – 0,01	0,1 – 0,15

Потери выбирают в зависимости от паропроизводительности котлоагрегата принимают по табл. 2.2.

Таблица 2.2.2 – Потери теплоты в окружающую среду

D, кг/c	25	75	100	125	150	175	200	≥250
, %	0,75	0,5	0,45	0,4	0,3	0,275	0,25	0,2

Потери с физической теплотой шлака для газообразного топлива.

КПД брутто котла как отношение полезно затраченной теплоты к израсходованной может быть найдено из уравнения прямого баланса, %:

(2.25)

где В – полный расход топлива, м³/с (м³/ч), или по обратному балансу, %:

(2.26)





Расход действительно сгоревшего топлива: