Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1

41960
знаков
28
таблиц
3
изображения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ТЭС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ПАРОВЫМ КОТЛАМ

Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1

Выполнил: студент группы III-1xx

Антонов П.А.

Иваново2003

Оглавление

Введение

Аннотация

Последовательность пуска котла

Плановый останов котла

I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.

Выбор коэффициентов избытка воздуха

II. Топливо и продукты горения

III. Определение расчётного расхода топлива

IV. Выбор схемы сжигания топлива

V. Поверочный расчёт топки

V.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки

V.2. Расчёт теплообмена в топке

VI. Поверочный расчёт фестона

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева

IX.I Расчёт водного экономайзера

IX.II Расчёт воздушного подогревателя

Список литературы


ВВЕДЕНИЕ

Парогенератор ГМ-50-1.

Топочная камера обьемом 144 м  полностью экранирована трубами 60´3мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы фронтового и заднего экранов образуют под топки. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров.

На боковых стенах топочной камеры размещены по три основные газомазутные горелки, с фронта – две дополнительные. В барабане находится чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Вторая ступень вынесена в выносные циклоны Ø 377 мм.

Пароперегреватель – конвективный, горизонтального типа, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ 32´3 мм и поперечным шагом 75 мм.

Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, двухблочный, с шахматным расположением труб Æ 28´3 мм. Продольный шаг – 50 мм, поперечный – 70 мм.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трехходовый, с шахматным расположением труб 40´1,5мм. Поперечный шаг труб - 60 мм, продольный – 42 мм.

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора приведены в аннотации.


АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте производится расчет парогенератора ГМ-50-1, исходя из следующих данных:

1. Тип котла ГМ-50-1__________________________

2. Номинальная паропроизводительность ДК = 50 т/ч

3. Рабочее давление в барабане котла РК = 45 кгс/см2

4. Рабочее давление на выходе из пароперегревателя РПЕ = 40 кгс/см2

5. Температура перегретого пара tПЕ = 440 °С

6. Температура питательной воды tПВ = 140 °С

7. Температура уходящих газов tУХ = 150 °С

8. Температура горячего воздуха tГВ = 220 °С

9. Вид и марка топлива мазут м/с (№ 96)_____________

10. Тип топочного устройства: камерная.

В результате произведенного расчета в конструкцию парового котла внесены следующие изменения:

В пароперегревателе добавлены две петли.

Расчётная поверхность пароперегревателя – 296,26 м.

В экономайзере убрана одна петля во втором пакете.

Расчётная поверхность экономайзера – 412,65 м.

Высота газохода для размещения экономайзера – 2,425 м.

Расчётная поверхность ВЗП - 1862,88 м.

Число ходов по воздуху n = 3.

Высота хода по воздуху h = 2,161 м.


ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПУСКА КОТЛА

1.  Внешний осмотр (исправность горелок, вентиляторов, дымососов; топка, газоходы, арматура (запорная, регулирующая); КИП; автоматика, подвод напряжения).

2.  Открывают воздушники, линию рециркуляции ЭКО, линию продувки пароперегревателя, закрывают дренажи, клапан непрерывной продувки, главные паровые задвижки 1 и 2.

3.  Котел заполняют деаэрированной водой с температурой 60-70 и контролируют разность температур. Время заполнения водой 1-1,5ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы.

4.  Включают дымосос и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.

5.  Устанавливают разряжение  и включают мазутные растопочные форсунки , чтобы при отсутствии пара .

6.  При появлении пара из воздушников-2, их закрывают.

7.  Растопочный пар, расхолаживая пароперегреватель, выводиться через линии продувки пароперегревателя.

8.  При  продувают воздухоуказательные колонки и экранную систему.

9.  При открывают ГПЗ–1, закрывают линии продувки пароперегревателя, прогревают соединительный паропровод, выпуская пар через растопочный расширитель.

10.  Периодически подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.

11.  Увеличивают расход топлива до

12.  При включают непрерывную продувку.

13. При открывают растопочные РОУ, закрывают растопочный расширитель.

13.  При  и увеличивают нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и включают котел в магистраль.

