Однокорпусной прямоточный котел ТГМП-344-А
Среда, поступающая в панели фронтового экрана конвективной шахты, частично поступает в трубы фестона, который образован продолжением каждой третьей трубы фронтового экрана конвективной шахты. Остальная часть среды из шести выходных коллекторов фронтовых панелей поступает в шесть панелей боковых экранов горизонтального газохода (по три панели на каждой из боковых стен) и затем поступает в сборные… Читать ещё >
Однокорпусной прямоточный котел ТГМП-344-А (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
1. Kраткое описание конструкции котла
1.1 Назначение и параметры котельного агрегата
Однокорпусной прямоточный котел ТГМП-344-А предназначен для получения пара сверхкритического давления при сжигании природного газа и мазута. Котел выполнен в газоплотном исполнении, что допускает его работу как под давлением, так и под разрежением.
Котел имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры и конвективной шахты, соединенных в верхней части горизонтальным газоходом, и, вынесенных за пределы здания, 2-х регенеративных вращающихся воздухоподогревателей.
Все стены топочной камеры, горизонтального газохода и конвективной шахты экранированы панелями, выполненными из сваренных между собой плавниковых труб диаметром 32×6мм сталь 12Х1МФ с шагом 46 мм.
На выходе из топки, в горизонтальном газоходе, расположены в один ряд ширмы, входной и выходной пакеты конвективного пароперегревателя высокого давления и выходной пакет конвективного пароперегревателя низкого давления. В конвективной шахте расположены, последовательно по ходу газов, входная ступень конвективного пароперегревателя низкого давления и водяной экономайзер.
Котел оборудован 16-ю газомазутными горелками, установленными встречно на фронтовой и задней стенках топки в два яруса (по четыре горелки в ярусе).
Таблица 1.1 — Основные паспортные данные котла ТГМП-344-А
№ п/п | Наименование величин | Обозна-чение | Размер-ность | Величина | |
Паропроизводительность по первичному пару | D | т/ч | |||
Давление первичного пара | Рп | кгс/см МПА | 25,5 | ||
Температура первичного пара | tп | С | |||
Температура питательной воды | tпв | С | |||
Расход вторичного пара | D" | т/ч | |||
Температура вторичного парана входе | tвп | С | |||
Температура вторичного парана выходе из котла | t"вп | С | |||
Давление вторичного парана выходе из котла | Р"вп | кгс/см МПА | 38,5 3,85 | ||
Давление вторичного парана входе в котел | Рвп | кгс/см МПА | 4,1 | ||
Температура горячего воздуха | tгв | С | |||
Температура уходящих газов (газ) | tух | С | |||
Температура уходящих газов (мазут) | tух | С | |||
Избыток воздуха на выходе из топки при сжигании мазута | ; | 1,03 | |||
Теплота сгорания топлива (мазут) | Qрн | ккал/кг | |||
Расход мазута | Gм | т/ч | |||
Расход природного газа | Gг | м3/ч | |||
КПД котла при работе на газе | % | 95,1 | |||
КПД котла при работе на мазуте | % | 94,3 | |||
1.2 Описание пароводяного тракта
котел камера водяной экономайзер
1.2.1 Тракт высокого давления
Пароводяной тракт сверхкритического давления (СКД) до встроенной задвижки (ВЗ) выполнен однопоточным. Питание котла осуществляется через основной регулирующий клапан Dу300 (РПК). После встроенной задвижки тракт СКД разделен на два нерегулируемых параллельных потока.
После РПК питательная вода двумя трубопроводами подается в четыре входных коллектора экономайзера диаметром 273×40мм — по две трубы в необогреваемую часть каждого коллектора.
Пройдя водяной экономайзер, вода из двенадцати выходных коллекторов диаметром 273×40мм поступает в триста сорок восемь подвесных труб диаметром 36×6 мм поверхностей нагрева конвективной шахты и далее — по перепускным трубам в смеситель 426×50мм.
Из смесительного (раздающего) коллектора (опускной стояк) вода подается в шесть панелей НРЧ первого хода: во вторую, третью и четвертую панели фронтового экрана (счет слева направо) и в третью, четвертую и пятую панели заднего экрана. Далее среда подается в шесть панелей второго хода НРЧ: в первую, пятую и шестую панели фронтового экрана и в первую, вторую и шестую заднего экрана. Затем среда поступает в два смесительных коллектора 325×38мм.Из фронтового смесительного коллектора среда подводится к четырем панелям левого бокового экрана, а из заднего смесительного коллектора к панелям правого бокового экрана.
Пройдя панели третьего хода НРЧ, среда по восьми перепускным трубам 159×18мм поступает в собирающие коллекторы 273×30мм и далее по перепускным трубам 273×30мм подается в смесительный коллектор между НРЧ и ВРЧ 426×50мм.
Из смесительного коллектора среда поступает в десять панелей первого хода ВРЧ: в две панели каждого бокового экрана (первую и вторую-счет от фронтовой стены) и в шесть панелей фронтового экрана. Далее среда поступает в два смесительных коллектора диаметром 325×38мм (12Х1МФ), а из них подводится к панелям второго хода ВРЧ: в две панели каждого бокового экрана и в шесть панелей заднего экрана.
От каждой из боковых панелей среда отводится одной трубой 159×18мм. От каждой панели заднего экрана среда отводится четырьмя трубами 89×14мм, которые образуют фестон. Вся среда после второго хода ВРЧ поступает в два смесительных коллектора 325×38мм, которые расположены в «шатре» над потолочным пароперегревателем. Трубы топочного фестона, образованного отводящими трубами заднего экрана ВРЧ, используются в качестве подвесных труб заднего экрана топки.
Из смесительных коллекторов за ВРЧ среда поступает в шесть раздающих коллекторов 194×22мм экранов конвективной шахты. Из каждого раздающего коллектора среда по трубам 133×15мм поступает в нижние коллекторы фронтового, заднего и боковых экранов. Подвод среды к каждому коллектору осуществляется одной трубой.
Среда, поступающая в задний экран конвективной шахты, проходит панели заднего экрана, панели потолочного экрана (шесть панелей) и дальше через выходные коллекторы потолка поступает в сборные коллекторы 325×38мм. Конструктивно, потолочный пароперегреватель выполнен заодно с задним экраном конвективной шахты.
Среда, поступающая в панели фронтового экрана конвективной шахты, частично поступает в трубы фестона, который образован продолжением каждой третьей трубы фронтового экрана конвективной шахты. Остальная часть среды из шести выходных коллекторов фронтовых панелей поступает в шесть панелей боковых экранов горизонтального газохода (по три панели на каждой из боковых стен) и затем поступает в сборные коллекторы 273×36мм за фестоном конвективной шахты. В эти сборные коллекторы подводится среда из панелей боковых экранов конвективной шахты (в каждый коллектор по три трубы). Сборные коллекторы за экранами конвективной шахты подключены к сборным коллекторам за потолочным пароперегревателем 325×38мм.
Из двух сборных коллекторов среда подается в смесительный коллектор 426×50мм, на котором установлена встроенная задвижка Dу325 и имеется байпас, на котором установлены два встроенных сепаратора и арматура.
После встроенной задвижки движение пара по тракту пароперегревателя выполнено двухпоточным, с перебросом пара с одной стороны котла на другую. После ВЗ пар поступает в два трубопровода (по числу потоков) 325×38мм, в которых установлены пароохладители первого впрыска перед ширмовым пароперегревателем. Из каждого коллектора, после первого впрыска, пар по семи трубам 133×15мм поступает в средние ширмы (всего 14 ширм).
