Проверечный расчет котла БКЗ 75-39

300              559              392              463              1867              403              1422              2151              2293              1435              2521             

400              772              527              626              2528              542              1913              2910              3101              3293              3407             

500              996              664              794              3206              684              2414              3791              3903              4171              4316             

600              1222              804              967              3898              830              2929              4483              4776              5069              5245             

700              1461              946              1147              4610              979              3455              5301              5646              5992              6199             

800              1704              1093              1335              5346              1130              3988              6143              6542              6941              7180             

900              1951              1243              1524              6094              1281              4521              6998              7380              7902              8173             

1000              2203              1394              1725              6858              1436              5069              7871              8378              8885              9189             

1100              2457              1545              1926              7623              1595              5630              8749              9312              9875              10212             

1200              2717              1695              2131              8393              1754              6191              9631              10250              10869              11240             

1300              2976              1850              2344              9183              1931              6816              10546              11227              11909              12318             

1400              3240              2009              2558              9984              2076              7155              11415              12130              12846              13275             

1500              3504              2164              2779              10789              2239              7903              12369              13159              13950              14424             

1600              3767              2323              3001              11601              2403              8482              13279              14145              14993              15502             

1700              4035              2482              3227              12418              2566              9057              14229              15131              16040              16584             

1800              4303              2642              3458              13244              2729              9633              15170              16133              17097              17675             

2.4 Тепловой баланс котлоагрегата

Определение расхода топлива.

Тепловой баланс, как известно [α] составляется для установившегося теплового режима работы котлоагрегата на 1 кг твёрдого или жидкого и 1м3 газообразного топлива.

Тепловой баланс дает представление о характере распределения теплоты вносимой в котлоагрегат (располагаемой теплоты – Qрр, кДж/кг или кДж/м3) на полезно использованную теплоту (Q1, кДж/кг или кДж/м3) и тепловые потери (∑QПОТ= Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6, кДж/кг или кДж/м3):

QPP=Q1+∑QПОТ= Q1+ Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6, (2.24)

где Q2 – потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг или кДж/м3;

Q3 – потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м3;

Q4 – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м3;

Q5 – потеря теплоты в окружающую среду, кДж/кг или кДж/м3;

Q6 – потеря с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м3;

Теплота, вносимая в котлоагрегат (распологаемая теплота), в общем случае определяется как:

QPP= QН+ QФB+QФТ+QП-QЖД (2.25)

Здесь QН низшая теплота сгорания топлива (для твердого и жидкого топлива – QPH, кДж/кг; для газообразного – QPH, кДж/м3).

При выполнении теплового расчета потери теплоты в котлоагрегате чаще всего выражаются относительными величинами (в процентах от распологаемой теплоты QPP):

qi= (2.26)

Потеря теплоты с уходящими газами (q2=)

– наибольшая из тепловых потерь, обусловлена превышением температуры уходящих газов над температурой окружающего воздуха и определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха, поступающего в агрегат:

(2.27)

I0хв – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (кДж/кг или кДж/м3), рассчитываемая по выражению:

I0хв= V0∙CB∙tB, (2.28)

где СВ – теплоемкость воздуха, кДж/(м3К);

tB – температура холодного воздуха, поступающего в котлоагрегат (при отсутствии специальных указаний принимается tB=300, для которой теплоёмкость воздуха СВ = 1,3 кДж/(м3 К)).         Потеря теплоты от химической неполноты сгорания () обусловлена наличием в дымовых газов продуктов неполного горения (Н2, СО, СmНn и др.) и определяется как одна из расчётных характеристик топки в зависимости от её конструкции и вида сжигаемого топлива по данным таблиц 5.1–5.3.   Потеря теплоты от механической неполноты сгорания () обусловлена недожогом твёрдого топлива топочной камере (удалением из топки несгоревших топливных частиц со шлаком, выносим их с дымовыми газами или провалом через щели колосниковой решетки).   Потеря теплоты в окружающую среду () обусловлена наружным охлождением котлоагрегата (потерей теплоты через его обмуровку) и при выполнении теплового расчёта определяется в зависимости от тепло- или паропроизводительности котла. В ходе расчёта суммарная потеря теплоты в окружающую среду распределяется по отдельным элементам котельного агрегата (топке, конвективному пучку и т.д.) пропорционально количеству теплоты, отдаваемой газами соответствующим поверхностям нагрева, и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты:

