Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Ноября 2011 в 15:24, курсовая работа
Современный котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, и защиту окружающей среды от вредных выбросов.
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Конструктивные характеристики котельного агрегата 5
1.2 Выбор топочного агрегата 8
1.3 Выбор и характеристика конвективной поверхности и экономайзера 8
1.4 Организация топливоподачи 9
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 10
2.1 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 10
2.2 Расчет энальпии воздуха и продуктов сгорания 11
2.3 Расчет потерь теплоты, КПД и расходов воздуха 14
2.4 Расчёт топочной камере 16
2.5 Расчёт конвективной поверхности 19
2.6 Расчет экономайзера 29
2.7 Проверка теплового баланса 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 33
При выполнении расчёта топочной камеры определяются температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решётки и топочного объёма при известных значениях объёма топочной камеры, степени её экранирования и площади лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также конструктивных характеристик труб экранных и конвективных поверхностей нагрева (диаметра труб, расстояния между осями труб s1 и между рядами s2). Расчёт сведем в таблицу 10, где найдём все необходимые характеристики топочной камеры.
Таблица 8
| N0 п/п | Определяемая величина | Об-е | Размерность | Источник определения | Расчёт | |
| 1 | Геометрические характеристики топочной камеры | |||||
| Объём топочной камеры | м3 | |||||
| Геометрические
характеристики
экранов |
S e |
мм | По чертежу |
S = 80 e = 40 | ||
| Площадь поверхности топочной камеры и камеры догорания | м2 | |||||
| 2 | Температура продуктов сго-рания на выходе из топки | °С | Предварительно задаёмся | |||
| 3 | Энтальпия продуктов сго-рания на выходе из топки | По температуре продуктов сгорания на выходе из топки из диаграммы | ||||
| 4 | Тепловыделение в топочной камере | |||||
| 5 | Средний коэффициент тепловой эффективности экранов | - |
|
|||
| Угловой коэффициент экрана | - | По номограмме
в зависимости от формы и взаимного расп.
тел,
находящихся в лучистом теплооб. друг с другом
|
||||
| 6 | Эффективная толщина излучающего слоя | м | ||||
| 7 | Коэффициент ослабления лучей |
|
||||
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | ||||||
| Объёмная доля водяных паров | - | Таблица 5 | ||||
| Парциальное давление трёхатомных газов | МПа | |||||
| Давление в топочной камере котлоагрегата | МПа | Принимается для агрегатов работающих без наддува | ||||
| Суммарная объёмная доля трёхатомных газов | - | Таблица 5 | ||||
| Температура продуктов сго-рания на выходе из топки | К | |||||
| 8 | Степень черноты факела | - | ||||
| 9 | Степень черноты топки | - | ||||
| Площадь зеркала горения | R | м2 | ||||
| 10 | Относительное положение максимума температуры пламени | - | Принимается для слоевых топок при сжигании топлива в толстом слое | = | ||
| Параметр М | - | |||||
| 11 | Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания |
-определяем по диаграмме по |
||||
| 12 | Действительная
температура на выходе из топки |
°С | ||||
Так как полученное значение действительной температуры на выходе из топки °С по формуле 12 таблицы 8 отличается от принятого значения равного 800 °С менее чем на 100 °С, то расчёт топочной камеры считаем законченным.
При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Расчёт выполняется для 1 кг сжигаемого топлива при нормальных условиях. Расчёт сведем в таблицу 9 и 12, где найдём все необходимые характеристики конвективных поверхностей нагрева.
