Поверочный тепловой расчет топки парового котла

 

 Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Самарский  государственный  технический университет»

____________________________________________________________________

 

К а ф е д р а «Тепловые электрические станции» 
 
 
 
 

Поверочный  тепловой расчет топки

парового котла 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Вариант 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Самара 2006 
 
 
 

Введение 

    Тепловой  расчет парового котла может быть конструктивным и поверочным. Поверочный расчет котла или отдельных его элементов выполняется для существующей конструкции с целью определения показателей его работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузки или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева. В результате поверочного расчета котла определяют: коэффициент полезного действия котла, расход топлива, температуру уходящих газов, температуру рабочей среды за каждой поверхностью нагрева.

    При поверочном расчете котла вначале  определяют объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, КПД и расход топлива, а затем выполняют расчет теплообмена в топочной камере и в других поверхностях в последовательности, соответствующей их расположению по ходу продуктов сгорания.

      Задание

 

    Произвести  поверочный тепловой расчет отдельных поверхностей нагрева и свести тепловой баланс котла ТП-230:

Характеристика  котла ТП-230

1. Номинальная паропроизводительность

  D_ном=213 т/ч= 59,2 кг/с;

2. Температура перегретого пара t_пп=498 °С;
3. Давление перегретого пара р_пп=10 МПа;
4. Давление в барабане  котла р_бар=10,8МПа;
5. Температура питательной воды t_пв=198 °С;
6. Давление питательной воды р_пв=11,5 МПа;
7. Вид топлива: каменный уголь, Карагандянский бассейн. Марка К. Класс Р, отсев.
8. Топка имеет металлическую наружную обшивку.

1. Описание  конструкции котла

 

    По характеру движения рабочей среды парогенератор ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией. Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами - коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

    Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В  одной его вертикальной шахте  расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

    Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном  в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение   пара происходит в  основном  барабане  большего  диаметра.  Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

    Размещение  над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

    Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

    Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный контур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции: по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах.

    Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование  температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

    Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева  питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

    Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный  для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твёрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

2. Расчет объемов  продуктов сгорания, объемных долей  трехатомных газов  и концентраций  золовых частиц в газоходах котла.

Расчет  энтальпий воздуха  и продуктов сгорания топлива

 

    2.1. Расчетные характеристики  топлива

    По  табл. I [1], П4.1 [2] определяем состав рабочей массы топлива, %:

− влажность  W^P= 9,0;

− зольность  A^P=34,6;

− сера колчеданная  =0,35;

− сера органическая =0,35;

− углерод  C^P=46,8;

− водород  H^P=2,9;

− азот N^Р=0,8;

− кислород O^P=5,2.

    Низшая  теплота сгорания =18,3 МДж/кг. 

    Приведенные характеристики, %∙кг/МДж:

             − влажность W^П=2,08;

− зольность  А^П=4,55.

    Коэффициент  размолоспособности К_ло=1,0.

    Выход летучих на горючую массу  =28,0 %.

    Температура начала размягчения золы t₂=1220 °С; начала жидкоплавкого состояния золы t₃=1360 °С. 

     2.2. Теоретический  объем воздуха 

    Теоретический объем воздуха  , м³ возд/кг, необходимый для сжигания 1 кг топлива при a=1 и нормальных физических условиях (t=0 °С, р=101325 Па), определяем по формуле (4-02) [1], (2.1) [2]: 

    

 

м³/кг. 

    2.3. Теоретические объемы  продуктов сгорания

    Теоретические объемы продуктов сгорания, получаемые при полном сжигании 1кг топлива с теоретическим количеством воздуха, м³/кг, определяем по формулам (4–04)¸(4–08) [1], (2,2)¸(2,5) [2]. 

    

/кг.

    

/кг.

    

 

    2.4. Коэффициент избытка  воздуха 

    Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки  для камерной топки с твердым удалением шлака принимаем по таблице XVII–XXI [1], 1.7 [2], a_т=1,2.

    Присосы воздуха в газоходах котла (на выходе из газохода) принимаем по табл. XVII [1], табл. 1.8 [2]:

− присосы  воздуха в топку Da_т=0,08;

− присосы  воздуха в фестон Da_Ф=0;

         − присосы воздуха в пароперегреватель  I ст. Da_ппI=0,015;

− присосы  воздуха в пароперегреватель II ст. Da_ппII=0,015;

− присосы  воздуха в экономайзер II ст.  Da_экII=0,02;

− присосы  воздуха в воздухоподогреватель II ст. Da _впI =0,03;

− присосы  воздуха в экономайзер I ст.  Da _экI=0,02;

         − присосы воздуха в воздухоподогреватель  I ст. Da_впI=0,03;

− присосы  воздуха в систему пылеприготовления Da_пл=0,1. 

    2.5. Объемы продуктов  сгорания 

    Объемы  продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц по газоходам котла представлены в табл. 2.1 (см. табл.4.1 [1], табл. 2.1 [2]).  

    Объемы  продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов

      и концентрации золовых частиц                        

                                                Таблица 2.1

Величина  и     расчетная     формула	Газоход
	топка,  фес-       тон		п/п I ст.	п/п II ст.		эк. II ст.	вп. II ст.	эк. I ст.	вп. I ст.
1	2		3	4		5	6	7	8
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева a¢¢=aт+ ΣΔai	1,2		1,215	1,23		1,25	1,28	1,3	1,33
2. Средний  коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева aср=(a¢+a¢¢)/2	1,2		1,2075	1,2225		1,24	1,265	1,29	1,315
3. Объём водяных паров, м3/кг = +     +0,0161(aср-1)∙	0,526		0,526	0,528		0,529	0,531	0,533	0,535
4. Полный объём  газов, м3/кг        VГ= +     +1,0161(aср-1)∙	6,144		6,180	6,253		6,338	6,459	6,581	6,702
Продолжение таблицы 2.1
1	2	3			4	5	6	7	8
5. Объёмная доля водяных паров = /VГ	0,083	0,083			0,082	0,081	0,079	0,078	0,076
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров rП= +	0,228	0,228			0,227	0,226	0,224	0,223	0,221
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива Gг=1-0,01AP + +1,306∙aср∙ , кг/кг При сжигании газа: Gг= +(dГ/1000)+ +1,306 ∙aср ∙ , кг/м3	8,144	8,191			8,284	8,394	8,55	8,706	8,862
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг µ зл= APaун /(100∙Gг), где aун – доля уноса золы из топки (см. табл. 4.6 [2]), aун = 0,95.	0,0404	0,0401			0,0397	0,0392	0,0384	0,0378	0,0371