Расчет парового котла ДЕ-6,5-14

2.5 Расчет топки (поверочный)

2.5.1 Геометрические характеристики топки

Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры.

Границами объема топочной камеры являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, а в местах, не защищенных экранами, - стены топочной камеры и поверхность барабана, обращенная в топку. В выходном сечении топки и камеры догорания объем топочной камеры ограничивается плоскостью, проходящей через ось левого бокового экрана. Поскольку поверхности, ограждающие объем топочной камеры, имеют сложную конфигурацию, для определения их площади поверхности разбивают на отдельные участки, площади которых затем суммируются. Площадь поверхностей, ограждающих объем топочной камеры, определяются по чертежам котла.

Рисунок 2 – К определению границ расчетного объема топочной камеры котла.

Площадь потолка, правой боковой стенки и пода топки:

, м2, (2.5.1-1)

где - длины прямых участков потолка, боковой стенки и пола; а – глубина топки = 2695 мм.

, м2, (2.5.1-2)

Площадь левой боковой стенки:

, м2. (2.5.1-3)

Площадь фронтовой и задней стенки:

, м2. (2.5.1-4)

Общая площадь ограждающих поверхностей:

, м2. (2.5.1-5)

Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного экрана топки

Таблица 11 – Геометрические характеристики топочных экранов

Где - относительный шаг экранных труб, - относительное расстояние от оси трубы до обмуровки, bэ – расчетная ширина экрана - расстояние между осями крайних труб экрана, принимается по чертежам.

z – число труб экрана, принимается по чертежам или рассчитывается по формуле:

, шт., количество труб округляется до целого числа. (2.5.1-6)

- средняя освещенная длина трубы экрана, определяется по чертежу.

Замер длины трубы экрана производится в объеме топочной камеры от места вальцовки трубы в верхний барабан или коллектор до места вальцовки трубы в нижний барабан.

Площадь стены занятой экраном:

Fпл = bэ*lэ*10-6, м2 (2.5.1-7)

Лучевоспринимающая поверхность экранов:

Нэ = Fпл * х, м2 (2.5.1-8)

Таблица 12 – Геометрические характеристики топочной камеры

Площадь стен топки FСТ принимается по формуле 2.5.1-5.

Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры вычисляется суммированием лучевоспринимающей поверхности экранов по таблице 11.

Высота расположения горелок и высота топочной камеры замеряется по чертежам.

Относительная высота горелки:

. (2.5.1-9)

Активный объем топочной камеры:

(2.5.1-10)

Степень экранирования топочной камеры:

(2.5.1-11)

Эффективная толщина излучающего слоя в топке:

(2.5.1-12)

2.5.2 Расчет теплообмена в топочной камере

Целью поверочного расчета является определение тепловосприятия и параметров дымовых газов на выходе из топки. Расчеты ведутся методом приближения. Для этого предварительно задаются температурой газов на выходе из топки, производят расчет ряда величин, по которым находят температуру на выходе из топки. Если найденная температура отличается от принятой более чем на ± 100°С, то задаются новой температурой и повторяют расчет.

Радиационные свойства продуктов сгорания

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера) Bu = kps, где k – коэффициент поглощения топочной среды, p – давление в топочной камере, s – эффективная толщина излучающего слоя. Коэффициент k рассчитывается по температуре и составу газов на выходе из топки. При его определение учитывается излучение трехатомных газов.задаемся в первом приближении температурой продуктов сгорания на выходе из топки 1100°С.

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки:

, кДж/м3, (2.5.2-1)

где все минимальные и максимальные величины принимаются по таблице 7.

, кДж/м3. (2.5.2-2)

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания:

, 1/(м*МПа) (2.5.2-3)

где k0г – коэффициент, определяемый по номограмме(1). Для определения данного коэффициента потребуются следующие величины:

р = 0,1 МПа – давление в топочной камере;

- таблица 5, для топки = 0,175325958;

- таблица 5, для топки = 0,262577374;

рn = р*=0,0262577374 МПа;

s – по таблице 12 = 1,39 м;

рn s = 0,0365 м*МПа;

10 рn s = 0,365 м*МПа;

= 1100°С.

k0г = 8,4.

Коэффициент поглощения лучей частицами сажи:

, 1/(м*МПа) (2.5.2-4)

где aТ – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, по таблице 2;

m,n – количество атомов углерода и водорода в соединении соответственно;

CmHn – содержание углерода и водорода в сухой массе топлива по таблице 1;

Т’’Т.З = v’’Т.З + 273 – температура газов на выходе из топки, где v’’Т.З = 1100°С.

, 1/(м*МПа) (2.5.2-5)

Коэффициент поглощения топочной среды:

k = kr + mkc, 1/(м*МПа) (2.5.2-6)

где kr – коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания по формуле 2.5.15;1; m – коэффициент относительного заполнения топочной камеры светящимся пламенем, для газа = 0,1; kc – коэффициент поглощения лучей частицами сажи по формуле 2.5.16;1.

k = 2,2056 + 0,1*1,4727 = 2,3529 1/(м*МПа) (2.5.2-7)

Критерий поглощательной способности (критерий Бугера):

Bu = kps = 2,3529*0,1*1,39 = 0,327 (2.5.2-8)

Эффективное значение критерия Бугера:

(2.5.2-9)

Расчет суммарного теплообмена в топке

Полезное тепловыделение в топке

Полезное тепловыделение в топке QТ зависит от располагаемого тепла топлива QР, потерь тепла q3 и тепла, вносимого в топку воздухом. Проектируемый котел не имеет воздухоподогревателя, поэтому в топку вносится тепло с холодным воздухом:

, кДж/м3, (2.5.2-10)

где aТ – коэффициент избытка воздуха в топке (см. таблица 2) = 1,05,

I0х.в. – энтальпия холодного воздуха = (ct)в*VH0 = 387,652 кДж/м3.

