Расчет котла Е-420-13-550

 

Таблица 2 -  Характеристика продуктов сгорания по ходу газов

 

Величины	V0=    м3/кг; V0H2O=     м3/кг; VRO2=       м3/кг;V0N2=    м3/кг.
	Ед. изм.	Топка, фестон	Конвектив ные пакеты	Воздухо-подогре-ватель
1. Средний коэффициент  избытка воздуха  aiср		aт	aкпср	aвпср
2. Объём водя ных паров VH2O=V0H2O+(aiср-1)∙V0∙0,0161	м3/м3 м3/кг,	0,515	0,516	0,518
3. Полный объём продуктов сгорания         Vг=VRO2+VH2O+V0N2+(aiср1)∙V0	м3/кг, м3/м3	6,06	6,09	6,19
4. Объемная доля водяных паров rH2O=VH2O/Vг	-	0,083	0,082	0,081
5. Объемная доля трехатомных газов rRO2= VRO2 /Vг	-	0,14	0,139	0,137
6. Суммарная доля трехатомных газов rп= rH2O+rRO2		0,223	0,222	0,218
7. Концентрация золы  в дымовых газах µ=10АРаун/Vг   µ=АРаун/1,3Vг100	г/м3     кг/кг	61,96 0,048	61,58 0,047	60,64 0,047

      а_ун – здесь и далее доля золы в уносе.

 

 

1. 4. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

 

  Энтальпии теоретического  объема воздуха I_в⁰ и продуктов сгорания I_г⁰, отнесенные к 1 кг или 1 м³ топлива при соответствующей температуре приводятся в справочных материалах.Энтальпию продуктов сгорания для соответствующих участков газового тракта определяют по формуле

I_i=I_гi+I_зл= I_г⁰+(a_i^ср-1) I_в⁰+ I_зл,                                  (4)

Расчет удобно вести в табличной  форме. Количество расчетных участков должно соответствовать схеме проектируемого агрегата. Энтальпия подсчитывается в отмеченном диапазоне температур.

 

Таблица 3  - Энтальпии продуктов сгорания в газоходах

 

t	Iв0	Iг0	Iзл	Участки газового тракта
0C				Топка фестон		Конвективные пакеты		Воздухоподогре-ватель
				I	ΔI	I	ΔI	I	ΔI
100	628	709	127			967,88	258,88	980,44	271,44
200	1262	1437	265			1967,02	530,02	1992,26	555,26
300	1914	2195	414			3010,94	815,02	3049,22	854,22
400	2566	2952	565			4055,86	1103,86	4107,18	1155,18
500	3248	3755	718			5155,08	1400,08	5220,04	1465,04
600	3930	4558	878			6261,3	1703,3
700	4641	5394	1038			7406,61	2012,61
800	5351	6229	1203	8502,2	2273,2	8709,64	2480,64
900	6084	7103	1372	9691,8	2588,8	9752,14	2649,14
1000	6817	7976	1543	10882,4	2906,4	10950,17	2974,57
1100	7560	8865	1721	12098	3233	12173	3308,6
1200	8303	9753	1892	13305,6	3532,6
1400	9829	11555	2135	15655,8	4100,8
1600	11375	13400	2483	18158	4758
1800	12921	15275	2759	20618,2	5343,2
2000	14506	17174	2943	23018,2	5844
2200	16092	19095	3237	2550,4	6455,4

             I_зл –энтальпия золы учитывается, если

> 1,5 [%кг/кДж], где                                     (5)

I_зл= 4,18(сJ)_злА^ра_ун/100                                       (6)

 

(сJ)_зл – определяется справочных материалов.

На миллиметровой бумаге строится график зависимости энтальпии от температуры I-J .

 

 

2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛОАГРЕГАТА

 

2. 1. Располагаемая теплота топлива

 

Тепловой баланс котлоагрегата выражает количественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой (располагаемой теплотой топлива Q_p^p) и суммой полезно использованной теплоты Q₁ и тепловых потерь Q₂ ,Q₃ ,Q₄ ,Q₅ ,Q₆ .

Q_p^p= Q_н^p+  i_тл, кДж/кг                                                (7)

Q_в.вн – количество теплоты, внесенное воздухом –учитывается лишь в случае подогрева воздуха вне котлоагрегата.

Физическая теплота топлива i_тл учитывается для жидкого топлива

i_тл= с_м t_м,                                                     (8)

где с_м – теплоемкость мазута, кДж/кгК, вычисляется по формуле

с_м = 1,74+0,0025 t_м,                                         (9)     

t_м – температура подогрева мазута, принимается 120-130⁰С.

