Котельные установки и парогенераторы

Суммарная поглощающая способность газов  р_ns, r_ns=0,336

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами( по номограмме IX)[1]: К_r=0,98

Сила  поглощения запылённого потока: Кр·s=0,336·0,98=0,33

Коэффициент загрязнения(по номограмме XII)[1]: ε=0,015

Температура загрязнённой стенки:

tз=tкип+( Qб·Вр/Нр)·ε=194+(355·1344/17,86)·0,015=595

Коэффициент теплоотдачи излучения запылённого  потока(по номограмме XI)

α_л=64,3 ккал/м ч град

Тепловосприятие поверхности:

Qл= α_л/Вр·(ϑ-t_з)·Нл=64,3/1344·(1012-595)·17,86+356 ккал/кг(1490 кДж/кг)

Относительное расхождение величин тепловосприятий:

(Qл1-Qл)/Qл·100%=(355-356)/356·100%=0,28 %(что лежит в допустимых пределах)

Энтальпия газов за поверхностью:

I"=Í-(Qл/φ)=4449-(356/0,987)=4088 ккал/кг(17126 кДж/кг)

Температура газов за поверхностью: ϑ"=938 Сº

 

8.Расчёт  котельного пучка

Поверхность нагрева котельного пучка: Нп=326,87 м²

Диаметр труб: d=51×2,5 мм

Отношение поперечного шага труб к диаметру: 2,75

Отношение продольного шага труб к диаметру:1,96

Число рядов труб по ходу газов: Z=42

Живое сечение для прохода газов: F=3,48

Температура газов на входе в котельный  пучок: ϑ́=938 Сº

Энтальпия газов на входе в котельный  пучок: Í=4087 ккал/кг(17125 кДж/кг)

Температура газов на выходе из котельного пучка(принимается  с последующим уточнением): ϑ"=370 Сº

 

Энтальпия газов на выходе из котельного пучка: I"=1561 ккал/кг(7093 кДж/кг)

Тепловосприятие котельного пучка по балансу:

Qб=φ·(Í-I")=0,987·(4087-1561)=2493 ккал/кг910446 кДж/кг)

Температура кипения при Р=14кгс/см: 194 Сº

Средняя температура газов: ϑ=(ϑ́+ϑ")/2= (938+370)/2=654

Средний температурный напор:

∆t=(ϑ́+ϑ")/2,3·Ig((ϑ́-tкип)/(ϑ"-tкип))=(938-370)/2,3·Ig((938-194)/(370-194))=394

Объём газов в котельном пучке на 1 кг: Vг=12,32 м/кг

Объёмная  доля водяных паров: r_Н2О=0,114

Суммарный объём газов: r_n=0,242

Средняя скорость в котельном пучке:

Wг=(В·Vг·(ϑ+273))/(3600·F·273)= (1344·12,32·(654+273))/3600·3,48·273=4,5м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией(по номограмме II)[1]: α_к=32 ккал/м·ч·град

Коэффициент загрязнения(по номограмме XII)[1]: ε=0,015

Суммарная поглощательная способность газов: Р_nS=0,242·0,28=0,07

Коэффициент ослабления лучей: Кг=2,5

Сила  поглощения запылённого потока: КрS=2,5·0,07=0,175

Температура загрязнённой стенки: tз=tкип+(Qб·Вр)/Н·ε=194+((2363·1344)/326,87)·0,015=340

Коэффициент теплоотдачи излучением запылённого  потока(по номограмме XI)[1]:

αл=12 ккал/м·ч·град

Коэффициент теплопередачи: k=(αк+αл)/1+ε·(αк+αл)=(32+12)/1+0,015(32+12)=26 ккал/м·ч·град

Тепловосприятие котельного пучка(по уравнению теплопередачи):

Qт=k·Н·∆t/В=(26·326,87·394)/1344=2491 ккал/кг(10430 кДж/кг)

Относительное расхождение величин:

Qт-Qб/Qб·100%=(2491-2493)/2493·100%=0,08 %

Что не превышает допустимых 2%.

9.Расчёт  водяного экономайзера

Температура газов на входе: 370 Сº

Энтальпия газов на входе: 1561 ккал/кг (6541 кДж/кг)

Температура воды на входе в экономайзер: 104 Сº

Расход  воды через экономайзер с учётом продувки: (1+5/100)·20000=21000

Энтальпия воды на входе в экономайзер: 104,4 ккал/кг

Температура газов на выходе из экономайзера: 150 Сº

Энтальпия газов на выходе из экономайзера: 665 ккал/кг (2786 кДж/кг)

Тепловосприятие экономайзера по балансу: (1561-665+0,1·96)·0,987=894

Энтальпия воды на входе из экономайзера: iв˝=104,4+894·1344/21000=162 ккал/кг

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

Температура воды на выходе из экономайзера( в случае не кипящего экономайзера):

t˝=162 Сº

Температурный напор на входе:∆t΄=ϑ΄-t˝=370-162=208

Температурный напор на выходе: ∆t˝=ϑ˝-t΄=150-104=46

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

Средний температурный напор: ∆t=(ϑ΄-ϑ˝)/2,3·Ig(∆t΄/∆t˝)=(370-150)/2,3·Ig(208/46)=133Сº