кДж/м3. (2.5.2-11)

Полезное тепловыделение в топке:

, кДж/м3, (2.5.2-12)

кДж/м3 (2.5.2-13)

Расчет температуры газов на выходе из топки

Температура газов на выходе из топки зависит от адиабатической температуры горения топлива , критерия Бугера Bu, теплового напряжения стен топочной камеры qст, коэффициента тепловой эффективности экранов y, уровня расположения горелок хГ и других величин.

Адиабатическая температура горения топлива находится по таблице 7 по полезному тепловыделению в топке, приравненному к энтальпии продуктов сгорания в начале топки.

,°С, (2.5.2-14)

, К. (2.5.2-15)

°С, (2.5.2-16)

К. (2.5.2-17)

Коэффициент сохранения тепла:

(2.5.2-18)

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м3 топлива:

, кДж/(м3*К) (2.5.2-19)

кДж/(м3*К) (2.5.2-20)

Для расчета среднего коэффициента тепловой эффективности экранов yСР, заполняем таблицу:

Таблица 13 – Коэффициент тепловой эффективности экранов

Средний коэффициент тепловой эффективности экранов:

(2.5.2-21)

Параметр забалластированности топочных газов:

м3/м3 (2.5.2-22)

Параметр М, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена в камерных топках относительного уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов:

(2.5.2-23)

где М0 – коэффициент для газомазутных топок при настенном расположении горелок, М0 = 0,4.

(2.5.2-24)

Расчетная температура газов на выходе из топочной камеры:

Проверка точности расчета температуры продуктов сгорания на выходе из топки.

Так как меньше чем ±100°С, то данную температуру принимаем за окончательную и по ней находим энтальпию по таблице 7.

, кДж/м3 (2.5.2-25)

, кДж/м3

Тепловосприятие топки.

Количество тепла, воспринятого в топке излучением 1 м3 газообразного топлива:

QЛ = j(QT – I’’T), кДж/м3 (2.5.2-26)

QЛ = 0,98(37023,03 – 18041,47) = 18602,19. кДж/м3

Удельное тепловое напряжение объема топочной камеры:

кВт/м3 (2.5.2-27)

Удельное тепловое напряжение стен топочной камеры:

кВт/м2 (2.5.2-28)

Таблица 14 – Расчет теплообмена в топке

2.6 Конструктивный тепловой расчет чугунного экономайзера

Таблица 15 – Геометрические характеристики экономайзера

d, s, b, b’ – принимаем по рисунку 3;

l, zP – принимается по таблице характеристик чугунных экономайзеров;

НР и FТР – принимается по таблице характеристик одной трубы ВТИ в зависимости от длины трубы.

Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда равна:

НР = НТР* zP.

Живое сечение для прохода газов равно:

FГ = FТР* zP.

Сечение для прохода воды одного ряда равно:

fВ = p* d2ВН/4* zP/106,

где dВН = d – 2s - внутренний диаметр трубы, мм.

Поверхность нагрева экономайзера равна:

НЭК = Qs.ЭК*ВР*103/k*Dt, (2.6-1)

где Qs.ЭК – тепловосприятие экономайзера, определенное по уравнению теплового баланса, принимаем по таблице характеристик чугунных экономайзеров, ВР – секундный расход топлива, вычисленный в предыдущем задании, k – коэффициент теплопередачи, также принятый по таблице характеристик чугунных экономайзеров, Dt – температурный напор определяем также по таблице характеристик чугунных экономайзеров

НЭК = 3140*0,133*103/22*115 = 304,35 м (2.6-2)

Количество рядов в экономайзере равно (принимается целое четное число):

nР = НЭК/ НР = 304,35/17,7 = 16 (2.6-3)

Количество петель равно: nПЕТ = nР / 2 = 8. (2.6-4)

Высота экономайзера равна: hЭК = nР* b*10-3 = 10*150/1000 =1,5 м. (2.6-5)

Общая высота экономайзера с учетом рассечек равна:

S hЭК = hЭК + 0,5* nРАС = 1,5 + 0,5*1 = 2 м, (2.6-6)

где nРАС – количество ремонтных рассечек, которые ставятся через каждые 8 рядов.

Рисунок 3 – Труба ВТИ

Рисунок 4 – Эскиз чугунного экономайзера ВТИ.

Заключение

В данной курсовой работе мною был произведен тепловой и поверочный расчет парового котла Е (ДЕ) – 6,5 – 14 – 225 ГМ, топливом для которого является газ газопровода «Кумертау – Ишимбай – Магнитогорск». Определила температуру и энтальпию воды, пара, и продуктов сгорания на границах поверхностей нагрева, КПД котла, расход топлива, геометрические и тепловые характеристики топки и чугунного экономайзера.

Список использованной литературы

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Котельные установки». Иваново. 2004.

Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. – Л.: Энергоатомиздат. 1989.

Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. – 2-е перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. 1985.

Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е перераб. и доп. – Спб.: НПО ЦКТИ. 1998.

Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М. 1985.

Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие. – 2-е перераб. и доп. Спб.: «Деан». 2000.

Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие/ Сост. А.К.Зыков – 2-е перераб. и доп. Спб.: 1998.

Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. – М.: Энергоатомиздат. 1988.

Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Изд-во МЭИ. 1999.