Проверочный расчет парогенератора
Введение
Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По
имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе
определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах
между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате
поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора
вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и
прочностных расчетов.
При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с
увеличением его производительности, изменением параметров пара или с переводом
на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов
агрегата. Однако основные части парогенератора и его общая компоновка, как правило,
сохраняется, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить,
выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового
парогенератора.
Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных
операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала
записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих
в них величин, после чего приводится окончательный результат.
1.
Описание парогенератора
Котельный агрегат БКЗ 210-140 Барнаульского котельного завода
предназначен для работы при следующих параметрах:
- производительность - 210 т/ч
- рабочее давление за главной паровой задвижкой - 140 ата
температура перегретого пара - 550 0С
температура питательной воды - 230 0С
водяной объём котла - 62 м3
паровой объём котла - 32 м3
Компоновка котла выполнена по П - образной схеме. Топка расположена в
первом, восходящем газоходе. Во втором, нисходящем газоходе, расположен водяной
экономайзер и воздухоподогреватель. В верхнем горизонтальном газоходе
расположен пароперегреватель.
1.1 Топочная камера
Топочная камера по всей высоте прямоугольного сечения, имеет размеры (по
осям труб) 9536 * 6656 мм и объём 992 м3.
Стены топочной камеры полностью экранированы трубами диаметром 60 * 5.5,
сталь 20, с шагом 64 мм. Экраны топки разделены на 14 самостоятельных
циркуляционных контуров. Экранные трубки каждого контура входят в камеры
диаметром 273 * 36, сталь 20. Паровая смесь из верхних камер боковых и
фронтового экранов отводится в барабан трубами ф133 * 10, сталь 20, а из камер
заднего экрана трубами ф133 * 10, сталь 12Х1МФ. Подвод котловой воды из
барабана к нижним камерам экранов осуществляется трубами ф133 * 10, сталь 20.
В верхней части трубы заднего экрана отогнуты внутрь топочной камеры, образуя
«порог». «Порог» предназначен для улучшения аэродинамики газового потока на
выходе из топочной камеры и частичного затемнения ширм пароперегревателя.
В нижней части топочной камеры трубы фронтового и заднего экранов
образуют «холодную воронку».
Топочная камера оборудована горелочными устройствами типа «тонкие струи»
для сжигания торфа, в количестве 4 штук, расположенными на фронтовой стене
топки, и шестью мазутными горелками, расположенными на боковых стенках топки.
Растопка котла предусматривается 6-ю мазутными форсунками механического
распыливания, вмонтированными горелки.
Шлакоудаляющие устройства состоят из шлакоприёмной течки, шнекового
транспортёра и шлаковой дробилки.
Для размола фрезерного торфа с фронта котла установлены четыре молотковые
мельницы типа ММТ-1300/2004/735 с гравитационными сепараторами.
.2 Барабан котла и сепараторные устройства
Котёл имеет 1 сварной барабан с внутренним диаметром 1600 мм и с толщиной
стенки 112 мм, из стали 16ГНМ.
Для получения качественного пара в котле применены схема двухступенчатого
испарения и соответствующие сепарационные устройства.
Первая ступень испарения (чистый отсек) расположена непосредственно в
барабане котла.
Солёными отсеками служат выносные сепарационные циклоны (по 2 циклона на
каждой стороне котла). Такая схема обеспечивает нужное качество пара при
питании котла водой с солесодержанием до 100 мг/литр при продувке не выше 3%.
В выносную сепарационную ступень (вторую ступень испарения) включены
блоки боковых стен топки, соединяющиеся с циклонами трубами ф133 * 10, сталь
20, циклоны, в свою очередь, соединены с барабаном котла также трубами ф133 *
10, сталь 20.
Каждый блок циклонов состоит из 2-х труб ф426 * 36, сталь 20 с
расположенными в них дырчатыми подпорными листами и антикавитационными крестовинами.
В первой ступени сепарационными устройствами являются внутрибарабанные
циклоны с барботажной промывкой пара и жалюзийные сепараторы.
Питательная вода поступает в барабан по 12 трубам ф60 * 5.5. сталь 20 в
раздающие короба. 50% питательной воды через отверстия в коробах направляется
на промывочные щиты. Протекает по ним и сливается в водяной объём барабана.
Остальная часть питательной воды из раздающих коробов сливается непосредственно
в водяной объём помимо промывочных щитов.
Пароводяная смесь из экранной системы котла поступает распределительные
короба, расположенные в барабане, откуда она направляется во внутрибарабанные
циклоны. Вода, отсепарированная в циклонах, сливается в водяной объём барабана:
пар, поднимаясь вверх, проходит через первичный жалюзийный сепаратор,
расположенный непосредственно над циклоном, а затем проходит в барабане через
слой воды, текущей по промывочным листам, и попадает во вторичный сепаратор:
далее, через дроссельный дырчатый лист пар проходит в пароперегреватель котла.
Средний уровень воды в барабане котла должен поддерживаться на 200 мм
ниже геометрической оси барабана. Отклонение уровня от среднего не более 50 мм.
Для обеспечения равномерного нагрева барабана при растопках котла
предусмотрен паровой обогрев котла от постороннего источника насыщенным паром
давлением 40-140 ата.
1.3 Пароперегреватель
Пароперегреватель выполнен с учётом склонности сжигаемого топлива к
шлакованию. Пароперегреватель радиационно-конвективного типа. Радиационная
поверхность выполнена в виде ширмовых поверхностей, расположенных в топке, и
трубопотолочного перекрытия. Конвективные поверхности пароперегревателя в
верхнем поворотном газоходе котла. Регулирование температуры перегретого пара
осуществляют путем впрыска «собственного» конденсата в пароохладителях 1 и 2
ступени.
