Проект производственно-отопительной котельной мощностью 115,17 МВт

q_6шл.= 0, так как топливо газ;

q_6охл= 0, так как охлаждение элементов котлоагрегата Е-50-1,4ГМ не предусматривается его конструкцией.

КПД брутто котельного агрегата определяется по уравнению обратного баланса:

                              , %   (2.3.1.5) 

Потеря теплоты с  уходящими газами q₂ рассчитываем по формуле:

       , %                            (2.3.1.6)

        где  Н_ух– энтальпия уходящих газов из котлоагрегата, определяется из таблицы 2.2.1 при соответствующих значениях и выбранной температуре уходящих газов, кДж/м³; принимаем предварительно температуру уходящих газов Т_ух= 150^оС, ;

     Н_ух = 2624,5 кДж/м³;

     Н_х.в.^о – энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 30 ^оС, определяем по формуле:

                               , кДж/м³                                                                      (2.3.1.7)

                                                         кДж/м³                                                                     

Потери теплоты от химического недожога q₃ для природного газа равны 0,5 % . [1]

Потери теплоты от механического недожога q₄ для природного газа принимаем q₄ = 0.

Определяем q₂:

                                  .

Потери теплоты от наружного  охлаждения q₅ определяем по формуле:

                                                                                                                 (2.3.1.8)

        где  q_5ном- потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла: для котла Е-50-1,4ГМ q_5ном=1,25% [1];

       D_ном- номинальная нагрузка парового котла, т/ч;

       D- расчётная нагрузка парового котла, т/ч

                           q₅ = 1,25 % .

Коэффициент полезного действия котлоагрегата:

      

Суммарную потерю тепла  в котлоагрегате определяем по формуле:

                             , %              (2.3.1.9)                                     

                       

Для последующих расчетов определяем коэффициент потери теплоты:

                                           ,             (2.3.1.10)

                                         .

 

Полное количество теплоты, полезно отданной в котельном  агрегате определяем по формуле:

 

         , кВт                     (2.3.1.11)

        где  D – паропроизводительность котлоагрегата;

     h_п – энтальпия пара при Р = 1,4МПа; 

         h_п=2815 кДж/кг [2];

     h_пв – энтальпия питательной воды при Р = 1,4МПа и t_пв = 104 ^оС;

h_пв = 437 кДж/кг [2];

     h_кв – энтальпия котловой воды при Р = 1,4МПа и t_кв = 198,1 ^оС;

h_кв = 830 кДж/кг [2];

     D_пр – количество продувочной воды, определяется по формуле:

                                 , т/ч                                                           (2.3.1.12)

    где Р_пр - величина процента непрерывной продувки: принимаем Р_пр=3%

                                  т/ч

Расход топлива, подаваемого  в топку котлоагрегата, определяем по формуле:

                                      , м³/ч (м³/с)            (2.3.1.13)

                     .

 

2.3.2. Тепловой расчет топочной камеры

 

Поверочный расчет топочной камеры заключается в определении  действительной температуры дымовых газов на выходе из топочной камеры котлоагрегата по формуле:

                               , ^оС          (2.3.2.1)

        где  Т_а – абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К;

     М – параметр, учитывающий распределения температур по высоте топки;

     - коэффициент сохранения теплоты;

     В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

     F_ст – площадь поверхности стен топки, м²;

    - среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

    - степень черноты топки;

                         Vc_ср – средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м³ топлива в интервале температур , кДж/(кг К);

 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

Для определения действительной температуры  , предварительно задаемся ее значением в соответствии с рекомендациями [1] . По принятой температуре газов на выходе из топки и адиабатической температуре сгорания топлива О_а определяем тепловые потери, а по принятой - излучательные характеристики газов. Затем по известным геометрическим характеристикам топочной камеры получаем расчетным путем действительную температуру на выходе из топки.

Поверочный расчет топки проводим в следующей последовательности.

Для принятой предварительно температуры  определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2.2.1  .

