Федеральное агентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Наименованиефакультета – Теплоэнергетический
Наименованиенаправления – Промышленная теплоэнергетика
Наименованиекафедры – ТПТ
Проверочныйрасчет парового котла БКЗ-420
Томск 2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Характеристики энергетического топлива. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
3. Расчет и методика определения энтальпий
4. Тепловой баланс котла и определение расхода топлива
5 Геометрические характеристики котлоагрегата
6. Расчет топки
7. Тепловой расчет ширм
8. Тепловой расчет фестона
9. Тепловой расчет поворотной камеры
10. Тепловой расчет I ступени пароперегревателя (КПП холодной ступени)
11. Тепловой расчет III, IV ступени пароперегревателя (КППгорячей ступени)
12. Расчёт водяного экономайзера второй ступени
13. Тепловой расчёт воздухоподогревателя второй ступени
14. Расчёт водяногоэкономайзера первой ступени
15. Расчетвоздухоподогревателя первой ступени
16. Аэродинамический расчет котла
Заключение
Список литературы
Введение
Паровой котел – это техническое устройствоснабженное топкой обогреваемой продуктами сгорания сжигаемого топливапредназначенного для выработки пара (паровой), воды (водогрейный) с давлениемвыше атмосферного используемого вне его. Рабочим телом в нем для получения параявляется вода, а теплоносителем служат продукты сгорания различных органическихтоплив (сланцев, углей, газообразных, жидких). Необходимая тепловая мощностьпарового котла определяется его паропроизводительностью при обеспеченииустановленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом втопке сжигается расчетное количество топлива.
При изменении нагрузкикотла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, какправило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), аостальные параметры меняются.
При выполнении расчетапарового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной водыявляются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональнойкомпоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивныйрасчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела игазовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный метод).
Целью данной курсовойработы является проверочно-конструктивный расчет котла или отдельных его элементов.Расчет выполняется для существующих конструкций котла с целью определенияпоказателей его работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузокили параметров пара, а так же после проведенной реконструкции поверхностинагрева.
1. Характеристики энергетического топлива
1.1 Характеристики энергетическоготоплива
Топливо – уголь марки К Кузнецкогобассейна №36.
Элементный состав топлива[1]:
содержание углерода Сr=49,5%;
содержание водорода Нr=2,8%;
содержание серы Srp+o=0,3%;
содержание кислорода Or=3,6%;
содержание азота Nr=1,4%;
влага рабочего топлива/>=8,5%;
зола рабочего топлива Ar=33,9%;
выход летучих Vdaf=24,0%;
Низшая теплота сгорания />=19,01МДж/кг;
Зольность на сухую массу Ad=37 %;
Предельное значение влаги />=12 %;
Предельное значение золы Ad=45%;
Приведенное значение влаги />=1,87 % кг/МДж;
Приведенное значение золы />=7,45 % кг/МДж;
Теплота сгорания по бомбе />= 34,58МДж/кг.
/>/>8,5+33,9+0,3+49,5+2,8+1,4+3,6=100%
Температура плавки: />=11700C; />=13400C; />=14200
Перерасчёт элементногосостава твердого топлива на заданные зольность />=14% и влажность />=10% производится из условия неизменности составагорючей массы.
1.2 Горючая масса топливас табличными значениями зольности и влажности равны его рабочей массе завычетом балласта ( />), то есть
/> (2.2)
49,5 +2,8 +0,3 +1,4+3,6=100-(33,9+8,5)=56,7
1.3 Горючая масса топливас заданной зольностью и влажностью будем иметь
Cr +Hr+/> +Nr +/>=100-(/>) (2.3)
1.4 Приведя горючую массутабличного и заданного состава топлива к 100% (разделив левую и правую части на100-(/>) и умножив на 100).