Пар из барабана котла по 6-ти трубам ф133 * 10, сталь 20 поступает в
камеры ф219 * 26, сталь 20, потолочного пароперегревателя. Который выполнен из
труб ф32 * 4, сталь 20, и закрывает весь потолок котла, как над топкой, так и
над поворотной камерой. Трубы потолочного пароперегревателя переходят в
змеевики «холодного пакета». После «холодного пакета» пар по 6 трубам ф133 *
13, сталь 20, попадает в 8 крайних ширм. Пройдя крайние ширмы, пар 8-ю трубами
ф133 * 10, сталь 12Х1МФ, подаётся в пароохладители 1 ступени (камеры ф273 * 25,
сталь 12Х1МФ). После регуляторов пар по 8 трубам ф133 * 10, сталь 12Х1МФ,
поступает в 8 средних ширм. Ширмовый пароперегреватель выполнен из труб ф32 *
4, сталь 12Х1МФ. Из средних ширм по 8 трубам ф133 * 10, сталь 12Х1МФ пар
подаётся во входные камеры ф273 * 25, сталь 12Х1МФ «горячего» пакета
пароперегревателя, откуда поступает в 10 крайних микроблоков «горячего» пакета,
выполненных из труб ф32 * 4. сталь 12Х1МФ. Пройдя крайние микроблоки, пар
попадает в промежуточные камеры ф273 * 36. сталь 12Х1МФ и из них
перебрасывается в 8 задних микроблоков «горячего» пакета пароперегревателя,
выполненных из труб ф32 * 5, сталь 12Х1МФ. Из средних микроблоков пар по 8
трубам ф133 * 17, сталь 12Х1МФ, поступает в камеры пароохладителей 2 ступени.
После регуляторов пар по 10 трубам ф133 * 17, сталь 12Х1МФ направляется в 10
крайних микроблоков выходного пакета (4 ступень) пароперегревателя, выполненных
из труб ф32 * 5,сталь 12Х1МФ. Пройдя крайние микроблоки пар поступает в
промежуточные камеры ф273 * 45, сталь 12Х1МФ 4-й ступени пароперегревателя и из
них направляется в 8 средних микроблоков 4-й ступени, выполненных из труб ф32 *
5,5.сталь 12Х2МФОР. Из средних микроблоков пар по 8 трубам ф133 * 17,сталь
12Х1МФ, поступает в паро-сборную камеру ф273 * 45, сталь 12Х1МФ.
Переброс пара из крайних ширм и микроблоков в средние выполняется для
уменьшения «разверки» температуры пара.
.4 Установка для получения собственного конденсата
Для получения конденсата на впрыск в пароохладители, котельный агрегат
оборудован змеевиковыми конденсаторами. Охлаждение пара в конденсаторах
осуществляется питательной водой, прошедшей первую (по ходу воды) ступень
водяного экономайзера.
Пар поступает из барабана котла по трубам ф60 * 5,5, сталь 20 в
конденсатор ф426 * 36.сталь 20. Полученный конденсат сливается в сборный
коллектор ф133 * 10 по трубам ф60 * 5,5, сталь 20 и оттуда поступает к
регулирующим клапанам.
Подача конденсата в пароохладители осуществляется за счёт перепада
давления, созданного паровыми эжекторами, расположенными в камерах
пароохладителя (1 ступень), а также за счёт падения давления пара между
барабаном и камерой пароохладителя 2 ступени.
Для слива избытка конденсата в барабан сборный коллектор соединяется с
барабаном трубами ф133 * 10,сталь 20.
1.5 Конвективная шахта
Конвективная шахта выполнена по «бесприсосной» схеме. Кубы
воздухоподогревателя и нижнего экономайзера установлены друг на друге и сварены
между собой, что значительно уменьшает присосы воздуха. При нагревании конвективная
шахта расширяется вверх, компенсация расширения осуществляется трубным
компенсатором, установленным между «горячими» частями воздухоподогревателя и
водяного экономайзера. Воздухоподогреватель и водяной экономайзер размещены «в
рассечку». Воздухоподогреватель скомпонован по двухпоточной схеме; верхний
водяной экономайзер занимает всю глубину газохода, нижний размещён в двух
симметричных газоходах.
Водяной экономайзер выполнен из труб ф32 * 3,5, сталь 20 в виде пакетов
гладкотрубных змеевиков, расположенных в шахматном порядке.
Воздухоподогреватель выполнен из труб ф40 * 1,5,сталь 20. Дымовые газы
протекают внутри труб, снаружи трубы омываются воздухом.
«Горячая» часть водяного экономайзера имеет независимое опирание на
каркас. Остальные поверхности конвективной шахты, кроме нижнего куба, опираются
на металлоконструкции каркаса конвективной шахты. Нижний куб
воздухоподогревателя выполнен подвесным и является съёмным.
2. Тепловой расчет парогенератора
.1 Расчетное задание
Для
выполнения теплового расчета парогенератора будем исходить из следующих данных:
1 Паропроизводительность агрегата: Dп=210 т/ч
2 Давление пара за главной паровой
задвижкой: рп=140 ата
3 Температура перегретого пара: tпп=550 0С
4 Температура питательной воды: tпв=230 0С
Температура
уходящих газов: 
ух=130 0С
1 Топливо: природный газ, газопровод
“Рудки - Минск”
2 Температура воздуха на входе в
воздухоподогреватель - 30 0С
3 Температура горячего воздуха - 333 0С
2.2 Топливо, воздух и продукты сгорания
Из табл. 2 [1] выписываем расчетные характеристики топлива:
состав газа по объему ,%
CH4=92.8%,
C2H6=3.9%, C3H8=1.1%, C4H10=0.4%,
C5H12=0.1%, N2=1.6%, CO2=0.1%;
теплота сгорания низшая сухого газа Qнс=8480 ккал/м3=35531.2 кДж/кг;
- плотность при 00С и 760 мм.рт.ст.: rг.тл. с=0.74кг/м3.
1) Теоретическое количество воздуха:
2)
Теоретический объем азота:
VN20=0.79V0+N2/100=0.79*9.45+2.8/100=7.49
м3/м3;
)
Объем трехатомных газов:
VRO20=0,01(CO2+CO+H2S+åmCmHn)=0.01(0.1+95.6+2*0.7+3*0.4++4*0.2+5*0.2)==
1.001 м3/м3;
)
Теоретический объем водяных паров:
VH2O0=0.01(H2S+H2+åCmHnn/2+0.124dг.тл.)+0.0161V0=
=0.01(2*95.6+3*0.7+4*0.4+5*0.2+6*0.2+0.124*10)+0.0161*9.45=2.14
м3/м3;
)
Теоретический объем продуктов сгорания:
Vг0=VRO20+VN20+VH2O0=1.00+7.49+2.12
= 10.63 м3/м3.
По
данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов воздуха в
газоходах (табл. 16[1]) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
aт и присосы воздуха по газоходам 
и
находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах. Результаты расчетов
сводим в таблицу 2.1.