Таблица 9 - Тепловой расчёт первого
конвективного пучка
| N0 п/п | Определяемая величина | Обозначение | Размерность | Источник определения | Расчёт | |||
| 1 | Геометрические характеристики 2-го конвективного пучка | |||||||
| Площадь поверхности нагрева | м2 | |||||||
| Площадь поверхности нагрева конвективного пучка | м2 | Из характеристики котельного агрегата | ||||||
| Общее число труб, расположенных в газоходе | - | По чертежу | ||||||
| Число труб, расположен-ных в 1-ом конвективном пучке | - | По чертежу | ||||||
| Шаг кипятильных труб по длине котла | мм | По чертежу | ||||||
| Шаг кипятильных труб по ширине котла | мм | По чертежу | ||||||
| Относительный
продольный
шаг |
- | |||||||
| Относитель-ный поперечный шаг | - | |||||||
| Наружный диаметр труб | мм | По чертежу | ||||||
| Живое сечение для прохода продуктов сгорания | м2 | |||||||
| Размер газохода в расчётном сечении | м | По чертежу | 2,24 | |||||
| Размер газохода в расчётном сечении | м | По чертежу | ||||||
| 2 | Температура продуктов сгорания после газохода | °С | Предварительно задаёмся | |||||
| 3 | Тепловосприятие пучка по тепловому балансу | |||||||
| Энтальпия газа перед пучком | По действительной температуре на выходе из1-го конвективного пучка °С из диаграммы | =7200 | ||||||
| Энтальпия газа после пучка | По температуре продуктов сгорания после газохода из диаграммы |
|
| |||||
| Величина присоса воздуха в 2-ом конв. пучке | - | | ||||||
| Энтальпия теоретического объёма воздуха в воздухоподогреватель | Таблица 6 | | ||||||
| 4 | Средняя расчётная температура продуктов сгорания в газоходе | °С | ||||||
| Температура продуктов сго-рания на выхо-де из 1-го конвективного пучка | °С |
| ||||||
| 5 | Температурный напор | °С | ||||||
| Температура
насыщения или кипения в |
°С | Из характеристики котельного агрегата |
| |||||
| 6 | Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | |||||||
| Расчётный расход топлива | Таблица 8 | Вр = 0,0907 | ||||||
| Объём продуктов сгорания на 1 кг твёрдого топлива | Таблица 5 | VГ = 10,256 | ||||||
| 7 | Коэффициент теплоотдачи конвекцией от прод. сгорания к поверхности нагрева | |||||||
| 8 | Коэффициент теплоотдачи | По номограмме в зависимости от и | ||||||
| Поправка на число рядов труб по ходу прод. сгорания | - | По номограмме в завис. от числа рядов труб |
|
| ||||
| Поправка на геометрическую компоновку пучка | - | По номограмме в зависимости от и | | |||||
| Поправка на изменение физических параметров потока | - | По номограмме в зависимости от и | ||||||
| Объёмная доля водяных паров | - | Таблица 5 |
= 0,0696 | |||||
| 9 | Толщина излучающего слоя | м | ||||||
| 10 | Суммарная оптическая толщина потока | - | ||||||
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | Определяем по номограмме | |||||||
| Парциальное давление трёхатомных газов | МПа | = 0,1·0,1767 = 0,01767 | ||||||
| Суммарная объёмная доля трёхатомных газов | - | Таблица 5 |
0,1767 | |||||
| Давление в газоходе | МПа | Принимается для агрегатов работающих без наддува | =0,1 | |||||
| Степень черноты | - | |||||||
| Температура загрязнённой стенки | °С | | ||||||
| Температурная разность | °С | Принимается при сжигании твёрдого топлива |
| |||||
| Коэффициент теплоотдачи для запылённого потока | - | |||||||
| Суммарный коэффициент теплоотдачи | ||||||||
| Коэффициент использования | - | Принимается для поперечно омываемых пучков | | |||||
| Коэффициент теплопередачи | ||||||||
| Коэффициент тепловой эффективности | - | По таблице в зависимости от вида сжигаемого топлива | | |||||
| 11 | Средний температурный напор | °С | ||||||
| 12 | Количество теплоты, передаваемой в пучке |
| ||||||
| 13 | Действительная температура продуктов сгорания после 1-го конвективного пучка | °С | По принятым значениям и 600 °С и значениям и | = 495 | ||||
Действительная
температура продуктов сгорания
после 1-го конвективного пучка
Рисунок 2 - Графическое
определение расчетной температуры продуктов
сгорания после 1-го конвективного пучка
Из рисунка нашли = 510 оС. Т.к. входит в диапазон ,то расчёт 1-го конвективного пучка считаем оконченным.