/>(2.4)
где К-коэффициентперерасчета табличного состава на заданные влажность и зольность
/>=1,0243
1.5 Сравним между собойотдельные компоненты элементного состава топлива, будим иметь:
/>(2.5)
/>
/>
/>
/>
50,74 +2,868 +0,307 +1,434+3,687=100-(30+11) =59
1.6 Низшая теплотасгорания пересчитывается по выражению:
/>
/>2. Расчёт объёмоввоздуха и продуктов сгорания
Объемы воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердых и жидких топливв атмосферном воздухе определяется по приведенным ниже формулам.2.1 Теоретическое количество сухого воздуха
Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полногосгорания топлива (коэффициент избытка воздуха a = 1).
/>;
/>=0,0889∙(50,74+0,375∙0,307)+0,265∙2,868-0,0333∙3,687=4,58м3/кг.2.2 Теоретические объемы продуктов сгорания
Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгораниитоплива с теоретически необходимым количеством воздуха (a = 1).2.2.1 Азота
/> ;
/>=0,79∙4,58+0,8∙1,434/100=3,628 м3/кг.
2.2.2 Трехатомных газов
/> ;
/>=1,866∙0,01∙(50,74+0,375∙0,307)=1,25м3/кг.2.2.3 Водяных паров
/>;
/>=0,111∙2,869+0,0124∙11+0,0161∙4,58=0,5284м3/кг.
Избыток воздуха определяется по рекомендациям [1]. α=1,15÷1,25 – для твердого топлива, принимаюα =1,122.3 Средние объёмные характеристики продуктов сгорания2.3.1 Объем водяныхпаров
/> ;2.3.2 Объем дымовыхгазов
/> ;2.3.3 Объемные долитрехатомных газов
/> ;
2.3.4 Объёмная доля всех водяных паров
/>;2.3.5 Концентрация золыв продуктах сгорания
/>,
где /> – доля золы топлива,уносимой газами; определяется по таблице ХVIII, XIX и XXI [1]. Для котлов ствердым шлакоудалением /> = 0,95;
/> — масса продуктов сгорания
/>;
Величины объемов /> и /> подсчитываем раздельно длятопки и других поверхностей нагрева, расположенных за топкой по ходу дымовыхгазов по средним значениям коэффициента избытка воздуха. Результаты этихрасчетов заношу в таблицу 1.
Таблица №1 — Средниеобъемные характеристики продуктов сгорания.Расчетные формулы
Vн0=4,58 м3/кг; Vн0N2 = 3,628 м3/кг; VнRO2 =0,95 м3/кг;
Vн0H2O =0,5284 м3/кг; Ar=30 %; aун=0,95 Газоходы котла Топка, ширмы, фестон Конвективный п.п 1ступени Конвективный п.п 3,4 ступени Водяной экономайзер 2 ступени Воздухоподогреватель 2 ступени Водяной экономайзер 1 ступени Воздухоподогреватель 1 ступени
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева-a²i 1,2 1,23 1,26 1,28 1,31 1,33 1,36
Объем водяных паров:
/>, м3/кг 0,5431 0,5453 0,5475 0,5490 0,5512 0,5526 0,5548
Объём дымовых газов/>, м3/кг 6,0354 6,1749 6,3145 6,4075 6,5470 6,6400 6,7796
Объемная доля трехатомных газов:
/> 0,1572 0,1537 0,1503 0,1481 0,1449 0,1429 0,1400
Объемная доля водяных паров:
/> 0,0900 0,0883 0,0867 0,0857 0,0842 0,0832 0,0818
Суммарная доля трехатомных газов и водяных паров:/> 0,2472 0,2420 0,2370 0,2338 0,2291 0,2261 0,2218
Концентрация золы в дымовых газов:
/>, кг/кг 0,0362 0,0354 0,0346 0,0341 0,0334 0,0329 0,0323
Масса дымовых газов:
/>, кг/кг 7,8741 8,0535 8,2328 8,3524 8,5318 8,6513 8,8307 2.4 Определение присосов воздуха
После определения компоновки поверхностей нагрева по газоходам котла,необходимо принять величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки /> и присосы воздуха вгазоходах />, где располагаютсяповерхности нагрева котла.
