Расчет котельного агрегата
Для очистки поверхности нагрева котла, расположенной в опускном газоходе, устанавливается дробеочистка, для регенеративного воздухоподогревателя и конвективных поверхностей нагрева — обдувочные аппараты. Пол топки образован трубами фронтового и заднего экрана и имеет наклон 15о к горизонтали. Трубами заднего экрана для лучшей организации аэродинамики образован выступ. Рис. 7.1 Принципиальная… Читать ещё >
Расчет котельного агрегата (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
1. Описание котельного агрегата
Котлоагрегат БКЗ-320−140 предназначен для работы на газе, мазуте для выработки перегретого пара на тепловых электростанциях.
Котел вертикально-водотрубный, однобарабанный с естественной циркуляцией, П-образной компоновки.
Топочная камера призматическая, открытого типа, в плане имеет вид прямоугольника с размерами по осям труб 5,44×12,1 м, полностью экранирована трубами диаметром 60 мм с толщиной стенки 5,5−6 мм, расположенными с шагом 64 мм. С наружной стороны по трубам камера обшита металлическим листом.
Пол топки образован трубами фронтового и заднего экрана и имеет наклон 15о к горизонтали. Трубами заднего экрана для лучшей организации аэродинамики образован выступ.
Полка оборудована шестью горелками, расположенными в два яруса на фронтовой стенке топки.
Барабан котла — сварной конструкции, с внутренним диаметром 1600 мм, с толщиной стенки 112 мм. Схема испарения — двухступенчатая, с промывкой пара питательной водой. Первая ступень испарения включена в барабан котла и представляет собой сочетание циклонов и паропромывочных устройств; вторая ступень организуется в контурах циркуляции включенных в выносные сепарационные циклоны.
Экраны топочной камеры разделены на 16 самостоятельных контуров циркуляции. Вода из барабана к испарительным экранам поступает по трубам диаметром 133 мм.
Пароперегреватель радиационно-конвективного типа. Радиационная часть выполнена в виде ширмовых поверхностей нагрева, камеры горения и ее потолочных труб. Конвективная часть — змеевиковая расположена в горизонтальном и опускном газоходах котла и выполнена из труб диаметром 32 мм. Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата, получаемого в специальной установке, расположенной в пределах котла.
Водяной экономайзер кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, изготовлен из труб диаметром 32 мм и толщиной 4 мм.
Для подогрева воздуха котел оборудован двумя вращающимися регенеративными воздухоподогревателями диаметром 5,4 м, вынесенными за пределы котла.
Для очистки поверхности нагрева котла, расположенной в опускном газоходе, устанавливается дробеочистка, для регенеративного воздухоподогревателя и конвективных поверхностей нагрева — обдувочные аппараты.
Котел снабжен необходимой арматурой и устройствами для отбора проб пара и воды, а также контрольно-измерительными приборами.
2. Характеристики топлива, коэффициенты избытка воздуха по расчетным участкам, теоретические объемы воздуха и продукты сгорания
2.1 Характеристики топлива
котельный сгорание энтальпия агрегат Котел барабанного типа с естественной циркуляцией, работающий на газе и мазуте.
Паропроизводительность-320 т/ч, давление острого пара-14 МПа.
Топливо: сернистый мазут.
