Котельные установки и парогенераторы

16 рядов            26 рядов

по                          по

22                           20

трубы                       труб

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

Наружный диаметр труб :51 мм

Расположение труб: коридорное

Число рядов труб по ходу газов : 42

Средняя длина труб : 2,46 м  ;2,26м

Число труб котельного пучка:872 шт.

Шаг труб поперёк газового потока S1=110 мм , 315 мм , S_ср= 140 мм

Шаг труб вдоль газового потока S2=100мм

толщина газового излучающего  слоя :

Входное :

F=2 ,73x2, 75-22x2, 46x0,051=4,28²

Выходное:

F=2,1x2,63-20x2,26x0,051= 3,06м²

F_ср=(Н1+Н2)/((Н1/F2)),где

Н1 и Н2 площади нагрева  отдельных  участков котельного пучка 

Н1=π d L n=3,14· 0,051·2,46 ·352=138,67 м²

Н2- π d L  n=3.14 ·0.051·  2.26 ·520=188.2м²

F_ср=(138.67+188.2)/((138.67/4.28)+(188.2/3.06))=3.48м²

Суммарная площадь нагрева  Н=Н1+Н2=138.67+188.2=326.87м²

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

5)Водяной  экономайзер

                              5 рядов по 12 труб

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

                              5 рядов по 12 труб

                               5 рядов по 12 труб

 

                               5 рядов по 12 труб

 

В котельном агрегате применён чугунный ребристый водяной экономайзер ВТИ

Длина трубы : 2000 мм

Количество  труб : 12x20=240 шт.

Поверхность нагрева с газовой стороны 2,95x240=780м²

Сечение  для прохода газов : 0,12x12=1,44м²

сечение для прохода воды при 3 параллельно  включённых  трубах  3x0,785x0,06=0,0085м²

2. Топливо:

Рабочий состав ( по весу )

Углерод: С=83,4% Водород :Н=10% Кислород+ Азот :О+N=0,4% Сера :S=2,9%

Зола: А=0,3% Влага:W=3,0%

Низшая  теплота сгорания Q²_н=38429 кДж/кг

3. Коэффициенты избытка воздуха  , объёмы энтальпии продуктов сгорания по газоходам .

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки  α_т=1,1

Коэффициент избытка воздуха в других участках газового тракта получаются путём прибавления к α_т присосов воздуха ,принимаемых по РН 4-06 (1)

Объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Так как состав топлива принят табличный (по РН 2-01 (1)) , объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются при помощи РН 4-02 и РН 2-05 (1)

Результаты  расчёта сводятся в таблицы 1 и 2

Таблица 1 “Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева ”

Наименование величин		Размерность		V=10,15м/кг,VRO2=1,58м/кг,VN2=8,02м/кг, VH2O=1,32м/кг,Gg=0,05кг/кг
				Топка, фестон		Котельный пучок		Экономайзер
Коэффициент избыт-ка воздуха за газохо-дом α				1,1		1,15		1,25
Коэффициент из-бытка воздуха средний α				1,1		1,13		1,225
VH2O= VH2O+0,0161×(α-1) V+1,25 Gg		3 м/кг		1,4		1,404		1,419
Vr= VRO2+ VN2+ VH2O+(α-1)V	3 м/кг		12,02		12,32		13,3
rRO2=VRO2/Vr			0,131		0,128		0,119
rH2O=VH2O/Vr			0,116		0,114		0,107
m= rRO2+ rH2O			0,247		0,242		0,226

 

Таблица 2 Энтальпии продуктов сгорания

 

ϑ	Ir	Iв	I= Ir+(α-1)· Iв
			Топка,фестон 1,1		Кот.пучок 1,15		Экономайзер 1,25
			I	∆I	I	∆I	I	∆I
100	1508	1345					1844
								1883
200	3050	2707					3727
300	4638	4089			5251	1842
400	6268	5501			7093
500	7940	6947
600	9662	8426
700	11426	9934
800	13224	11464
900	15050	13018	16351
				2027
1000	16919	14594	18378
				2050
1100	18809	16194	20428
				2075
1200	20723	17803	22503
				2096
1300	22655	19437	24599
				2125
1400	24616	21080	26724
				2131
1500	26581	22735	28855
				2138
1600	28563	24398	31003
				2256
1700	30562	26070	33259
				2088
1800	32573	27738	35347
				2193
1900	34597	29435	37540
				2198
2000	36625	31128	39738

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

4. Тепловой баланс и  расход топлива Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

.