(2.29)

где ηка – к.п.д. котлоагрегата, %.    Потеря с физической теплотой шлака ()

вводится в расчёт только при сжигании твёрдых топлив и обуславливается тем, что удаляемый шлак, имея высокую температуру, выносит из топки определённое количество теплоты. Величина потери q6 рассчитывается по формуле:

(2.30)

где αшл= 1-αун – доля золы топлива в шлаке (αун – доля золы в топливе уноса, определяемая по данным таблицам 5.1, 5.2);   Коэффициент полезного действия котлоагрегата (ηка, %), характеризующий эффективность использования располагаемой теплоты как:

Ηка= 100 – ∑qпот= 100 – (q2+q3+q4+q5+q6), (2.31)

Полное количество теплоты, полезно использованное в паровом котле (QКА, кДж/ч), (теплоты воспринятой поверхностями нагрева и переданной рабочему теплу), находится по уравнению:

QKA= D∙(in∙iПБ)+ Dпр∙(iI – iпв), (2.32)

Dпр – расход воды на продувку котла, кг/ч, определяемый по соотношению:

(2.33)

где Р – величина непрерывной продувки, % (при отсутствии данных по величине продувки принимается Р= 5%.

Для водогрейного котлоагрегата полное количество полезно использованной теплоты (QКА, кДж/ч) принимаются равным его номинальной теплопроизводительности, а расход воды через котел (G, кг/ч) рассчитывается по формуле:

(2.34)

где i1 и i2 – энтальпия воды на входе в котел и на выходе из него, кДж/кг, определяемые в зависимости от ее температуры и расчетного давления по данным таблицы 8.4.

Полный расход топлива, подаваемого в топку на горение (В, кг/с или м3/с), определяется по уравнению:

(2.35)

Расчетный расход твердого топлива (Вр, кг/с) учитывающий механическую теплоту сгорания и используемый в дальнейшем для определения суммарных объемов дымовых газов и теплоты, передаваемой в поверхностях нагрева котла, вычисляется по формуле:

(2.36)

Расчёт теплового баланса котла БКЗ – 75 – 39 Таблица 1.3

              Рассчитываемая величина              Обозначение              Размерность              Формула или обоснование              Расчёт              Результат

              Располагаемая теплота             

Qрр              кДж/кг             

Qрр = Qнр              –              12820

              Температура уходящих газов             

υух             

оC              По заданию              –              141

              Энтальпия уходящих газов             

Jух              кДж/кг              По табл. 1.2.             

При υух =1410С

αух = α«э =1,4              1150

              Температура холодного воздуха             

tB             

оC              По § 8              –              30

              Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха             

JоXB              кДж/кг             

Vо · CB · tB

CB = 1,3 кДж/м³ · K

при tB =300С             

3,53*1,3*30              137,7

              Потеря теплоты:                                                                     

              А) от химического недожога             

q3              %              Из расчётных характеристик топки              –              0,5

              Б) от механического недожога             

q4              %              «»              –              1

              В) с уходящими газами             

q2              %             

(Jух – αух · JоХВ)

– · (100 – q4)

Qрр             

              7,39

              Г) в окружающую среду             

q5              %              По рис. 8.1.              При D =75т/ч              0,7

Д) с физической теплотой шлака             

q6              %             

αшл · (Cυ)шл · Aр / Qрр

αшл = 1 – αун =1–0,95*0,92

(Cυ)шл =0,05*6,8*561                            0,014             

Сумма тепловых потерь             

Σ qпот              "             

q2 + q3 + q4 + q5 + q6              0,5+1+6+7,39+0,7+0,014              9,6             

КПД котлоагрегата             

ηка              "             

100 – Σqпот              100–9,6              90,4             

Энтальпия вырабатывемого пара             

i"п              кДж/кг              По табл. 8.2.             