Пар отводится от каждой из средних ширм одной трубой 133×15мм и поступает в коллектор-смеситель 325×38мм каждого потока. Из каждого из смесительных коллекторов пар по шести перепускным трубам 133×15мм поступает в шесть крайних ширм своего потока (всего 12 ширм).
После ШПП осуществляется переброс пара с одной стороны котла на другую и затем пар поступает в КППвд первой ступени, состоящей из шести блоков (по три блока на поток).
После КППвд первой ступени производится переброс пара на противоположную сторону котла. Далее пар идет во вторую ступень КППвд, состоящую из шести блоков.
Пройдя вторую ступень (выходную) КППвд, пар каждого потока по девяти трубам (по три от каждого блока) 159×22мм направляется в сборные коллекторы 377×70 мм своего потока. Из сборных коллекторов, через переходники, по двум трубопроводам 325×60мм осуществляется выход острого пара.
Все трубопроводы тракта высокого давления выполнены из стали 12Х1МФ.
1.2.2 Тракт низкого давления
Пар из ЦВД турбины подается к котлу двумя трубопроводами 465×19мм. Между двумя потоками имеется перемычка. Из подводящих трубопроводов пар поступает в два раздающих коллектора 465×30мм первой ступени КППнд. Пройдя змеевики КППнд-I и отводящие трубы, пар поступает в четыре выходных коллектора 465×30мм. Далее четырьмя перепускными трубопроводами 465×20мм, в каждом из которых установлен впрыскивающий пароохладитель, пар направляется в выходную ступень КППнд.
После пароохладителей пар поступает в четыре входных коллектора 465×30мм КППнд-II ст. и далее, пройдя обогреваемые трубы, направляется в четыре выходных коллектора 465×30мм.
Пар из вторичного пароперегревателя отводится четырьмя трубопроводами 465×30 мм, по два трубопровода на каждую из сторон котла _ на выходе из котла эти трубопроводы объединяются попарно в два общих паропровода 630×40мм, по которым пар направляется в ЦСД турбины.
Трубопроводы входной ступени КППнд выполнены из стали 20, а выходной из стали 12Х1МФ.
1.3 Поверхности нагрева
1.3.1 Ширмовый пароперегреватель
Ширмовый пароперегреватель располагается в верхней части топочной камеры и состоит из одного ряда вертикальных ширм. В ряду установлено 26 ширм с шагом 598 мм. Каждая ширма состоит из двух коллекторов: входного и выходного 159×28мми 37 параллельно включенных U-образных змеевиков из труб 32×6мм. Шаг труб в ширме_35мм.
Крепление труб в плоскости ширмы осуществляется путем вывода двух пар труб из плоскости ширмы и обвязки ими остальных змеевиков. Каждая пара обвязочных змеевиков скрепляется посредством упоров, изготовленных из полос толщиной 6 мм.
В верхней части ширм, в месте прохода змеевиков ширм через потолок, трубы установлены в шахматном порядке в два ряда с шагом 70 мм и к ним приварены гребенки, огибающие каждый змеевик с двух сторон. К гребенкам привариваются специальные листы, образующие уплотнительную коробку, которая наполняется термобетоном.
1.3.2 Конвективный пароперегреватель высокого давления
Конвективный пароперегреватель высокого давления расположен в горизонтальном газоходе и состоит из двух ступеней: входной и выходной. Конструктивно входная и выходная ступени КППвд выполнены одинаково. Каждая ступень состоит из шести блоков. Каждый блок состоит из двух коллекторов: одного входного и одного выходного, а также 19 трехзаходных, двухпетлевых пакетов змеевиков. Входные коллекторы I-ой ступени КППвд выполнены из труб 273×36мм, выходные коллекторы — из труб 273×60мм.
Входные и выходные коллекторы II ступени КППвд выполнены из труб 273×50мм и 273×60мм соответственно.
Змеевики I и II ступеней КППвд выполнены комбинированными: необогреваемая часть на входе в ступень из труб 42×7мм и на выходе из ступени из труб 52×11мм. Обогреваемая часть I ступени КППвд состоит из двух петель: одна из труб 42×7мм, а другая_из труб 42×7мм (12Х18Н12Т). Обогреваемая часть II ступени_из труб 42×7мм. Шаг между змеевиками_65мм. Шаг между пакетами змеевиков_138мм.
Блоки змеевиков подвешены при помощи хомутов, пропущенных под коллекторы, и пружинных подвесок к металлоконструкциям потолка. На расстоянии 360 мм от оси труб ППП к змеевикам КППвд приварены уплотняющие гребенки и гнутые листы, образующие коробку. Коробка заполняется термобетоном и уплотняет места прохода змеевиков КППвд через ППП.
1.3.3 Конвективный пароперегреватель низкого давления
Конвективный пароперегреватель низкого давления КППнд состоит из двух ступеней: входной и выходной. Входная ступень КППнд расположена в конвективной шахте и в этом газоходе является первой по ходу газов поверхностью нагрева. Выходная ступень КППнд расположена в горизонтальном газоходе и является последней по ходу газов поверхностью нагрева в этом газоходе.
Входная ступень каждого потока состоит из одного входного и двух выходных коллекторов 465×30мм и 176 четырехзаходных змеевиков из труб 50×4мм. Входные коллекторы расположены внутри газохода параллельно фронту котла, а змеевики перпендикулярно фронту. Выходные коллекторы ступени расположены за пределами обогреваемой зоны над трубами потолочного пароперегревателя. Змеевики ступени после десяти ходов в пакете имеют далее вертикальные участки, располагающиеся в четыре ряда, которые проходят через ППП и входят в выходные коллекторы. Подвеска и дистанцирование змеевиков каждого потока ступени осуществляется при помощи двух рядов подвесных труб, к которым приварены специальные крюки.
Подвод среды к входным коллекторам осуществляется с торца. Движение среды в ступени_противоточное.
Выходная ступень КППнд выполнена двухпоточной. Каждый поток состоит из двух подпотоков. Конструктивно каждый поток состоит из одного входного и одного выходного коллекторов 465×30мм и 29 трехзаходных, трехпетлевых пакетов труб 60×6 мм. Последняя петля змеевиков в обогреваемой зоне выполнена из стали 12Х18Н12Т, а остальные петли_из стали 12Х1МФ.
1.3.4 Подвесная система конвективной шахты
В подвесную систему конвективной шахты входит 348 водоотводящих труб 36×6мм водяного экономайзера. Подвесные трубы расположены в два ряда параллельно фронту котла по 174 трубы в каждом ряду с шагом 92 мм. По ширине котла каждый ряд подвесных труб состоит из шести блоков, расположенных в шахматной порядке. Таким образом, каждый ряд делится на два полуряда. В среднем каждый блок состоит из 29 труб, выходящих из каждого выходного коллектора водяного экономайзера.
Половина труб в блоке (через одну) имеют специальные крюки для крепления змеевиков пароперегревателя низкого давления. Вторая половина труб обеспечивает подвеску водяного экономайзера. Расстояние между трубами полуряда 450 мм, расстояние от крайних подвесных труб до фронтовой (задней) стены опускного газохода 1000 мм.