Таблица
10 - Тепловой расчёт второго конвективного
пучка
| N0 п/п | Определяемая величина | Обозначение | Размерность | Источник определения | Расчёт | |||
| 1 | Геометрические характеристики 2-го конвективного пучка | |||||||
| Площадь поверхности нагрева | м2 | |||||||
| Площадь поверхности нагрева конвективного пучка | м2 | Из характеристики котельного агрегата | ||||||
| Общее число труб, расположенных в газоходе | - | По чертежу | ||||||
| Число труб, расположен-ных в 1-ом конвективном пучке | - | По чертежу | ||||||
| Шаг кипятильных труб по длине котла | мм | По чертежу | ||||||
| Шаг кипятильных труб по ширине котла | мм | По чертежу | ||||||
| Относительный
продольный
шаг |
- | |||||||
| Относитель-ный поперечный шаг | - | |||||||
| Наружный диаметр труб | мм | По чертежу | ||||||
| Живое сечение для прохода продуктов сгорания | м2 | |||||||
| Размер газохода в расчётном сечении | м | По чертежу | 2,24 | |||||
| Размер газохода в расчётном сечении | м | По чертежу | ||||||
| 2 | Температура продуктов сгорания после газохода | °С | Предварительно задаёмся | |||||
| 3 | Тепловосприятие пучка по тепловому балансу | |||||||
| Энтальпия газа перед пучком | По действительной температуре на выходе из1-го конвективного пучка °С из диаграммы | =7200 | ||||||
| Энтальпия газа после пучка | По температуре продуктов сгорания после газохода из диаграммы |
|
| |||||
| Величина присоса воздуха в 2-ом конв. пучке | - | | ||||||
| Энтальпия
теоретического объёма воздуха в воздухоподогреватель |
Таблица 6 | | ||||||
| 4 | Средняя расчётная температура продуктов сгорания в газоходе | °С | ||||||
| Температура продуктов сго-рания на выхо-де из 1-го конвективного пучка | °С |
| ||||||
| 5 | Температурный напор | °С | ||||||
| Температура
насыщения или кипения в |
°С | Из характеристики котельного агрегата |
| |||||
| 6 | Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | |
||||||
| Расчётный расход топлива | Таблица 8 | Вр = 0,0907 | ||||||
| Объём продуктов сгорания на 1 кг твёрдого топлива | Таблица 5 | VГ = 10,256 | ||||||
| 7 | Коэффициент теплоотдачи конвекцией от прод. сгорания к поверхности нагрева | |||||||
| 8 | Коэффициент теплоотдачи | По номограмме в зависимости от и | ||||||
| Поправка на число рядов труб по ходу прод. сгорания | - | По номограмме в завис. от числа рядов труб |
|
| ||||
| Поправка на геометрическую компоновку пучка | - | По номограмме в зависимости от и | | |||||
| Поправка на изменение физических параметров потока | - | По номограмме в зависимости от и | ||||||
| Объёмная доля водяных паров | - | Таблица 5 |
= 0,0675 | |||||
| 9 | Толщина излучающего слоя | м | ||||||
| 10 | Суммарная оптическая толщина потока | - | ||||||
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | 18 | 16,5 | ||||||
| Парциальное давление трёхатомных газов | МПа | = 0,1·0,1702= 0,017 | ||||||
| Суммарная объёмная доля трёхатомных газов | - | Таблица 5 |
0,1702 | |||||
| Давление в газоходе | МПа | Принимается для агрегатов работающих без наддува | =0,1 | |||||
| Степень черноты | - | |||||||
| Температура загрязнённой стенки | °С | | ||||||
| Температурная разность | °С | Принимается при сжигании твёрдого топлива |
| |||||