14.  Переходят на основное топливо и увеличивают нагрузку до номинальной.

15. Включают автоматику.


ПЛАНОВЫЙ ОСТАНОВ КОТЛА

1.  Предупреждают турбинное отделение о снижении нагрузки

2.  Плавно снижают нагрузку до 40%.

3.  Прекращают подачу топлива и гасят топку.

4.  Вентилируют топку и газоходы 15 мин.

5.  Продувают трубную систему через дренажи. Через 8-14 часов продувку повторяют.

6.  Продувку пара осуществляют сначала через растопочное РОУ, потом через растопочный расширитель, а затем через линию продувки парогенератора.

7. Переодически подпитывая котел, следят за уровнем, чтобы Tcт(верх) - Тст(ниж) < 40 оС.

8. Скорость расхолаживания < 0,3 (оС/мин)

9. При температуре воды tв =50 оС и Р = 1 атм открывают дренажи и котел опорожняют, после чего выводят в ремонт.


I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

 

1.1) Расчётно-технологическая схема трактов парового котла с отображением компоновки поверхностей нагрева представлена на рисунке 1.

1.2) Величина коэффициента избытка воздуха aт’’ =1,1 при использовании жидкого топлива (малосернистый мазут). Значение присосов воздуха в газоходы для заданного парового котла:

Элементы парового котла Газоходы Величина присоса a
Топочная камера Топки паровых котлов для жидкого топлива 0,05
Котельные пучки Фестон 0
Пароперегреватели Первичный пароперегреватель 0,03
Экономайзеры Для котлов D£50т/ч 0,08
Воздухоподогреватели(трубчатые) Для котлов D£50т/ч 0,06

Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:

Газоходы

Коэффициент избытка воздуха за газоходом a’’

Величина

присоса Da

Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе a

1

Топка и фестон

2

Пароперегре-ватель =1,13

3

Экономайзер =1,21

4

Воздухоподо-греватели +0,06=1,27

II. Топливо и продукты горения

2.1) Вид топлива: Мазут малосернистый (№96)

Wp

Ap

 Sp

Сp

 Нp

Np

Op

Qp H

3,0 0,05 0,3 84,65 11,7 - 0,3 9620

2.2)  Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:


Расчитываем приведённую влажность WП и зольность АП


Для контроля проверим баланс элементарного состава:

CP+ HP+ SP+ NP+ OP+ AP+ WP=100%

84,65%+11,7%+0,3%+0,3%+0,05%+3,0%=100%

2.3) При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.

Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров


Величина Единицы

АР=0,05%

Газоходы
Топка и фестон Паропере-греватель Экономай- зер Воздухопо- догреватель
1

Коэф избытка воздуха за газоходом a’’

- 1,1 1,13 1,21 1,27
2 Средний коэф избытка воздуха в газоходе a - 1,1 1,115 1,17 1,24

3

м3/кг

за 1,5271 - - 1,5562
ср - 1,5297 1,5391 1,5510

4

м3/кг

за 12,5591 - - 14,3936
ср - 12,7210 13,3145 14,0698

5

-- за 0,1258 - - 0,1098
ср - 0,1242 0,1187 0,1123
6 -- за 0,1216 - - 0,1081
ср - 0,1202 0,1156 0,1102

7

-- за 0,2474 - - 0,2179
ср - 0,2445 0,2343 0,2225
8 кг/кг За 16,2562 - - 18,6140
Ср - 16,4642 17,2271 18,1980

9

кг/м3

За 1,2944 - - 1,2932
Ср - 1,2943 1,2939 1,2934

2.3)  Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведённая зольность уноса золы из топки удовлетворяет условию (долю золы уносимую газами принимаем аун=0,95=95%):


Þ энтальпию золы не учитываем.


