Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Января 2015 в 22:00, курсовая работа
В данном курсовом проекте производится конструктивный тепловой расчёт барабанного котла с твёрдым шлакоудалением ПК-19.
Он предназначен для работы с твёрдым топливом. Котёл имеет П- образный профиль – это две вертикальные призматические шахты, соединённые вверху горизонтальным газоходом.
Введение…………………………………………………………………………..3 Задание……………………………………………………………………………7
1. Принципиальная схема котла ПК-19……………………………………..…9
2. Выбор расчетных характеристик………………………………….…….….10
3. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания…………..…11
4. Определение КПД и расхода топлива………………………….……….….16
5. Расчет топки………………………………………………….…….……..….18
6. Расчет фестона………………………………………………….……..……..29 7.
Расчет пароперегревателя……………………………………….…………..34
8. Расчет первой ступени воздухоподогревателя…………………………….43
9. Расчет первой ступени экономайзера………………………………...…….50
10.Расчет второй ступени воздухоподогревателя…………………………….58
11.Расчет второй ступени экономайзера………………………………………64
12.Тепловой баланс котлоагрегата………………………………………...…..70
Список использованной литературы……………………………………….….72
100 - Aр
К = 2
100 - A р
- W р
- W р
= 100 - 23,7 - 5,1 = 1; 100 - 23,8 - 5,0
р = С р
× К = 62.7 ×1 = 62,7%;
р = S р
× К = 2,8 ×1 = 2,8%;
р = H р
× К = 3,1×1 = 3,1%;
р = N р
× К = 0,9 ×1 = 0,9%;
р = O р
× К = 1,7 ×1 = 1,7%.
Проверка правильности пересчёта:
р + S р
+ W р
= 100%;
62,7 + 2,8 + 3,1 + 0,9 + 1,7 + 5,1 + 23,7 = 100%.
Теплота сгорания топлива определяется по формуле (3.1)
Q р = (Q р
+ 0,0251× W р ) × К - 0,0251× W р , МДж
/ кг
(3.1)
н2 н1 1 2
Q р = (24.22 + 0,0251× 5) ×1 - 0,0251× 5.1 = 24.218МДж / кг.
Теоретическое количество сухого воздуха определяется по формуле (3.2)
V 0 = 0,0889× (С р + 0,375× S р ) + 0,265× Н р - 0,0333× Oр , м3 / кг.
V 0 = 0,0889× (62,7 + 0,375× 2,8) + 0,265× 3,1 - 0,0333×1,7 = 6,433м3 / кг.
Теоретический объём азота определяется по формуле (3.3)
(3.2)
0 = 0,79 × V 0 + 0,008 × N р , м 3 / кг.
2
(3.3)
0 = 0,79 × 6,432 + 0,008 × 0,9 = 5,089м3 / кг.
2
Объём трёхатомных газов определяется по формуле (3.4)
VRO2
= 0,0187 × (С р + 0,375 × S р ), м3 / кг.
(3.4)
VRO2
= 0,0187 × (62,7 + 0,375 × 2,8) = 1,192м3 / кг.
Теоретический объём водяных паров определяется по формуле (3.5)
0
Н 2О
= 0,111× Н р + 0,0124 × W р + 0,0161× V 0 , м3 / кг.
(3.5)
0
Н 2О
= 0,111× 3,1 + 0,0124× 5,1 + 0,0161× 6,433 = 0,514м3 / кг.
Расчеты объемов продуктов сгорания по газоходам котла представим в табличной форме (табл.3.1). В эту же таблицу внесем результаты расчетов массы ПС и концентрации золы.