| Коэффициент теплоотдачи для запылённого потока | - | |||||||
| Коэффициент теплоотдачи | По номограм-
Ме в зависимости от и |
°С
|
°С
| |||||
| Суммарный коэффициент теплоотдачи | ||||||||
| Коэффициент использова-ния | - | Принимается для поперечно омываемых пучков | | |||||
| Коэффициент теплопередачи | ||||||||
| Коэффициент тепловой эффективнос-ти | - | По таблице в зависимости от вида сжигаемого топлива | | |||||
| 11 | Средний температур-ный напор | °С | ||||||
| 12 | Количество теплоты, передаваемой в пучке | |||||||
| 13 | Действительная температура продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка | °С | По принятым значениям и 400 °С и значениям и | = 380 | ||||
Действительная
температура продуктов сгорания
после 2-го конвективного пучка
Рисунок
3 - Графическое определение расчетной
температуры продуктов сгорания после
2-го конвективного пучка.
Из
рисунка нашли
= 380 оС. Т.к. входит в диапазон
,то расчёт 2-го конвективного пучка
считаем оконченным.
При установке водяного экономайзера рекомендуется следующая последовательность его расчёта.
Таблица 11
| N0 п/п | Определяемая величина | Обозначение | Размерность | Источник определения | Расчёт |
| 1 | Тепловосприятие водяного экономайзера | ||||
| Энтальпия газов перед экономайзе-ром | По температуре продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка из диаграммы = = 380 °С | ||||
| Энтальпия газов после экономайзе-ром | По температуре уходящих газов °С из диаграммы | ||||
| Величина присоса воздуха в экономайзере | - | ||||
| Энтальпия теоретическо-го объёма воздуха | Таблица 6 | ||||
| 2 | Энтальпия воды после экономайзера | ||||
| Энтальпия воды перед экономайзе-ром | Таблица 6 | 209,3 | |||
| Паропроизводительность котла | Характеристики котельного агрегата | 2,4 | |||
| Расход продувочной воды | Таблица 6 | 0,12 | |||
| 3 | Температура воды на выходе из водяного экономайзера | °С | |||
| 4 | Температурный напор в экономайзере | °С | |||
| 5 | Действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере | ||||
| Объём продуктов сгорания на 1 кг твёрдого топлива | Таблица 5 | 10,83 | |||
| Среднеарифметическая
температура продуктов сгорания |
°С | ||||
| Площадь живого сечения для похода продуктов сгорания | м2 | ||||
| 6 | Коэффициент теплопереда-чи экономайзера | ||||
| Коэффициент теплопереда-чи экономай-зера по номог-рамме | По номограмме
в зависимости от |
||||
| 7 | Площадь нагрева экономайзера | м2 | |||
| 8 | Общее число труб в экономайзере | - |
| ||
| 9 | Число горизонтальных труб | - |
Компоновка экономайзера будет иметь следующий вид:
Рисунок 4 - Компоновка экономайзера
При проверке теплового баланса определяют его невязку, которая не должна превышать :
Величины, необходимые для определения невязки теплового баланса занесём в таблицу 12
Таблица 12
| N0 п/п | Определяемая величина | Обозначение | Размерность | Источник определения | Расчёт |
| 1 | Невязка теплового баланса | ||||
| 2 | Тепловосприятие конвективны-ми поверх-ностями | Qк | |||
| 3 | Тепловосприятие
лучевоспри-нимающими поверхностя-ми |
Qл | |||
| 4 | Тепловосприятие водяного экономайзера | Из расчета 5.2 | 3544 |
Т. о имеем
Можем считать
произведенный расчет верным.