2.5) Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)

газоход

Тем-ра газов

Топка и фестон (при aт’’)

2200 10218 8628 862,8 11080,80 -
2100 9701 8203 820,3 10521,30 559,50
2000 9187 7778 777,8 9964,80 556,50
1900 8676 7353 735,3 9411,30 553,50
1800 8168 6928 692,8 8860,80 550,50
1700 7665 6514 651,4 8316,40 544,40
1600 7163 6099 609,9 7772,90 543,50
1500 6664 5684 568,4 7232,40 540,50
1400 6170 5270 527 6697,00 535,40
1300 5679 4856 485,6 6164,60 532,40
1200 5193 4452 445,2 5638,20 526,40
1100 4719 4048 404,8 5123,80 514,40
1000 4248 3645 364,5 4612,50 511,30
900 3779 3252 325,2 4104,20 508,30

Паропе-регреватель при aпе’’

700 2862 2486 323,18 3185,18 -
600 2421 2106 273,78 2694,78 490,40
500 1994 1736 225,68 2219,68 475,10
400 1573 1375 178,75 1751,75 467,93

Эконо-майзер при aэк’’

500 1994 1736 364,56 2358,56 -
400 1573 1375 288,75 1861,75 496,81
300 1163 1022 214,62 1377,62 484,13

Воздухо-ль при aвп’’=aух

300 1163 1022 275,94 1438,94 -
200 766 676 182,52 948,52 490,42
100 379 336 90,72 469,72 478,80

III. Определение расчётного расхода топлива

3.1) Располагаемое тепло топлива Qрр находим по формуле:

Qрр=Qрн+Qв.вн+iтл

3.2) Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла, Qв.вн учитывают только для высокосернистых мазутов. Топливо проектируемого котла - малосернистый мазут.

где (Ioв) при tвп =100 oC Þ (Ioв)=322 ккал/кг;

3.3) Величину физического тепла топлива находим по формуле:

iтл= Cтл tтл, где tтл =100oC; Cтл =0,415+0,0006×tтл=0,415+0,0006×100=0,475 ккал/(кг×oC);

iтл= 0,475×100=47,5 ккал/кг;

3.4) Qрр=Qрн+iтл=9620+47,5=9667,5 ккал/кг;

3.5) Потери теплас химическим недожогом q3=0,5%;

с механическим недожогом q4=0,0%;

3.6) Потеря тепла с уходящими газами:


где (Ioхв) при t =30 oC; Ioхв=9,5×Vo =9,5×10,62=100,89 ккал/кг;

Iух=709,135 ккал/кг; tух=150oC; aух=1,27;


3.7) Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q5=0,92% (при D = 50 т/ч);

3.8) КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:

hпк=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6)=100-(6,01+0,5+0,92)=92,57 %;


Коэффициент сохранения тепла:

3.9) Расход топлива, подаваемого в топку:


где Qпк=Dк×(Iпе- Iпв)×1000; при Pпе = 40 кгс/см2 и tпе = 440oC Þ Iпе = 789,8 ккал/кг;

а при Pпв = 1,08×Pб = 1,08×45 = 48,6 кгс/см2 и tпв = 140oC Þ Iпе = 141,3 ккал/кг;

Qпк = 50×(789,8- 141,3)×1000=3,2425·107ккал/кг;


3.10) Расход топлива используют при выборе и расчёте числа и мощности горелочных устройств. Тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:



IV. Выбор схемы сжигания топлива

4.1) Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию мазута заключается в удалении из него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости.

4.2) В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110¸120% от паропроизводительности котла; мазут подогревают до 100¸130оС. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с.


V. Поверочный расчёт топки

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки Jт’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

V.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топки

5.1.1) По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу

Наименование величин Обозн. Раз-ть Источник или формула Топочные экраны Выход-ное окно
Фронтовой Боко-вой Задний

Осн.

часть

Под

Осн.

