Проект производственно-отопительной котельной мощностью 115,17 МВт

                                           

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяем по формуле:

                         ,           (2.4.2.11)                                                   

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

                                           ,                                             (2.4.2.12)

          

                               

                                       

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

                               (2.4.2.13) 

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

                                                         (2.4.2.14)

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

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

Определяем удельную нагрузку топочного объема:

                                               , кВт/м³                                         (2.4.2.16)                                                                   

                                   

                                        

тогда   m = 0,171 [1].

Степень черноты топки при сжигании газа определяется по формуле:

                                                                  (2.4.2.17)

 

               

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м³ газообразного топлива:

                                             , кДж/(м³К)                     (2.4.2.18)

                                

Определяем действительную температуру на выходе из топки, ^оС:

                         

Так как расчетная температура  на выходе из топочной камеры отличается от ранее принятой  более чем на 100 ^оС, то уточняем значение Vc_ср и по полученному ранее значению температуры.

Уточняем значение (1373К).

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени:

,

   где   ,

.

Уточняем значение степени  черноты факела:

              

  где  

     .

Степень черноты топки:

.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

                         .

         Температура на выходе из топки:

Так как расчетная  уточненная температура  на выходе из топки отличается от ранее принятой всего на 25 ^оС, то полученную температуру принимаем для дальнейшего расчета, как температуру на выходе из топки.

                         

 

                  

 

 

2.4.3. Расчет  конвективного пучка котла

 

 

Расчет конвективных поверхностей котла ведем в следующей  последовательности:

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

• площадь поверхности нагрева одного конвективного пучка  Н=203,3 м²;
• поперечный шаг труб  S₁ = 64 мм;
• продольный шаг труб  S₂ = 40 мм;
• число труб в ряду  z₁ = 46 шт.;
• число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ =  14 шт.;
• наружный диаметр и толщина стенки трубы 
• площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания  F = 1,94 м².

Подсчитываем относительный  шаг:

-     поперечный  

•   продольный 

Предварительно принимаем  значение температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода: 

Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания по уравнению теплового баланса:

                                 , кДж/м³            (2.4.3.1) 

где  - коэффициент сохранения теплоты;

                Н'– энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева; принимаем из расчета топочной камеры Н'=Н_т"=21519,1 кДж/м³ при =1266^оС;

                Н"– энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка, принимаем из таблицы 2.2.1 при = 155^оС   Н₁" = 2713 кДж/м³;      

               - присос воздуха в конвективном пучке;

     Н^о_пр.в. – энтальпия присосанного воздуха при t_в = 30 ^оС,

     Н^о_пр.в. = Н^о_х.в. = 380.93 кДж/ м³;

                      кДж/м³,

Расчетную температуру  потока продуктов сгорания в конвективном газоходе определяем по формуле:

                        , ^оС                                                      (2.4.3.2) 

                            ^оС

Определяем температурный напор:

                     ^оС                         (2.4.3.3)

где t_к– температура охлаждающей среды: для водогрейного котла

t_к=110 ^оС

                      

Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

                     , м/с                                (2.4.3.4) 

                          м/с

Определяем коэффициент  теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков по формуле:

                                     , Вт/(м²К)                                      (2.4.3.5) 

 где - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме [1] ,

= 112,5 Вт/м²К;

                с_z– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяем по номограмме [1] , с_z = 0,98;

      с_s– поправка на компоновку пучка, определяем по номограмме [1] ,

с_s = 1,0;

      с_ф– коэффициент, учитывающий влияние физических параметров потока, определяем по номограмме [1]: ,

                               Вт/(м²К)                                 

Вычисляем степень черноты газового потока (а). При этом предварительно вычисляем суммарную оптическую толщину:

                              ,                                          (2.4.3.6) 

где s – толщина излучающего слоя, для гладкотрубных пучков определяем по  формуле:

               , м                                             (2.4.3.7)

                          

 

    к_зл. – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, принимаем

при сжигании газа к_зл. = 0;

    - концентрация золовых частиц, принимаем ;

     р– давление в газоходе, принимаем для котлов без надува равным 0,1МПа;

               к_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле:

       ,                                  (2.4.3.8)

  где  ;

;

                ,

                 ,

Определяем коэффициент теплоотдачи  , учитывающий передачу теплоты излучением:

                            ,Вт/м²К                                      (2.4.3.9)

где - коэффициент теплоотдачи, определяем по номограмме  [1], Вт/м²К;

         а– степень черноты продуктов сгорания, определяем по номограмме [1]:  ;

                 с_г– коэффициент, учитывающий температуру стенки, определяем по номограмме [1] .

Для определения    и с_г вычисляем температуру загрязненной стенки:

                        , ^оС                                            (2.4.3.10)  

где  t – средняя температура окружающей среды, t₁ = 85^оС;

   - при сжигании газа принимаем равной 25^оС [1];

                                       ^оС,

                     

                         Вт/м²К,

Подсчитываем суммарный  коэффициент теплоотдачи от продуктов  сгорания к поверхности нагрева:

                           , Вт/м²К                                          (2.4.3.11)

где  - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева, принимаем [1];

                               Вт/м²К,

Определяем коэффициент теплопередачи:

                                  , Вт/м²К                                                  (2.4.3.12)

где - коэффициент тепловой эффективности: [1];

                             Вт/м²К,

Определяем  количество теплоты, воспринятое поверхность нагрева:

          ,кДж/м³                                              (2.4.3.13) 

                     кДж/м³,

 

2.4.4. Проверка  теплового баланса

 

Расчёт считается верным, если выполняется следующее условие [1]:

                                                                                                                                                                       (2.4.4.1)

  где   ,                                                                                       (2.4.4.2)

           где   количества теплоты, воспринятые лучевоспринимающими поверхностями топки и котельными пучками;

                                                                  , кДж/м³                                   (2.4.4.3)

кДж/м³                        

           ∆Q=0,698∙ [33603,8∙0,918-(11963,853+18977,679)]=-65,084

Тогда