Полезное тепловыделение в топке подсчитываю по формуле:

                     , кДж/м³           (2.3.2.2)

        где Q_в– теплота, вносимая в топку воздухом: для котлов не имеющих воздухоподогревателя определяется по формуле:

                           , кДж/м³                                 (2.3.2.3)                   кДж/м³          

               Q_в.вн. – теплота, внесенная в котлоагрегат с поступающим в него воздухом, подогретым вне агрегата: принимаем Q_в.вн = 0;

               rH_г.отб.– теплота рециркулирующих продуктов сгорания: принимаем rH_г.отб. = 0, так как конструкцией котла Е-50-1,4ГМ рециркуляция дымовых газов не предусматривается

                            .

 Теоретическую (адиабатную) О_а температуру горения определяем по величине полезного тепловыделения в топке Q_т = Н_а.

По таблице 2.2.1 при Н_а = 33835,75 кДж/м³ определяем О_а = 1827,91 ^оС.

                      .

Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры  пламени по высоте топки (х_т) при сжигании газа по формуле:

                                               ,              (2.3.2.4)

       где   ,                                     (2.3.2.5)

                  где Н_г – расстояние от пода топки до оси горелки, м;

              Н_т – расстояние от пода топки до середины выходного окна топки, м;

Для котла Е-50-1,4ГМ х_т = 1.

                                              

Коэффициент тепловой эффективности  экранов определяем по формуле:

                                                   ,               (2.3.2.6)

       где - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятие экранов вследствие загрязненности или закрытия изоляцией поверхностей; принимаем [1];  

              х – условный коэффициент экранирования; определяем по номограмме [1] при S = 67 мм, d = 60 мм: так как S/d = 67/60 =1,12, то х = 0,98;

                                              

Определяем эффективную толщину излучающего слоя в топке:

                                                      , м     (2.3.2.7)

        где V_т, F_ст – объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м². Определяем по конструкторской документации на котел Е-50-1,4ГМ.

V_т = 133 м³,  F_ст = 158 м²;

                                                  

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени  складывается из коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (к_r) и сажистыми частицами (к_с) и при сжигании газа определяется по формуле:

                            ,               (2.3.2.8)

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов: определяется из таблицы 2.1.2.

                             

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами k_r определяем по формуле:

                           ,                     (2.3.2.9)

где р_п– парциальное давление трехатомных газов;

                                  , МПа                                                     (2.3.2.10)

    где  р– давление в топочной камере котлоагрегата, работающего без продувки: р = 0,1 МПа [1];

     - абсолютная температура газов на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке)

                 

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяем по формуле:

                         ,           (2.3.2.11)                                                  

      Где      соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива: для газового топлива принимается:

                                           ,                                             (2.3.2.12)

          

                               

                                       

Степень черноты факела (а_ф) для газообразного топлива определяется по формуле:

                              (2.3.2.13) 

        где а_св– степень черноты светящейся части факела, определяем по формуле:

                                                         (2.3.2.14)

                а_r– степень черноты несветящихся трехатомными газами, определяется по формуле:

                                                  ;                     (2.3.2.15)         m– коэффициент, характеризующий долю топочного объема заполненного светящейся частью факела.

Определяем удельную нагрузку топочного объема:

                                            , кВт/м³                                         (2.3.2.16)                                                                   

                                   

                                        

тогда   m = 0,195 [1].

Степень черноты топки при сжигании газа определяется по формуле:

                                                                  (2.3.2.17)

 

               

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м³ газообразного топлива:

                                             , кДж/(м³К)                     (2.3.2.18)

                                

Определяем действительную температуру на выходе из топки, ^оС:

                         

 Так как расхождение между полученной температурой и ранее принятой на выходе из топки не превышает , то расчёт считается оконченным и полученную температуру принимаем для дальнейшего расчета, как температуру на выходе из топки.

                                          

 

                  

 

 

2.3.3. Расчет конвективного пучка котла

 

Конвективные поверхности нагрева  парового котла играют важную роль в процессе получения пара, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру.

При расчете конвективных поверхностей нагрева используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Для расчета задаемся температурой продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева и затем уточняем ее путем последовательных приближений. В связи с этим расчет ведем для двух значений температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода. Расчет производим для 1м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.