Трубы каждого ряда подвесной системы проходят через ППП и входят в шесть коллекторов 273×40мм. На расстоянии 360 мм от оси труб ППП к подвесным трубам крепятся гребенки, к которым привариваются фигурные листы, образующие коробку. Коробка заполняется термобетоном, обеспечивая уплотнение прохода подвесных труб.
1.3.5 Водяной экономайзер
Водяной экономайзер расположен в нижней части конвективной шахты и является последней поверхностью нагрева по ходу газов. По высоте водяной экономайзер состоит из двух частей с разъемом между ними. Стыковка пакетов экономайзера производится при монтаже. Нижняя часть экономайзера состоит из шести блоков и четырех входных коллекторов 273×40мм.
Верхняя часть состоит из шести блоков и двенадцати выходных коллекторов 273×40 мм. Два средних блока каждой части состоят из 33 четырехзаходных пятиходовых пакетов змеевиков, состоящих из труб 32×6. Остальные четыре блока состоят из 34 таких же пакетов змеевиков. Шаг между пакетами змеевиков_80мм. Шаг между трубами в пакете_80мм. Дистанцирование труб водяного экономайзера осуществляется при помощи пяти рядов стоек, фигурные щеки которых охватывают змеевики с двух сторон. Два ряда стоек являются несущими, они в верхнем пакете при помощи планок привариваются к выходным коллекторам. Стойки нижнего пакета при помощи планок приварены к входным коллекторам. Таким образом осуществляется крепление пакетов экономайзера.
1.3.6 Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель РВП-98Г
РВП-98Г представляет собой противоточный теплообменный аппарат для подогрева воздуха за счет тепла дымовых газов. Процесс теплообмена осуществляется путем нагрева набивки ротора в газовом потоке и ее охлаждения в воздушном потоке. Последовательное перемещение нагретой набивки из газового потока в воздушный осуществляется за счет вращения ротора.
Ротор воздухоподогревателя состоит из обечайки цилиндрической формы и 9864 мм с толщиной стенки 12 мм и ступицы 1200 мм. Ступица и обечайка соединены между собой радиальными ребрами, которые делят весь ротор на 24 равные части (сектора). Каждый сектор разделен по радиусу на 6 отсеков, в которых устанавливаются пакеты набивки. Набивка условно разделяется по высоте ротора на два слоя: «холодный» (нижний) и «горячий» (верхний).
«Холодный» слой состоит из пакетов эмалированной набивки (возможно применение неэмалированной и керамической набивки) с высотой листов 600 мм. «Горячий» слой состоит по высоте из двух пакетов набивки (стальные листы толщиной 0,63 0,70мм). Высота листов в нижнем пакете составляет 1000 мм, в верхнем_1200мм. В средней части ротора на обечайке установлен цевочный обод. По обе стороны от цевочного обода к обечайке приварены 48 полос, параллельных оси ротора, на которых крепятся полосы аксиальных уплотнений.
Корпус воздухоподогревателя состоит из верхней и нижней крышек соединенных между собой 12 щитами пяти типоразмеров: 4 основных (несущих) щита, на которые передается вес балки верхней крышки (в двух из этих щитов вмонтированы плиты аксиальных уплотнений), 2 щита укрепленными на них приводами; 2 щита, имеющих люк для бокового выема холодных пакетов набивки; 4 промежуточных обшивочных щита.
Нижняя крышка состоит из балки и 4 секторов. К балке крышки крепятся плиты радиальных уплотнений с системой регулирования. На верхней крышке РВП на специальной раме установлена верхняя подшипниковая опора.
Радиальные, аксиальные и центральные уплотнения создают сплошной разделительный контур между газовой и воздушной сторонами. Уплотнение осуществляется установкой минимального зазора между уплотнительными поверхностями, расположенными на корпусе с одной стороны и на роторе с другой стороны.
Периферийные уплотнения установлены по периметру примыкания вращающегося ротора к крышкам корпуса. Регулировка зазора в уплотнениях производится при тепловой нагрузке и стабильном режиме работы котла в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
1.4 Описание газовоздушного тракта котла
Подача воздуха в котлоагрегат осуществляется двумя дутьевыми вентиляторами типа ВДН-25×2−1. Производительность одного вентилятора 583 000 м3/час, развиваемый напор807 кгс/м2 (8,07кПа). В напорных коробах дутьевых вентиляторов установлены калориферы, в которых осуществляется предварительный подогрев воздуха входящего в РВП.
Воздух, подогретый в калориферах, поступает в воздухоподогреватели РВН-98Г, перед которыми установлены по два отключающих клапана размером 5500×2500 мм. Горячий воздух после воздухоподогревателей двумя коробами диаметром 4420 мм направляется к горелкам. Скорость воздуха в коробах находится в пределах 1922 м/с при номинальной нагрузке. На этих коробах установлено два отключающих клапана размером 2500×4300 мм.
Далее воздушный короб разделяется на четыре воздухопровода: два воздухопровода подают воздух на центральные каналы горелок верхнего и нижнего ярусов, расположенных на одной половине топки; два других воздухопровода подают периферийный воздух к тем же горелкам. Также выполнен подвод воздуха к восьми горелкам расположенным на другой половине топки.
Дымовые газы после водяного экономайзера двумя потоками поступают в общий короб и направляются к РВП. Перед РВП общий короб разделяется на два размером 5500×4000 мм, на каждом из которых, перед входом в РВП, установлены сдвоенные плотные клапаны размером 2800×4000 мм. В коробах на выходе из каждого РВП установлены сдвоенные плотные клапаны размером 5500×2500 мм.
После РВП дымовые газы направляются на всос дымососов двумя коробами, на которых установлены плотные клапаны размером 5500×2500 мм. Для работы в режиме с уравновешенной тягой, котлоагрегат оборудован двумя дымососами ДОД31, 5-ФГМ. Каждый дымосос имеет производительность 970 000 м3/ч при температуре газов на всасе_100С и развивает напор 479 кгс/м2 (4,79 кПа). На всасывающих и напорных коробах дымососов установлены ремонтные заглушки.
Отбор дымовых газов на рециркуляцию осуществлен после водяного экономайзера. Газы рециркуляции двумя коробами 2000 мм, на которых установлены плотные клапаны 1800 мм, подаются на всос дымососов рециркуляции. Котлоагрегат оборудован двумя дымососами рециркуляции (ДРГ) типа ГД-31, каждый из которых имеет производительность 200 000 м3/ч, при температуре газов на всосе 400С, и развивает напор 490 кгс/м2 (4,90 кПа). В коробах, до и после ДРГ, установлены ремонтные заглушки. В напорном коробе каждого ДРГ установлены последовательно два плотных клапана размером 2400×2000 мм, между которыми в напорный короб врезана перемычка размером 2400×2000 мм соединяющая оба нагнетательных тракта газов рециркуляции и служащая для регулирования расходов рециркулирующих газов по сторонам котла.
Газы рециркуляции двумя коробами (по одному с каждой стороны котла) подаются в воздухопроводы периферийного воздуха и далее смешанный поток направляется в периферийные каналы горелок.
2. Поверочный расчет котла
2.1 Выбор исходных данных
2.1.1 Расчетные характеристики топлива
Расчетное топливо — природный газ газопровода Москва — Саратов.