часть

Под
1 Расчётная ширина экранированной стенки

bст

м

чертёж или

эскиз

5,0 5,0 3,5 5,0 5,0 5,0
2 Освещённая длина стен

lст

м

чертёж или

эскиз

9,075 1,675 - 7,05 1,85 2,05
3 Площадь стены

Fст

м2

bст ·lст

45,5 8,375 30,014 35,125 9,25 10,25
4 Площадь стен, не занятых экранами

Fi

м2

чертёж или

эскиз

- - 0,9202 - - -
5

Наружный диаметр

труб

d м

чертёж или

эскиз

0,06
6 Число труб Z шт -²- 70 70 49 70 70 -
7 Шаг труб S м -²- 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 -
8 Отн. шаг труб S/d - - 1,1667
9 Расстояние от оси до обмуровки е м -²- 0,1 0,1 0,1 0,065 0,065 -
10 Относ. -²- e/d - - 1,667 1,667 1,667 1,0833 1,0833 -
11 Угловой к-т экрана X - номо-грамма 0,99 0,99 0,99 0,985 0,985 1
12 К-т загрязнения x - таблица 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55
13 К-т тепловой эффективности экрана y - Cx 0,5445 0,5445 0,5445 0,54175 0,54175 0,55

5.1.2) Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:



5.1.3) Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

Эффективная толщина излучающего слоя:


V.2 Расчёт теплообмена в топке

5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки qт’’ с критерием Больцмана Bo, степенью черноты топки ат и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.



При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

Где Tт’’ = Jт’’ + 273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; Ta = Ja + 273 -температура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; Bо – критерий Больцмана, определяемый по формуле:


Из этих формул выводятся рясчётные.

5.2.2)  Определяем полезное тепловыделение в топке Qт и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та :




Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Qв, определяют по формуле:


Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Qт= Iа Þ Та=2352,4 К;

5.2.3)  Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-B×xт; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании мазута).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Хт= Хг+ DХ; где Хг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг (от пода топки) к общей высоте топки Нт (от пода топки до середины выходного окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью >35т/ч DХ=0;

При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:


где
 n1, n2 и т.д. – число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h, h и т.д. – высота расположения осей ярусов.


М = 0,54·0,2·0,2459=0,4908


5.2.4) Степень черноты топки ат и критерий Больцмана В0 зависят от искомой температуры газов на выходе uг’’.

Принимаем uг’’ = 1100 0С:

Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:


5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:

где аф – эффективная степень черноты факела:


где асв и аг – степень черноты,которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.


Величины асв и аг определяют по следующим формулам:

Где Sт – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см2.



Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.


Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:



где Tт’’ - температура газов на выходе из топки; Cр/Hp- соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;






5.2.6)тОпределяем количество тепла, переданное излучением в топке:



5.2.7)  Определим тепловые нагрузки топочной камеры:


Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250¸300 Мкал/м3×ч;


Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок


VI Поверочный расчёт фестона

6.1) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном Jф’’ при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.

6.2)  По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.

6.3)  По чертежам парового котла составляем таблицу:

Наименование величин Обозн. Раз-ть Ряды фестона Для всего фестона
1 2 3
Наружный диаметр труб d м 0,06
Количество труб в ряду

z1

-- 23 23 24 -
Длина трубы в ряду

lI

м 2,3 2 1,275 -

Шаг труб:

поперечный

S1

м 0,21 0,21 0,21 0,21
 продольный

S2

м - 0,35 0,775 0,5197
Угловой коэф фестона

xф

- - - - 1
Расположение труб - - шахматное
Расчётная пов-ть нагрева H

м2

9,966 8,666 5,765 24,3977

Размеры газохода:

высота

aI

м 2,25 2,05 1,275 -
ширина b м 5 5 5 -
Площадь живого сечения F

м2

8,283 7,611 4,539 6,7646

Относительный шаг труб:

поперечный

S1/d

- 3,5 3,5 3,5 3,5
 продольный

S2/d

- - 5,833 12,92 8,6616
Эффективная толщина излучающего слоя

Sф

м - - - 2,03

Длину трубы в каждом ряду li определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Поперечный шаг S1 равен утроенному шагу заднего экрана топки, т.к. этот экран образует три ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольный шаг между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов S2, а между вторым и третьим рядами S2’’ как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб. Среднее значение продольного шага для фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:

Принимаем xф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя

(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф



6.4)  Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

6.5)  Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

Fi = ai×b - z1× liпр×d;

где liпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.

Fср находим как среднее арифметическое между F1 и F3.