Таблица
2.1 Объемы продуктов сгорания по газоходам
|
Наименование рассчитываемой
величины, обозначение, размерность
|
V0=9,45 м3/м3 Vг0=10,63
м3/м3
|
VRO2= 1,001 м3/м3
|
VN20= 7,49 м3/м3
|
VH2O0= 2,14 м3/м3
|
|
Коэффициент избытка воздуха
за поверхностью нагрева, a,
|
1,1
|
1,13
|
1,17
|
1,23
|
|
Средний коэффициент избытка
воздуха в поверхности нагрева, aср,
|
1,1
|
1,115
|
1,15
|
1,2
|
|
Объем избыточного воздуха,
(aт-1)V0, м3/м3
|
1,063
|
1,382
|
1,807
|
2,445
|
|
Объем водяных паров VH2O=VH2O0+0.0061(a-1)V0, м3/м3
|
2,16
|
2,16
|
2,17
|
2,18
|
|
Объем дымовых газов, Vг=VRO2+VN20+VH2O+(a-1)V0,м3/м3
|
11,596
|
11,88
|
12,268
|
12,845
|
|
Объемные доли трехатомных
газов rRO2=VRO2/Vг
|
0,086
|
0,084
|
0,082
|
0,078
|
|
Объемные доли водяных паров
rH2O=VH2O/V2
|
0,186
|
0,182
|
0,177
|
0,17
|
|
Суммарная объемная доля rå=rRO2+rH2O
|
0,272
|
0,266
|
0,259
|
0,248
|
2.3 Энтальпии воздуха и продуктов
сгорания
Поскольку на данном этапе расчета температура газов за той или иной
поверхностью неизвестна, то расчет энтальпий газов выполняем на весь возможный
за этой поверхностью диапазон температур.
Полученные данные сведём в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 Энтальпии продуктов сгорания
|
T0C
|
Iг0 ,ккал/м3
|
Iв0,ккал/м3
|
I=Iг0+(a-1)Iв0
|
|
|
|
aт=1.1
|
aпп=1.13
|
aвэ=1.17
|
aвп=1.23
|
|
2200
|
9410
|
7674
|
10177
|
515
|
|
|
|
|
|
|
|
2100
|
8932
|
7296
|
9662
|
514
|
|
|
|
|
|
|
|
2000
|
8456
|
6918
|
9148
|
509
|
|
|
|
|
|
|
|
1900
|
7985
|
6540
|
8639
|
511
|
|
|
|
|
|
|
|
1800
|
7512
|
6162
|
8128
|
503
|
|
|
|
|
|
|
|
1700
|
7046
|
5793
|
7625
|
499
|
|
|
|
|
|
|
|
1600
|
6583
|
5425
|
7126
|
498
|
|
|
|
|
|
|
|
1500
|
6122
|
5056
|
6628
|
489
|
|
|
|
|
|
|
|
1400
|
5670
|
4688
|
6139
|
494
|
|
|
|
|
|
|
|
1300
|
5213
|
4319
|
5645
|
483
|
|
|
|
|
|
|
|
1200
|
4766
|
3960
|
5162
|
472
|
5281
|
483
|
|
|
|
|
|
1100
|
4330
|
3601
|
4690
|
469
|
4798
|
479
|
|
|
|
|
|
1000
|
3897
|
3242
|
4221
|
467
|
4319
|
478
|
|
|
|
|
|
900
|
3465
|
2892
|
3754
|
458
|
3841
|
468
|
|
|
|
|
|
800
|
3041
|
2552
|
3296
|
450
|
3373
|
460
|
|
|
|
|
|
700
|
2625
|
2212
|
2846
|
437
|
2913
|
447
|
|
|
|
|
|
600
|
2222
|
1873
|
2409
|
425
|
2466
|
435
|
2540
|
447
|
|
|
|
500
|
1830
|
1544
|
1984
|
417
|
2031
|
427
|
2093
|
440
|
|
|
|
400
|
1445
|
1223
|
1587
|
406
|
1604
|
416
|
1653
|
428
|
|
|
|
300
|
1070
|
909
|
1161
|
396
|
1188
|
405
|
1225
|
418
|
1279
|
|
|
200
|
705
|
601
|
765
|
386
|
783
|
392
|
807
|
407
|
843
|
436
|
|
100
|
349
|
299
|
379
|
|
388
|
|
400
|
|
418
|
425
|
2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты
топлива Qpp. Расчеты выполняем в соответствии с
приложением 7[1].
Таблица 2.3
Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Теплоемкость газообразного
топлива, кДж/м3
|
0,01(Сн2*Н2+Ссо*СО+Ссн4*СН4+Ссо2*СО2)+
0,00124Сн2о*aтл
|
0,01(0,4061*0,1+0,3095*2,8+0,392*95,6+0,596*0,7+0,838*0,4+1,124*
0,2+1,394*0,2)+0,00124*0,3595*10=1,676
|
|
Физическое тепло топлива,
кДж/м3
|
iтл=стл*tтл
|
1,676*100=167,6
|
|
Отношение количества
воздуха на входе в котел к теоретически необходимому
|
b=aт-Daт+Daпп
|
1,1-0,05+0,06=1,11
|
|
Энтальпия теоретически
необходимого воздуха на входе в котел, кДж/м3
|
Iох.в=срVосрt
|
1,99*9,45*70=1316,385
|
|
Энтальпия холодного
воздуха, кДж/м3
|
Iх.в=срVосрt
|
1,99*9,45*30=564,165
|
|
Тепло воздуха,
предварительно подогретого в калориферах
|
Qв.вн=b[( Iох.в)-
Iх.в]
|
1,11(1316,385-564,165)
=835,0
|
|
Располагаемая теплота
топлива, Qpp, кДж/кг
|
Qнp+QВ.ВН+iтл
|
35446,4+835,0+167,6=
36449,0
|
|
Потеря теплоты от
химического недожога, q3,%
|
По табл. ХХ[1]
|
0.5
|
|
Потеря теплоты от
механического недожога, q4, %
|
По табл. ХХ[1]
|
0
|
|
Температура уходящих газов,
ух, 0СПо заданию 130
|
|
|
|
Энтальпия уходящих газов ,Iух,
кДж/кг
|
По  -таблице2285,7
|
|
|
Температура воздуха в
котельной ,tх.в, 0С
|
По выбору
|
30
|
|
Потеря теплоты с уходящими
газами ,q2, %
|
  =4,37
|
|
|
Продолжение таблицы 2.3
|
|
Потери теплоты q5,
%
|
По [1]
|
0,38
|
|
Сумма тепловых потерь, q,%
|
q2+q3+q4+q5
|
4,37+0.5+0,38=5,25
|
|
К.п.д. парогенератора, пг,
%
|
100-q
|
100-5,25=94,75
|
|
Коэффициент сохранения
теплоты,
|
1- 1- =0.996
|
|
|
Паропроизводительность
агрегата, D, кг/с
|
По заданию
|
58.33
|
|
Температура перегретого
пара, tп. п,0С
|
По заданию
|
550
|
|
Температура питательной
воды, tп. в, 0С
|
По заданию
|
230
|
|
Удельная энтальпия
перегретого пара, iп. п, кДж/кг
|
По Н-S
диаграмме
|
3459,4
|
|
Удельная энтальпия
питательной воды, iп.в, кДж/кг
|
По Н-S
диаграмме
|
993,6
|
|
Полезно используемая
теплота в агрегате, Qпг, кВт
|
D(iп.п-iп.в)
|
58,33(3459,4-993,6)=143830.1
|
  =4,17
|
|
|
Расчетный расход топлива,
Вр, м3/с
|
 4,17
|
|
2.5 Основные конструктивные характеристики топки
Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое
напряжение не должно превышать допустимого. С учетом рекомендаций выбираем
количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенках.
