Тепловой расчет котла КСТ-80 №1 УСТК

1.4 Тепловой расчет котла КСТ-80 №1 УСТК

Котел-утилизатор КСТ-80 изначально рассчитан на параметры: паропроизводительность D=26,5 т/час, давление перегретого пара Р=4 МПа, температура перегретого пара Т=440 °С. Работа КУ КСТ-80 в данном режиме недопустима в связи с износом испарительных поверхностей нагрева, барабана-сепаратора, пароперегревателя. В связи с этим Ростехнадзором РФ максимальные разрешенные параметры перегретого пара ограничены: Р=1,8 МПа, Т=420 °С.

Далее приводится тепловой баланс котла КСТ-80 №1. Данные по температуре и давлению перегретого пара, температуре и количестве дымовых газов взяты по показаниям контрольно-измерительных приборов за 10 марта 2007 года. Данные по площадям поверхностей нагрева взяты из характеристики оборудования.

Исходные данные

1 Температура инертных газов поступающих в котел:  °С.

2 Состав инертных газов (в % по объему):

Таблица 8 - Химических состав теплоносителя (инертного газа)

3 Давление в барабане котла P_б=0,85 МПа.

4 Температура перегретого пара Т_пп=378 °С.

5 Температура питательной воды Т_пв=100 °С.

6 Расход газов V_г=82100 нм³/час.

7 Присосы воздуха – отсутствуют.

Теплосодержание инертных газов.

Объем газов

1  нм³/нм³.

2  нм³/нм³.

3  нм³/нм³.

Таблица 9 - Сводная таблица зависимости теплосодержания дымовых газов от температуры

Согласно методическим указаниям /4/ по проведению теплового расчета котельных агрегатов расчет сведен в таблицы.

Тепловой расчет котельного агрегата может иметь двоякое назначение, а именно:

1 при проектировании нового котельного агрегата по заданным параметрам его работы (паропроизводительность, температуры перегретого пара, питательной воды и другим) определяют величины всех поверхностей нагрева его;

2 при наличии готового котельного агрегата проверяют соответствие величин всех поверхностей нагрева его заданным параметрам его работы.

Первый вид расчета называется конструкторским, второй - поверочным.

Элементы котельного агрегата рассчитывают последовательно, переходя от поверхностей нагрева с более высокими температурами дымовых газов (пароперегреватель) к поверхностям нагрева с более низкими температурами дымовых газов (испарительные поверхности нагрева, водяной экономайзер). Предварительно выполняют ряд вспомогательных расчетов, а именно: определяют количество дымовых газов по газоходам котельного агрегата и их энтальпию, составляют тепловой баланс котельного агрегата.

При конструкторском расчете поверхностей нагрева по известным значениям температуры дымовых газов перед поверхностью нагрева и после нее определяют величину поверхности нагрева. При поверочном расчете по заданной величине поверхности нагрева и известной температуре дымовых газов перед ней определяют температуру дымовых газов за поверхностью нагрева.

Все поверхности нагрева рассчитывают по двум основным уравнениям, а именно по уравнению теплового баланса рассчитываемой поверхности нагрева и уравнению теплопередачи в ней. В зависимости от того, производится расчет поверочный или конструкторский, неизвестными в уравнениях теплового баланса и теплопередачи оказываются различные величины. Однако в обоих случаях расчета в этих уравнениях известна температура дымовых газов перед поверхностью нагрева, которая становится исходной величиной для расчета

Таблица 10 - Тепловой баланс котельного агрегата и паропроизводительности

Таблица 11 - Тепловой расчет пароперегревателя

Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
4 Энтальпия на­сыщенного пара		кДж/кг	по таблице воды и водяного пара, /5, 410/
5 Температура пе­регретого пара		ºС	по показаниям КИП
6 Энтальпия пере­гретого пара		кДж/кг	по таблице воды и водяного пара, /5, 411/
7 Тепловосприятие по балансу		Дж/м3	, /4, 37/
8 Энтальпия газов на выходе		кДж/м3	, /4, 37/
9 Температура га­зов на выходе		ºС	по таблице 9
10 Средняя темпе­ратура газов		ºС	, /4, 38/
11 Средняя темпе­ратура пара		ºС	, /4, 38/
12 Скорость газов		м/с	, /4, 40/
13 Коэффициент теплоотдачи конвекцией		Вт/м2׺С	по номограмме, /4, 157/
14 Средний удель­ный объем пара		м3/кг	, /4, 40/

Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
15 Скорость пара	Wг	м/с	, /4, 40/
16 Эффективная толщина излу­чающего слоя	Sэф	м	, /4, 41/
17 Объемная доля 3-х атомных га­зов	КрS	-	, /4, 41/
18 Поглощательная способность 3-х атомных газов	PнS	м×МПа	, /4, 41/
19 Коэффициент ослабления лу­чей 3-х атом­ными газами	Kг	-	по номограмме, /4, 159/
20 Сила поглоще­ния запыленного потока	A	-	по номограмме, /4, 161/
21 Степень черноты по­тока	A	-	, /4, 45/
22 Коэффициент за­грязнения		м2׺С/Вт	принят по литературе, /4, 45/
23 Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару		Вт/м2׺С	принят по литературе, /4, 45/

Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
24 Температура за­грязненной стенки	Tз	ºС	, /4, 47/
25 Коэффициент теплоотдачи из­лучением		Вт/м2׺С	/4, 47/
26 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		Вт/м2׺С	, /4, 47/
27 Температурный напор		ºС	, /4, 47/
28 Коэффициент теплопередачи	K	Вт/м2׺С	, /4, 48/
Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
29 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи		Дж/м3	, /4, 50/
	%		, /4, 50/

Таблица 12 - Тепловой расчет испарительной поверхности

Наименование	Обозначение	Размерность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5
1 Температура га­зов на входе		ºС	таблица 11 п. 9
2 Энтальпия газов на входе		кДж/м3	по таблице 9
3 Температура среды на входе в поверхность		ºС	по таблице воды и водяного пара, /5, 410/
4 Энтальпия среды на входе		кДж/кг	по таблице воды и водяного пара. /5, 410/
5 Температура га­зов на выходе		ºС	принято
6 Энтальпия газов на выходе		кДж/м3	по таблице 9
7 Тепловосприятие по балансу		Дж/м3	, /4, 51/
8 Средняя темпе­ратура газов		ºС	, /4, 51/
Продолжение таблицы 12
1	2	3	4	5
9 Энтальпия среды на выходе		кДж/кг	, /4, 51/
10 Условная темпе­ратура среды на выходе		ºС	, /4, 51/
11 Средняя темпе­ратура среды		ºС	, /4, 51/
12 Скорость газов		м/с	, /4, 51/
13 Коэффициент теплоотдачи конвекцией		Вт/м2׺С	по номограмме, /4, 157/
14 Температура за­грязненной стенки		ºС	, /4, 51/
15 Эффективная толщина излу­чающего слоя	Sэф	м	, /4, 51/
16 Поглощательная способность 3-х атомных газов	PнS	м×МПа	, /4, 52/
Продолжение таблицы 12
1	2	3	4	5
17 Коэффициент ослабления лу­чей 3-х атом­ными газами	Kг	-	по номограмме, /4, 159/
18 Оптическая толщина излу­чающего слоя	KрS	м	, /4, 41/
19 Степень черноты по­тока	а	-	, /4, 52/
20 Коэффициент теплоотдачи из­лучением		Вт/м2׺С	, /4, 53/
21 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		Вт/м2׺С	, /4, 53/
22 Коэффициент теплопередачи	K	Вт/м2׺С	, /4, 54/
23 Температурный напор		ºС	, /4, 54/
Продолжение таблицы 12
1	2	3	4	5
24 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи		Дж/м3	, /4, 54/
	%		, /4, 50/