Средняя температура  газов: ϑ=(ϑ΄+ϑ˝)/2=(370+150)/2=260

Средняя температура воды: t=(t΄+t˝)/2=(104+164)/2 =134

Температура загрязнённой стенки: 134+25=159

Объём газов на 1 кг топлива: Vг=13,3 м/кг

Объёмная  доля водяных паров: r_Н2О=0,107

Суммарный объём газов:r_n=0,226

Средняя скорость газов:

Wг=В·Vг·(ϑ+273)/3600·F·273=(1344·13,3·(260+273))/3600·1,44·273=6,7 м/с

Коэффициент теплоотдачи(по номограмме XVI)[1]: k=12,7 ккал/м·ч·град

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи:

Qт=k·Н·∆t/В=12,7·708·133/1344=890 ккал/кг(3729 кДж/кг)

Относительное расхождение величин тепловосприятий:

(Qт-Qб)/Qб·100%=(890-894)/894·100%=0,44%

Что не превышает допустимых 2%

Удельный  объём воды в экономайзере: 0,0010793

Скорость  воды в экономайзере:

Wв=Dэ·V/3600·f=21000·0,0010793/3600·0,0085=0,74 м/с

 

10. Определение невязки теплового  баланса котлоагрегата

Полезно использованное тепло от располагаемого тепла:

Q*=Qр·η·0,01=38653·91,29·0,01=35286 кДж/кг

Полезно использованное тепло в отдельных элементах  котлоагрегата:

В топке 19431 кДж/кг

В фестоне 160 кДж/кг

В камере догорания 1490 кДж/кг

В котельном  пучке 10430 кДж/кг

В водяном  экономайзере 3729 кДж/кг

Сумма полезно  использованного тепла по отдельным  элементам: 35240 кДж

Абсолютная  величина невязки теплового баланса  котлоагрегата:

∆Q=Q*-Q=35286-35240=46

Относительная величина невязки теплового баланса  котлоагрегата в %% от располагаемого тепла:

∆Q/Qр·100%=46/38653·100%=0,12%(Не превышает 0,5 %)

 

Сводная таблица теплового расчёта котлоагрегата

11.Аэродинамический  расчёт

Исходные  данные для расчёта установки:

В=1344 кг/ч; V=10,15 м/кг; α_т=1,1; α_yx=1,25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

Номер и наименование участка	Температура среды	Коэффициент избытка воздуха	Секундный расход среды (газов,воздуха)по уч-м,V,м/с
Участки газового тракта
Ir1От выхода из топки до выхода  из котельного пучка			11
IIгОт выхода из котельного пучка до экономайзера	370	1,15	11
IIIЭкономайзер	150	1,25
IVОт выхода из экономайзера до дымососа	145	1,25	7,7
V От дымососа до входа в дымовую  трубу	145	1,25	7,7
VI Дымовая труба	145	1,25	23,1
Расчёт дутья
Iв Воздухопровод от заборного окна до вентилятора	30		3,98
IIв От выхода из вентилятора до горелок и горелки	30		3,98

 

 

Исходные данные для расчёта

 

 