Состав рабочей массы топлива:
=0,15%
=0,03%
=0,39%
=87,33%
=11,9%
=0,1%
=0,1%
2.2 Определение низшей теплоты сгорания, теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
2.3 Определение коэффициента избытка воздуха по газоходам
3. Действительные объемы продуктов сгорания, доли трехатомных газов и водяных паров
Таблица 3.1 Действительные объемы продуктов сгорания, доли трехатомных газов и водяных паров
Величина и расчетная формула | Газоход | ||||
Объем водяных паров, мі/кг | 1,507 | 1,512 | 1,516 | 1,551 | |
Полный объем газов, мі/кг | 12,322 | 12,655 | 12,877 | 15,098 | |
Объемная доля трехатомных газов | 0,132 | 0,129 | 0,127 | 0,108 | |
Объемная доля водяных паров | 0,122 | 0,119 | 0,117 | 0,102 | |
Доля трехатомных газов и водяных паров | 0,255 | 0,248 | 0,244 | 0,211 | |
4. Энтальпия продуктов сгорания
Таблица 4.1 таблица
4171,1 | |||||||
5474,9 | 6358,7 | ||||||
7362,1 | 8546,3 | ||||||
7493,5 | 9351,35 | ||||||
11 159,3 | 11 340,6 | ||||||
12 351,5 | 10 699,5 | 13 207,5 | 13 421,45 | ||||
15 255,6 | |||||||
14 020,5 | 17 375,6 | ||||||
19 044,4 | 19 515,6 | ||||||
21 172,7 | 21 695,7 | ||||||
20 918,5 | 25 446,9 | ||||||
27 592,8 | |||||||
28 582,5 | 29 805,65 | ||||||
32 018,45 | |||||||
34 268,3 | |||||||
36 518,15 | |||||||
37 201,5 | 38 784,85 | ||||||
41 051,55 | |||||||
35 326,5 | 43 337,3 | ||||||
45 629,1 | |||||||
47 936,4 | |||||||
50 243,7 | |||||||
52 554,55 | |||||||
5. Расчет теплового баланса котла
Таблица 5.1 Тепловой баланс
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размер — ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Располагаемое тепло топлива | (12) | =41 889+199+352,3= =42 440,3 | |||
Тепло, вносимое в топку с подогретым воздухом | (13) | ||||
Удельная теплоемкость мазута | (14) | ||||
Температура мазута | Принята | ||||
Тепло вносимое в топку с подогретым воздухом | (15) | ||||
Температура уходящих газов | Задана | ||||
Энтальпия уходящих газов | таблица | 2485,42 | |||
Температура холодного воздуха | Задана | ||||
Энтальпия холодного воздуха | (16) | ||||
Температура воздуха подогретого в калорифере | Принята | ||||
Энтальпия воздуха подогретого в калорифере | (17) | ||||
Потери тепла от: | |||||
— химического недожога | [2, табл. 4.6] | 0,5 | |||
6. Расчет топочной камеры
6.1 Конструктивные характеристики топки
Площадь фронтальной стенки:
(28)
Площадь задней стенки:
(29)
Площадь боковых стенок:
(30)
Площадь потолка:
(31)
Площадь выходного окна:
(32)
F (33)
Площадь стен топки:
(34)
Площадь горелок:
(35)
Площадь стен токи, закрытых экранами:
(36)
Объем топки:
(37)
Диаметр и толщина стен труб:
— экранов
— потолочных труб Угловой коэффициент:
— экранов
(38)
— потолочных труб
(39)
— труб, расположенных в выходном окне — ширм Шаг между трубами — S:
(40)
(41)
Лучевоспринимающие поверхности:
— экранов
(42)
— потолочной части
(43)
— в выходном окне
(44)
— топки
(45)
Эффективная толщина излучающего слоя в топке:
(46)
Таблица 6.1 Тепловой расчет топки
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Коэффициент избытка воздуха в топке | ; | Принят | 1,05 | ||
Присос воздуха в топке | ; | [2, табл. 1.8] | 0,03 | ||
Температура горячего воздуха | [2, табл. 1.6] | ||||
Энтальпия горячего воздуха | По таблице | ||||
Тепло, вносимое воздухом в топку | (47) | ||||