Объем продуктов сгорания по газоходам
Таблица 3.1
|
№ п/п |
Величина и расчётная формула |
Единица измерения |
V 0 = 6,433м3 / кг ; V 0 = 5,089м3 / кг ; в N2 V = 1,192м3 / кг ; V 0 = 0,514м3 / кг . RO2 Н 2О | |||||
Поверхности нагрева | ||||||||
Топка, фестон |
ПП |
ЭКII |
ВПII |
ЭКI |
ВПI | |||
1 |
Присосы воздуха в поверхностях нагрева |
¾ |
¾ |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
|
2 |
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева a '' = a т ''+åDai |
– |
1,25 |
1,28 |
1,3 |
1,33 |
1,35 |
1,38 |
|
3 |
Средний коэффициент избытка воздуха поверхности нагрева a ср |
– |
1,25 |
1,265 |
1,29 |
1,315 |
1,34 |
1,365 |
|
4 |
Объем водяных паров V = V 0 + H 2O H 2O + 0,0161× (a -1) ×V 0 ср в |
м3/кг |
0,540 |
0,542 |
0,544 |
0,547 |
0,549 |
0,657 |
|
5 |
Полный объем газов V = V 0 + V 0 + V 0 + г N2 RO2 H2O + 1,0161× (a -1) ×V 0 ср в |
м3/кг |
8,403 |
8,500 |
8,661 |
8,821 |
8,982 |
9,143 |
|
6 |
Объёмная доля трёхатомных VRO газов r = 2 RO2 V г |
¾ |
0,142 |
0,140 |
0,138 |
0,135 |
0,133 |
0,130 |
|
7 |
Объёмная доля водяных V паров r = H 2O H 2O V г |
¾ |
0,061 |
0,060 |
0,059 |
0,058 |
0,057 |
0,056 |
8 |
Доля трёхатомных газов и водяных паров rп = rRO + rH O 2 2 |
¾ |
0,203 |
0,201 |
0,197 |
0,193 |
0,190 |
0,187 |
9 |
Масса продуктов сгорания |
кг/кг |
11,264 |
11,390 |
11,600 |
11,810 |
12,020 |
12,230 |
Ap G = 1 - + 1,306×a ×V 0 г 100 cр в |
||||||||
|
10 |
Концентрация золовых Ap × a частиц m = ун зл 100× G г |
¾ |
0,020 |
0,020 |
0,019 |
0,019 |
0,019 |
0,018 |
Энтальпия газов при теоретическом расходе воздуха определяется по формуле
(3.6)
г = (VRO
+ V 0
+ V 0 × c ) ×J, кДж / кг
(3.6)
2 2 2 2 2 2
Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха определяется по формуле (3.7)
0 = V 0
(3.7)
Энтальпия золы определяется по формуле (3.8)
Hзл = 0,01× aун × A
× сзл ×J, кДж / кг
(3.8)
Расчеты энтальпий сводятся в (табл.3.2).
Энтальпия продуктов сгорания (Н-ϑ таблица) |
Таблица 3.2 | |||||||||
t,
|
,
кДж/кг |
,
кДж/кг |
,
кДж/кг |
За поверхностью нагрева: HГ |
= H 0 + (a -1) × H 0 , кДж / к Г В | |||||
топка и фестон |
ПП |
ЭК2. |
ВП2 |
ЭК1 |
ВП1 | |||||
α"=1,2 |
α"пп=1,23 |
α"эк2=1,25 |
α"вп2=1,28 |
α"эк1=1,3 |
α"вп1=1,33 | |||||
Нг |
Нг |
Нг |
Нг |
Нг |
Нг | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
100 |
941,356 |
851,665 |
18,215 |
1257,653 |
1283,203 | |||||
200 |
1907,271 |
1714,265 |
38,118 |
2511,097 |
2545,382 |
2596,810 | ||||
300 |
2900,773 |
2592,946 |
59,440 |
3738,097 |
3815,885 |
3867,744 |
3945,532 | |||
400 |
3925,638 |
3487,709 |
81,122 |
5053,072 |
5157,703 |
|||||
500 |
4979,231 |
4403,699 |
103,299 |
6315,566 |
6403,640 |
|||||
600 |
6050,190 |
5342,203 |
126,219 |
7672,226 |
7779,070 |
|||||
700 |
7152,171 |
6307,080 |
149,252 |
9067,406 |
||||||
800 |
8285,309 |
7277,103 |
172,825 |
10277,410 |
10495,723 |
|||||
900 |
9444,369 |
8247,126 |
197,164 |
11703,315 |
11950,728 |
|||||
1000 |
10615,372 |
9244,809 |
221,705 |
13148,279 |
13425,624 |
|||||
1100 |
11790,872 |
10268,865 |
247,170 |
14605,258 |
||||||
1200 |
12974,048 |
11292,921 |
271,689 |
16068,967 |
||||||
1300 |
14182,407 |
12316,978 |
306,609 |
17568,261 |
||||||
1400 |
15417,146 |
13368,050 |
356,593 |
19115,751 |
||||||
1500 |
16634,711 |
14419,766 |
396,219 |
20635,872 |
||||||
1600 |
17874,226 |
15471,482 |
422,629 |
22164,726 |
||||||
Продолжение таблицы 3.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1700 |
19120,450 |
16521,912 |
465,092 |
23716,020 |
|||||
1800 |
20368,663 |
17572,985 |
492,448 |
25254,357 |
|||||
1900 |
21638,419 |
18651,074 |
537,726 |
26838,913 |
|||||
2000 |
22895,957 |
19729,163 |
566,027 |
28394,275 |
|||||
2100 |
24172,880 |
20807,253 |
29374,693 |
||||||
2200 |
25451,791 |
21885,342 |
30923,127 |
Расчет теплового баланса и расхода топлива приведен в (табл. 4.1).