Расчеты приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4
Расчет конструктивных характеристик топки
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Активный объём топки, Vт,м3
|
По конструктивным размерам
|
992
|
|
Тепловое напряжение объема
топки: расчетное, qV, кВт/м3 допустимое, qV,кВт/м3
|
ВQнр/Vт
по табл. ХХ[1]
|
4,17*35446,4/992=149,0 300
|
2.6 Расчет теплообмена в топке
Стены топки парогенератора БКЗ-210-140 полностью экранированы трубами
диаметром 60 * 5.5, сталь 20, с шагом 64 мм. По конструктивным размерам топки
рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности
топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2.5.
По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный
расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с таблицей 2.6.
Таблица 2.5
Расчет полной площади поверхности стен топки Fст и площади лучевоспринимающей поверхности топки НЛ
|
Наименование
|
Стены топки
|
|
|
Фронтовая и свод
|
боковые
|
Задняя
|
Выходное окно топки
|
Суммарная площадь
|
|
Объем топочной камеры, м3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
992
|
|
Расстояние между осями
крайних труб, b, м
|
9,536
|
6,656
|
9,536
|
9,536
|
-
|
|
Длина трубы, м
|
153,9
|
|
Полная поверхность стен
топки, м2
|
542
|
|
Наружный диаметр экранных
труб , d, мм
|
60
|
60
|
60
|
60
|
-
|
|
Шаг экранных труб, s,
мм
|
64
|
64
|
64
|
64
|
|
|
Расстояние от оси экранных
труб до кладки (стены), l, мм
|
80
|
80
|
80
|
-
|
-
|
|
Отношение s/d
|
1.067
|
1.067
|
1.067
|
-
|
-
|
|
Отношение l/d
|
1.33
|
1.33
|
1.33
|
-
|
-
|
|
Угловой коэффициент экрана,
х
|
0,95
|
0,95
|
0,95
|
1,00
|
-
|
|
Площадь лучевоспринимающей
поверхности открытых экранов, Нл, м2
|
|
|
|
|
530
|
Таблица 2.6
Поверочный расчет теплообмена в топке
|
Величина
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Суммарная площадь луче
воспринимающей поверхности, Нл,м2
|
По конструктивным размерам
|
530
|
|
Площадь лучевоспринимающей
поверхности открытых экранов, Нл.откр, м2
|
По конструктивным размерам
|
530
|
|
Полная площадь стен
топочной камеры, Fст, м2
|
По конструктивным размерам
|
542
|
|
Коэффициент тепловой
эффективности лучевоспринимающей поверхности, ср
|
  =0,538
|
|
|
Эффективная толщина
излучающего слоя пламени, s, м
|
  =5,35
|
|
|
Полная высота топки, Нт
|
По конструктивным размерам
|
11.884
|
|
Высота расположения
горелок, hг, м
|
То же
|
2.47
|
|
Относительный уровень расположения
горелок, хг
|
hг/Нт
|
2,47/11,884= =0,208
|
|
Параметр, учитывающий
распределение температуры в топке, М
|
0,59-0,2хт
|
0,59-0,2*0,208=0,546
|
|
Коэффициент избытка воздуха
на выходе из топки, т
|
По табл. 4-5
|
1.10
|
|
Присосы воздуха в топке, т
|
По табл. 2-1
|
0.05
|
|
Температура горячего
воздуха, tг.в,0С
|
По предварит. выбору
|
333
|
|
Энтальпия горячего воздуха,
Iг.в0, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
2490,1
|
|
Энтальпия присосов воздуха,
Iпрс0, кДж/кг
|
То же
|
215,6
|
|
Количество теплоты,
вносимое в топку воздухом, QВ, кДж/кг
|
(Т-Т)Iг.в0+ТIпрс0
|
(1.10-0.05) 2490,1 + 0.05 *
215,6 = 2625,4
|
|
Полезное тепловыделение в
топке, QТ, кДж/кг
|
Qpp +QВ36449,0*0,95+2625.4=37251,95
|
|
|
Адиабатическая температура
горения, а 0С
|
По I-
таблице
|
1931
|
|
Температура газов на выходе
из топки ,Т`` 0С
|
По предварительному выбору
|
1171
|
|
Энтальпия газов на выходе
из топки, IТ``, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
21483,5
|
|
Средняя суммарная
теплоёмкость продуктов сгорания, Vср, кДж/(кг*К)
|
  =20,6
|
|
|
Продолжение таблицы 2.6.
|
|
Объемная доля: водяных
паров, rН2О трехатомных газов, rRO2
|
По таблицам,[1]
|
0,194 0.090
|
|
Суммарная объемная доля
трехотомных газов, rn
|
rН2О+ rRO2
|
0.194+0.090= =0.284
|
|
Произведение prns,
м*МПа
|
prns
|
0.284*0.1*5,35==0,1519
|
|
Коэффициент ослабления
лучей трехатомными газами, kг,1/(м*МПа)
|
По номограмме 3, [1]
|
1,21
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
|
0,284*1,21=0.35
|
|
Коэффициент ослабления
лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
|
0
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ= kнс+ кСЖ
|
0,35+0=0,35
|
|
Степень черноты: светящейся
части, аСВ несветящейся части, аГ
|
1-е-КсвPS
1-e-KнсPS
|
0,52 0.52
|
|
Степень черноты факела, аФ
|
maСВ+(1-m)aг
|
0,55*0,52+0,45*0,52= 0,52
|
|
Степень черноты топки, аТ
|
  =0,70
|
|
Тепловая
нагрузка стен топки, qF, кВт/м2 
=
|
=286,6
|
|
|
|
Температура газов на выходе
из топки, Т`` 0С
|
По формуле, [1,стр.103,2
сверху]
|
1089,1
|
|
Энтальпия газов на выходе
из топки, I`` , кДж/кг
|
По I-
таблице
|
20167,3
|
|
Общее тепловосприятие
топки, QТЛ, кДж/кг
|
(QТ-I``Т)
|
0.996(37251,95-20167,3)=
=17016,3
|
Средняя
удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср 
=
Полученная
в результате расчета температура газов на выходе из топки, отличается от
принятой предварительно менее чем на 
0С.