Полезное тепловыделение в топке | = (48) | ||||
Теоретическая (адиабатная) температура в топке | По таблице | 2215,31 | |||
Относительное положение максимума температур по высоте топки | ; | = (49) | |||
Коэффициент | ; | = (50) | |||
Температура газов на выходе из топки | Принята | ||||
Энтальпия газов на выходе из топки | По таблице | ||||
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания | = (51) | ||||
Произведение | = (52) | =0,1•0,255•5,29=0,136 | |||
Коэффициенты ослабления лучей: — трехатомными газами | (53) | ||||
— сажистыми частицами | (54) | ||||
— топочной средой | К | (55) | =3,362•0,255=0,857 | ||
Оптическая толщина излучающего слоя | KPS | ; | =K•PS (56) | =0,857•0,1•5,29=0,453 | |
Коэффициенты теплового излучения: — несветящихся газов | ; | = (57) | |||
— топочной средой | К | (58) | =3,362•0,255+3,89=4,75 | ||
Оптическая толщина излучающего слоя | KPS | ; | =K•PS (59) | =4,75•0,1•5,29=2,513 | |
— светящейся части | ; | = (60) | |||
Степень черноты факела | ; | = (61) | |||
Коэффициенты тепловой эффективности: — гладкотрубных экранов | ; | = (62) | |||
— условный коэффициент загрязнения | ; | [2, табл. 4.8] | |||
— потолочных труб | ; | = (63) | |||
— труб в выходном окне | ; | = (64) | |||
Условный коэффициент загрязнения ширм | ; | = (65) | |||
Коэффициент | ; | (66) | |||
Средний коэффициент тепловой эффективности | ; | (67) | |||
Степень черноты топочной камеры | ; | = (68) | |||
Температура газов на выходе из топки | [2, формула 7.6] * | 1126,5 | |||
Энтальпия газов на выходе из топки | По таблице | 21 726,058 | |||
Количество тепла, воспринятого в топке | = (69) | ||||
Средняя тепловая нагрузка луче-воспринимающей поверхности | = (70) | ||||
Теплонапряжение топочного объема | = (71) | ||||
* (72)
7. Расчет пароперегревательного тракта
Б — Барабан котла.
РП — радиационный потолочный пароперегреватель.
ШП — ширмовый пароперегреватель.
КП1 и КП2 — конвективные пароперегреватели первой и второй ступени КСН — конденсатор собственных нужд котла.
ВПР1 и ВПР2 — первый и второй впрыскивающие пароохладители.
Рис. 7.1 Принципиальная тепловая схема пароперегревательного тракта Рис. 7.2 Эскиз пароперегревательного тракта Таблица 7.1. Расчет потолочного пароперегревателя
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина стен труб | По чертежу | ||||
Тепловосприятие РП из топки | = (73) | ||||
Лучевоспринима-ющая поверхность РП | = | 49,8 | |||
Коэффициент распределения тепла по высоте топки | ; | [2, табл. 4.10] | 0,5 | ||
Температура пара на входе в РП | [2, табл. 23] | 340,5 | |||
Энтальпия пара на входе в РП | [2, табл. 23] | ||||
Величина впрысков | =0,07 (74) | ||||
Величина первого впрыска | = (75) | ||||
Величина второго впрыска | = (76) | ||||
Приращение энтальпии пара в РП | = (77) | ||||
Энтальпия пара на выходе из РП | = (78) | ||||
Температура пара на выходе из РП | [2, табл. 25] | ||||
7.2 Расчет ширмового пароперегревателя
Таблица 7.2.1 Конструктивные характеристики ШП
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Высота ширмы | По чертежу | 4,85 | |||
Ширина ширмы | По чертежу | 1,39 | |||
Диаметр и толщина стен труб | По чертежу | ||||
Шаги: | |||||
— поперечный (между ширмами) | По чертежу | 0,365 | |||
— продольный (между трубами в ширме) | По чертежу | 0,036 | |||
Относительные шаги: | |||||