По справочной таблице [2, табл. П4.3] найдем расчетные характеристики топлива:
объемный состав газа: СН4 — 84,5%, С2Н6 — 3,8%, С3Н8 — 1,9%, С4Н10 — 0,9%, С5Н12 и более тяжелые — 0,3%, N2 — 7,8%, СО2 — 0,8%;
низшая теплота сгорания сухого газа — МДж/м3;
теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания при нормальных условиях (0С и 0,1МПа): м3/м3, м3/м3, м3/м3, м3/м3, м3/м3.
2.1.2 Выбор температур и коэффициентов избытков воздуха
Для поверочного расчета обычно задаются температурой уходящих газов, которая впоследствии может уточняться. В рассчитываемом котле предусмотрена рециркуляция дымовых газов, с помощью которой можно производить регулирование, поэтому температуру уходящих газов считаем жестко заданной: ух = 125С.
Рециркуляцию дымовых газов в первом приближении принимаем равной 0: rрц = 0.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для газоплотной топочной камеры при сжигании природного газа принимают [2, табл. 1.7]: .
Избыток воздуха, подаваемый в зону горения:
так как присосы воздуха в газоплотную топочную камеру .
Поскольку котел экранирован газоплотными экранами также в переходной камере и конвективной шахте до водяного экономайзера (ВЭ), то присосы воздуха в расположенные там поверхности нагрева равны нулю, и коэффициенты избытка воздуха за соответствующими поверхностями равны:
.
Здесь и далее: ШПП — ширмовый пароперегреватель; КПП-1 — 1-я ступень конвективного пароперегревателя; КПП-2 — 2-я ступень конвективного пароперегревателя; КПП-2нд — 2-я ступень конвективного пароперегревателя низкого давления (промперегрев); КПП-1нд — 1-я ступень конвективного пароперегревателя низкого давления).
Присосы воздуха в водяной экономайзер и регенеративный воздухоподогреватель (РВП)[2, табл. 1.8]:
; ;
;
.
2.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
2.2.1 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1
Величина и формула | Топка | ШПП, КПП-1, КПП-2, КПП-2нд, КПП-1нд | ВЭ | РВП | |
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева | 1,05 | 1,05 | 1,07 | 1,27 | |
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ср | 1,05 | 1,05 | 1,06 | 1,17 | |
Действительный объем водяных паров, м3/м3, | 2,108 | 2,108 | 2,109 | 2,126 | |
Полный объем газов, м3/м3, | 10,738 | 10,738 | 10,739 | 10,756 | |
Объемная доля трехатомных газов | 0,0969 | 0,0969 | 0,0968 | 0,0967 | |
Объемная доля водяных паров | 0,1963 | 0,1963 | 0,1964 | 0,1977 | |
Объемная доля трехатомных газов и водяных паров | 0,2932 | 0,2932 | 0,2932 | 0,2944 | |
2.2.2 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания сведем в таблицу 2.2.
Таблица 2.2
Поверхность нагрева | Температура за поверхностью нагрева С | Энтальпия теоретического объема газа кДж/м3 | Энтальпия теоретического объема воздуха кДж/м3 | Энтальпия действительного объема газа, кДж/м3 | ||
Топка, верхняя часть топки, фестон, ширмы, конвективный пароперегреватель высокого давления, промежуточный пароперегреватель =1,05 | 1780,05 | 45 666,05 | ||||
1618,6 | 41 443,6 | |||||
1459,1 | 37 244,1 | |||||
1299,8 | 33 094,8 | |||||
1144,25 | 29 007,25 | |||||
988,7 | 24 987,7 | |||||
835,25 | 21 007,25 | |||||
759,5 | 19 089,5 | |||||
683,7 | 17 179,7 | |||||
538,2 | 13 412,2 | |||||
466,4 | 11 578,4 | |||||
325,75 | 8071,75 | |||||
257,9 | 6374,9 | |||||
Водяной экономайзер ВЭ=1,07 | 456,05 | 8202,05 | ||||
361,06 | 6478,06 | |||||
268,45 | 4798,45 | |||||
Воздухоподогреватель РВП=1,27 | 684,99 | 3669,99 | ||||
512,73 | 2744,73 | |||||
340,2 | 1818,2 | |||||
2.3 Тепловой баланс котла
2.3.1 Располагаемое тепло топлива
Так как в нашем случае отсутствует предварительный подогрев воздуха вне котельного агрегата, топливо — сухой газ, то располагаемая теплота [1, ф.5−02]:
МДж/м3=35 800кДж/м3.
2.3.2 Потери теплоты в котельном агрегате
Потеря теплоты с уходящими газами определяется по формуле [2, ф.3.2]:
где Нух — энтальпия уходящих газов, определяем по табл. 2.2 при ух=1,27 и ух = 125С:
Нух = 2281,47кДж/м3;
— энтальпия холодного воздуха на входе в котел, определяем при tх.в.=30С по формуле [2, ф.3.2]:
кДж/м3;
q4 — потеря теплоты от механической неполноты сгорания, которая вместе с потерей от химического недожога при сжигании газа в котлах большой производительности принимается равной [2, табл. 4.6]:
q3+q4 = 0,1%, примем q3=q4=0,05%;
.
Потеря теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла принимается при номинальной производительности Dном> 900 т/час [1, п. 5.10]: q5 = 0,2%.
2.3.3 Коэффициент полезного действия котла
Коэффициент полезного действия котла определяем по формуле:
%.
2.3.4 Количество теплоты полезно отданной в котле
Определяем по формуле:
Где Dпе — расчетная паропроизводительность котла, так как нагрузка 100%, то
Dпе = 1000 т/час = 278 кг/с;
Dвт — расход вторично перегреваемого пара,
Dвт= 800 т/час = 222 кг/с;
hпп — энтальпия перегретого пара, находим по термодинамическим таблицам при tпп=545С и Рпп= 255кг/см2 [3, табл. III]:
hпп= 3316,5 кДж/кг;
hпв — энтальпия питательной воды, находим по термодинамическим таблицам при tпв=270С и Рпв= 300кг/см2:
hпв= 1181,6кДж/кг;
hвт — энтальпия вторичного пара на входе в котел, находим по термодинамическим таблицам при tвт=300С и Рвт= 41кг/см2:
hвт= 2958,2кДж/кг;
hвт — энтальпия вторичного пара на выходе из котла, находим по термодинамическим таблицам при tвт=542С и Рвт= 38,5кг/см2:
hвт= 3556,5кДж/кг;
кДж/с.
2.3.5 Расход топлива
Расход топлива, подаваемого в топку:
м3/с = 77 100м3/час.
Так как потери теплоты с механическим недожогом очень малы, то расчетный расход топлива:
м3/с.
2.3.6 Коэффициент сохранения тепла
.
2.4 Тепловой расчет топочной камеры
Используя конструктивные данные котла, составим расчетную схему топки.
