Расчет парового котла типа Е-75-40 ГМ

 

2. Расчетная поверхность нагрева каждого  ряда равна геометрической поверхности  всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине  трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м_²):

 

                             Hi=π*d*z_li*l_i                                   (6.2) 

H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м²,

H₄ = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м². 

    Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле 

      Н_ф = Н₁ + H₂ + Н₃ + Н₄ = 13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м²        (6.3)  

    Дополнительная  поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле H_доп = ΣF_ст*x^б, где F_ст – поверхность стен боковых экранов

    

Тогда H_доп = 7,44*0,93 = 6,92 м²                                      (6.4)

H_ф’ = H_ф + H_дoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м^₂                            (6.5)  

Эффективная толщина  излучающего слоя определяется по формуле: 

S_ф = 0,9d((4/π)(S₁S₂ / d^₂)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 – 1) = 1,15м. 

Исходные данные для поверочного теплового расчета  фестона представлены в таблице 6.2.  

Таблица 6.2.

Исходные  данные для поверочного теплового расчета фестона 

 
 

:

По таблице 2.2  для полученной при находят энтальпию газов за фестоном и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) ( ) (I_’’ф =  4214,5 ккал/кг.):

Тогда балансовое тепловосприятие фестона: 

Q_^бф = φ(I_’ф–I_’’ф) = 0,9919*(4720 – 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6) 

    

6. Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи  рассчитывается по формуле

                                          (6.7) 

где – тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, ;

k-  коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ;

-  температурный напор,  ;

- расчетный расход топлива, ;

 H - расчетная поверхность нагрева, . 

    

6. Коэффициент теплопередачи для фестона рассчитывается по формуле

 

                                  (6.8) 

где  α₁ - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле 

                                               α₁=ξ(α_к+α_л),                                   (6.9)  

где α_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

       α_л- коэффициент теплоотдачи излучением,

    ξ - коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучков ξ = 1. 

    

6. Для определения  коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитывают среднюю скорость газового потока

,

где υ = (υ^’’_ф + υ^’_Ф)/2 = 983,5 ^оС,   F = F_ср = 20,3 м;

W = (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с                            (6.10) 

α_к = α_н•C_z•C_s•C_ф = 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м²*ч*^оС)  

α_н = 38 ккал/(м²*ч*^оС) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

C_z  = 0,92 - поправка на число рядов труб по ходу газов,

C_s  = 1,05 - поправка на компоновку трубного пучка,

С_ф = 0,96 - поправка на изменение физических свойств среды - определяются по ном. 13 [4]. 

    

6. Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов  горения ад определяют по номограмме 19 [4] в зависимости от температур потока и стенки (α_н), а также от степени черноты продуктов горения а:

α_л = α_н*а.

a = 1 - e^-kpS, p = 1 кгс/см²,   S = 2,30:

a =1 –  e^{- 1,1*0,27*1,15} =  0,205 

α_л = 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м²•ч•^OC) 

    Для определения степени черноты  продуктов горения а используют формулу (5.13), где 

k•p•S=(k_г•r_п)•p•S

k_{г = 1,1}  определяются по номограммt 3нно.  

    Для использования номограммы 19 надо знать температуру загрязненной стенки: 

    t_з = t_н + 25 = 255 + 25 → α_н = 150 ккал/(м²*ч*^оС).

    α_л=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м²•ч•^OC)

    α₁ = = = 35+42,75 = 77,75 ккaл/(м²•ч•^OC) 

    

6. Коэффициент тепловой эффективности 

      

    

6. Тепловой  напор определяется по формуле:

                        ∆t_б = 1014 –255 = 759 ^оС,  ∆t_м = 953 – 255 = 698

        ^оС     (6.12)

    Подставляя  найденные k и Δt в формулу (6.7) находим

 ккал/кг

Правильность  расчета определяется выражением:

% < 5%

Т.к. тепловосприятие  фестона по уравнению теплового баланса и теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным. 

7. Определение тепловосприятий  пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.

 
    

7. Тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
7. Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле,

 ккал/кг       (7.1)

где D_ne – паропроизводительность котла, кг/ч;

      i_ne, i_н – соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара: по таблицам термодинамического состояния пара i_ne определяют по заданным температуре t_ne и давлению Р_пе перегретого пара; i_н – по давлению пара в барабане Р_б;

      Δi_no – съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара, ккал/кг. В котле Е-75-40 ГМ можно принять Δi_no = 10÷20 ккал/кг. 

    Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, принимается для упрощения расчетов равным нулю.

    В этом случае полное тепловосприятие  пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг. 

          Q_ne^к = Q_ne                                              (7.2) 

    Для газохода пароперегревателя уравнение  теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

                                             (7.3)

    Это уравнение решают относительно искомой  энтальпии газов за пароперегревателем, ккал/кг:

          (7.4)

где I_ф'' - окончательное значение энтальпии газов за фестоном;

      j - по формуле (3.7);

      I_хв^о - по формуле из пункта 3.6;

      Δα_ne - из табл. 1.1. 
 

    

7. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха задана, тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В данном случае есть предварительный подогрев воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рециркуляции горячего воздуха Тепловосприятие воздухоподогревателя равно:

,                                                                   (7.5)

где I⁰_гв – энтальпия теоретического объема горячего воздуха, по табл. 2.2. при ,

;

- энтальпия теоретического объема  воздуха перед воздухоподогревателем,  подогретого за счет подачи  части горячего воздуха на  всос дутьевого вентилятора или  в специально установленных калориферах. Из-за наличия предварительного подогрева величину I⁰_в’ = 81, ккал/кг, определяем по [3, табл. 2.3] и температуре воздуха t^’_в = 60 ^оС, перед воздухоподогревателем. 

     Отношение объема воздуха за воздухоподогревателем  к теоретически необходимому определяется по табл. 1.1:

    Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горячего воздуха к теоретически необходимому:

           (7.7)

    Температура воздуха перед воздухоподогревателем  t_в’ должна предотвращать конденсацию водяных паров из газового потока на стенки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпературной коррозии. Топливо в моем случае попадает в класс твердых влажных и в этом случае t_в’ = 50 ÷ 60⁰C. Принимаем t_в’ = 60°C. Из задания         t_гв = 190°С; t_хв = 30°С; Δα_вп=0,06 из табл. 1.1. 

 ккал/кг 

    Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг:

      

                                (7.8)

    Уравнение решают относительно I_эк”- энтальпия газов за водяным экономайзером, ккал/кг:

      

                                    (7.9)