— поперечный | ; | (79) | |||
— продольный | ; | (80) | |||
Количество ширм поперек газохода | По чертежу | ||||
Количество труб в ширме | По чертежу | ||||
Число параллельно включенных ширм | (81) | ||||
Полная поверхность нагрева ШП | (82) | ||||
Лучевоспринимающая поверхность ШП | (83) | 63,89 | |||
Расчетная поверхность нагрева ШП | (84) | ||||
Живое сечение для прохода газов | (85) | ||||
Живое сечение для прохода пара | (86) | ||||
Толщина излучающего слоя | (87) | ||||
Таблица 7.2.2. Тепловой расчет ШП
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Температура газа на входе в ШП | 1126,5 | ||||
Энтальпия газа на входе в ШП | По таблице | 21 726,058 | |||
Температура пара на входе в ШП | |||||
Энтальпия пара на входе в ШП | 2676,63 | ||||
Температура пара на выходе из ШП | Задаемся | ||||
Энтальпия пара на выходе из ШП | [3, табл. 25] | 2949,3 | |||
Лучистое тепло, воспринятое из топки ШП | (88) | ||||
Коэффициент распределения тепла по высоте топки | ; | [2, табл. 4.10] | 0,8 | ||
Тепло, воспринятое ШП по уравнению теплового ба-ланса | (89) | ||||
Энтальпия газов на выходе из ШП | (90) | ||||
Температура газов на выходе из ШП | По таблице | 990,98 | |||
Средняя температура газов в ШП | (91) | ||||
Средняя температура пара в ШП | (92) | ||||
Скорость газов в ШП | (93) | ||||
Скорость пара в ШП | (94) | ||||
Удельный объём пара | н | по табл. 25 при Pб и | 0,1 343 | ||
Коэффициенты ослабления лучей: | |||||
— трехатомными газами | |||||
— сажистыми частицами образующимися в ядре факела | |||||
— топочной средой: несветящихся газов | K | =13,6•0,248=3,373 | |||
светящейся части факела | K | =13,6•0,248+3,41=6,78 | |||
Коэффициенты теплового излучения: — несветящихся газов | ; | KPS=3,373•0,1•0,491=0,165 | |||
— светящейся части | ; | KPS=6,78•0,1•0,491=0,333 | = | ||
Коэффициент ослабления лучей | ; | ||||
Коэффициенты теплоотдачи: — конвекцией от поверхности к обогреваемой среде | (95) | ||||
— излучением продуктов сгорания | (96) | ||||
Температура загрязненной стенки | (97) | ||||
— конвекцией от газов к поверхности | (98) | ||||
— от газов к стенке | (99) | ||||
Коэффициент теплопередачи | (100) | ||||
Температурный напор в ШП | (101) | ||||
Тепловосприятие ШП по уравнению теплопередачи | (102) | ||||
Отношение величин тепловосприятий | % | (103) | |||
7.3 Расчет конвективного пароперегревателя первой ступени
Таблица 7.3.1 Конструктивные характеристики КП1
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина стен труб | По чертежу | ||||
Шаги: | |||||
— поперечный | По чертежу | 0,096 | |||
— продольный | По чертежу | 0,064 | |||
Количество змеевиков поперек газохода | По чертежу | ||||
Длина змеевика | По чертежу | 18,5 | |||
Полная поверхность нагрева КП1 | (104) | ||||
Относительные шаги: | |||||
— поперечный | ; | ||||
— продольный | ; | ||||
Живое сечение для прохода газов | по чертежу | 31,8 | |||
Живое сечение для прохода пара | (105) | ||||
Толщина излучающего слоя | (106) | ||||
Таблица 7.3.2 Тепловой расчет КП1
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Температура пара на входе в ВПР1 | |||||
Энтальпия пара на входе в ВПР1 | [3, табл. 25] | 2949,3 | |||
Падение энтальпии пара в ВПР1 | Принята | ||||
Энтальпия пара на входе в КП1 | (107) | ||||
Температура пара на входе в КП1 | [3, табл. 25] | ||||