Рис. 2.1 — Схема топочной камеры Расчет топки представим в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Рассчитываемая величина | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина экранных труб | dx | мм | По чертежу | 32х6 | |
Шаг труб | S1 | мм | То же | ||
Поверхности: | |||||
фронтовой стены | Fф | м2 | По рис. 2.1 | 33,3.16,32=543,5 | |
задней стены | Fз | То же | |||
боковой стены | Fб | ||||
пода | Fпод | 8,47.16,32=138,2 | |||
потолка | Fп | 3,2.16,32=52,2 | |||
выходного окна | Fвых | (9+2,8+1,34).16,32=214,4 | |||
Суммарная поверхность стен топочной камеры | Fст | Fф+Fз+2Fб+Fпод+Fп+ +Fвых | 543,5+442,9+2.233,5+138,2+52,2+214,4=1860 | ||
Объем топочной камеры | Vт | м3 | По рис. 2.1 | 233,5.16,32=3811 | |
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Тепловое напряжение топочного объема | кВт/м3 | ||||
Коэффициент избытка воздуха в топке | т | ; | Принят ранее | 1,05 | |
Температура горячего воздуха | tг.в. | С | Задана | ||
Энтальпия горячего воздуха | кДж/м3 | По табл. 2.2 | 4271,6 | ||
Тепло, вносимое воздухом в топку | Qв | кДж/м3 | |||
Полезное тепловыделение в топке | QТ | кДж/м3 | |||
Теоретическая температура горения | а | С | По табл. 2.2 | 2145С | |
Абсолютная теоретическая температура горения | Та | К | а+273 | ||
Высота расположения горелок | hг | м | По рис. 2.1 | ||
Высота топки (до середины выходного газового окна) | Нт | м | То же | ||
Смещение максимума температур выше зоны горелок | х | ; | При использовании вихревых горелок в несколько ярусов и D>110кг/с | 0,05 | |
Относительное положение максимума температур по высоте топки | хт | ; | |||
Коэффициент | М | ; | |||
Температура газов на выходе из топки | С | Принимаем предварительно | |||
Абсолютная температура газов на выходе из топки | К | ||||
Энтальпия газа | кДж/м3 | По табл. 2.2 | |||
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания | Vcср | кДж/(м3.К) | |||
Давление в топке | р | МПа | принимаем | 0,1 | |
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент теплового излучения несветящихся газов | г | ; | |||
Соотношение между содержанием углерода и водорода в топливе | ; | ||||
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами | |||||
Коэффициент ослабления лучей светящимся факелом | k | ||||
Коэффициент теплового излучения светящейся части факела | с | ; | |||
Коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненную светящейся частью факела | m | ; | При сжигании газа и[2, табл. 4.9] | 0,1 | |
Коэффициент теплового излучения факела | ф | ; | |||
Угловой коэффициент экрана | х | ; | Для плавниковых экранов | ||
Условный коэффициент загрязнения поверхности | ; | При сжигании газа и настенных мембранных экранах [2, табл. 4.8] | 0,65 | ||
Коэффициент тепловой эффективности экрана | эк | ; | .х | 0,65 | |
Температурный коэффициент | А | ; | Для природного газа [2, с. 42] | ||
Поправочный коэффициент на взаимный теплообмен газовых объемов верхней части топки и ширм | ; | ||||
Условный коэффициент загрязнения поверхности входа в ширмы | вых | ; | . | 0,65.0,52=0,338 | |
Коэффициент тепловой эффективности выходной поверхности | вых | ; | вых.х | 0,338 | |
Средний коэффициент тепловой эффективности | ср | ; | |||
Коэффициент теплового излучения топки | т | ; | |||
Значение для формулы расчетной температуры газов на выходе из топки | R | ; | |||
Расчетная температура газов на выходе из топки | С | Отличается от ранее принятой менее, чем на 100С, следовательно второе приближение делать не нужно | |||
Энтальпия газа | кДж/м3 | По табл. 2.2 | |||
Количество тепла, воспринятое в топке | кДж/м3 | ||||
Поверхность стен топки, занятая горелками | Fгор | м2 | Из чертежа | ||
Лучевоспринимающая поверхность нагрева экранов топки | Нл | м2 | |||
Средняя тепловая на-грузка поверхности нагрева топочных экранов | qл | кВт/ м2 | |||
2.5 Расчет ширмового пароперегревателя
Расчет ширм представим в таблице 2.4.
Таблица 2.4
Рассчитываемая величина | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 32х6 | |
Количество ширм | nш | ; | То же | ||
Количество параллельно включенных труб | nтр | ; | 37×26=962 | ||
Число ходов пара в ширмах | zxn | ; | Из описания котла | ||
Шаг между ширмами | s1 | мм | По чертежу | ||
Продольный шаг | s2 | То же | |||
Относительный поперечный шаг | ; | s1/d | 598/32=18,7 | ||
Относительный продольный шаг | ; | s2/d | 35/32=1,09 | ||
Высота ширм | hш | м | По чертежу | 2,8 | |
Глубина ширм | с | То же | |||
Угловой коэффициент | хш | ; | [1, номогр.1а] | 0,98 | |
Поверхность нагрева ширм | Fш | м2 | |||
Дополнительная поверхность нагрева в области ширм | Fдоп | По рис. 2.1 | |||
Поверхность входного окна | Fвх | По табл. 2.3 | 214,4 | ||
Лучевоспринимающая поверхность ширм | Fл.ш | м2 | |||
Дополнительная лучевоспринимающая поверхность | Fл.доп | 214,4−199,5=14,9 | |||
Живое сечение для газов на входе в ширмы | F | По рис. 2.1и чертежу | |||
Живое сечение для газов на выходе из ширм | F | По рис. 2.1и чертежу | |||
Среднее живое сечение для газов | fг | ||||
Живое сечение для пара | fп | ||||
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Температура газов на входе в ширмы | С | Из расчета топки | |||
Энтальпия | кДж/м3 | Из расчета топки | |||
Коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки для ширм | в | ; | [2, табл.4.10] | 0,8 | |
Лучистое тепло, воспринятое плоскостью входного сечения ширм | Qл.вх | кДж/м3 | (и qл — из расчета топки) | ||
Температура газов на выходе из ширм | С | Принята предварительно | |||
Абсолютная температура газов на выходе из ширм | Тш | К | 1098+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент теплового излучения несветящихся газов | г | ; | |||
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами | |||||
Коэффициент ослабления лучей светящимся факелом | k | ||||
Коэффициент теплового излучения светящейся части факела | св | ; | |||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм | ш | ; | |||
Поправочный коэффициент для учета излучения на пучок за ширмами | п | ; | 0,7 | ||
Лучевоспринимающая поверхность, нахо-дящаяся за ширмами | Fл.вых | м2 | По чертежу | ||
Теплота, излучаемая из топки и ширм на поверхность за ширмами | Qл.вых | кДж/м3 | |||
Теплота, получаемая излучением из топки ширмами и дополнительными поверхностями | Qл.ш+доп | Qл.вх — Qл. вых | 757−196=561 | ||
Количество лучистой теплоты, воспринятой излучением из топки ширмами | Qл.ш | ||||
Количество лучистой теплоты, воспринятой излучением из топки дополнительными поверхностями | Qл.доп | Qл.ш+доп — Qл. ш | 561−522=39 | ||
Энтальпия газов на выходе из ширм при принятой температуре | Нш | По табл. 2.2 | |||
Тепловосприятие ширм и дополнительных поверхностей по балансу | Qб.ш+доп | (НшНш) | 0,998(24 590−19 051) = 5528 | ||
Тепловосприятие ширм по балансу | Qб.ш | Принимаем предварительно 0,92Qб.ш+доп | 0,925 528=5086 | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу | Qб.доп | Qб.ш+допQб.ш | 5528−5086 = 442 | ||
Расход воды на первый впрыск перед ширмовым пароперегревателем | DвпрI | кг/с | Принимаем | ||
Расход воды на второй впрыск | DвпрII | кг/с | Принимаем | ||
Температура пара перед первым впрыском | tвпрI | С | Из схемы пароводяного тракта котла | ||
Давление пара на входе в ширмы | рш | МПа | рп+1,5 | 25,5+1,5 = 27 | |
Энтальпия пара перед первым впрыском | hвпрI | кДж/кг | [3, табл. III] | ||
Снижение энтальпии пара первым впрыском | hвпрI | ||||
Энтальпия пара после первого впрыска | hвпрI | hвпрI — hвпрI | 2700−115 = 2585 | ||
Температура пара там же | tвпрI | С | [3, табл. III] | ||
Температура пара на входе в ширмы | tш | tш = tвпрI | |||
Энтальпия пара там же | hш | кДж/кг | hш = hвпрI | ||
Прирост энтальпии пара в ширмах | hш | ||||
Энтальпия пара на выходе из ширм | hш | hш+hш | 2585+456=3041 | ||
Давление пара на выходе из ширм | рш | МПа | рп+1 | 25,5+1 = 26,5 | |
Температура пара на выходе из ширм | tш | С | [3, табл. III] | ||
Средняя температура пара | tш | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | 1239−443 = 794 | |||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 69,5.1.0,6.0,97=42 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Температура стенки | tст | С | tш+25 | 443+25 = 468 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 2650,250,97 = 64 | |
Коэффициент использования ширмовых поверхностей | ; | [2, рис. 6.17] | 0,85 | ||
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | Вт/(м2.К) | ||||
Коэффициент теплопередачи | k | ||||
Тепловосприятие ширм по уравнению теплопередачи | Qт.ш | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ширм | Qш | % | |||
Средняя температура в дополнительных поверхностях | tдоп | С | Принимаем | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи | Qт.доп | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей | Qдоп | % | допустимо | ||
2.6 Расчет конвективного пароперегревателя высокого давления
Составим расчетную схему конвективного пароперегревателя Рис. 2.2
Расчет конвективного пароперегревателя представим в таблице 2.5. Конструктивные данные для обоих ступеней одинаковы.