Таблица 13 - Тепловой расчет экономайзера

Наименование	Обозначение	Размерность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5
1 Температура пи­тательной воды		ºС	по показаниям КИП
2 Энтальпия пита­тельной воды		кДж/кг	по таблице воды и водяного пара, /5, 410/
3 Температура га­зов на входе		ºС	таблица 12
4 Энтальпия газов на входе		кДж/м3	таблица 12
5 Температура уходящих газов		ºС	по показаниям КИП
6 Энтальпия ухо­дящих газов		кДж/м3	по таблице 9
7 Тепловосприятие по балансу		Дж/м3	, /4, 51/
Продолжение таблицы 13
1	2	3	4	5
8 Энтальпия воды на выходе		кДж/кг	, /4, 51/
9 Температура воды на выходе		ºС	по таблице воды и водяного пара, /5, 410/
10 Средняя темпе­ратура газов		ºС	, /4, 51/
11 Средняя темпе­ратура воды		ºС	, /4, 51/
12 Скорость газов		м/с	, /4, 51/
13 Коэффициент теплоотдачи конвекцией		Вт/м2׺С	по номограмме, /4, 157/
14 Эффективная толщина излу­чающего слоя	Sэф	м	, /4, 51/
15 Поглощательная способность 3-х атомных газов	PнS	м×МПа	, /4, 52/
16 Коэффициент ослабления лу­чей 3-х атом­ными газами	Kг	-	по номограмме, /4, 159/
Продолжение таблицы 13
1	2	3	4	5
17 Оптическая толщина излу­чающего слоя	KрS	м	, /4, 41/
18 Степень черноты запыленного по­тока	А	-	, /4, 52/
19 Температура за­грязненной стенки		ºС	, /4, 87/
20 Коэффициент теплоотдачи из­лучением		Вт/м2׺С	/4, 53/
21 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		Вт/м2׺С	, /4, 53/
22 Коэффициент теплопередачи	K	Вт/м2׺С	, /4, 54/
23 Температурный напор		ºС	, /4, 54/
Продолжение таблицы 13
1	2	3	4	5
24 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи		Дж/м3	, /4, 54/
	%		, /4, 50/

Таблица 14 - Тепловой расчет предвключенной испарительной поверхности

Наименование	Обозначение	Размерность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5
1 Температура га­зов на входе		ºС	по показаниям КИП
2 Энтальпия газов на входе		кДж/м3	по таблице 9
3 Температура среды на входе в поверхность		ºС	таблица 12
4 Энтальпия среды на входе		кДж/кг	таблица 12
5 Температура га­зов на выходе		ºС	таблица 11
6 Энтальпия газов на выходе		кДж/м3	таблица 11
7 Тепловосприятие по балансу		Дж/м3	, /4, 51/
8 Средняя темпе­ратура газов		ºС	, /4, 51/
Продолжение таблицы 14
1	2	3	4	5
9 Энтальпия среды на выходе		кДж/кг	, /4, 51/
10 Условная темпе­ратура среды на выходе		ºС	, /4, 51/
11 Средняя темпе­ратура среды		ºС	, /4, 51/
12 Скорость газов		м/с	, /4, 51/
13 Коэффициент теплоотдачи конвекцией		Вт/м2׺С	по номограмме, /4, 157/
14 Температура за­грязненной стенки		ºС	, /4, 87/
15 Эффективная толщина излу­чающего слоя	Sэф	м	, /4, 51/
16 Поглощательная способность 3-х атомных газов	PнS	м×МПа	, /4, 52/
Продолжение таблицы 14
1	2	3	4	5
17 Коэффициент ослабления лу­чей 3-х атом­ными газами	Kг	-	по номограмме
18 Оптическая толщина излу­чающего слоя	KрS	м	, /4, 159/
19 Степень черноты запыленного по­тока	а	-	, /4, 52/
20 Коэффициент теплоотдачи из­лучением		Вт/м2׺С	, /4, 53/
21 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		Вт/м2׺С	, /4, 53/
22 Коэффициент теплопередачи	K	Вт/м2׺С	, /4, 54/
23 Температурный напор		ºС	, /4, 54/
Продолжение таблицы 14
1	2	3	4	5
24 Тепловосприятие по уравнению теплопередачи		Дж/м3	, /4, 54/
	%		, /4, 50/