Температура пара на выходе из КП1 | Задаемся | ||||
Энтальпия пара на выходе из КП1 | [3, табл. 25] | 3222,7 | |||
Тепловос-приятие КП1 по уравнению теплового ба-ланса | |||||
Энтальпия газа на входе в КП1 | По таблице | 19 322,612 | |||
Температура газа на входе в КП1 | 990,98 | ||||
Энтальпия газов на выходе из КП1 | |||||
Температура газов на выходе из КП1 | По таблице | 739,33 | |||
Средняя температура газов в КП1 | |||||
Продолжение таблицы 7.3.2
Средняя температура пара в КП1 | |||||
Скорость газов в КП1 | |||||
Скорость пара в КП1 | |||||
Коэффициенты ослабления лучей: | |||||
— трехатом-ными газами | |||||
— топочной средой | |||||
Коэффициенты теплового излучения: | |||||
— несветящихся газов | ; | ||||
— светящейся части | ; | ||||
Коэффициент ослабления лучей | ; | ||||
Температура загрязнения стенки | |||||
Коэффициенты теплоотдачи: | |||||
— конвекцией от поверхности к обогреваемой среде | |||||
— излучением продуктов сгорания | |||||
7.4 Расчет конвективного пароперегревателя второй ступени
Таблица 7.4.1 Конструктивные характеристики КП2
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина стен труб | По чертежу | ||||
Шаги: | |||||
— поперечный | По чертежу | 0,05 | |||
— продольный | По чертежу | 0,064 | |||
Количество труб поперек газохода | По чертежу | ||||
Длина змеевика | По чертежу | ||||
Полная поверхность нагрева КП2 | |||||
Живое сечение для прохода газов | По чертежу | 18,5 | |||
Живое сечение для прохода пара | |||||
Толщина излучающего слоя | |||||
Таблица 7.4.2 Тепловой расчет КП2
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Температура пара на входе в ВПР2 | |||||
Энтальпия пара на входе в ВПР2 | [3, табл. 25] | 3222,7 | |||
Падение энтальпии пара в ВПР2 | Задаемся | ||||
Энтальпия пара на входе в КП2 | |||||
Температура пара на входе в КП2 | [3, табл. 25] | 448,66 | |||
Температура пара на выходе из КП2 | |||||
Энтальпия пара на выходе из КП2 | 3504,21 | ||||
Тепловос-приятие КП2 по уравнению теплового ба-ланса | |||||
Энтальпия газа на входе в КП2 | 14 012,94 | ||||
Температура газа на входе в КП2 | 739,33 | ||||
Энтальпия газов на вы-ходе из КП2 | |||||
Температура газов на вы-ходе из КП2 | По таблице | 583,96 | |||
Средняя температура газов в КП2 | |||||
Продолжение таблицы 7.4.2
Средняя температура пара в КП2 | |||||
Скорость газов в КП2 | |||||
Скорость пара в КП2 | |||||
Коэффициенты ослабления лучей: | |||||
— трехатом-ными газами | |||||
— топочной средой | |||||
Коэффициенты теплового излучения: | |||||
— несветящихся газов | ; | ||||
— светящейся части | ; | ||||
Коэффициент ослабления лучей | ; | ||||
Коэффициенты теплоотдачи: | |||||
— конвекцией от поверхности к обогреваемой среде | |||||
— излучением продуктов сгорания | |||||
— конвекцией от газов к поверхности | |||||
8. Расчет водяного экономайзера
Таблица 8.1 Конструктивные характеристики ЭК
Рассчитываемая величина | Обо-значе-ние | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина стен труб | По чертежу | ||||
Шаги: | |||||
— поперечный | По чертежу | 0,0768 | |||
— продольный | По чертежу | 0,048 | |||
Количество труб поперек газохода | По чертежу | ||||
Длина змеевика | По чертежу | ||||
Полная поверхность нагрева ЭК | |||||
Относительные шаги: | |||||
— поперечный | ; | ||||
— продольный | ; | ||||