 

2. 2. Статьи теплового баланса и КПД котлоагрегата

 

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_p^p= Q₁₊ Q₂ +Q₃ +Q₄ +Q₅ +Q₆, ,кДж/кг,                (10)

 или в относительных величинах (процентах от располагаемой теплоты Q_p^p)

100 = q₁+ q₂ +q₃ +q₄ +q₅ +q₆                             (11)

Расчет предлагается вести в табличной форме

 

Таблица 4 -  Тепловой баланс теплогенератора

 

Определяемая  величина	Обозна чение	Ед. изм.	Расч. формула или способ определения	Величина
1	2	3	4	5
1. Располагаемая теплота	Qpp		из справочных материалов	17710
2. Потеря теплоты от  химич. неполноты сгорания	q3	2%	из справочных материалов	0,354
3. Потеря теплоты от механич. неполноты сгорания	q4	5%	из справочных материалов	0,8855
4. Температура уходящих газов	Jух	0С		120
1	2	3	4	5
5. Энтальпия уходящих газов	Iух		по табл.3	1150
6. Температура воздуха в котельной	tх в	0С	принимается 300С	30
7. Энтальпия воздуха  в котельной	Iх в		39,8V0	188,254
8. Потеря теплоты с  уходящими газами	q2	6%		1,0626
9. Потеря теплоты от  наружного охлаждения	q5	0,5%	из справочных материалов	0,08855
10. Потеря с теплом  шлака	q6	%		0,289
11.Сумма тепловых потерь	Σ q	%		19,3
12. КПД агрегата	ηк а	%	100- Σ q	80,69
13.Козффициент сохранения  теплоты	φ		1-	0,994
14.Тепловая мощность  котлоагрегата	Qк а	МВт	из задания	294,882
15. Полный расход топлива	В	кг/с		20,63
16. Расчетный расход  топлива	Вр	кг/с		19,6

    

Потеря теплоты с  уходящими газами определяется по формуле:

 q₂ =                                                   (12)

 

3. РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ

 

При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств, при этом считаются известными конструктивные характеристики топки и экранных поверхностей. В результате расчета определяются: температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решетки и топочного объема. Полученные значения сравниваются с допустимыми, рекомендуемыми в нормативном методе.

 

3. 1. Основные конструктивные и тепловые характеристики топки

 

1. По чертежам котла следует выполнить эскиз топки с указанием границ внутреннего объема, конструктивных характеристик поверхностей нагрева: длины, диаметра, шага труб, расположения горелки или размеров решетки.

2. Определяется объем  топки и полная поверхность  стен топки как сумма площадей  ограждающих ее стен:

F_ст= F_фр.ст. + F_{задн.ст.} +2F_бок.ст. +2F_{пов.кам.} +F_{кол.реш}                    (13) 

Определяется тепловое напряжение топочного объема и площади зеркала горения согласно справочных материалов и сравниваются с максимально допустимыми.

 

3. 2. Полная и лучевоспринимающая поверхность топки

 

Под площадью лучевоспринимающей поверхности  участка Н_л (м²) понимают площадь непрерывной поверхности, эквивалентной по тепловосприятию действительной незагрязненной площади поверхности экрана

Н_л= F_пл х,                                                    (14)

 где: F_пл– площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью, м²    

        F_пл=bl                                                       (15)

b =s( z-1) – расчетная ширина экрана,м                                                        (16)

s – шаг труб,м

z – количество труб в экране

1 – средняя освещенная длина труб,м

х – угловой коэффициент, зависящий от конструкции экрана, определяется из справочных материалов.

 

Для определения площади  суммарной лучевоспринимающей поверхности топки H_л^т учитывают площади всех лучевоспринимающих участков топки        

         H_л^т = ΣH_лi.                                                  (17)

Расчет ведется в табличной форме

 

Таблица 5 – Расчет полной площади стен и суммарной лучевоспринимающей поверхности топки

 

Определяемая  величина	Обозначение	Единица измерения	Фронтальная стена	Боковая стена	Задняя стена	Поворотная  камера	Суммарное значение
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Полная площадь стены	Fст.	м2	480,6	350	480,6	-	1661,1
2. Расстояние между  осями крайних труб	b	м	13,53	9,8	13,53	-	-
3. Освещенная длина  труб	l	м	35			-	-
4. Площадь, занятая  лучевоспринимающей поверхностью	Fпл	м2	473,5	343	473,5	-	1633,1
5. Наружный диаметр труб	d	мм	48			-	-
6. Шаг труб	s	мм	100			-	-
Расстояние от оси  труб до стены	е	мм	124			-	-

 

 

1	2	3	4	5	6	7	8
8. Отношение        s/d	-	-	2,08			-	-
9.Отношение       e/d	-	-	2,58			-	-
10. Угловой коэффициент	х		0,1
11.Площадь лучевоспринимающих поверхностей экранов	Hл i	м2	47,35	34,3	47,6	-	1633,2
12.Площадь лучевоспринимающей  поверхности топки	Hлт	м2	163,32
13. Степень экранирования топки	ǽ		ǽ = Hлт/ Fст. 0,098
14.Коэф-т загрязнения   экранов	ζi		0,1
15.Коэффициент тепловой  эффективности экрана	ψi		0,807
16. Средний коэффициент  тепловой эффективности топки	ψс		ψср = Σ ζi Hл i / Fст. 0,0098