Следовательно, пересчета теплообмена не требуется.
2.7
Расчет фестона
При
тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют, а проверяют
поверочным расчетом (табл. 2.7.)
Таблица
2.7 Поверочный
расчет фестона
|
Наименование
|
Формула или способ
определения
|
Расчет
|
|
Полная площадь поверхности
нагрева, Н, м2
|
По конструктивным размерам
|
31,6
|
|
Площадь поверхности труб
боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп, м2
|
- // -
|
4,2
|
|
Диаметр труб, d,
мм
|
- // -
|
133 10
|
|
Поперечный шаг труб, мм
|
- // -
|
794
|
|
Количество рядов труб, z2,шт
|
- // -
|
1
|
|
Длина трубы, м
|
- // -
|
6,3
|
|
Площадь живого сечения для
прохода газов, F, м2
|
АВ-z1dl
|
75,1
|
|
Эффективная толщина
излучающего слоя, s, м
|
 0,7
|
|
|
Температура газов перед
фестоном, `,0С
|
Из расчета топки
|
1089,1
|
|
Энтальпия газов перед
фестоном, I`, кДж/кг
|
Из расчета топки
|
20167,3
|
|
Температура газов за
фестоном, ``, 0С
|
По предварительному выбору
|
1000
|
|
Энтальпия газов за
фестоном, I``, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
19683,9
|
|
Количество теплоты,
отданное фестону, Qг, кДж/кг
|
(I`-I``)
|
0.996(20167,3-19683,9)
=481,5
|
|
Температура кипения при
давлении в барабане(pБ=14.2 МПа), tкип, 0С
|
По [4]
|
338
|
|
Средняя температура газов, ср,0С
|
0,5(``+`)
|
0,5(1089,1+1000)= =1044,55
|
|
Средний температурный
напор, t,0C
|
ср-tкип
|
1044,55-338=706,55
|
|
Средняя скорость газов, w,
м/с
|
  =11.9
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи
конвекцией, К, кВт/(м2К)
|
По номограмме 12, [1]
|
53,1
|
|
Продолжение таблицы 2.7.
|
|
Суммарная поглощательная
способность трехатомных газов, prns, м*Мпа
|
prns
|
0,1*0,284*0,7=0,02
|
|
Коэффициент ослабления
лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)
|
По номограмме 3, [1]
|
4,2
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
|
4,2*0,284=1,193
|
|
Коэффициент ослабления
лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
|
0
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ= kнс+ кСЖ
|
1,193+0=1,193
|
|
Степень черноты: светящейся
части, аСВ несветящейся части, аГ
|
1-е-КсвPS
1-e-KнсPS
|
0,08 0,08
|
|
Степень черноты излучающей
среды, а
|
maСВ+(1-m)aг
|
0,55*0,08+0,45*0,08=0,08
|
|
Температура загрязнённой
стенки трубы, tст, 0С
|
tКИП+t
|
338+80=418,0
|
|
Коэффициент теплоотдачи
излучением, Л, Вт/(м2К)
|
По номограмме 19, [1]
|
80
|
|
Коэффициент использования
поверхности нагрева,
|
По 6-2
|
0.95
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
газов к стенке, a1, Вт/(м2К)
|
Л+К)
|
0,95(80+53,1)=126,5
|
|
Коэффициент загрязнения,
м2К/Вт
|
По ф-ле 7-49 и рис. 7-9,
[1]
|
0,0048
|
|
Коэффициент теплопередачи k,
Вт/м2К
|
  =78,7
|
|
Тепловосприятие
фестона по уравнению теплопередачи, Qф, кДж/кг 
=
|
=421,4
|
|
|
|
Тепловосприятие настенных
труб, QДОП, кДж/кг
|
  =56,0
|
|
|
Суммарное тепловосприятие
газохода фестона, QT, кДж/кг
|
Qф+ QДОП
|
56,0+421,4=477,4
|
|
Расхождение расчетных
тепловосприятий, DQ, %
|
 100 100=0,9
|
|
2.8 Расчет перегревателя
Пароперегреватель радиационно-конвективного типа. Коэффициент
теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с
учетом коэффициента тепловой эффективности . Влияние излучения газового
объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи
учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи
излучением.
Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей
и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2.8.
Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2.9.
