Поверочный тепловой расчет топки парового котла

 
 

2.6. Энтальпии теоретических  объемов воздуха  и продуктов сгорания 

    Энтальпии теоретических объемов воздуха  и продуктов сгорания и , определяем по табл. XV [1], табл. п. 4.2 [2]. Энтальпию продуктов сгорания Н_Г, кДж/кг, при коэффициенте  избытка воздуха a > 1 определяем по формуле (4-21) [1], (2.18) [2].

    

    Энтальпию золы Н_зл, кДж/кг, определяем по формуле (4-24) [1].

    

,

где (c )_зл  − энтальпия 1 кг золы, кДж/кг, определяется по табл. XIV [1].

    Н_зл можно рассчитать по формуле (2.19) [2].

    Результаты  расчета энтальпий продуктов  сгорания при действительных избытках воздуха в газоходах приведены в таблице 2.2 (см. табл. 4.2 [1];  табл. 2.3 [2]). 

    Энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг (H-

- таблица)                              

                                                                                                                   Таблица 2.2

Поверхность нагрева	",°С			НГВ=(a− − 1)	НГ= + +(a−1) + +Нзл	Нзл
Топочная камера, фестон =1,2	2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800	19424 17469 15536 13629 11752 9919 8111 6334	16248 14647 13046 11485 9925 8384 6883 5403	3249,6 2929,4 2609,2 2297,0 1985,0 1676,8 1376,6 1080,6	22673,6 21216,863 18867,025 16549,215 14243,198 11998,129 9811,37 7667,042	818,463 721,825 623,21 506,19 402,33 323,77 252,44
Пароперегреватель  I ст. =1,215	1000 800	8111 6334	6883 5403	1376,6 1080,6	9811,37 7667,042	323,77 252,44
Пароперегреватель  II ст. =1,23	1000 800 600 400	8111 6334 4629 3001	6883 5403 3968 2591	1376,6 1080,6 1190,4 777,3	9811,37 7667,042 6003,801 3896,632	323,77 252,44 184,4 118,33
Экономайзер II ст. =1,25	800 600 400 200	6334 4629 3001 1460	5403 3968 2591 1275	1080,6 1190,4 777,3 382,5	7667,042 6003,801 3896,632 1898,05	252,44 184,4 118,33 55,5
Воздухоподогреватель II ст. =1,28	600 400 200	4629 3001 1460	3968 2591 1275	1190,4 777,3 382,5	6003,801 3896,632 1898,05	184,4 118,33 55,5
Экономайзер I ст. =1,3	600 400 200 100	4629 3001 1460 720	3968 2591 1275 634	1190,4 777,3 382,5 190,2	6003,801 3896,632 1898,05 936,825	184,4 118,33 55,5 26,62
Воздухоподогреватель I ст. =1,33	400 200 100	3001 1460 720	2591 1275 634	777,3 382,5 190,2	3896,632 1898,05 936,825	118,33 55,5 26,62

 

Примечание. Энтальпии дымовых газов и  воздуха и (без учёта энтальпии золы) при a=1 и влагосодержании воздуха 10 г/кг представлены в табл. XV [1], табл. П 4.2 [2].

3. Тепловой баланс  котельного агрегата  и 

определение расхода топлива

 

    3.1. Тепловой баланс  котельного агрегата 

    Составление теплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым располагаемым теплом, и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса вычисляются КПД котла и необходимый расход топлива.

    Располагаемую теплоту 1 кг сжигаемого топлива  , кДж/кг, определяем по формуле (3.4) [2]

    

= 10³ + + Q_внш+ Q_пф− Q_к,

где  − низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, МДж/кг;

     − физическая теплота топлива, кДж/кг, учитывается для жидких и сильновлажных твердых топлив, когда W^Р>1,6 . Для Аркагалинского угля марки Д Р принимаем =0;

    Q_внш − теплота,  подводимая  к воздуху от  внешнего источника, кДж/кг, Q_внш = 0;

    Q_пф  − теплота,  вносимая  в топку при распылении  мазута паром, кДж/кг, Q_пф = 0;

    Q_к − теплота, поглощаемая при сжигании сланцев, кДж/кг, Q_к =0. 

    

= 10³ = 18,3 10³=18300 кДж/кг. 

    3.2. Потери теплоты от химического и механического недожога

         

    Потери  теплоты от химического и механического недожога топлива q₃     и q₄ определяются по табл. 4.6 [2] или по табл. XVIII-XIX [1] (см. п.п. 5-07, 5-08 [1]). Принимаем для твердого топлива q₃ = 0, q₄ = 1 %. 

    3.3. Потеря  теплоты с уходящими газами

     

    Потерю  теплоты с уходящими газами q₂, %, определяем по (5-06)-(5-07) [1], (3.2) [2].

,

где – коэффициент избытка воздуха за  воздухоподогревателем;

       − энтальпия уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха a_ух и температуре уходящих газов t_ух;

     − энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха на входе в воздушный тракт (перед калорифером или вентилятором), кДж/кг.  Принимаем t_хв = 30 °С, если не задана другая величина;

      − потери теплоты с механическим  недожогом топлива, %.

    По  табл. 1.4 [2] принимаем t_yx=150 °С.

    Энтальпию уходящих газов при t_yx=150 °C определяем по табл. 2.2 настоящего расчета методом интерполяции.

    Н

= кДж/кг.