Пар насыщенный

P = 3,9мПА              2799             

Энтальпия котловой воды             

i'              "              По табл. 8.2.              При P =3,9мПа              1080             

Энтальпия питательной воды             

iпв              "              По табл. 8.4.             

При tпв =1450С

P =3,9              600             

Расход воды на продувку котла             

Dпр              кг/ч             

P · D/100

P = 5% D =10000 кг/ч              5*75000/100              3750             

Теплота, полезно использованная в котлоагрегате             

Qка              кДж/ч             

D ·(iп – iпв) + Dпр ·(i' – iпв)              75000*(2799–600)+3750*(1080–600)              166725000             

Полный расход топлива              B              кг/с             

Qка /36 · Qрр · ηка              166725000/36*12820*90,4              3,996             

Расчётный расход топлива             

Bр              "             

B · (1 – (q4/100)              3,996 (1–1/100)              3,95             

Коэффициент сохранения теплоты              φ              –             

q5

1 – –

ηка + q5             

1-              0,992             

2.5 Расчет теплообмена в топке

Расчёт теплообмена в топке целесообразно начинать с проверки величин видимых тепловых напряжений топочного объёма – qV (кВт/м3) и зеркала горения (только для

или

Значения qV и qR, найденные по уравнениям (9.1) и (9.2), не должны выходить за пределы рекомендуемых тепловых напряжений. Отклонение расчётных тепло напряжений от рекомендованного диапазона значений свидетельствует о недопустимых условиях организации топочного процесса.

Целью поверочного теплового расчёта топки заданной конструкции является определение температуры дымовых газов на выходе из неё (UIIT, 0C), которая находится из уравнения:

1)  Адиабатическая (теоретическая) температура горения

Тα, К (Uα, %).

Адиабатическая температура горения – это такая температура, которая развивалась бы в топке при отсутствии теплообмена между топочными газами и луче воспринимающими поверхностями (экранами, обмуровкой и др.). Значение Uα определяется по величине полезного тепловыделения в топке – QТ (кДж/кг; кДж/м3):

При отсутствии подогрева воздуха, для слоевых и газомазутных топок, величина QВ может определятся по упрощённой формуле:

QB = αT · CB · tB,

В которой температура воздуха – tВ=30 0С, а теплоёмкость воздуха – СВ=1,3 кДж/(м3 К).

По найденному значению полезного тепловыделения в топке QТ, равному энтальпии дымовых газов Iα при коэффициенте избытка воздуха αТ, используя I-U – таблицу находят величину адиабатической температуры горения Uα, 0С или Тα=Uα+273, K.

Параметр М, учитывающий влияние характера распределения температур в топке на интенсивность лучистого теплообмена, определяется в зависимости от конструктивных особенностей и конфигурации топочной камеры, вида сжигаемого топлива и способа его сжигания.

В частности, в «вертикальных» топках с верхним выходом газов параметр М находится по следующим эмпирическим уравнениям:

а) при сжигании газа и мазута:

М= 0,54 – 0,2·ХТ;

б) при камерном сжигании малореакционных твердых топлив (АШ, Т), а также каменных углей с повышенной зольностью (типа Экибастузских):

М= 0,56–0,5·ХТ;

ХТ – относительное положение максимума температур по высоте топки.

,

2)  Рассчитываем тепловой рассчитываема экранов Ψср.

_ассчитывае тепловой _ассчитываема экранов (Ψс) характеризуется отношением количества лучистой теплоты воспринятой экранной поверхностью, и поступающему на ее рассчитыва тепловому потоку: