котельные установки. курсовая. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Котельные установки и парогенераторы

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Котельные установки и парогенераторы
• Анкор: котельные установки
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 1.19 Mb.
• Имя файла: курсовая.docx
• Тип: Пояснительная записка; #974205
• страница: 3 из 8

Таблица 1.3  Средние объемные характеристики продуктов сгорания

Характеристики продуктов сгорания	10 м3/кг; 1,08 м3/кг; 7,93 м3/кг; 2,24 м3/кг;
	Газоходы котла
	топка и фестон	конвективный пароперегреватель II ступени		конвективный пароперегреватель I ступени	водяной экономайзер	Воздухоподогрева-тель
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева	1,1	1,115		1,13	1,21	1,27
Коэффициент избытка воздуха средний по газоходу	1,1	1,1075		1,1225	1,17	1,24
Объем трехатомных газов , м3/кг	1,07
Объем азота, м3/кг	8,93		9,005	9,155	9,63	10,33
Объем водяных паров, м3/кг	2,25		2,25	2,25	2,26	2,27
Суммарный объем газов, м3/кг	12,25		12,33	12,48	12,96	13,67
Объемная доля:
трехатомных газов	0,09		0,09	0,09	0,08	0,08
водяных паров	0,18		0,18	0,18	0,17	0,17
Суммарная доля трехатомных газов и водяных паров	0,27		0,27	0,27	0,26	0,24

Продолжение таблицы 1.3

Масса дымовых газов , кг/кг	15,37	15,46	15,66	16,28	17,19
Плотность продуктов горения = /Vг, кг/м3	1,25	1,25	1,25	1,26	1,26

Плотность продуктов горения, кг/м³, для бурых углей ориентировочно должна находиться в следующем интервале =1,285-1,31 (значительное отклонение от этих интервалов свидетельствует об ошибке).
1.3.1 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпия теоретически необходимого объема воздуха, кДж/кг:

,

(1.11)

где – удельная энтальпия воздуха (таблица5.2) [1], кДж/м³.
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания, кДж/кг:

,

(1.12)

где , , – удельные энтальпии двух- и трехатомных газов
(таблица 5.2) [1], кДж/м³.

Энтальпия золы в продуктах сгорания, кДж/кг:

,

(1.13)

где – удельная энтальпия золы (таблица 5.2) [1], кДж/кг.

Энтальпия действительного объема продуктов сгорания, кДж/кг:

.

(1.14)

Так как, приведенная величина уноса золы  1,43, то энтальпией золы в формуле (3.20) для расчета действительного объема продуктов сгорания можно пренебречь.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания подсчитываются при различных значениях температур в диапазоне от 30 до 2200 С, а результаты расчетов

оформляются в виде таблицы 3.2.

Таблица 1.3.2  Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Тем- пера- тура, 𝖯, °С	𝐻0, в кДж/кг	𝐻0, г кДж/кг	𝐻0, зл кДж/кг	𝐻г, кДж/кг
				топка и фе- стон	ПП ст.2	ПП ст. 1	Эк	ВЗП
				𝛼: 1,1	𝛼: 1,10	𝛼: 1,123	𝛼: 1,17	𝛼: 1,24
30	385	0	0	38,50	41,39	47,16	65,45	92,40
100	1324	1548,448	0	1680,85	1690,78	1710,64	1773,53	1866,21
200	2664	3129,187	0	3395,59	3415,57	3455,53	3582,07	3768,55
300	4040	4761,73	0	5165,73	5196,03	5256,63	5448,53	5731,33
400	5420	6429,68	0	6971,68	7012,33	7093,63	7351,08	7730,48
500	6860	8145,58	0	8831,58	8883,03	8985,93	9311,78	9791,98
600	8320	9888,46	0	10720,46	10782,86	10907,66	11302,86	11885,26
700	9820	11687,09	0	12669,09	12742,74	12890,04	13356,49	14043,89
800	11340	13538,6	0	14672,60	14757,65	14927,75	15466,40	16260,20
900	12850	15427,23	0	16712,23	16808,61	17001,36	17611,73	18511,23
1000	14400	17347,06	0	18787,06	18895,06	19111,06	19795,06	20803,06
1100	16000	19281,38	0	20881,38	21001,38	21241,38	22001,38	23121,38
1200	17600	21222,13	0	22982,13	23114,13	23378,13	24214,13	25446,13
1300	19190	23052,84	0	24971,84	25115,77	25403,62	26315,14	27658,44
1400	20830	25245,8	0	27328,80	27485,03	27797,48	28786,90	30245,00
1500	22470	27278,835	0	29525,84	29694,36	30031,41	31098,74	32671,64
1600	24110	29311,87	0	31722,87	31903,70	32265,35	33410,57	35098,27
1700	25745	31379,645	0	33954,15	34147,23	34533,41	35756,30	37558,45
1800	27380	33447,42	0	36185,42	36390,77	36801,47	38102,02	40018,62
1900	29060	35547,195	0	38453,20	38671,15	39107,05	40487,40	42521,60
2000	30740	37646,97	0	40720,97	40951,52	41412,62	42872,77	45024,57
2100	32420	39774,33	0	43016,33	43259,48	43745,78	45285,73	47555,13
2200	34100	41901,69	0	45311,69	45567,44	46078,94	47698,69	50085,69

4. Тепловой баланс котельного агрегата. Определение расхода топлива

1.4.1 Определение располагаемого тепла топлива
Для оценки экономичности работы котлоагрегата составляется тепловой баланс, из которого видно, каково располагаемое тепло, и как оно расходуется на полезные нужды и неизбежные потери.

Располагаемое тепло на 1 кг или 1 м³ рабочего топлива состоит в основном из тепла , выделившегося при полном горении. Тепло, внесенное в топку извне, обычно небольшое по сравнению с теплотой сгорания, поэтому им можно пренебречь и считать, что .

Для установившегося режима (когда котел разогрет) уравнение теплового баланса включает в себя полезное тепло в виде пара, выработанного котлоагрегатом , кДж/кг, и тепло, расходуемое на покрытие следующих потерь, кДж/кг:  с уходящими газами;  от химической неполноты сгорания;  от механическое неполноты сгорания;  от наружного охлаждения (потери тепла в окружающую среду);  с физическим теплом шлаков.

Уравнение теплового баланса для установившегося режима работы котла при номинальной нагрузке имеет вид, кДж/кг (кДж/м³):

.

(1.15)

Разделив обе части уравнения (4.1) на и умножив на 100, можно записать, %:

.

(1.16)

Располагаемое тепло топлива определяется по формуле, кДж/кг:

= + Qтл

Физическое тепло топлива, кДж/кг (кДж/м³) определяется по формуле:

,

(1.17)

где – теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг·К) (кДж/(м³·К));

 температура топлива, K.

Для твердых топлив при = 20 С теплоемкость топлива, кДж/(кг·К), определяется по формуле:

,

(1.18)

где – теплоемкость сухой массы топлива, для бурых углей составляющая 1,13 кДж/(кг·К);

cтл = 0,042 ∙ 17,0 + 1,13 ∙ (1 - 0,01 ∙ 17,0 ) =1,6519 кДж/(кг·К),

Qтл = 1,6519 ∙ (293 – 273 ) = 33,038 кДж/кг,

= 13440 +33,038 = 13473,038 кДж/кг.

2. 
   Определение потерь котлоагрегата
   

Потери тепла с уходящими газами, %, определяют по формуле:

,

(1.19)

где – энтальпия уходящих из котла газов при заданной температуре уходящих газов, кДж/кг, определяется по таблице 3.2;

 коэффициент избытка воздуха в последнем газоходе, средний по

газоходу (таблица 2.1);

 энтальпия холодного воздуха при С и  = 1;


Потери тепла с химическим недожогом =0,5 % и механическим недожогом =2 % топлива (таблица 1.3 [1]).

Потери тепла от наружного охлаждения котла =1,1% (таблица 6.3 [1]).

Потери тепла с физическим теплом шлаков, %, определяются по формуле:

,

(1.20)

где  доля шлакоулавливания в топочной камере;

 удельная энтальпия шлака (золы), кДж/кг, находится по таблице 3.2 по температуре шлакоудаления ; при твердом шлакоудалении С, при жидком шлакоудалении С.

Т.к. у нас топливо малозольное, когда , т.е. 32,4<33,6 потери можно не учитывать из-за их малости.
1.4.3 Определение КПД котлоагрегата и расхода топлива
Когда определены все потери котла, то его КПД можно определить по обратному балансу по формуле:

,

(1.21)

.

Если известны все составляющие теплового баланса котла, то его КПД (брутто) можно найти из уравнения прямого баланса:

;

(1.22)

откуда

,

(1.23)

где , , – соответственно количество перегретого пара, продувочной воды и насыщенного пара, т/ч;

, , ,  энтальпии перегретого пара, продувочной воды, насыщенного пара и питательной воды, кДж/кг [8];

В  расход топлива, т/ч (тыс.м³/ч).

Из формулы (6.14) определяется расход топлива, т/ч (тыс.м³/ч), подаваемого в топку:

		(1.24)

B = 7,96 т/ч.

или

,

(1.25)

B = 2,21 кг/с.

Значение расхода топлива, найденное по формуле (4.16), используют при выборе и расчетах элементов системы пылеприготовления, числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств.

Дальнейший тепловой расчет парового котла (определение объемов дымовых газов и воздуха и количеств тепла, отданного продуктами сгорания поверхностям нагрева) производится по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты сгорания, т/ч (тыс.м³/ч):

,

(1.26)

Bр = 7,8 т/ч = 2,16 кг/с

1.5 Параметры воды и пара




Таблица 1.5.1 – Параметры воды и пара

Расчетная точка (в соответствии со схемой котла)	Состояние рабочего тела	Параметры рабочего тела
		р, МПа	t, 0C	h, кДж/кг
На входе в экономайзер(на входе в котел)	Вода	4,76	145	613,45
На выходе из экономайзера (на входе в барабан)	Вода	4,4	250,99	1090,5
В топочных экранах(фестоне)	Вода	4,4	255,99	1115,04
На выходе из барабана (непрерывная продувка)	Вода	4,4	255,99	1115,04
На выходе из барабана (на входе в 1 ст. пароперегревателя(по ходу пара))	Насыщенный пар	4,4	255,99	2795,92
На выходе из 1 ст. пароперегревателя (по ходу пара)	Перегретый пар	4,4	329,6	3035
На входе из 2 ст. пароперегревателя(по ходу пара)(с учет. сниж. тем-ры пара в пароохлод.)	Перегретый пар	4,4	300	2975
На выходе из пароперегревателя (на выходе из котла)	Перегретый пар	4	440	3307,86

Рисунок 1.1 - Схема котельного агрегата с пылеугольной топкой и компоновкой "хвостовых" поверхностей нагрева в "рассечку" ТП-35-У

2. 
   ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТОПКИ И ФЕСТОНА
   

Тепловой расчет топочной камеры является одним из наиболее ответственных этапов проектирования, т.к. он не только задает ряд величин, необходимых для расчета конвективных поверхностей нагрева, но и во многом определяет конструктивный облик и габариты всего парового котла.

При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить:

объем топочной камеры; степень ее экранирования; площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева; конструктивные характеристики труб экранов; расстояние между осями труб.

Целью поверочного расчета является оценка:

1. 
   эффективности работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива;
   
2. 
   эффективности шлакования топочных экранов в зоне максимального тепловыделения;
   
3. 
   работы поверхностей нагрева, расположенных на выходе из топки (ширм, фестона, конвективного пароперегревателя) по условиям шлакования.
   

1. 
   Определение геометрических характеристик топки
   

Для определения геометрических характеристик топки составляется ее эскиз (рисунок).