Таблица 2.8 Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Диаметр труб, d/dВН,
мм
|
По конструктивным размерам
|
36/32
|
|
Количество труб в ряду
(поперек газохода) z1, шт
|
- // -
|
24
|
|
Количество рядов труб ,z2,
шт
|
- // -
|
8
|
|
Средний шаг труб, s1,
мм
|
- // -
|
80
|
|
S2, мм
|
- // -
|
86
|
|
Расположение труб в пучке
|
- // -
|
коридорное
|
|
Характер омывания
|
- // -
|
поперечное
|
|
Средняя длина змеевика, l,
м
|
- // -
|
15,6
|
|
Полная площадь поверхности
нагрева, H, м2
|
- // -
|
169
|
|
Площадь живого сечения для
газов, F, м2
|
АВ - dln,
[1]
|
23,9
|
|
Количество параллельно
включенных змеевиков ( по пару), m, шт
|
По конструктивным размерам
|
54
|
|
Площадь живого сечения для
прохода пара, f, м2
|
d2стm/4
|
0.785*0.0322*54=0.045
|
Таблица 2.9 Поверочный расчет перегревателя
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Диаметр труб, d/dВН,
мм
|
По конструктивным размерам
|
36/32
|
|
Площадь поверхности
нагрева, Н, м2
|
То же
|
169
|
|
Температура пара на выходе
из перегревателя, t``, 0С
|
По заданию
|
550
|
|
То же на входе в
перегреватель, t`, 0С
|
Из расчёта фестона
|
338
|
|
Давление пара: на выходе,
р``, МПа на входе, р`, МПа
|
По заданию По выбору
|
14,0 14,3
|
|
Удельная энтальпия пара :
на выходе , i``П, кДж/кг на входе, i`П, кДж/кг
|
По [4]
То же
|
Суммарное
тепловосприятие ступени, Q, кДж/кг 
(3160,6-2875,0)=
|
=3992,9
|
|
|
|
Средняя удельная тепловая
нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛСР, кВт/м2
|
Из расчета топки
|
133,88
|
|
Коэффициент распределения
тепловой нагрузки: по высоте, В между стенами, СТ
|
По номограмме 11, [1]
|
1,2 1
|
|
Удельное лучистое
тепловосприятие выходного окна топки, qЛ, кВт/м2
|
ВСТ
qЛСР
|
1*1,2*133,88=160,66
|
|
Угловой коэффициент
фестона, хФ
|
По номограмме 1, [1]
|
0,76
|
|
Площадь поперечного сечения
газохода перед ступенью, FГ`, м2
|
a`b`
|
1,918*4,23=8,11
|
|
Лучистое тепловосприятие
ступени ,Qл, кДж/кг
|
  (1-0,76)8,11=312,9
|
|
|
Конвективное
тепловосприятие ступени, QK, кДж/кг
|
Q-QЛ
|
3992,9-312,9= =3680,0
|
|
Температура газов перед
перегревателем, `, 0С
|
Из расчета фестона
|
1000
|
|
Энтальпия газов на входе в
перегреватель, I`, кДж/кг
|
То же
|
20167,3
|
То
же на выходе из ступени, I``, кДж/кг I`-
20167,3 - 3680,0+
|
+0,03*239=16494,47
|
|
|
|
Температура газов на выходе
из ступени, ``, 0С
|
По I-таблице
|
682
|
|
Средняя температура газов, СР,
0С
|
0,5(``+`)
|
0,5(1000+682)=841
|
|
Средняя скорость газов в
ступени, wГ, м/с
|
 8,4
|
|
|
Продолжение таблицы 2.9.
|
|
Коэффициент теплоотдачи
конвекцией, К, Вт/(м2К)
|
По номограмме 13, [1]
|
62,6
|
|
Средняя температура пара, tСР,
0С
|
0,5(t`+t``)
|
0,5(338+550)=444
|
|
Объем пара при средней
температуре, vП, м3/кг
|
По табл. ХХV,
[1]
|
0,08247
|
|
Средняя скорость пара, wП,
м/с
|
  =34,8
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
стенки к пару, 2, Вт/(м2К)
|
По номограмме 15, [1]
|
1310
|
|
Толщина излучающего слоя, s,
м
|
 0.218
|
|
|
Суммарная поглощательная
способность трехатомных газов, prns, м*МПа
|
prns
|
0,1*0,28*0,218= =0,006104
|
|
Коэффициент ослабления
лучей трехатомными газами, кГ,1/(м*МПа)
|
По номограмме 3, [1]
|
7,2
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
|
7,2*0,28=2,02
|
|
Коэффициент ослабления
лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
|
0
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ= kнс+ кСЖ
|
2,02+0=2,02
|
|
Степень черноты: светящейся
части, аСВ несветящейся части, аГ
|
1-е-КсвPS
1-e-KнсPS
|
0,043 0,043
|
|
Степень черноты факела, аФ
|
maСВ+(1-m)aг
|
0.153
|
|
Коэффициент теплоотдачи
излучением, Л, Вт/(м2К)
|
По номограмме 19, [1]
|
25,0
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
газов к стенке, 1, Вт/(м2К)
|
Л+К)
|
1*(25,0+62,6)=87,6
|
|
Коэффициент тепловой
эффективности,
|
Принято ранее
|
0,996
|
|
Коэффициент теплопередачи,
к,Вт/(м2К)
|
 0,996 =81,8
|
|
|
Разность температур между
газами и паром: наибольшая, tБ, 0С наименьшая, tм,
0С
|
`-t``
``-t`
|
1000-550=450 682-338=344
|
|
Температурный напор при
противотоке, tПРТ, 0С
|
 171
|
|
|
Полный перепад температур
газов,1, 0С
|
`-``
|
1000-682=318
|
|
То же пара, 2, 0С
|
t``-t`
|
550-338=212
|
|
Параметр, Р
|
 0,48
|
|
|
Параметр R
|
1/2
|
1,5
|
|
Тепловосприятие ступени по
уравнению теплообмена, QТ, кДж/кг
|
 3692
|
|
|
Расхождение расчетных
тепловосприятий, Q
|
  100=0,33
|
|
|
|
|
|
|
парогенератор топка дымосос тепловой
2.9 Расчет испарительного пучка
Испарительные пучки непосредственно связаны с барабаном и определяет
общую компоновку парогенератора. Поэтому их реконструкция с изменением площади
поверхностей нагрева или конструктивных характеристик связана с большими
трудностями и значительными капитальными затратами. Поэтому испарительные
пучки, как и фестон, только, как правило, поверяют. Расчет ведем по таблице
2.10.
Таблица 2.10 Поверочный расчет испарительного пучка
|
Наименование
|
Формула или способ
определения
|
Расчет
|
|
Полная площадь поверхности
нагрева, Н, м2
|
По конструктивным размерам
|
833
|
|
Диаметр труб, d,
мм
|
- // -
|
324
|
|
Шаг труб, продольный, мм
поперечный, мм
|
-//-
|
63,0 80,0
|
|
Количество рядов труб, z2,шт
|
- // -
|
24
|
|
Количество труб в ряду,z1,шт
|
- // -
|
8
|
|
Площадь живого сечения для
прохода газов, F, м2
|
АВ-z1dl
|
22,4
|
|
Эффективная толщина
излучающего слоя, s, м
|
0.152
|
|
|
Температура газов перед
пучком, `, 0С
|
Из расчета перегревателя
|
682
|
|
Энтальпия газов перед
пучком, I`, кДж/кг
|
То же
|
12041,4
|
|
Температура газов ``,
0С
|
По предварительному выбору
|
525
|
|
Продолжение таблицы 2.10.
