Поверочный расчёт парового котла

xlsx") =20 258 кДж/м3, расчетное =34 512,05.

=13 926,2 .

Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева:

=64,27 .

6. Расчет конвективного пучка Котел ДЕ 6,5−1,4 имеет в конвективном пучке продольную перегородку, что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через заднюю стену котла в водяной экономайзер. Таким образом, конвективный пучок делится на две части (рисунок 5.1).

Рисунок 6.1 — Устройство конвективного пучка котла ДЕ-6,5−14

Конвективный пучок рассчитываем как одну поверхность нагрева.

Предварительно для ведения расчета задаемся двумя значениями — 200 и 400 оС. Температура дымовых газов на выходе из конвективного пучка определяется при равенстве Qб= QТ.

Определяем значения Qб по трем температурам за кипятильным пучком. Балансовое количество тепла передается дымовыми газами конвективной поверхности нагрева.

Уравнение баланса тепла [1. таблица 8], :

(34)

Где — коэффициент сохранения тепла, из расчета топки=0,977;

— теплосодержание дымовых газов на входе в пучок, при =1145 оС

=20 258 ;

— теплосодержание газов на выходе из пучка, принимается по (таблица .xlsx) по задаваемым температурам на выходе из пучка, ;

— присосы воздуха в кипятильном пучке, принимали =0,05;

— энтальпия подсасываемого холодного воздуха при, =371,82.

=13 233,26 кДж/м3.

=16 598,15 кДж/м3.

Уравнение теплопередачи, [1], :

(35)

Где — коэффициент теплопередачи от дымовых газов к водопаровой смеси, текущей внутри труб кипятильного пучка, ;

— температурный напор, ;

— поверхность нагрева кипятильного пучка, Н=68,04;

— расход топлива, .

Средняя температура газов [1], :

=.

=.

Расчет скорости газов в пучке [1. таблица (8)], м/с:

Где — расход топлива, 0,1289;

— объем газов в конвективном пучке по (таблица 1) =12,65 ;

— среднее значение температуры газов в пучке :

— живое сечение для прохода дымовых газов в конвективном пучке, .

[По таблице 7] .

=16,23 м/с.

=17,94 м/с.

— коэффициент теплоотдачи конвекцией для гладких коридорных труб при поперечном омывании дымовыми газами, [1. рисунок П5]:

=,

=,

где — поправки.

Значения поправок по П5 при поперечном шаге σ1= 2,2; продольном шаге σ2=1,8 и =0,19 -=0,97;=1; =0,98.

Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов:

м· МПа.

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомных газов по (1. рисунок П2):

. .

Оптическая толщина .

.

По рисунку П3 находим коэффициент теплового излучения:

. .

Температура насыщения при давлении в барабане котла:

tн =180.

Определяем температуру наружной стенки трубы с учетом загрязнений [1. Таблица П5],: ,

— поправка на загрязнение для конвективных пучков, при сжигании газа принимается 25 oС.

.

— коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных газов, определяемый по [1], .

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от: расположения конвективного пучка, движения дымовых газов, скорости газов, диаметра труб.

Коэффициент для незапыленного потока и,: ,

.

.

Определяем коэффициент тепловой эффективности котельного пучка:

=0,85 [1. Таблица П4].

Коэффициент теплопередачи [1], :

=77,877 .

=84,5 .

Расчет температурного напора [1. Таблица 8], :

если > 1,7 и Где и — температуры дымовых газов перед и после конвективного пучка (из расчета топки), ;

— температурный напор (в зависимости от двух задаваемых температур на выходе из конвективного пучка).

=244,06.

=504,4.

= 10 032,69 .

=22 498 .

По двум вычисленным значениям при пересечении линий Qб и QТ графически определяем (рисунок 5.1) истинную температуру дымовых газов выходе из конвективного пучка, которая равна =282,0 .

Температуре =282,0 по графику («из файла .xls») соответствует энтальпия газов =5100.

Рисунок 6.2 — Графическое определение температуры газов за конвективным пучком Таблица 6.1 — Результаты расчетов конвективного пучка Обозначение Размерность Расчет величины при температуре газов оС 200 400 б/р 0,977 б/р 0,05 1145 20 284 371,82 0,1289 12,65 кДж/м3 3287,7 6731,8 Qб кДж/м3 16 598,16 13 233,26 м/с 16,23 17,24 194 205 4,16 5,3 к 77,877 84,5 244,06 504,4 Н м2 68,04 10 032,69 22 498

Примечание: =, где — поправки.

Значения поправок по П5 при поперечном шаге σ1= 2,2; продольном шаге σ2=1,8.

7. Расчет экономайзера Для утилизации тепла, увеличения КПД и уменьшения расхода топлива в котле устанавлен чугунный водяной экономайзер (ВЭК). Дымовые газы после конвективного пучка охлаждаются до и поступают в ВЭК, где происходит их дальнейшее снижение до .

Рисунок 7.1 — Схема включения экономайзера:

1-барабан котла; 2-запорный вентиль; 3-обратный клапан; 4-вентиль на сгонной линии; 5-предохранительный клапан; 6-вентиль воздушника; 7-чугунный водяной экономайзер; 8-дренажный вентиль.

Экономайзер чугунный блочный предназначен для нагревания питательной воды в паровых стационарных котлах с рабочим давлением до 2,4 МПа. Экономайзеры состоят из пакетов труб с оребрением, соединенных между собой и заключенных в каркас с теплоизоляционной обшивкой.