Q_н-низшая теплота сгорания топлива ,Q_т-физическое тепло топлива,Q_д-внесённое тепло при наличии парового дутья

Q_т=Cm tm ,где

Cm-теплоёмкость мазута :Cm=(1,7375+0,00251t)=(1,7375+0,00251x110)=2,01 кДж/кг, отсюда

Q_т=2,04×110=221 кДж/кг

Q_д=G_д(i_д-2510),где

I_д-энтальпия пара , идущего на дутье

 Q_д=0.05(2756-2610)=12 кДж/кг , тогда

Q_р=(38420+221+12)=38653

Примем температуру  уходящих газов : 9_yx=150C

Энтальпия уходящих газов : I_yx=2786 кДж/кг

энтальпия теоретически необходимого количество воздуха (по табл. 2 )I_в=402 кДж/кг

Потеря тепла  от механического недожога g₄=0

Потеря тепла  с уходящими газами : g₂=(I_yx-α_yx I_B) (100-g₄)|Q_p

g₂=(2786-1.25×402)×(100-0)/38653=5.91%

Потери тепла  от химического недожога : g₃(по РН 5-02)(1)=1,5%

Потери тепла  в окружающую среду :g₅( по графику РН 5-01) (1)=1,3%

Коэффициент сохранения тепла :φ=1-g₅/100=1-1,3/100=0,987.

Сумма тепловых потерь : ∑_g=g₂+g₃+g₅=5.91 +1.5+1.3=8.71%

Коэффициент полезного действия :η=100-∑_п=100-8,71=91,29%

Энтальпия насыщенного  пара : I_нп=2789кДж/кг

Полезно используемое тепло :

Q_ка=D(I_нп-I_пв)=20000(2789-437)=47040000кДж\кг

Количество  тепла , затраченное на нагрев продувочной  воды :

Q_пр=0,01 g_прD(I_кип-I_пв)=0,01· 5· 20000 (826-437)=389000кДж/кг

Суммарное количество тепла :

Q_сум=Q_ка+Q_пр=47040000+389000=47429000 кДж/кг

Полный расход топлива :

B=(Q_сум×100)/(Q_p×η)= 47429000×100/38653×91,29=1344 кг/ч

 

 

5.Расчёт  топки

Объём топочной камеры: V_т=52042 м³

Полная лучевоспринимающая поверхность: Н_л=43,32 м²

Степень экранирования топки: Ψ=0,49

Поправочный коэффициент  β(по РН 6-02)[1] β=0,75

Эффективная степень черноты  факела a_ф: β_a=1×0,75=0,75

Условный коэффициент  загрязнения ζ (по РН 6-02) [1] ζ=0,9

Степень черноты топки  a_т(по РН 6-02) [1] a_т=0,71

Коэффициент избытка воздуха  в топке α_т=1,1

Температура воздуха =30Сº

Присос воздуха в топку: ∆α_т(по РН 4-06)[1] ∆α_т=0,05

Отношение количества воздуха  к теоретически необходимому:

β˝_вп= α_т -∆α_т=1,1-0,05=1,05

 

 

Энтальпия воздуха 402 кДж/кг

Тепло, вносимое воздухом в топку: Q_в= β˝_вп×I_в=1,05×402=422 кДж/кг

Тепловыделение  в топке на 1 кг топлива:

Q_т=Q_р×(100-g₃)/100+Q_в=38653×(100-1,5)/100+402=38475 кДж/кг

Теоретическая температура горения(по табл.2) ϑ_a=1943 С^º

Тепловыделение  на 1 м поверхности нагрева:

В_р· Q_т/ ζ· Н_л=1344·38475/0,9·43,42=1323261 кДж/м·ч

Температура газов на выходе(по номограмме): ϑ˝_т=1020 Сº

Энтальпия газов  на выходе из топки (по табл.2) I˝_т=18788кДж/кг

Тепло, переданное излучением в топке:

Q_л=φ·( Q_т- I˝_т)= 0,987·(38475-18788)=19431 кДж/кг

Тепловая  нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева:

В_р· Q_л/ Н_л=1344·19431/43,32=602845 кДж/м²·ч

Видимое теплонапряжение  топочного объёма:

В_р·Q_н/ V_т=1344·38420/52,42=985053 кДж/м³·ч (лежит в пределах рекомендуемых РН 5-02 значений)

 

6.Расчёт  фестона

Полная поверхность  нагрева Н=4,72 м²

Лучевоспринимающая поверхность фестона: Н_л.п.=3,07 м²

Диаметр труб: 51×2,5 мм

Относительный шаг поперечный: 2,16

Относительный шаг продольный: 5,88

Число рядов  труб по ходу газов: 2

Живое сечение  для прохода газоф: F=3,25 м

Эффективная толщина излучающего слоя: s=0,698

Расчётная поверхность  нагрева: Н_р=Н-Н_л.п.=4,72-3,07=1,65 м²

Температура газов перед фестоном: ϑʹ=1020 Сº

Энтальпия газов  перед фестоном: Iʹ=18788 кДж/кг(4484 ккал/кг)

Температура газов после фестона(принимается  с последующим уточнением) ϑ˝=1012 Сº

Энтальпия газов  за фестоном: I˝=18829 кДж/кг(4449 ккал/кг)

Тепловосприятие фестона: Q_б=φ·(Iʹ-I˝)=0,987·(4484-4445)=38,49

Температура кипения при давлении в барабане 14 кг/см=194 Сº

Средняя температура  газов: ϑ=(ϑʹ+ϑ˝)/2=(1020+1012)/2=1016 Сº

Средний температурный  напор: ∆t=ϑ-t_кип=1016-194=822 Сº

Объём газов  на 1 кг топлива при α=1,1: V_г=12,02 м/кг

Объёмная  доля Н₂О: r _Н2О=0,116

Объёмная  доля трёхатомных газов: r_n=0,247

Средняя скорость газов в фестоне:

ω=(Вр/3600)·(Vг/F)·((ϑ+273)/273)= (1376/3600)·(12,02/3,25)·((1016+273)/273)=6,7м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией α_к(по номограмме III)[1]=38 ккал/(м·ч·град)

Коэффициент загрязнения ε(по номограмме XIII)[1]=0,015 (м·ч·град)/ккал

Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов: P_ns=0,247·0,698=0,172

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами: k_r(по номограмме IX)=1,4

Сила поглощения запылённым потоком: Крs=( k_r· r_n)·р_s=(104·0,247)·0,616=0,213

Температура загрязнённой стенки труб:

Т_з=tср+Qб· Вр/Нр·ε=194+37,51·1344/1,65·0,015=652 Сº

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

 

 

 

Коэффициент теплоотдачи излучением запылённого  потока: (по номограмме XI)

α_л=49 ккал/м·ч·град

Коэффициент теплопередачи

К=(38+49)/(1+0,015·(38+49))=38 ккал/м·ч·град

Тепловосприятие фестона(по уравнению теплообмена):

Q_т=(k·Нр·∆t)/Вр=(38·1,65·822)1344=38,34(160 кДж/кг)

Отношение расчётных  величин тепловосприятия:

Q_т/ Qб·100%=38,34/38,49·100%=99,61%

Так как значения Q_тиQ_б разнятся меньше, чем на 5%, поэтому перерасчёт не производится.

 

7.Расчёт  камеры догорания

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

 

Лучевоспринимающая поверхность труб: Нл=17,86 м²

Эффективная толщина газового слоя: s=1,42 м

Температура газов перед поверхностью(принимается  из расчёта фестона) ϑ́=1012 Сº

Энтальпия газов перед поверхностью 4449 ккал/кг(18641 кДж/кг)

Тепловосприятие поверхности(принимается с последующим  уточнением) 355 ккал/кг

Объёмная  доля Н₂О: r_Н2О=0,116

Объёмная  доля трёхатомных газов: r_n=0,247