    Энтальпию  холодного  воздуха  определяем  по  формуле  (3.3) [2], (см. (4-23) [1]).

    

 кДж/кг,

где t_хв=30 °С − температура холодного воздуха, принимается по [1], стр. 29; табл. 1.5 [2]; (см. табл. II-5 [1]). 

    

. 
 

    3.4. Потеря теплоты  от наружного охлаждения 

    Потеря  теплоты q₅ от наружного охлаждения через внешние поверхности котла при номинальной производительности котла D_ном = 230 т/ч =63,9 кг/с определяем по формуле (3.11) [2], по рис. 5.1 или по формуле (5-10) [1]:  

    

      
 
 
 

     3.5. Потеря с теплом шлаков

      

    Потеря  с физической теплотой удаляемых  шлаков q₆ при камерном сжигании с твёрдым шлакоудалением учитывается только для многозольных топлив, когда А^Р>2,5 , в соответствии с п. (3.1) [2] (см. также п. 5.10 [1]). Принимаем q₆=0.

     

      3.6. Коэффициент полезного действия котла

             

      Коэффициент   полезного   действия    котла    определяем   по   формуле (5- 15) [1], (3.1) [2].

 

    3.7. Расход топлива 

    Расход  топлива B, кг/с, подаваемого в топочную камеру парового котла определяем по формуле (5-19) [1]; (3.14) [2]. 

    

,

где D_пе = D_ном – расчетная паропроизводительность котла, кг/с;

     – энтальпия соответственно перегретого  пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/кг;

     – расход вторично перегреваемого пара, кг/с, (D_вт=0);

     – энтальпия вторично перегреваемого пара соответственно на входе и на выходе из пароперегревателя, кДж/кг;

     – расход продувочной воды из барабанного парового котла,  кг/с.                                        

    Расход  продувочной воды из барабана котла  определяем по формуле (3.15) [2].                           

D_пр= 0,01∙ p ∙ D_пе = 0,01∙ 3 ∙ 59,2 =1,775кг/c,

где  р = 3%  –  непрерывная  продувка  котла,  принимается  в соответствии  с п. 4.8.27 ПТЭ.

    При давлении перегретого пара р_пп=10 МПа и t_пп=498 °С по табл. XXV [1] определяем h_пп=3359,55 кДж/кг.

    При давлении питательной воды р_п.в.=11,5 МПа и t_п.в.=198 °С по табл. XXIV [1] определяем h_п.в.=843,43 кДж/кг.

    При давлении в барабане котла р_бар=10,8 МПа, t_н=316,652 °С, по табл. XXIII [1] определяем h_кип=1420,16 кДж/кг.

    Рассчитываем  расход топлива.

    

 кг/с.

    Расчетный расход топлива с учетом механического  недожога определяем по формуле (5-24) [1], (3.16) [2]:

    

  кг/с.

    Коэффициент  сохранения теплоты рассчитываем по формуле (5-11) [1], (4.24) [2]:

    _{j  = 1−}

.

    4. Расчет теплообмена в топке

 

       4.1. Геометрические характеристики топки

    

      Геометрические характеристики  топки определяем по чертежу  котла ТП-230, учитывая рекомендации, изложенные в п. 6-А [1]; § 4.1 [2].

     При расчёте теплообмена в  топочной камере её объём , м³, определяется по чертежам котла. Границами объёма являются осевые плоскости экранных труб или обращённые в топку поверхности защитного огнеупорного слоя; в местах, не защищённых экранами – стены топочной камеры. В выходном сечении камеры её объём ограничивается плоскостью, проходящей через оси первого ряда труб ширм, фестона или котельного пучка. Нижней границей объёма топки является под. При наличии холодной воронки за нижнюю границу объёма топки условно принимается горизонтальная плоскость, отделяющая её нижнюю половину (см. рис. 6.1 [1]). 

1. Площади поверхностей стен:

    

а = (10,5+5,25/2) ∙10=131,25 м²;

    

 м²;

в + (7,25+4)∙1,89/2 = =(7,75+4,25)∙2,25/2+12,5∙7,75+(7,25+4)∙1,89/2 = 121 м ;

    

 м²,

где  площадь соответственно задней, фронтовой и боковой                                           стены, м²;

     площадь фестона (плоскость проходящая через оси первого ряда                  труб фестона), м²;

     м² ширина топочной камеры;

     м² глубина топочной камеры.

    Полная  поверхность стен:

 м .

    Поверхность стен, занятая горелками:

 м ,

где м – диаметр выходной амбразуры горелки.

    Поверхность стен, занятая экранами:

 м .

2. Объем топочной камеры:

 м .

    3) Лучевоспринимающую   поверхность   стен   определяем   по  формуле (6-06а) [1].

,

где – площадь i-ой стены, занятая экраном, м²;

       – угловой коэффициент i-го экрана (см. номограмму 1 [1]).

       Угловой коэффициент гладкотрубных  экранов определяется в зависимости от их конструкции (см. п. 6-06 [1]).

    Для фестона  =1. Для настенных топочных экранов угловой коэффициент можно рассчитать по формуле (4.31) [2]. Диаметр и шаг труб всех экранов одинаковы. Поэтому лучевоспринимающая поверхность экранов вычисляется совместно по одному значению углового коэффициента . Диаметр экранных труб d = 76 мм, шаг труб  S = 95 мм, S/d = 1,25. Относительное расстояние от труб до стены /d = 57,5/76 » 0,8.