При избытке воздуха /> расчёт ведется по (2, таблице 4.4) в зависимости оттипа топочных устройств и рода сжигаемого топлива. Коэффициент избытка воздухав топке при сжигании каменного угля, примем />. Определим коэффициенты избытка воздуха дляповерхностей нагрева.
1- топка/>
2- ширмовыйпароперегреватель, фестон и поворотная камера />
3- конвективныйпароперегреватель I ступени />
4- конвективныйпароперегреватель III, IVступени />
5- водянойэкономайзер 2 ступени />
6- воздухоподогреватель2 ступени />
7- водянойэкономайзер 1 ступени />
8- воздухоподогреватель1 ступени />
После определениякомпоновки поверхностей нагрева по газоходам котла, принимаем величинукоэффициента избытка воздуха на выходе из топки /> иприсосы воздуха в газоходах />, гдерасполагаются поверхности нагрева котла.
Эти величины определяемпо [1, таб. XVIII-XXI] в зависимости от типа топочных устройств и родасжигаемого топлива.
Коэффициент избыткавоздуха в топке при сжигании каменных углей принимается 1,15 />1,2. Принимаем />.
/>
Рис.2.1 Компоновка поверхностей нагрева паровогокотла.
Коэффициент избыткавоздуха за i-ой поверхностью по ходу движениядымовых газов после топки определится как
/>/>, (3.5)
где /> – присосы воздуха в i-ойповерхности нагрева.
2.4.1 Коэффициентизбытка воздуха за ширмовым пароперегревателем:
/> (3.6)
2.4.2 Коэффициентизбытка воздуха за фестоном:
/> (3.7)
2.4.3Коэффициентизбытка воздуха за поворотной камерой:
/> (3.8)2.4.4Коэффициент за конвективнымпароперегревателем I ступени:
/> (3.9)
2.4.5Коэффициентза конвективным пароперегревателем III ступени:
/> (3.10)
2.4.6Коэффициентза конвективным пароперегревателем IV ступени:
/> (3.11)
2.4.7Коэффициентза второй ступенью водяного экономайзера:
/> (3.12)
2.4.8Коэффициентза второй ступенью воздухоподогревателя:
/> (3.13)
2.4.9 Коэффициентзапервойступеньюводяногоэкономайзера:
/> (3.14)
2.4.10 Коэффициентза первой ступенью воздухоподогревателя (в уходящих газах):/>
3. Расчёт и методика определения энтальпий
3.1 Энтальпиятеоретически необходимого количества воздуха
Данная величинаопределяется при температуре />,°С
/>, кДж/кг (кДж/м3).
3.2 Энтальпия газовпри коэффициенте избытка воздуха a= 1 и температуре />,°С
/>, кДж/кг (кДж/м3).
3.3 Энтальпия золы вдымовых газах
/>, кДж/кг.
3.4 Энтальпия дымовых газов на 1 кг сожженного топлива
/>, кДж/кг (кДж/м3)
Рассчитанные данныезанесу в таблицу 2.
Таблица 2.Энтальпия воздуха и продуктов сгорания (I-Jтаблица)
/>
4.Тепловой баланс котла и определение расхода топлива
Составление теплового баланса котла имеет своей целью определениекоэффициента его полезного действия и расхода топлива.4.1 Коэффициент полезного действия
При расчете котла коэффициент полезного действия определяется изобратного баланса по выражению:
/> ,
где /> - потери тепла вкотлоагрегате, %.4.1.1 Потери тепла от химической и механической неполнотысгорания топлива
Потери тепла от химической /> имеханической /> неполноты сгорания топливапринимаются в зависимости от вида сжигаемого топлива, типа топочного устройстваи способа сжигания [1, табл. XVIII– XXI].
При сжигании твердого топлива в камерных топках с твердым шлакоудалениемвеличину /> рекомендуется приниматьравной нулю (/>=0).4.1.1.1 Механическаянеполнота сгорания
Приведенная зольность топлива:
Принимаю />=1% [1, табл. XVIII]4.1.2 Потеря тепла от наружного охлаждения котла
для стационарных котлов принимается по [1, рис. 5.1] />=0,4%.4.1.3 Потеря с теплом шлака
Потеря с теплом шлака /> вводитсяв расчет для всех твердых топлив в камерном сжигании с твердым шлакоудалением.
/>=/>,
где />;
С /> - теплоемкость золыпринимается при твердом шлакоудалении tшу=560/>;
Располагаемое тепло для данного типа котла определяется по формуле
/>+/>+(1-k)∙/>,
где /> — низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,кДж/кг;
/>-физическое тепло топлива, кДж/кг;
/>-тепло затраченное на разложение карбонатов присжигании сланцев, кДж/кг;
(1-k)∙/> - слагаемое, учитывающееся толькопри сжигании сланцев[1, стр.29];
/> - величина физического тепла топлива. Для каменногоугля эту величину принимают равной нулю (/>=0),[1].
/>=19415,9 кДж/кг.
/>.4.1.4 Потеря тепла с уходящими газами
Потеря тепла с уходящими газами />определяетсякак разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхностинагрева и холодного воздуха:
/> ,
где /> - энтальпия уходящих газовпри избытке воздуха aух=1,36
и температуре/>=150. />=1446,75 кДж/кг;
/> - энтальпия теоретически необходимого количествавоздуха на входе в воздушный тракт, кДж/кг. Принимаю температуру холодноговоздуха равной 30оС, тогда />=184,43кДж/кг;
/> - отношение количества воздуха на входе в воздушныйтракт к теоретически необходимому
/> ,
где Δaпп = 0.1 присосы всистеме пылеприготовления с учетом возможных нарушенийплотности во время эксплуатации; определяется по табл.XVII,[1].
/> – отношение количества воздуха на входе в воздушныйтракт к теоретически необходимому.
/>-энтальпия воздуха, присасываемого в газоходах котла />
/>
где/> - теплоёмкость влажного воздуха при />
/>
/>
/>.
/>
/>
ŋ />4.2 Коэффициент сохранения тепла
/>;
/>=1-0,4/(92,584+0,4)=0,99574.3 Полный расход топлива подаваемого в топку
/>
где /> - тепло, полезноиспользуемое в котлоагрегате, кДж/кг; /> - тепло, внесенное в топку воздухом, в случаеподогрев его вне котла, кДж/кг. />=0. /> - тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным»паром при сжигании мазута), кДж/кг. />=0.Тепло, полезноиспользуемое в котлоагрегате
Теплосодержаниеперегретого пара. Определим по давлению /> таблица III/>
Теплосодержаниепитательной воды:
/>
Определим по />
Теплосодержание воды принасыщении.
Энтальпия кипящей водыдля непрерывной продувки />, определяется при давлении в барабане />. Теплоиспользованное в котлоагрегате, определяется по заданной паропроизводительностикотла />, энтальпии перегретого пара /> и питательной воды /> с учётом непрерывной продувки/>.
/>. (5.8)
Где /> количество выработанного перегретого пара;
/> — расход воды на продувку котла,/> (по заданию равно 0,05)
/>
/>.
Полный расход топлива./> 4.4 Расчетный расход топлива
/>
В дальнейшем все расчеты веду по величине расчетного расхода топлива />.
5 Геометрическиехарактеристики котлоагрегата
5.1 Топочная камера
Эскиз топочной камеры
/>
/>
/>
5.2 Ширмовые перегреватели
/>
/>
/>
5.3Фестон
Эскиз фестона
/>
/>
5.4Поворотная камера
/>
5.5 IIступень ВЭК
Эскиз экономайзера
/>
/>
5.6II ступень ВЗП
Эскизвоздухоподогревателя
/>
/>
5.7I ступень ВЭК
/>
5.8I ступень ВЗП
/>
5.9 Iступень пароперегревателя (КППхолодной ступени)
Эскиз пароперегревателяпервой ступени
/>
/>
5.10III, IVступени пароперегревателя (КППгорячая ступени)
/>
/>
6. Расчёт топки6.1 Цель, задачи и порядок расчета топки6.1.1 Цель расчетатопки
Поверочный расчет топки существующего котла проводится с цельюпоследующей оценки её работы в непроектных условиях, а также для полученияданных, которые в качестве исходных используются при расчете элементов котла,расположенных за топкой.6.1.2 Задачиповерочного расчета топки
Задачей поверочного расчета топки является определение расчетныхпараметров работы топки в непроектных условиях при неизменной её конструкции:температуры газов на выходе из топки; лучистого тепла, воспринимаемогоповерхностями нагрева топки; теплового напряжения топочного объема; тепловогосечения топки в зоне наибольшего тепловыделения; теплового напряжения стентопочной камеры.6.1.3 Порядокповерочного расчета топки
Поверочный расчет топки проводится в следующем порядке:
1) определяются конструктивные характеристики топки;
2) рассчитываются(или принимаются по Нормам) тепловые характеристики топки;
Следует отметить, что при определении некоторых из них, в частности,средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания и критерия поглощательнойспособности, необходимо уже знать температуру газов на выходе из топки. Поэтомуэтой температурой следует задаться.
3) рассчитываетсятемпература газов на выходе из топки по [1, ном.4], получаемое значениесравнивается с предварительно принятым. Если температура газов на выходе изтопки, полученная по номограмме, не будет отличаться от принятой ранее большее,чем на ± 100°С, то расчет на этом заканчивается и для последующихрасчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки,определенная расчетом, либо по номограмме. В противном случае необходимозадаться другим значением температуры газов на выходе из топки и повторитьрасчет.
4) определяетсяколичество лучистого тепла, воспринимаемое поверхностями нагрева топки;тепловое напряжение сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения и тепловоенапряжение стен топочной камеры.6.2 Тепловые характеристики топки
К тепловым характеристикам топки относят коэффициент тепловойэффективности экранов ψ, среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания(Vc)ср; параметр M, учитывающий влияние наинтенсивность теплообмена уровня расположения горелок, критерий поглощательнойспособности (критерий Бугера)Bu.6.2.1 Коэффициенттепловой эффективности экранов
Коэффициент тепловой эффективности равен произведению углового коэффициентаx на коэффициент ζ, учитывающийтепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией
ψ= x∙ζ;
Так как стены топки закрыты экранами с разными значениями коэффициентатепловой эффективности ψ, среднее значение коэффициента тепловойэффективности
/>,
где /> – коэффициент тепловойэффективности отдельной поверхности топки площадью/>;
Топка котла имеет следующее экранирование: стены топки покрываютсяиспарительными поверхностями нагрева, на потолке расположен радиационныйпароперегреватель.
Определяем следующие коэффициенты тепловой эффективности: для экранныхстен топочной камеры />, выходногогазового окна />.6.2.2 Угловой коэффициентгладкотрубных экранов
Угловойкоэффициент гладкотрубных экранов определяется в зависимости от их конструкциипо номограмме 1 [1]:
Дляоднорядного настенного экрана номограмма 1а, кривая 3 xвых = 1
Длягазового окна xго = 16.3.3 Коэффициент, учитывающийтепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией
Коэффициент ζ, учитывающий снижение тепловосприятия экрана при егозагрязнении или закрытии его поверхности изоляцией, принимается по [1], взависимости от вида сжигаемого топлива. Для каменных углей принимаютсяследующие коэффициенты [1, табл. 6-3]:
Для настенных гладкотрубных экранов в камерных топках ζЭК=0,45.