Активный объем топочной камеры складывается из объема верхней, средней (призматической) и нижней частей топки.

Границами объема являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, в местах, не защищенных экранами, – стены топочной камеры. В выходном сечении топки объем ограничивается поверхностью, проходящей через оси первого ряда ширмового пучка, фестона или котельного пучка.

Границей объема нижней части топки служит под топки. При наличии холодной воронки за границу объема условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая ее нижнюю половину. Сечение топки по осям труб экранов, м², определяется на основании полного тепловыделения при сгорании топлива и теплового напряжения сечения топки :

. (5. 1)

Общая площадь стен топочной камеры , м², определяется по геометрическим размерам топки как сумма поверхностей фронтовой стены , задней стены , потолка , холодной воронки (пода) , двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна :
(5.2)
Конструктивные размеры топки:

-расстояние между осями крайних туб: а = 4,4 м

-высота фронтовых стен: h_ф = 7,65 м

-высота потолка: h_п = 4,108 м

-высота холодной воронки: 12 h_хв = 1,362м

-высота задней стенки: h_з = 5,967 м

l_ск1 = 1,65 м, l_ск2 = 3,64 м, l_выст = 1,32 м, h_го = 2,33 м, h_го2 = 2,24 м,

h_го1 = 0,49 м, b_п = 0,5 м, Н_т = 8,9 м, h_выст = 1,49 м, b_хв = 2,8 м,

b = 4,61 м, b₂ = 4,2 м, h_г = 2,68 м.

В формуле 5.2 площадь фронтовой стены включает в себя площадь потолка, м²:

м².




Площадь задней стены, м²:
м².
Площадь потолка, м²:
м².
Площадь холодной воронки, м²
м².
Площадь выходного газового окна, м²
м².
Площадь боковой стены, м²
, м².
По формуле 5.2 считаем:
F_ст = 75,01 + 55,34 + 12, 32 + 2,2+ 12,012 + 101,6 = 258,482 (м²)

Эффективность работы топки по условиям обеспечения минимальных потерь тепла оценивается значением удельного теплового напряжения топочного объема, кото­рое должно быть не более рекомендуемого нормами, иначе в топке не будет обес­печиваться хороший выжиг топлива, и действительные потери тепла от химическо­го и механического недожога будут больше принятых по рекомендуемым нормам при определении кпд котла.



Рекомендуе­мые значения удельных тепловых напряжений топочного объема, а также потери тепла от химического и механического недожога приведены в таблицах 1.3 и 1.4 в мет. 2. для определения топочного объема опять необходимо эскиз котла условно разде­лить на несколько зон.

Усреднено объем топочной камеры можно определить по формуле, м3:

. Vт = 223,52 м3

Тепловое напряжение топочного объема, кВт/м³, определяется из выражения:

. qv = 478,626 кВт/м3

Эффективная толщина излучающего слоя объема топки определяется по выражению

. S = 3,22 м

Таблица 2.1.1  Конструктивные характеристики топки

Наименование	Обозначение	Стенки топки					Суммарная площадь
		фронт и потолок	боковые	задняя	выходное окно	холодная воронка
Общая площадь, м2		75,01	50,8	55,34	12,012	12,32		256,282
Расстояние между осями крайних труб, м	b	4,519	4,9395	4,5	4,519
Освещенная длина труб, м	l	12,39	17,655	8,45	2,42

Продолжение таблицы 2.1.1

Площадь, занятая лучевоспринимающими поверхностями, м2		68,26	49,28	53,68	11,65		182,87
Наружный диаметр экранных труб, мм	d	60	60	60	60
Шаг экранных труб, мм	s	110	110	80	240
Расстояние от оси экранных труб до кладки, мм	e	90	90	90	90
Отношение		1,83	1,83	1,33	4
Отношение		1,5	1,5	1,5	1,5
Угловой коэффициент экрана	х	0,92	0,92	0,98	1
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, м2		62,8	45,33	52,61	11,65	-	172,39

2. 
   Тепловой расчет топки