6.6) Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:

Нi = p×d×z1i× li;

где z1i – число труб в ряду; li – длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Нф = Н1 + Н2 + Н3 = 9,966+8,666+5,765 = 24,3977 м;

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Ндоп = SFст·xб = (1,7062 + 1,7062)·0,99 = 3,3782 Þ Нф = Нф + Ндоп = 27,776 м;

6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

6.8)  Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:

Наименование величин Обозначение Размерность Величина
Температура газов перед фестоном

Jф=Jт’’

0С

1053,4
Энтальпия газов перед фестоном

I ф=I т’’

ккал/кг 4885,534

Объёмы газов на выходе из топки

при a¢¢т

Vг

м3/кг

12,559
Объёмная доля водяных паров

rH2O

-- 0,1216
Объёмная доля трёхатомных газов

rRO2

-- 0,2474

Температура состояния насыщения

при давлении

в барабане Рб=45кгс/см2

tн

0С

256,23

Для газов за фестоном находим энтальпию при


и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:



6.9 Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:


где k - коэффициент теплопередачи, Dt - температурный напор,

Н - расчётная поверхность нагрева.

6.9.1)При сжигании мазута коэффициент теплопередачи определяют по формуле:


Где aк - коэффициент теплоотдачи конвекцией; aл - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.

6.9.2) Для определения aк (коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб) рассчитаем среднюю скорость газового потока:


y для фестона при скорости газов 8,903 м/с равен 0,6.

Для нахождения aк по номограммам определяем aн=59 ккал/м2×ч×оС и добавочные коэффициенты: Сz=0,88; Сф=0,85; Сs=1 Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs= 59×0,88×0,85×1 = 44,13 ккал/м2×ч×оС;



6.9.3)  Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2474;


рn×S = rn×S = 0,2474×2,03 = 0,5022


По номограмме находим kг = 0,66 Þ

По номограмме находим Сг=0,96; aн=170 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =170×0,2819×0,96=46 ккал/м2×ч×оС

6.9.4)


Находим температурный напор:



6.10)Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:

т.о. поверочный расчёт выполнен.


VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

7.1)  При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

7.2)  Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

7.3)  Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:


Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þ iпе=789,8 ккал/кг;

при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þ iн=668,1 ккал/кг;

Diпо=15 ккал/кг;


Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Qпел =0), а угловой коэффициент фестона Хф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Qпек = Qпе.

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:



Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:


Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=601,520С;

7.4)Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:


где Iогв находим по tгв=220oC Þ Iогв=745,2 ккал/кг;

вп – отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:



Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:


где Iух – энтальпия уходящих газов, которую находим по tух=150oC Þ Iух=709,135 ккал/кг;

Iоух – энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при tпрс=( tгв + tв)/2=(220+30)/2=125 oC Þ Iпрс=421 ккал/кг;


Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²эк=301,870С;

7.5)  Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):


7.6)  Определяем невязку теплового баланса парового котла:



VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

8.1)  Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

8.2)  По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.

8.3)  По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

 

Наименование величин Обозн. Раз-ть Величина
Наружный диаметр труб d м 0,032

 

 

Внутренний диаметр труб

dвн

м 0,026

 

Количество труб в ряду

z1

- 68

 

Количество труб по ходу газов

z2

- 18

 

Шаг труб:

поперечный

S1

м 0,075

 

 продольный

S2

м 0,055

 

Относительный шаг труб

поперечный

S1/d

- 2,344

 

 продольный

S2/d

- 1,719

 

Расположение труб змеевика - - шахматное

 

Характер взаимного течения - - перекрестный ток

 

Длина трубы змеевика l м 29,94

 

Поверхность, примыкающая к стенке

Fст×х

м2

21,353

 

Поверхность нагрева H

м2

226,01

 

Размеры газохода: высота на входе

высота на выходе

м

м

1,68

 

ширина b м 5,2

 

Площадь живого сечения на входе

м2

5,363

 

Площадь живого сечения на выходе

м2

5,363

 

Средняя площадь живого сечения

Fср

м2

5,363

 

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

Sф

м 0,119

 

Глубина газового объёма до пучка

lоб

м 1,35

 

Глубина пучка

lп

м 0,935

 

Количество змеевиков, включённых параллельно по пару m шт. 68

 

Живое сечение для прохода пара f

м2

0,0361

8.3.1) Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и числу труб в ряду (поперёк газохода) z1. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=0,75.

Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева определяем по формуле:

Н = p×d×z1× l+ Fст ×х.

8.3.2)  Глубину газового объёма до пучка и глубину пучка определяют по рекомендациям и чертежу.

8.3.3)  По значениям шагов для пароперегревателя и диаметру труб находим эффективную толщину излучающего слоя:



8.3.4)  Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:

F = a·b – d·z1· lпр = 1,68·5,2 – 68·0,032·1,55 = 5,363 (м2);

Площадь живого сечения для прохода пара:


8.4)  Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Наименование величин Обознение Размерность Величина

Температура газов до пароперегревателя

uф²

0С

998,4
Температура газов за пароперегревателя

uпе²

0С

601,52
Температура в состояния насыщения

tн

0С

256,23
Температура перегретого пара

tпе

0С

440
Средний удельный объём пара

uср

м3/кг

0,062615
Конвективное восприятие

Qkпе

ккал/кг 1886,41

Объёмы газов на выходе из топки

при aсрпе

Vг

м3/кг

12,721
Объёмная доля водяных паров

rH2O

- 0,1202
Объёмная доля трёхатомных газов

rRO2

- 0,2445

Средний удельный объём пара находят по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:


Все остальные величины определены ранее.

8.5)  Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:


8.5.1)Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:


Где aк - коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.

Для определения aк - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:


При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме:

aн=80 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=0,98; Сs=1; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs= =80×1×0,98×1 = 78,4 ккал/м2×ч×оС;


Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2445;

рn×S = rn×S = 0,2445×0,119 = 0,0291.

По номограмме находим kг = 3,34; Þ

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:

tз = tпеср + (80¸100) = 348,12 + 90 = 438,12 оС;

По номограмме находим Сг = 0,95; aн = 130 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг = 130×0,95×0,0926 =

= 11,437 ккал/м2×ч×оС;

При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма,


свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:


Где Тк - температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп - соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;


8.5.2)  Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:


При этой скорости пара Сd= 1,02; aн = 1300 ккал/м2×ч×оС;Þ aл = aн×Сd= 1300×1,02 = 1326 ккал/м2×ч×оС;

8.5.3)Коэффициент теплоотдачи:


8.5.4)  Температурный напор:





Þ температурный напор можно найти как:

Поправочный коэффициент y определяют по номограмме по безразмерным параметрам:



По R и Р находим y= 0,96

8.6) Определим расчётную поверхность:


Невязка:


Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.

8.7) Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:


Следовательно, добавляем к поверхность пароперегревателя 2 змеевика. Поверочный расчёт выполнен.


IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева

IX.I Расчёт водного экономайзера

9.1.1) С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:

Наименование величин Обознение Размерность Величина

Температура газов до экономайзера

uпе²

0С

601,52
Температура газов за экономайзером

uэк²

 

0С

301,865
Температура питательной воды

Tпв

0С

140
Давление пит. воды перед экономайзером

Р¢эк

кгс/см2

48,6
Энтальпия питательной воды

iпв

ккал/кг 141,3
Тепловосприятие по балансу

Qбэк

ккал/кг 1310,63
Объёмы газов при среднем избытке воздуха

Vг

м3/кг

13,3145
Объёмная доля водяных паров

rH2O

- 0,1156
Объёмная доля трёхатомных газов

rRO2

- 0,2343

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р¢эк = 1,08×Рб.

9.1.2)  Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):



Где Dэк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях Dэк = Dпе =D;

эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; i¢эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.

При указаной схеме включения пароохладителя:


По i¢эк = 156,3 ккал/кг и Р¢эк = 48,6 кгс/см2 находим и t¢эк = 154,56 0С;

По i²эк = 251,274 ккал/кг и Рб = 45 кгс/см2 находим и t²эк = 242,96 0С;

Т.к i¢эк < i²эк, значит экономайзер некипящего типа.

9.1.3)  По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указываем все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу.