Таблица 2.5
Рассчитываемая величина | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 42х7 | |
Расположение | ; | ; | То же | Коридорное | |
Количество параллельно включенных труб | n | ; | 19×6×3=342 | ||
Поперечный шаг | s1 | мм | По чертежу | ||
Продольный шаг | s2 | То же | |||
Относительный поперечный шаг | ; | s1/d | 138/42=3,3 | ||
Относительный продольный шаг | ; | s2/d | 65/42=1,5 | ||
Число рядов по ходу газов | z2 | ; | По чертежу | ||
Длина трубы | м | То же | 27,2 | ||
Поверхность нагрева ступени | Fкпп | м2 | |||
Живое сечение для газов | Fг | По рис. 2.1и чертежу | |||
Живое сечение для пара | fп | ||||
Дополнительная поверхность нагрева в области КПП1 | Fдоп1 | По рис. 2.1 | |||
Дополнительная поверхность нагрева в области КПП2 | Fдоп2 | По рис. 2.1 | |||
Поверхность входного окна | Fвх | То же | 16,326,8 = 111 | ||
Лучевоспринимающая поверхность ступени КПП1 | Fл.кпп1 | м2 | |||
Дополнительная лучевоспринимающая поверхность | Fл.доп | 111−102 = 8 | |||
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Расчет входной ступени | |||||
Температура газов на входе во входную ступень КПП | С | Из расчета ширм | |||
Энтальпия | кДж/м3 | Из расчета ширм | |||
Теплота, получаемая излучением из топки и ширм КПП1 и дополнительными поверхностями | Qл.кпп1+доп | Из расчета ширм (считаем, что вся оставшаяся лучистая теплота из топки и ширм воспринимается входной ступенью КПП) | |||
Количество лучистой теплоты, воспринятой поверхностью КПП1 | Qл.кпп1 | ||||
Количество лучистой теплоты, воспринятой дополнительными поверхностями | Qл.доп | Qл.кпп1+доп — Qл. кпп1 | 196−180 = 16 | ||
Температура газов на выходе из ступени КПП1 | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие КПП1 и дополнительных поверхностей по балансу | Qб.кпп1+доп | (НН) | 0,998(19 051 — 16 230) = 2815 | ||
Тепловосприятие КПП1 по балансу | Qб.кпп1 | Принимаем предварительно 0,9Qб.кпп1+доп | 0,92 815=2534 | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу | Qб.доп | Qб.кпп1+допQб.кпп1 | 2815 — 2534 = 281 | ||
Температура пара на входе в ступень | t | С | Из расчета ширм | ||
Энтальпия пара там же | h | кДж/кг | То же | ||
Прирост энтальпии пара в ступени КПП1 | h | ||||
Энтальпия пара на выходе из ступени | h | h+h | 3041+221=3262 | ||
Давление пара на выходе из КПП1 | р | МПа | рп+0,5 | 25,5+0,5 = 26 | |
Температура пара на выходе из ступени | t | С | [3, табл. III] | ||
Средняя температура пара | t | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | 1024−503 = 521 | |||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 77.1.0,91.1,02=71 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Средняя абсолютная температура газа | Т | К | 1024+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура стенки | tст | С | t+25 | 503+25 = 528 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 2400,130,97 = 30 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | |||||
Коэффициент тепловой эффективности | ; | [2, табл.6.5] | 0,85 | ||
Коэффициент теплопередачи | k | Вт/(м2.К) | 0,85 101 = 86 | ||
Тепловосприятие входной ступени КПП по уравнению теплопередачи | Qт.кпп1 | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ступени | Qкпп1 | % | допустимо | ||
Средняя температура в дополнительных поверхностях | tдоп | С | Принимаем | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи | Qт.доп | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей | Qдоп | % | допустимо | ||
Расчет выходной ступени | |||||
Температура газов на входе в выходную ступень КПП | С | Из расчета входной ступени | |||
Энтальпия | кДж/м3 | Из расчета ширм | |||
Температура газов на выходе из ступени КПП2 | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие КПП2 и дополнительных поверхностей по балансу | Qб.кпп2+доп | (НН) | 0,998(16 230 — 14 347) = 1879 | ||
Тепловосприятие КПП2 по балансу | Qб.кпп2 | Принимаем предварительно 0,92Qб.кпп2+доп | 0,921 879=1729 | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу | Qб.доп | Qб.кпп1+допQб.кпп1 | 1879 — 1729 = 150 | ||
Температура пара на выходе из ступени | t | С | Задана | ||
Давление пара на выходе из ступени | р | МПа | Задано | 25,5 | |
Энтальпия пара там же | h | кДж/кг | [3, табл. III] | ||
Прирост энтальпии пара в ступени КПП2 | h | ||||
Энтальпия пара на входе в ступень | h | h-h | 3317−133=3184 | ||
Давление пара на входе в КПП2 | р | МПа | Из расчета первой ступени | ||
Температура пара на входе в ступень | t | С | [3, табл. III] | ||
Энтальпия пара перед вторым впрыском | hвпр2 | кДж/кг | Равна энтальпии пара на выходе из КПП1 | ||
Уменьшение энтальпии вторым впрыском | hвпр2 | кДж/кг | hвпр2- h | 3262−3184=78 | |
Уточним расход пара на второй впрыск | DвпрII | кг/с | |||
Средняя температура пара | t | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | 900−527 = 373 | |||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 74.1.0,91.1,03=69 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Средняя абсолютная температура газа | Т | К | 900+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура стенки | tст | С | t+25 | 527+25 = 552 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 2100,140,96 = 28 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | |||||
Коэффициент тепловой эффективности | ; | [2, табл.6.5] | 0,85 | ||
Коэффициент теплопередачи | k | Вт/(м2.К) | 0,8597 = 82 | ||
Тепловосприятие выходной ступени КПП по уравнению теплопередачи | Qт.кпп2 | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ступени | Qкпп2 | % | допустимо | ||
Средняя температура в дополнительных поверхностях | tдоп | С | Принимаем | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи | Qт.доп | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей | Qдоп | % | допустимо | ||
2.7 Расчет выходной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления
Составим расчетную схему КППнд-2.