|
|
Энтальпия газов за пучком, I``,
кДж/кг
|
По I-
таблице
|
9159,5
|
|
Количество теплоты,
отданное пучку, Qг, кДж/кг
|
(I`-I``+I0ПРС)
|
0,996(12041,4-9159,5
+11,95)=2882,3
|
|
Температура кипения при
давлении в барабане(pБ=2.64 МПа)
|
Рассчитано ранее
|
338
|
|
Средняя температура газов, ср,0С
|
0,5(``+`)
|
0,5(682+525)=603,5
|
|
Средний температурный
напор, t,0C
|
ср-tкип
|
603,5-338=265,6
|
|
Средняя скорость газов, w,
м/с
|
 5,9
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи
конвекцией, К, кВт/(м2К)
|
По номограмме 13, [1]
|
62,2
|
|
Суммарная поглощательная
способность трехатомных газов, prns, м*Мпа
|
prns
|
0,1*0,277*0,152= =0,0042
|
|
Коэффициент ослабления
лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)
|
По номограмме 3, [1]
|
6,9
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
|
6,9*0,277=1,91
|
|
Коэффициент ослабления
лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
|
0
|
|
Коэффициент ослабления лучей,
светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ= kнс+ кСЖ
|
1,91+0=1,91
|
|
Степень черноты: светящейся
части, аСВ несветящейся части, аГ
|
1-е-КсвPS
1-e-KнсPS
|
0,029 0,029
|
|
Степень черноты излучающей
среды, а
|
maСВ+(1-m)aг
|
0,029
|
|
Температура загрязнённой
стенки трубы, tст, 0С
|
tКИП+t
|
338+80=418
|
|
Коэффициент теплоотдачи
излучением, Л, Вт/(м2К)
|
По номограмме 19, [1]
|
13,8
|
|
Коэффициент использования
поверхности нагрева,
|
Конструктивно
|
0,95
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
газов к стенке, 1, Вт/(м2К)
|
Л+К)
|
0,95(13,8+62,2)=72,2
|
|
Продолжение таблицы 2.10.
|
|
Коэффициент загрязнения,
м2К/Вт
|
По таблице 7-2 и рис. 7-11,
[1]
|
0,00428
|
|
Коэффициент теплопередачи k,
Вт/м2К
|
 =55,2
|
|
|
|
|
|
Тепловосприятие
по уравнению теплопередачи, QТ, кДж/кг 
=
Расхождение
расчетных тепловосприятий, Q, % 100
100 =
2.10 Расчет хвостовых поверхностей
Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем вести в соответствии с
методикой, описанной на стр. 109-111, [1] . Используя чертежи и техническую
документацию парогенератора БКЗ-210-140, составляем таблицы конструктивных
размеров и характеристик его экономайзера и воздухоподогревателя.
После расчета хвостовых поверхностей определяем невязку теплового баланса
парогенератора.
Расчёт воздухоподогревателя
Таблица 2.11 Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
|
Наименование
|
Размер
|
|
Диаметр труб и толщина
стенки, d*d, мм
|
40*1,5
|
|
Длина труб, L,
м
|
3,4
|
|
Расположение труб
|
Вертикальное
|
|
Количество ходов по
воздуху, n, шт
|
1
|
|
Шаг труб: поперечный, s1,
мм продольный, s2, мм
|
60 42
|
|
Относительный шаг:
поперечный, s1/d продольный, s2/d
|
1,50 1,05
|
|
Площадь живого сечения для
прохода газов, FГ, м2
|
13,7
|
|
Площадь живого сечения для
прохода воздуха, FВ, м2
|
22,2
|
|
Тип пучка
|
Шахматный
|
|
Число рядов труб
|
36
|
|
Площадь поверхности
нагрева, Н, м2
|
5200
|
Таблица 2.12 Поверочный расчет
воздухоподогревателя
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Температура газов на
выходе, ``, 0С
|
По выбору
|
333
|
|
Энтальпия газов на выходе, I``,
кДж/кг
|
По I-
таблице
|
5668,8
|
|
Температура воздуха на
входе, t`, 0С
|
По выбору
|
30
|
|
Энтальпия теоретического
количества холодного воздуха, Iх.В0, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
378,5
|
|
Температура воздуха на
выходе, t``, 0С
|
По выбору
|
333
|
|
Энтальпия теоретического
количества воздуха на выходе, I0`, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
4309,6
|
|
Отношение ``
|
Принято ранее
|
1.1
|
|
Тепловосприятие ступени, Q,
кДж/кг
|
 )(1.1+0.13)(4309,6-378,5)=4635,3
|
|
|
Средняя температура воздуха
в ступени, t, 0С
|
0,5(t`+t``)
|
0,5(30+333) = =181,5
|
|
Температура газов на входе,
`, 0С
|
Из расчета испарительного
пучка
|
525
|
|
Энтальпия газов на входе в
ступень, I`, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
9159,5
|
|
Средняя температура газов, СР,
0С
|
0,5(``+`)
|
0,5(525+321)= =423
|
|
Средняя скорость газов, wГ,
м/с
|
 9,9
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
газов к стенке, , Вт/(м2К)
|
По номограмме 18, [1]
|
32,9
|
|
Средняя скорость воздуха, wВ,
м/с
|
 4,0
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи с
воздушной стороны, , Вт/(м2К)
|
По номограмме 18, [1]
|
40,0
|
|
Коэффициент использования
поверхности нагрева, ВП
|
По п. 7-59, [1]
|
0,85
|
Коэффициент
теплопередачи, к, Вт/(м3К) ВП
0,85
=
Разность
температур между средами: наибольшая, tБ, 0С
наименьшая, tМ, 0С 
-
30 =291
|
525 - 333=192
|
|
|
|
Температурный напор при
противотоке, tПРТ, 0С
|
238
|
|
Перепад
температур: наибольший, Б, 0С наименьший, М, 0С t``-t` 
-30=303
|
525-321=204
|
|
|
|
Параметр Р
|
 0,41
|
|
|
Параметр R
|
Б/М
|
1,49
|
Тепловосприятие
по уравнению теплообмена, QТ, кДж/кг 
=
|
=4570,5
|
|
|
|
Расхождение расчетных
тепловосприятий, Q, %
|
  100=-1,40
|
|
Таблица 2.13 Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
|
Наименование
|
Размер
|
|
Длина одной трубы, L,
м
|
32,9
|
|
Диаметр труб, d*d, мм
|
32*3,5
|
|
Тип пучка и характер тока
|
Шахматный, противоток
|
|
Площадь поверхности нагрева
с газовой стороны, Н, м2
|
755
|
|
Площадь живого сечения для
прохода газов, F, м2
|
28,8
|
|
Площадь живого сечения для
прохода воды, f, м2
|
0,118
|
|
Число рядов труб
|
12
|
|
Поперечный шаг, мм
|
75,0
|
|
Продольный шаг, мм
|
55,0
|
Таблица 2.14 Поверочный расчет экономайзера
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Температура газов на входе
в ступень, `, 0С
|
Из расчета
воздухоподогревателя
|
321
|
|
Температура газов на
выходе, ``, 0С
|
По заданию
|
130
|
|
Энтальпия газов на входе, I`,
кДж/кг
|
По I-
таблице
|
5668,8
|
|
Энтальпия газов на выходе, I``,
кДж/кг
|
По I-
таблице
|
2210,5
|
Тепловосприятие
ступени(теплота, отданная газами), QГ, кДж/кг I`- I``+
)0,996(5668,8-2210,5+23,9)=
|
=5809,3
|
|
|
|
Температура воды на выходе
, t``, 0С
|
По выбору
|
314
|
|
Удельная энтальпия воды на
выходе, i``,кДж/кг
|
По I-
таблице
|
|
Температура воды на входе ,
t`, 0С
|
По заданию
|
230
|
|
Удельная энтальпия воды на
входе , i`, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
1020,3
|
|
Средняя температура воды, t,
0С
|
0,5(t`+
t``)
|
0.5(230+314)=272
|
|
Скорость воды в трубах, w,
м/с
|
 0.7
|
|
|
Средняя температура газов, ,
0С
|
0,5(``+`)
|
0.5(130+321)= =225,5
|
|
Средняя скорость газов, wГ,
м/с
|
 6,2
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи
конвекцией, К, Вт/(м2К)
|
По номограмме 13, [1]
|
62,6
|
|
Эффективная толщина
излучающего слоя, s, м
|
|
0,119
|
|
Суммарная поглощательная
способность трехатомных газов, prns, м*МПа
|
prns
|
0,119*0,1*0,273= =0,0033
|
|
Коэффициент ослабления
лучей трехатомными газами, кГ, 1/(м*МПа)
|
По номограмме 3, [1]
|
15,3
|
|
Продолжение таблицы 2.14.