Живое сечение для прохода газов | По чертежу | 27,71 | |||
Живое сечение для прохода воды | |||||
Толщина излучающего слоя | |||||
Таблица 8.2 Тепловой расчет ЭК
Рассчитываемая величина | Обо-значе-ние | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Энтальпия воды на входе в ЭК | [3, табл. 24] | 1025,67 | |||
Температура воды на входе в ЭК | Задана | ||||
Энтальпия воды на выходе из ЭК | [3, табл. 24] | 1207,8 | |||
Температура воды на выходе из ЭК | Задаемся | ||||
Тепловос-приятие ЭК по уравнению теплового ба-ланса | |||||
Энтальпия газа на входе в ЭК | По таблице | 9817,23 | |||
Температура газа на входе в ЭК | 583,96 | ||||
Энтальпия газов на выходе из ЭК | |||||
Температура газов на выходе из ЭК | По таблице | 371,17 | |||
Средняя температура газов в ЭК | |||||
Средняя температура воды в ЭК | |||||
Скорость газов в ЭК | |||||
9. Расчет воздухоподогревателя горячей ступени
Таблица 9.1 Конструктивные характеристики ВП
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Количество ВП | n | шт | [2, табл. 5.8] | ||
Количество секторов: | |||||
— всего | шт | [2, табл. 5.10] | |||
— по воздуху | шт | [2, табл. 5.10] | |||
— по газам | шт | [2, табл. 5.10] | |||
Относительное сечение: | |||||
— по воздуху | ; | (108) | |||
— по газам | ; | (109) | |||
Живое сечение для прохода газов | [2, табл. 5.10] | 8,5 | |||
Живое сечение для прохода воздуха | [2, табл. 5.10] | 5,67 | |||
Поверхность нагрева (горячая часть) | [2, табл. 5.9] | ||||
Таблица 9.2 Тепловой расчет ВП
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Энтальпия воздуха на входе в ВП | По таблице | 1538,02 | |||
Температура воздуха на входе в ВП | Задаемся | ||||
Энтальпия воздуха на выходе из ВП | По таблице | ||||
Температура воздуха на выходе из ВП | Задана | ||||
Тепловосприятие ВП по уравнению теплового баланса | (110) | ||||
Энтальпия газа на входе в ВП | По таблице | 7915,61 | |||
Температура газа на входе в ВП | 371,17 | ||||
Энтальпия газов на выходе из ВП | |||||
Температура газов на выходе из ВП | По таблице | 288,01 | |||
Средняя температура газов в ВП | |||||
Средняя температура воздуха в ВП | |||||
Скорость газов в ВП | |||||
Скорость воздуха в ВП | |||||
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху | (111) | ||||
10. Уточнение теплового баланса
10.1 Уточнение теплового баланса
Рассчитываемая величина | Обо-значение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Невязка теплового баланса | (115) | ||||
Относительная невязка баланса | % | (116) | |||
11. Сводная таблица основных показателей теплового баланса
Таблица 11.1 Основные показатели теплового баланса
Поверхность Параметр | Топка | РП | ШП | КП1 | КП2 | ЭК | ВП | |
Температура газов на входе и' 0C | ; | ; | 1126,5 | 990,98 | 739,33 | 583,96 | 371,17 | |
Температура газов на выходе и" 0C | 1126,5 | ; | 990,98 | 739,33 | 583,96 | 371,17 | 288,01 | |
Температура среды на входе t' 0C | ; | 340,5 | 448,66 | |||||
Температура среды на выходе t" 0C | ; | |||||||
Список используемой литературы
1. М. И. Резников, Ю. М. Липов. Паровые котлы тепловых электростанций. М. Энергоатомиздат-1987
2. Ю. М. Липов, Ю. Ф. Самойлов, Т. В. Виленский. Компоновка и тепловой расчет парового котла. М.М. Энергоатомиздат-1988
3. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Санкт-Петербург, 1998 г.