Для выходного окна топки, отделяющего топку от расположенной за нимповерхности нагрева, коэффициент ζго определяется по формуле
ζвых =ζэк∙β,
где ζ — коэффициент; принимается по таблице 6.3 [1], таким же, какдля настенных экранов;
β — коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой иповерхностью нагрева. При размещении за окном топки ширм коэффициент βпринимается равным 0,6 при сжигании твердых топлив.
ζвых =0,45∙0,6=0,27;
коэффициенты тепловой эффективности
/>= xэк∙ζЭК=1∙0,45=0,45;
/>= xго∙ζвых=1∙0,27=0,27;
/>=(0,45∙968,3+0,27∙59,4)/1027,7=0,439.6.2.4 Параметр М
Параметр М, учитывающий влияние на интенсивность теплообменаотносительного уровня расположения горелок, степени забалластированноститопочных газов и других факторов, определяется по [1.п.6-18].
Для камерных топок параметр М рассчитывается по формуле
М=Мо∙(1-0,4∙xг)∙/>.6.3.5 Параметр Мо
Мо — коэффициент, принимается для пылеугольных топок с твердымшлакоудалением при встречном расположении горелок Мо=0,44.6.3.6 Величина xг
xг — величина, характеризующаяотносительный уровень расположения горелок в топке.
xг =hГ/HТ,
где HТ — расчетная высота топки, определяется как расстояниеот середины холодной воронки до середины выходного окна топочной камеры HТ=22,47 м;
hГ =3,45 м;
xг =3,45/22,47=0,154.
6.3.7 Параметр забалластированноститопочных газов
/>;
где r = 0 – коэффициентрециркуляции.
/>./>=0,456.3.8 Полезное тепловыделение втопке
/>,
где /> – располагаемое тепло топлива,кДж/кг;
/>– тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг.6.3.9 Тепло, вносимое в топку своздухом
/>,
где />-энтальпия теоретическинеобходимого количества воздуха, определяется по таблице 2 при температуревоздуха за воздухоподогревателем, которую необходимо принять по рекомендациям [1,табл. II-2 ];
Для топок с твердым шлакоудалением при сжигании каменных и тощих углей tГВ=300÷420 оС.
Принимаю tГВ=400 оС, тогда />=2481,1 кДж/кг;
Энтальпия присасываемого воздуха /> определяетсяпо температуре холодного воздуха (/>) равной30°С. />=184,43кДж/кг.
/>=1,03∙2481,1+(0,2+0,01)∙ 184,439=2537,09кДж/кг
/>=19415,9∙(100-(0+1+0,0433))/(100-1)+2537,09=21874,54кДж/кг.6.3.10 Адиабатическаятемпература горения
Адиабатическая температура горения /> –это такая температура газов, которая была бы в топке, если бы в нейотсутствовал какой-либо теплообмен, и все выделяющееся тепло затрачивалось нанагрев дымовых газов, т.е. в адиабатных условиях горения.
Адиабатическая температура горения /> определяетсяпо полезному тепловыделению в топке QТ=21874,54при избытке воздуха />αТ=1,2 по таблице 2.
/>=2080,07°С.6.3.11 Средняясуммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
/>,
где /> – температура дымовыхгазов на выходе из топки, °С;
/>– энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре/> и избытке воздуха навыходе из топки />, кДж/кг;
/>– полезное тепловыделение в топке, кДж/кг;
/>– адиабатическая температура горения, °С.
Величина температуры дымовых газов на выходе из топки /> неизвестна, и ееопределение является одной из основных задач теплового расчета топки. В связи сэтим, прежде чем определять величину />,необходимо задаться температурой газов на выходе из топки.