Тепловой баланс и расход топлива
Таблица 4.1
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозна чение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Располагаемая теплота топлива |
Q p p |
кДж
кг |
Q p н |
24218 |
2 |
Температура уходящих газов |
J ух |
0С |
табл.2.2 [3] |
125 |
3 |
Энтальпия уходящих газов |
H ух |
кДж
кг |
H - J – таблица |
1182,835 |
4 |
Температура хол. воздуха |
t хв |
0С |
задана |
30 |
|
5 |
Энтальпия холодного воздуха |
H 0 хв |
кДж кг |
H - J – таблица |
255,499 |
|
6 |
Потери теплоты от химического недожога |
q3 |
% |
по табл. 2.3 [3] |
0 |
|
7 |
Потери теплоты от механического недожога |
q4 |
% |
по табл. 2.3 [3] |
2 |
|
8 |
Потеря теплоты с уходящими газами |
q2 |
% |
H - a × H 0 ух ух хв × (100 - q ) Q р 4 р |
1 182,835 -1,38× 255.499 × (100 - 2) = 3,36 24218 |
|
9 |
Потери теплоты от наружного охлаждения |
q5 |
% |
рис. П1 [3] |
0,57 |
|
10 |
Потери тепла с физическим теплом шлаков |
q6 |
% |
a × Ap × c × t шл зл шл
Q р р |
0,05 × 23,7 × 560,6 = 0,027 24218 |
11 |
Сумма тепловых потерь |
6 å qi i =2 |
% |
q2 + q3 + q4 + q5 + q6 |
3,36 + 0 + 2 + 0,57 + 0,027 = 5,957 |
12 |
КПД котла брутто |
hбр |
% |
100-(q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) |
100 - 5,957 = 94,043 |
13 |
Энтальпия перегретого пара |
hпп |
кДж
кг |
табл. 3 [5] |
3401,942 |
14 |
Давление пит.воды |
рпв |
МПа |
(1,15 ¸ 1,2)×Рпп Принимаем 1,17 |
1,17×9,81 = 11,478 |
Продолжение таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
15 |
Энтальпия питательной воды |
hпв |
кДж кг |
табл. 3 [5] |
920,6 |
|
16 |
Величина непрерывной продувки |
П |
% |
задано |
2,5 |
|
17 |
Расход продувочной воды |
Dпр |
кг/с |
П × D
100 |
2,5 × 33,33 = 0,833 100 |
18 |
Давление в барабане |
рб |
МПа |
1,1× pпп |
1,1× 9,81= 10.791 |
19 |
Энтальпия котловой воды |
hкв |
к Д ж кг |
табл.2 [5] при рб |
1441,922 |
|
20 |
Полезно использованное тепло |
Qка |
кВт |
D × (hпп - hпв ) +
|
33,33× (3401,942 - 920.6) + + 0,833×(1441.922 - 920.6) = 83137.521 |
|
21 |
Натуральный расход топлива |
В |
кг/с |
Qка ×100 Q р ×h р бр |
83137.521×100 = 3.650 24218× 94,043 |
22 |
Расчётный расход топлива |
Вр |
кг/с |
B × 100 - q4 100 |
3.650 × 100 - 2 = 3.577 100 |
5.1. Определение конструктивных характеристик топки
Рис. 2. Эскиз топки.
Конструктивные характеристики топки
Таблица 5.1.
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозн ачение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Диаметр и толщина экранных труб |
d ´ d |
мм |
по рабочему чертежу или ТУ |
76´ 6 |
2 |
Поверхность боковой стены |
Fст.б. |
м2 |
по эскизу топки |
101,432 |
|
3 |
Поверхность фронтовой стены с потолком и частью холодной воронки |
Fст.фр.. |
м2 |
по эскизу топки |
150,699 |
|
4 |
Поверхность задней стены с частью холодной воронки |
Fст.з. |
м2 |
по эскизу топки |
85,683 |
5 |
Поверхность фестона |
Fст.ф. |
м2 |
по эскизу топки |
40,331 |
|
6 |
Суммарная поверхность стен топочной камеры |
Fст. |
м2 |
2 × Fст.б. + Fст.фр. + Fст.з. +
|
2 ×101,432 + 150,699 + 85,683 + 40,331 = 479,577 |
|
7 |
Поверхность стен топки, закрытая экранами |
Fпл. |
м2 |
Fст. - Fст.ф. |
479,577 - 40,331= 439,246 |
|
8 |
Шаг труб фронтового и боковых экранов |
Sф.б.. |
мм |
по рабочему чертежу или ТУ |
90 |
9 |
Шаг труб заднего экрана |
S.. |
мм |
по рабочему чертежу или ТУ |
90 |
|
10 |
Поперечный шаг труб фестона |
S.ф. |
мм |
по рабочему чертежу или ТУ |
270 |
|
11 |
Относительный шаг труб фронт. и боковых экранов |
ф.б. |
¾ |
Sф.б.
d |
90 = 1,184 76 |
|
12 |
Относит. шаг труб заднего экрана |
з. |
¾ |
Sз.
d |
90 = 1,184 76 |