Рис. 2.3
Расчет выходной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления представим в таблице 2.6.
Таблица 2.6
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 60х6 | |
Расположение | ; | ; | То же | Коридорное | |
Количество параллельно включенных труб | n | ; | 29×4×3=348 | ||
Поперечный шаг | s1 | мм | По чертежу | ||
Продольный шаг | s2 | То же | |||
Относительный поперечный шаг | ; | s1/d | 138/60=2,3 | ||
Относительный продольный шаг | ; | s2/d | 72/60=1,2 | ||
Число рядов по ходу газов | z2 | ; | По чертежу | ||
Длина трубы | м | То же | 40,8 | ||
Поверхность нагрева ступени | Fкнд-2 | м2 | |||
Живое сечение для газов | Fг | По рис. 2.1и чертежу | |||
Живое сечение для пара | fп | ||||
Дополнительная поверхность нагрева в области КППнд-2 | Fдоп | По рис. 2.1 | |||
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Температура газов на входе в выходную ступень КППнд | С | Из расчета КПП2 | |||
Энтальпия | кДж/м3 | Из расчета ширм | |||
Температура газов на выходе из ступени КППнд-2 | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие КППнд-2 и дополнительных поверхностей по балансу | Qб.кнд2+доп | (НН) | 0,998(14 347 — 11 762) = 2580 | ||
Тепловосприятие КППнд-2 по балансу | Qб.кнд2 | Принимаем предварительно 0,95Qб.кнд2+доп | 0,952 580=2451 | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу | Qб.доп | Qб.кнд2+допQб.кнд2 | 2580 — 2451 = 129 | ||
Температура пара на выходе из ступени | tвп | С | Задана | ||
Давление пара на выходе из ступени | рвп | МПа | Задано | 3,85 | |
Энтальпия пара там же | hвп | кДж/кг | [3, табл. III] | ||
Прирост энтальпии пара в ступени КППнд2 | h | ||||
Энтальпия пара на входе в ступень | hвп | hвп-h | 3543−236=3307 | ||
Давление пара на входе в КППнд2 | рвт | МПа | Задано | 4,1 | |
Температура пара на входе в ступень | tвп | С | [3, табл. III] | ||
Средняя температура пара | tвп | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | 780−491 = 289 | |||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 75.1.0,83.1,04=65 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Средняя абсолютная температура газа | Т | К | 780+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура стенки | tст | С | t+25 | 491+25 = 516 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 1650,120,95 = 19 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | |||||
Средний удельный объем пара | м3/кг | [3, табл. III] | 0,0858 | ||
Средняя скорость пара | п | м/с | |||
Коэффициент теплопередачи от стенки к пару | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.7] | 14 000,91 = 1274 | ||
Коэффициент тепловой эффективности | ; | [2, табл.6.5] | 0,85 | ||
Коэффициент теплопередачи | k | Вт/(м2.К) | |||
Тепловосприятие выходной ступени КППнд по уравнению теплопередачи | Qт.кнд2 | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ступени | Qкпп2 | % | допустимо | ||
Средняя температура в дополнительных поверхностях | tдоп | С | Принимаем | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи | Qт.доп | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей | Qдоп | % | допустимо | ||
2.8 Расчет поворотной камеры
Составим расчетную схему поворотной камеры.
Расчет поворотной камеры представим в таблице 2.7.
Рис. 2.4
Таблица 2.7
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | |
Вертикальные трубы КППнд-1: | |||||
диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 50х4 | |
количество | n | ; | То же | ||
поверхность нагрева | Fверт | м2 | |||
Подвесные экономайзерные трубы: | |||||
диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 36х6 | |
количество | n | ; | То же | ||
поверхность нагрева | Fподв | м2 | |||
Поверхности нагрева: | |||||
входного окна | Fвх | м2 | По рис. 2.4 | 6,816,32 = 111 | |
выходного окна | Fвых | 6,3516,32 = 104 | |||
боковых стен | Fб | 2(8,56,35+6,80,65) = 117 | |||
потолка, задней стены и фронтовой | Fпот | 16,32(7+8,5+1,7+0,65) = 291 | |||
экранов поворотной камеры | Fэкр | Fб+Fпот | 117+291 = 408 | ||
Поверхность ограждающих стен и подвесных труб | F | Fверт+Fподв+Fвх+Fвых+Fэкр | 940+335+111+104+408=1898 | ||
Объем поворотной камеры | V | м3 | По рис. 2.4 | 16,32(117/2) = 955 | |
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Живое сечение для среды в вертикальных трубах | fверт | м2 | |||
То же в подвесных экономайзерных трубах | fподв | ||||
Живое сечение для газов в вертикальных трубах | Fг.верт | ||||
То же в подвесных экономайзерных трубах | Fг.подв | То же | |||
Температура газов на входе | С | Из расчета КППнд-2 | |||
Энтальпия | кДж/м3 | То же | |||
Температура газов на выходе из поворотной камеры | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие экранов, вертикальных труб КППнд2 и подвесных экономайзерных труб | Qб | (НН) | 0,998(11 762 — 10 333) = 1429 | ||
Средняя температура газа | С | ||||
Средняя скорость газов в сечении подвесных экономайзерных труб | г.под | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией в подвесных экономайзерных трубах | к.под | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 47.0,91.1.1,05= 45 | |
Средняя скорость газов в сечении вертикальных труб | г.верт | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией к вертикальным трубам | к.верт | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 51.0,91.1.1,05= 49 | |
Средняя температура пара в экранах | tэкр | С | Принимаем | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура наружной поверхности экранных труб | tст | С | tэкр+25 | 405+25 = 430 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением к экранам поворотной камеры | л.экр | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 1150,380,95 = 42 | |
Тепловосприятие экранов по уравнению теплопередачи | Qт.экр | кДж/м3 | |||
Средняя температура среды в подвесных экономайзерных трубах | tподв | С | Принимаем | ||
Температура наружной поверхности подвесных труб | tст | С | tподв+25 | 320+25 = 345 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением к подвесным трубам | л.подв | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 1040,380,95 = 38 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке подвесных труб | 1подв | ||||
Тепловосприятие подвесных экономайзерных труб по уравнению теплопередачи | Qт.подв | кДж/м3 | |||
Средняя температура среды в вертикальных трубах КППнд1 | tверт | С | Принимаем равной температуре пара на входе в выходную ступень КППнд | ||
Температура наружной поверхности подвесных труб | tст | С | tверт+25 | 440+25 = 465 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением к вертикальным трубам КППнд1 | л.подв | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 1220,380,95 = 44 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке вертикальных труб КППнд1 | 1верт | ||||
Тепловосприятие вертикальных труб КППнд1 по уравнению теплопередачи | Qт.верт | кДж/м3 | |||
Суммарное тепловосприятие экранов, подвесных экономайзерных труб и вертикальных труб по уравнению теплопередачи | Qт | Qт.экр+ Qт. подв+ Qт. верт | 192+422+837 = 1451 | ||
Необходимость тепловосприятий поворотной камеры | Q | % | допустимо | ||
2.9 Расчет входной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления
Расчет входной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления представим в таблице 2.8.
