Котельные установки

    Теоретический  объем  трехатомных  газов VRO2=1,06 м³/м³

    Теоретический  объем  азота  VN2=7,84 м³/м³

    Теоретический  объем  водяных  паров  VH2O=2,20 м³/м³

    Теоретический  объем  дымовых  газов  Vг=11,11 м³/м³

    Конструктивные  характеристики  теплогенератора  ДЕ – 6,5 – 14(2.табл. П1).

Параметры:

    Паропроизводительность  – 6,5 т/ч

    Давление  пара  на  выходе  из  котла  – 1,4 МПа

    Объем  топки – 11,2 м³

    Поверхность  стен  топки – 30 м²

    Площадь  радиационной  поверхности  нагрева  – 27,9 м²

    Площадь  поверхности  нагрева  конвективных  пучков – 68 м²

    Поперечный  шаг  труб – 110 мм

    Продольный  шаг  труб - 110 мм

    Площадь  живого  сечения  для  прохода  топочных  газов – 0,35 м²

    Число  рядов  труб  по  ходу  продуктов  сгорания (1 и 2 пучок) – 26.

    Тип  горелки  ГМ – 4,5 (1).

    Вид  топлива: газ. 
 
 
 

    2.2. Расчет объемов, И энтальпии воздуха, И  продуктов сгорания 

    Коэффициент избытка воздуха в топке α т принимается в зависимости от вида топлива и способа сжигания, который по мере движения продуктов сгорания   по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обусловлено  тем, что для котлов, работающих под разряжением, давление в топке и газоходах меньше давления окружающего воздуха, и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха, в газовый тракт агрегата.

    Присосы  воздуха  ∆α для каждого элемента котла равны:

• 0,05 - для пароперегревателя, воздухоподогревателя, первого конвективного пучка (газохода);
• 0,1 - для второго конвективного пучка (газохода), чугунного экономайзера с обшивкой, стального экономайзера;
• 0,2 - для чугунного экономайзера без обшивки.

    Средний коэффициент избытка воздуха αср. для каждой поверхности нагрева определяется как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до α' и после α" газохода. Результаты расчёта действительных объёмов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводятся в табл.1. Расчёты выполняются на 1 м³ (при нормальных условиях) природного газа.

    Количество  теплоты, содержащейся в воздухе  или продуктах сгорания,

называют  теплосодержанием, или энтальпией. Расчёт энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха,           α >1после каждой поверхности нагрева. Расчёт производится для всего возможного диапазона температур поверхности нагрева 100 ÷ 2000 °С. 
 
 
 
 
 

    Определяем  действительный  объем  водяных  паров  VH2O, м³/м³,по формуле:

VH2O= VH2O+0,0161 (α СР  - 1) V⁰

где  VH2O - теоретический  объем  водяных  паров,  м³/м³

    α СР.- средний коэффициент избытка воздуха

    V⁰ - теоретический объем воздуха, м³/м³

VH2O(т) = 2,20+0,0161 (1,05 – 1) 9,91 = 2,20

VH2O(г) = 2,20+0,0161 (1,125 – 1) 9,91 = 2,22

VH2O(э) = 2,20+0,0161 (1,25 – 1) 9,91 = 2,24

    Определяем  суммарный  объем  продуктов  сгорания  V⁰г, м³/м³, по формуле:

V⁰г = VRO2 +VN2 +VH2O (α СР  - 1) V⁰

где  VRO2 - теоретический объем трехатомных газов, м³/м³

    VN2 - теоретический объем азота, м³/м³

V⁰г(т) = 1,06+7,84+2,20+  (1,05 – 1) 9,91 = 11,59

V⁰г(г) = 1,06+7,84+2,22+(1,125 – 1) 9,91 =12,36

V⁰г(э) = 1,06+7,84+2,24+(1,25 – 1) 9,91 = 13,61

    Энтальпия  трехатомных  газов VRO2,  азота  VN2, водяных  паров  VH2O и избыточного воздуха ∆ ЈB, вычисляются  по  формулам:

JRO2 = VRO2 (Cυ)RO2

JN2 = VN2 (Cυ)N2

JH2O = VH2O (Cυ)H2O

∆ ЈB = (α - 1) V⁰(Cυ)B

где  (Cυ)RO2, (Cυ)N2, (Cυ)H2O, (Cυ)B – энтальпии  1м³ трехатомных  газов, азота,              

    водяных  паров  и  воздуха, кДж/ м³

    Энтальпии  продуктов  сгорания  JГ  при коэффициенте  избытка воздуха     α > 1  вычисляют суммированием

JГ = JRO2+ JN2+ JH2O+∆ ЈB

    Результаты  расчета  энтальпии  продуктов  сгорания  по  поверхностям  нагрева  котлоагрегата  сводятся  в  табл.2. По  этим  данным  строится  J – υ  диаграмма  продуктов  сгорания.

    2.3 Тепловой баланс  и расход топлива 

    При  работе парового котла вся поступившая  в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре и на покрытие различных  потерь теплоты. Тепловой баланс сводится в таблицу 3, и при расчете учитываются вид топлива, тип теплогенератора, параметры пара и воды.

    Потери  теплоты от наружного ограждения  q₅ зависят прямопропорционально от номинальной нагрузки парового котла D_ном, т/ч и обратнопропорционально от расчетной нагрузки парового котла - В, т/ч. Потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла q₅ определяются по таблице П4.

    Коэффициент полезного действия брутто парового котла определяется по уравнению обратного теплового баланса. Расчетный расход топлива В_р при сжигании газа равен полному расходу - В, т.к. потери тепла от немеханической неполноты сгорания q₄ =0. Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива пользуются понятием условного топлива.

    Условным  топливом называют такое топливо, теплота  сгорания которого равно 29308 кДж/кг. Пересчет расхода натурального топлива В  на условное В_у производится с помощью теплового эквивалента по формуле:

    

    Расчет  теплового баланса и расхода топлива сводится в табл.3. 
 
 
 
 
 
 
 

    2.4.Расчет  топочной камеры 

    При проектировании и эксплуатации теплогенератора  выполняется поверочный расчет топочных устройств. Конструктивный расчет производится только при разработке новых агрегатов. При расчете топки по чертежам или конструктивным данным необходимо определить: объем топочной камеры, степень ее экранирования  площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих (радиационных) поверхностей нагрева, а также конструктивные характеристики труб экранов (диаметр и шаг труб).

    Поверочный  расчет топок производится в такой  последовательности.

    1.Предварительно  задаются температурой продуктов  сгорания на выходе из топочной  камеры: для промышленных паровых  котлов рекомендуется принимать  эту температуру при сжигании газа 1000 ^оС.

    2. Для принятой температуры энтальпия  сгорания на выходе из топки  определяется по рисунку 2.

    3.Вычисляются  коэффициенты и параметры топочной  камеры:

       ·коэффициенты загрязнения и тепловой эффективности экранов;

       ·эффективная толщина излучающего слоя;

       ·суммарная поглощательная способность трехатомных газов и водяных паров;

       ·коэффициент ослабления лучей;

       ·степень черноты светящейся и несветящейся части факела;

       ·видимое теплонапряжение топочного объема;

       ·эффективная степень черноты факела;

       ·степень черноты топки;

       ·полезное тепловыделение в топке;

       ·теоретическая температура горения;

       ·средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания.

    4.Вычисляется  действительная температура газов  на выходе из топки.

    5. Полученная температура сравнивается  с принятой ранее. Расхождение не должно превышать более ± 100⁰С. Расчет сводится в таблицу 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.5. Расчет  конвективных  поверхностей  нагрева

    Конвективные  поверхности нагрева паровых  теплогенераторов играют важную роль в процессе получения пара. В паровых котлах - это кипятильные трубы, расположенные в газоходах, трубы пароперегревателя.

    Продукты  сгорания, покидающие топочную камеру, передают теплоту наружной поверхности  труб путём конвекции и лучеиспускания. От наружной поверхности труб к внутренней, теплота передаётся через металлическую стенку теплопроводностью, а от внутренней поверхности к воде и пару - конвекцией. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева зависит от интенсивности теплопередачи, т.е. передачи теплоты от продуктов сгорания к воде и пару.