Принимаю />= 1150 оСпо рекомендациям [1], тогда
/>=14407,9 кДж/кг;
/>=(21874,54 -12872)/(2080,07-1295)=11,47 кДж/(кг∙К).6.3.12 Критерий Бугера
Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерийпоглощательной способности (критерий Бугера).
Bu=kps,
где k — коэффициент поглощения топочнойсреды, 1/(м∙МПа). Рассчитывается по температуре и составу газов на выходеиз топки. При его определении учитывается излучение трехатомных газов (RO2,H2O) и взвешенных в их потоке частиц сажи, летучей золы и кокса;
p — давлениев топочной камере, МПа. Для котлов без наддува p=0,1 МПа;
s — эффективная толщина излучающего слоя, м.6.3.13 Коэффициент поглощениятопочной среды
При сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды
k=kГ+kЗЛ∙μЗЛ+kКОКС∙μКОКС,
где kГ — коэффициент поглощения лучей газовой фазойпродуктов сгорания (RO2, H2O), определяется по формуле
/>,
где /> - суммарная объемная долятрехатомных газов в продуктах сгорания. />=0,2472;р=0,1 -давление в топочной камере, для парогенераторов без наддува; kг=0,906
/> - температура газов на выходе из топки. />=1295+273=1568 К;
/> - объёмная доля водяных паров в продуктах сгорания. />=0,09;
/>
kμЗЛ — коэффициент поглощения лучей частицами золы, определяется по формуле
kμЗЛ =/>,
где μЗЛ — концентрация золы в продуктахсгорания, определяется по таблице1.
μЗЛ=0,01;
/> — коэффициент для топок с твердым шлакоудалениемпринимается по таблице 6.1[1]. Для каменных углей/>=0,8.
kμЗЛ=/>
kμКОКС — коэффициент поглощения лучей частицами кокса; принимается по таблице 6.2 [1]. Длякаменных углей kμКОКС=0,2.
k=kг+ kμЗЛ+ kμКОКС
k=0,63+1,65+0,2=2,48(м∙МПа)/>
Bu=k·p·s
Bu=2,48∙0,1∙6,9=1,71.6.3.14 Эффективноезначение критерия Бугера
Эффективное значение критерия Бугера /> определяетсяпо формуле:
/>;
/>=1,6·ln/>=0,92.6.4 Расчет температуры газов на выходе из топки и другихпоказателей работы топки6.4.1 Расчеттемпературы газов на выходе
Расчет температуры газов на выходе из топки при заданных конструктивныххарактеристиках производится по формуле
/>,
где />=/>+273=2080,07+273,15=2353,22К;
/>=/>,
т.к. />(/>расч. ÷ />прин.), то />=1294оС;
/>=12872 кДж/кг.6.4.2 Количество тепла,передаваемое в топке излучением
/>;
/>=0,9957∙(21874,54-12872)=8963,81 кДж/кг.6.4.3 Удельная нагрузкастен топки
/>;
/>=16,57∙8963,81/(0,45*968,3+0,27*59,4) =328,72кВт/м2.6.4.4 Удельное тепловоесечение зоны активного горения
/>;
/>=16,57∙8963,81/(9,024∙15,744)=1045,27кВт/м2.6.4.5 Тепловоенапряжение объема топочной камеры
/>;
/>=16,57∙8963,81/1036, 8 =143,23 кВт/м3.
7. Тепловой расчёт ширм
Ход пара в ширмовыхперегревателях, включает в себя охлаждающий впрыск. Ширмы делятся на средние икрайние, между ними впрыск. В связи с этим порядок расчета примем следующий:данные которые не подлежат изменению в районе ширм сведем в пункт 7.1-7.3.Затем данные для средних ширм сведем в пункт 7.4
Характеристику впрыскасведем в пункт 7.5, крайние ширмы – 7.6
7.1 Температурадымовых газов на входе в ширмы (из расчёта топки)
/>
7.2 Энтальпия дымовыхгазов на входе в ширмы (из расчёта топки)
/>
7.2.3 Температура дымовыхгазов на выходе из ширм
/>
по рекомендации [2] на150-300° меньше.