Таблица 2.8
Рассчитываемая величина | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 50х4 | |
Расположение | ; | ; | То же | Коридорное | |
Количество параллельно включенных труб | n | ; | 176×4=704 | ||
Поперечный шаг | s1 | мм | По чертежу | ||
Продольный шаг | s2 | То же | |||
Относительный поперечный шаг | ; | s1/d | 90/50=1,8 | ||
Относительный продольный шаг | ; | s2/d | 128/50=2,6 | ||
Число рядов по ходу газов | z2 | ; | По чертежу | ||
Длина трубы | м | То же | |||
Поверхность нагрева ступени | Fкнд-1 | м2 | |||
Живое сечение для газов | Fг | По рис. 2.1и чертежу | |||
Живое сечение для пара | fп | ||||
Дополнительная поверхность нагрева в области КППнд-1 | Fдоп | По рис. 2.1 | |||
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Температура газов на входе в выходную ступень КППнд | С | Из расчета поворотной камеры | |||
Энтальпия | кДж/м3 | То же | |||
Температура газов на выходе из ступени КППнд-1 | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие КППнд-1 и дополнительных поверхностей по балансу | Qб.кнд1+доп | (НН) | 0,998(10 333 — 8030) = 2303 | ||
Тепловосприятие КППнд-1 по балансу | Qб.кнд1 | Принимаем предварительно 0,97Qб.кнд1+доп | 0,972 303=2234 | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу | Qб.доп | Qб.кнд1+допQб.кнд1 | 2303 — 2234 = 69 | ||
Температура пара на входе в ступень | tвп | С | Задана | ||
Давление пара на входе в ступень | рвп | МПа | Задано | 4,1 | |
Энтальпия пара там же | hвп | кДж/кг | [3, табл. III] | ||
Расход воды на впрыск перед выходной ступенью КППнд | Dвпр | кг/с | Принимаем | ||
Прирост энтальпии пара в ступени КППнд1 | h | кДж/кг | |||
Энтальпия пара на выходе из ступени | hвп | hвп + h | 2958+288=3246 | ||
Давление пара на выходе из КППнд1 | рвт | МПа | Задано | ||
Температура пара на выходе из ступени | tвп | С | [3, табл. III] | ||
Прирост энтальпии пара в вертикальных трубах КППнд1 | hверт | кДж/кг | |||
Энтальпия пара перед пароохладителем | hвпр | hвп + hверт | 3246+106 = 3352 | ||
Температура пара там же | tвпр | С | [3, табл. III] | ||
Уточним расход пара на впрыск | Dвпр | кг/с | |||
Средняя температура пара | tвп | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | ||||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 76.1.0,8.1,05=64 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Средняя абсолютная температура газа | Т | К | 565+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура стенки | tст | С | t+25 | 355+25 = 380 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 850,180,94 = 14 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | |||||
Средний удельный объем пара | м3/кг | [3, табл. III] | 0,0693 | ||
Средняя скорость пара | п | м/с | |||
Коэффициент теплопередачи от стенки к пару | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.7] | 10 000,9 = 840 | ||
Коэффициент тепловой эффективности | ; | [2, табл.6.5] | 0,85 | ||
Коэффициент теплопередачи | k | Вт/(м2.К) | |||
Тепловосприятие входной ступени КППнд по уравнению теплопередачи | Qт.кнд1 | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ступени | Qкнд1 | % | допустимо | ||
Средняя температура в дополнительных поверхностях | tдоп | С | Принимаем | ||
Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи | Qт.доп | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей | Qдоп | % | допустимо | ||
2.10 Расчет водяного экономайзера
Расчет водяного экономайзера представим в таблице 2.9.
Таблица 2.9
Рассчитываемая величина | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | |
Диаметр и толщина труб | dx | мм | По чертежу | 32х6 | |
Расположение | ; | ; | То же | Коридорное | |
Количество параллельно включенных труб | n | ; | 202×4=808 | ||
Поперечный шаг | s1 | мм | По чертежу | ||
Продольный шаг | s2 | То же | |||
Относительный поперечный шаг | ; | s1/d | 80/32=2,5 | ||
Относительный продольный шаг | ; | s2/d | 80/32=2,5 | ||
Число рядов по ходу газов | z2 | ; | По чертежу | ||
Длина трубы | м | То же | |||
Поверхность нагрева ступени | Fвэ | м2 | |||
Живое сечение для газов | Fг | По рис. 2.1и чертежу | |||
Живое сечение для пара | fп | ||||
Эффективная толщина излучающего слоя | s | м | |||
Температура газов на входе в ВЭ | С | Из расчета КППнд-1 | |||
Энтальпия | кДж/м3 | То же | |||
Температура газов на выходе из ВЭ | С | Принимаем предварительно | |||
Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре | Н | кДж/м3 | По табл. 2.2 | ||
Тепловосприятие ВЭ по балансу | Qб.вэ | (НН) | 0,998(8030 — 6310) = 1717 | ||
Температура воды на входе в ступень | t | С | Задана | ||
Давление воды на входе в ступень | р | МПа | принимаем | ||
Энтальпия пара там же | h | кДж/кг | [3, табл. III] | 1181,6 | |
Прирост энтальпии воды в ВЭ | h | кДж/кг | |||
Энтальпия воды на выходе из ступени | h | h + h | 1181,6+152=1333,6 | ||
Давление воды на выходе из ВЭ | р | МПа | Задано | 29,5 | |
Температура воды на выходе из ступени | t | С | [3, табл. III] | ||
Средняя температура воды | t | ||||
Средняя температура газа | |||||
Температурный напор | t | ||||
Средняя скорость газов | г | м/с | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией | к | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.4] | 69.1.0,8.1,05=58 | |
Коэффициент загрязнения | (м2.К) /Вт | При сжигании газа [2, табл.6.1] | |||
Средняя абсолютная температура газа | Т | К | 440+273 | ||
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | |||||
Коэффициент излучения газовой среды | ; | ||||
Температура стенки | tст | С | t+25 | 286+25 = 311 | |
Коэффициент теплоотдачи излучением | л | Вт/(м2.К) | [2, рис. 6.14] | 540,160,93 = 8 | |
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | |||||
Коэффициент тепловой эффективности | ; | [2, табл.6.5] | 0,85 | ||
Коэффициент теплопередачи | k | Вт/(м2.К) | |||
Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплопередачи | Qт.вэ | кДж/м3 | |||
Несходимость тепловосприятий ступени | Qвэ | % | допустимо | ||
2.11 Расчет регенеративного воздухоподогревателя
Расчет регенеративного воздухоподогревателя представим в таблице 2.10. Расчет будем вести без разбивки на «холодную» и «горячую» части (это допускается при курсовом проектировании). При этом коэффициенты теплопередачи рассчитываем по средним скоростям воздуха и газов.