А) Расчёт тяги

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

Номер сопротив ления	Наименование сопротивления		Расчётные данные		Расчётная скорость	Коэффициент сопротив-ления и способ его определения	Сопротивление
I Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18   г от топочной камеры до выхода из котельного пучка
1.	Котельный пучок				4,7	7,89	0,45·7,89·1,15=4,08
IIг отвыхода из котельного пучка до входа в экономайзер
2.	Поворот на 5 (колено) с ост- рыми кромками		F2/F1=2,07/2,86=0,72		11/2,07=5,31	0,9·0,05·1,07=0,0482	0,7·0,0482=0,0337
3.	Поворот на 45 (колено) с ост- рыми кромками		1,77/2,07=0,86		11/1,77=6,21	1,3·0,25·1,08=0,351	1,1·0,351=0,369
4.	Поворот на 25 (колено) с ост- рыми кромками		1,67/1,77=0,94		11/1,67=6,59	1,35·0,12·1,09=0,177	1,12·0,177=0,198
5.	Поворот на 75 (колено) с ост- рыми кромками		1,38/1,67=0,83		11/1,38=7,97	1,1·0,65·1,1=0,787	1,7·0,787=1,338
6.	Конфузор в прямом канале		F2/F1=1,23/1,38=0,89		11/1,23=8,94	0,025·0,3=0,0075	2,2·0,0075=0,0165
7.	Трение на участке		L=4,3м Dэ=1,19м		7,1	0,015·4,3/1,19=0,05	0,05·1,2=0,06
8.	Суммарное со-противление на участке						3,065
IIIг Экономайзер
9.	Экономайзер				6,7	0,5·42=21	2·21·1,4=58,8
IVг От выхода из экономайзера до дымососа
10.	Диффузор в прямом канале		F2/F1=1,68/1,44=1,77		7,7/1,68=4,58	0,3	1,4·0,3=0,42
11.	Два последова-тельных пово-рота на90 с зак-руглёнными кромками		R/b=0,64 a/b=0,86 F2/F1=1,2/1,68=0,71		77/1,21=6,36	(0,15·1,025·1)+ (0,4·1,025·1)=0,154+0,41=0,564/0,53= =1,064	1,064·2,7=2,87
12.	Всасывающий карман				7,7/0,59=13,05	0,2п.2-32	0,2·7=1,4
13.	Трение на участке		L=8,1м Dэ=1,29		6,36	0,023·8,1/1,29=0,144	0,144·1,7=0,245
14.	Суммарное со-противление участка						4,935
Vг От выхода из дымососа до входа в дымовую трубу
15.	Диффузор за дымососом		F2/F1=0,94/0,4=2,35 L=2м;bl=0,79;l/bl=2,53		7,7/0,94=8,2	0,25	0,25·2,7=0,675
16.	Поворот диф-фузора на 60 с закруглёнными кромками		F2/F1=1,09/0,94=1,16: R/b=0,45 A/b=0,51		7,7/1,09=7,06	0,72·1,2·0,35=0,3	0,3·2,1=0,63
17.	Изменение се-чения(расширение)		Fм/Fб=1,09/1,2=0,91		7,7/1,2=6,42	0,025	0,025·1,8=0,045
18.	Поворот на 45		F2/F1=1		7,7/1,2=6,42	0,25·1,4·0,93=0,326	0,326·1,8=0,569
19.	Не симметрич-ный собираю-щий тройник		Fб/Fс=0,8·1,5/1,2·2,5=0,4;α=45;Qб/Qс=0,5		15,4/3=5,13	ζсб=1,2 ζсп=0,2	∆hб=1,2·1,5=1,8 ∆hс=-0,2;L=-0,2 Hд=1,8-0,2=1,6
20.	Трение на участке		Dэ=2·1,2·2,5/(1,2+2,5)=1,65L=40м		5,13	0,03·40/1,62=0,74	0,74·1=0,74
21.	Вход в трубу		F=3,5·1,2=4,2v		5,13	0,7	0,7·1=0,7
22.		Суммарное сопр.участка					4,96

Vl Дымовая труба
23.	Сопротивление дымовой трубы				0,798

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

 

 

Определение перепада полных давлений по газовому тракту; проверка наличия подпора  за дымососом и определение экономической  скорости.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

б)Выбор  размеров дымовой трубы

 

Наименование величин	Единица измерения	Расчётные данные	Способ определения	Расчётное значение
Расход газов через трубу (при подключении 3котлов)	м/с	2 Vr		3·7,7=23,1
Расход топлива на 3 котла	Кг/ч	3В		3·1344=4032
Расчётное содержан. сернистого ангидрида в дымовых газах	г/сек	Sp=2,9%	П III-44	5,56·2,9·4,032·(1-0,02)=63,7
То же  летучей золы	г/сек	Ap=0,3 Qн=9170 ккал/кг	П III-44	2,78·(0,3·9170/8100)·4,032·0,8=2,03
Расчётная высота дымовой трубы	м	Δt=145-20=125; m=1(задаёмся)	ФормулаIII-3	((1·160·63,7)/0,50,005)·1/1·23,1·125))=43
Принимаем высоту трубы по рис.III-44	м		Рис. III-44	45
Расчётная экономическая скорость газов на выходе из трубы	м/с		П III-46 Рис. III-46	17
Расчётный диаметр устья дымовой  трубы	м		Vтрб/ωэк·0,785	2,18
Принятый диаметр устья	м		Рис. III-44	2,4
Действительная скорость в устье  дымовой трубы	м/с		Vтр/Fо	14,09
Критерий R для верхнего(нулевого)участка  трубы, Rо		Уклон трубы i=0,01 Расчётная тем-ра воздуха 20 Сº	Формула III-4	2,57
Критерий R для нижележащего участка  трубы, R1		Уклон трубы i=0,01	Формула III-4	0,46
Максимум избыточного давления(на нулевом участке),ψм			Формула III-5а	0,34
Минимальное давление. которое должен создать диффузор, ψд			1,1·ψм	1,1·0,34=0,37
Геометрические размеры диффузора, dд,lд	м		Рис.III-48; ζ=0,02	1,14·2,4=2,47 0,7·2,4=1,68
Скорость газов на выходе из трубы  при установке диффузора	м/с		Vтр/Fш	23,1/0,785·2,74=3,92
Сопротивление дымовой трубы	мм вод.ст.		Формула 2-18б П 2-44	(0,05/8·0,01)·(3,92/2·0,132)=0,798