Детали чугунного водяного экономайзера: А — труба; Б — соединение калачом

Рисунок 7.2 — Чугунная ребристая труба экономайзера Таблица 7.1 -Техническая характеристика чугунного экономайзера применяемого с котлом ДЕ-6,5−14

Типоразмер Поверхность нагрева, м2 Температура воды, ° С Номинальный расход воды, т/ч Масса, кг не более на входе на выходе ЭБ 2−142 141,6 100 140 7,15 5300

Габаритные размеры (без короба и присоединительных коллекторов с арматурой), (длинаxширинаxвысота) — 3080 (3900) x 1180×2090 мм.

Расчет водяного экономайзера является конструкторским расчетом. При известных температурах газов на выходе и входе поверхность () определяется из уравнения тепловосприятия. По рассчитанной поверхности конструируют ВЭК.

Для котлов ДЕ с давлением в барабане до 2,4 МПа используется экономайзер некипящего типа, собираемый из ребристых чугунных труб ВТИ, соединяемых между собой чугунными калачами. Для котлов производительностью до 10 т/час обычно используются ребристые чугунные трубы длиной 2 м. При производительности котла 6,5 т/час число труб в горизонтальном ряду =3.

Трубы-элементы укладываются в коридорном порядке, причем фланцы элементов образуют боковые стороны ВЭК.

Таблица 7.2 — Техническая характеристика экономайзерной трубы Параметр Величина Длина, м 2 Поверхность нагрева со стороны газов, м2, Н0 2,95 Живое сечение для прохода газов, м2, f1 0,12 Живое сечение для прохода воды, м2, fВ 0,435

Исходные данные для расчета экономайзера:

Температура газов на входе в ВЭК ==282,0 .

Энтальпия газов покидающих конвективный пучок =5100.

Температура газов на выходе из ВЭК =128 .

Энтальпия уходящих газов ==2275 .

Температура питательной воды на входе в водяной экономайзер

tпв = 104 ºС.

Энтальпия воды =435,76 .

В общем случае считают уравнение теплового баланса ВЭК Qб и приравнивают его к QТ для определения из уравнения теплопередачи.

Уравнение баланса тепла ВЭК Qб [1], :

Где — энтальпия газов покидающих конвективный пучок при ;

— энтальпия газов за ВЭК при ;

— коэффициент сохранения тепла.

=2796,35 .

Теплосодержание питательной воды на выходе из ВЭК [1], :

Где — теплосодержание воды на выходе из ВЭК, ;

— количество тепла, передаваемое газами ВЭК, =2796,35 .

— расход топлива, ;

— паропроизводительность теплогенератора, задана =1,8056 .

Температура питательной воды на выходе из ВЭК [1], :

Где — теплоемкость воды ();

=635,4 .

=151,6 .

Условие для для чугунных ВЭК: oС,

oС < oС. Условие выполняется.

Средняя температура газов [1], :

=.

Уравнение теплопередачи QТ [1], :

Где — коэффициент теплопередачи, для чугунного ВЭК типа ВТИ принимается в зависимости от скорости газов по [1], ;

— поверхность нагрева водяного экономайзера,. рассчитывается по [1] при QТ= Qб;

— расход топлива на котел, =0,1289 .

-температурный напор [1] .

— температура питательной воды на входе в экономайзер (задана), ;

и — соответственно температура газов на входе и выходе из ВЭК,.

Расчет скорости газов в ВЭК [1], м/с: ,

Где — объем газов в конвективном пучке по (таблица 1) =13,92 ;

— среднее значение температуры газов в ВЭК [1], .

Полное живое сечение для прохода газов, м2: F = n*f,

nГ =3, F =3*0,12=0,36 м².

=8,73 м/с.

-температурный напор [1] :

.

— коэффициент теплопередачи, для чугунного ВЭК типа ВТИ принимается в зависимости от скорости газов по [1], :

=23. =1,02.

.

= 2796,35 откуда ==192 м2.

Число горизонтальных рядов труб в ВЭК:, принимаем ближайшее большее целое 22.

8. Сводная таблица теплового расчета парогенератора Данные теплового расчета парового котла ДЕ-6,5/14, топливо — природный газ-Тазовское — 2, 35 710 МДж/кг (м3), расход 0,1289 кг/с.

Таблица 8.1 -Данные парового котла ДЕ-6,5−14

ВЕЛИЧИНЫ Размерность Наименование газохода топка конвективный пучок экономайзер Температура газов на входе, t 30 1145 282 Температура газов на выходе, t 1145 282 128 Тепловосприятие, QТ 13 926,2 15 200 2796,35 Температура среды: на входе 180 180 104 на выходе 180 180 151 Скорость газов — 16,5 8,73

9. Проверочный расчет Определяется по уравнению:, (56)

Где — располагаемая теплота сгорания, ;

— коэффициент полезного действия котла, =92,23%;

— количество теплоты, переданное лучеиспусканием в топке, в конвективном пучке по Qб, ;

— удельный механический недожог, =0%.

=32 935,333 .

=13 926,2+15 200+2796,35=31 922,55 .

Ошибка в балансе расчета котла не должна превышать 0,5%:

ΔQ==3,075% < 5%.

Условие выполняется. Библиографический список

1. Поверочный расчет парового котла. Ухта: Изд. УГТУ, 2004. — 49с.

2. Тепловой расчёт котельного агрегата (нормативный метод), под редакцией Н. В Кузнецова, В. В. Митора, И. Е. Дубовицкого и др. — 2 — е изд., переработанное — М.: Энергия. 1973. — 295с.

3. Роддатис К. Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 487с.

4. Делягин Г. И., Лебедев В. И., Пермяков Б. А. Теплогенерирующие установки. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 586с.

5. Липов Ю. М., Самойлов Ю. Ф., Вишневский Т. В. Компоновка и тепловой расчет парового котла.: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 208с.

6. Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989. — 280 с., ил.