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

 

Наименование величин Обозн Раз-ть Величина
Наружный диаметр труб d м 0,028

 

 

Внутренний диаметр труб

dвн

м 0,022

 

Количество труб в ряду

z1

-- 25

 

Количество рядов труб по ходу газов

z2

-- 40

 

Шаг труб:

поперечный

S1

м 0,07

 

продольный

S2

м 0,05

 

Относительный шаг труб

поперечный

S1/d

-- 2,5

 

продольный

S2/d

-- 1,786

 

Расположение труб змеевика -- -- шахматное

 

Характер взаимного течения -- -- противоток

 

Длина горизонтальной части петли змеевика

l1

м 5,1

 

Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения

lпр

м 5,2

 

Длина трубы змеевика l м 104,83

 

Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)

Hэк ч

м2

461,06

 

Глубина газохода а м 1,78

 

Ширина газохода b м 5,4

 

Площадь живого сечения для прохода газов

Fг

м2

5,972

 

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

Sф

м 0,118

 

Глубина газового объёма до пучка

lоб

м 2

 

Глубина пучка

lп

м 1,9

 

Количество змеевиков, включённых параллельно по пару m шт. 50

 

Живое сечение для прохода пара f

м2

0,019

9.1.4) Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании определяют по формуле:


где lпр – длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м.


Площадь живого сечения для прохода воды:

Поверхность нагрева экономайзера:



Где l – длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части змеевика (l1):


9.1.5)Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.


Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:


Где aк - коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.

Для определения aк - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:


При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:

aн=60 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:

Сz=1; Сф=1; Сs=1; Þ

aк = aн×Сz×Сф×Сs= 63×1×1×1 = 60 ккал/м2×ч×оС;


Для нахождения aл используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2343.


рn×S = rn×S = 0,2343×0,118 = 0,02765;


По номограмме находим kг = 3,4; Þ

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:

tз = 0,5×(t¢эк + t²эк ) + (40¸60) = 0,5×(154,56+242,96) + 50 = 248,76 оС;

По номограмме находим Сг=0,97; aн=100 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =100×0,0897×0,97= 8,7 ккал/м2×ч×оС;

При расчёте экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:



Где Тк - температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;




9.1.6)Температурный напор:


Þ температурный напор с достаточной точностью можно найти как:


9.1.7)Определим расчётную поверхность:



Невязка:


Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.

9.1.8)Найдем требуемую длину змеевика:


Следовательно, принимаем Z2р равное 36, то есть Z2


Информация о работе «Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 41960
Количество таблиц: 28
Количество изображений: 3

Похожие работы

Скачать
18122
3
1

... 13318 10906 14409 14572 15008 15663 16099 16372 2500 13935 11401 15075 15246 15702 16386 16842 17127 № Наименование Обозначе-ние Раз- мер ность Формула Расчет Тепловой баланс котельного агрегата 1. Низшая теплота сгорания топлива Qнс задана 10950 2. Температура холодного воздуха tхв п. 5.03 норм 30 3. Теплосодержание холодного ...

Скачать
38270
23
0

... =13731,1 Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср =58,43 2.7 Расчет фестона При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют , а проверяют поверочным расчетом( табл. 2-9) Таблица 2-9. Поверочный расчет фестона Наименование Формула или способ определения Расчет Полная площадь поверхности ...

Скачать
35965
22
5

... схема котла К-50-40-1 Рис.1 Схема котла К-50-40-1 1-Торочная камера 2-Пароперегреватель 3-Экономайзер 4-Воздухоподогреватель 5-Фестон 6-барабан 3. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива преждставлен в таблице 3 ТАБЛИЦА 3. Величина Единица Расчёт Наименование Обозначение Расчётная формула или ...

Скачать
31462
21
5

... схема котла ГМ-50-1 Рис. 1 Схема котла ГМ-50-1. 1-Топочная камера 2-Барабан 3-Фестон 4-Пароперегреватель 5-Экономайзер 6-Воздухоподогреватель 3. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива преждставлен в таблице 3 ТАБЛИЦА 3. Величина Единица Расчёт Наименование Обозначение Расчётная формула или способ ...

0 комментариев


Наверх