7.2.4 Энтальпия дымовыхгазов на выходе из ширм
/> по таблице 2.
7.2.5 Средняятемпература дымовых газов
/>;
/>
7.3 Конвективноетепловосприятие ширм
7.3.1 Тепловаянагрузка входного окна
/>
7.3.2 Лучистое тепло,воспринятое плоскостью входного сечения ширм
/>
7.3.3 Тепло излученияиз топки, проходящее через ширмы
/>кДж/кг,
где a= 0,38- степень черноты потока газов (пономограмме 2);
/> — угловой коэффициент с входного навыходное сечение ширм
/>
7.3.4 Тепло излученияиз ширм на последующие поверхности нагрева
/>
7.3.5 Количестволучистого тепла проходящего через ширмы
/>= />+/>=304,11 кДж/кг
7.3.6 Количестволучистого тепла, попадающего на ширмы и дополнительные поверхности нагрева
/>/>-/> =209,45кДж/кг
7.3.7 Количестволучистого тепла воспринятого экранами
/>
7.3.8 Тепловосприятиеширм по балансу
Qб =/>0.9957(12862,78-11600)=1145.28
7.3.9 Из них надополнительные пов-ти средних ширм
Принимается в пределах[80¸400],принимаем
/>=112 кДж/кг – принимаем
7.4 Средние ширмы
7.4.1 Температура парана входе
/>
7.4.2 Энтальпия парана входе
/> (табл. XXV)
7.4.3 Температура парана выходе
/>
7.4.4 Энтальпия парана выходе
/> (табл. XXV)
7.4.5 Средняятемпература пара
/>
7.4.6 Температуразагрязненной поверхности
/>
Коэффициентзагрязнения ширмового пароперегревателя />, определяется по /> по [1, стр.70].
7.4.7 Температурныйнапор
/>
7.4.8 Тепловосприятиеширм по уравнению теплообмена
/>
к- коэффициент теплопередачи
/>/>
/>- коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
/>/>
/> - коэффициент использования(поп.7-49)
/> — средний коэффициент теплоотдачиконвекцией
/>/>
/>/>
— средний коэффициенттеплоотдачи конвекцией
/>/>
— коэффициент теплоотдачиконвекцией при продольном омывании (номограмма14)
/>
— коэффициент теплоотдачиконвекцией при поперечном омывании (номограмма12)
/>
— коэффициент загрязнения(по п. 7.49)
7.4.9 Тепловосприятиедоп. поверхностей по уравнению теплообмена
/>
7.5 Впрыск первый
7.5.1 Температура парана входе />
7.5.2 Энтальпия парана входе
/> (табл. XXV)
7.5.3 Температура парана выходе />
7.5.4 Энтальпия парана выходе
/> (табл. XXV)
7.5.5 Количествовпрыскиваемого конденсата
/>
7.6 Крайние ширмы
7.6.1 Температура парана входе />
7.6 .2 Температурапара на выходе />
7.6 .3 Энтальпия парана входе
/>
7.6.4 Энтальпия парана выходе
/>
7.6 .5 Средняя температурапара
/>
7.6 .7 Температуразагрязненной поверхности
/>
7.6.8 Температурныйнапор
/>
7.6 .9 Тепловосприятиеширм по уравнению теплообмена
/>
7.6.10 Тепловосприятиедоп. поверхностей по уравнению теплообмена
/>
7.7 Итог
7.7.1 Суммарноетепловосприятие ширм
/>
7.7.2 Относительнаяневязка баланса
/>;
/>
/>
/>
Такая невязка баланса является допустимой, т.к. она не превышает 2%, и надальнейшие расчёты не окажет существенного влияния.
Далее расчеты сведем в таблицы.