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
|
0,05
|
|
Коэффициент ослабления лучей
сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
|
0
|
|
Коэффициент ослабления
лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ= kнс+ кСЖ
|
0,05
|
|
Степень черноты: светящейся
части, аСВ несветящейся части, аГ
|
1-е-КсвPS
1-e-KнсPS
|
1,65*10-5 1,65*10-5
|
|
Степень черноты факела, аФ
|
maСВ+(1-m)aг
|
0,13
|
|
Температура загрязненной
стенки трубы, tСТ, 0С
|
tСР+t
|
262,75
|
|
Коэффициент теплоотдачи
излучением, Л, Вт/(м2К)
|
По номограмме 19, [1]
|
8,4
|
|
Коэффициент теплоотдачи от
газов к стенке, 1, Вт/(м2К)
|
 )71,1
|
|
|
Коэффициент загрязнения, ,м2К/Вт
|
По п.7-36, [1]
|
0,003
|
|
Коэффициент теплопередачи,
к, Вт/м2К
|
 =62,6
|
|
|
|
|
|
Тепловосприятие
ступени, QТ, кДж/кг 
=
|
=5811,3
|
|
|
|
Расхождение расчетных
тепловосприятий, Q, %
|
  100==
0,034
|
|
Таблица 2.15 Расчет невязки теплового баланса парогенератора
|
Наименование
|
Расчетная формула или
способ определения
|
Расчет
|
|
Расчетная температура
горячего воздуха, tГ.В,0С
|
Из расчета
воздухоподогревателя
|
333
|
|
Энтальпия горячего воздуха,
I0Г.В, кДж/кг
|
По I-
таблице
|
5668,8
|
|
Количество теплоты,
вносимое в топку воздухом, QB, кДж/кг
|
ТТ)I0B+ТI0ПР
|
1,1*5668,8+23,9= =6259,58
|
|
Продолжение таблицы 2.15.
|
Полезное
тепловыделение в топке, QT, кДж/кг 
42526,34
|
|
|
|
Лучистое тепловосприятие
топки, QТЛ, кДж/кг
|
Из расчёта топки
|
17016,3
|
|
Расчетная невязка теплового
баланса, Q, кДж/кг
|
Qрр*hпг - (Qт+Qф+Qпп+
+Qип+Qвп+Qэк)
|
36449*0,9475-
-(17016,3+481,5+ +3692,0+2882,3+ +4635,3+5811,3)= = 16,7
|
|
Невязка, %
|
  100=
0,046
|
|
Так как величина невязки теплового расчета не превышает допустимых 0.5%,
то тепловой расчет парогенератора считаем законченным.
3. Аэродинамический расчет
парогенератора
Расчёт сопротивления газового и воздушного трактов паровых и водогрейных
котлов производится в соответствии с нормативным методом, разработанным ЦКТИ.
3.1 Расчёт
топки
Сопротивление топочной камеры принимаем равным разряжению в ней -2 мм.
водяного столба (по эксплуатационным данным):
Dhт =
2*9,81=19,62 Па.
3.2 Расчёт
пароперегревателя
Аэродинамический
расчет пароперегревателя выполняем по [1] и [6], полученные результаты сведем в
таблицу 3.1.
Таблица 3.1 Аэродинамический расчет первого газохода
|
Относительный поперечн. шаг
|
s1=S1/d
|
80/32=2,500
|
|
Относительный продольн. шаг
|
s2=S2/d
|
86/32=2,688
|
|
Число рядов труб, шт
|
Z (см. ранее)
|
24
|
|
Средняя скорость газов в
газоходе, м/с
|
Из таблицы 2.9
|
8,4
|
|
Средняя температура газов,
оС
|
Из таблицы 2.9
|
841
|
|
Коэффициент сопротивления
ряда коридорного пучка
|
По формуле 11.8[6]
|
0,17
|
|
Относительный диагон. шаг
|
Y=(S1-d)/(S2-d)
|
(80-32)/(86-32)=0,89
|
|
Число Рейнольдса
|
Из рисунка 11.2[6]
|
67200
|
|
Сопротивление всего пучка
труб
|
Vк=Vо*z
|
0,17*24=4,08
|
|
Удельный вес газа при
средней температуре, кг/м3
|
 0,33
|
|
|
Удельный вес дымовых газов
при нормальных условиях, кг/м3
|
По таблице, [6]
|
1,34
|
|
Динамическое давление, Па
|
wср2*gср/2
|
8,42*0,33/2=11,64
|
|
Сопротивление первого пучка
труб Dh Iк.п., мм. вод. столба
|
По формуле 11.1[6]
|
4,84
|
|
Коэффициент сопротивления
двух поворотов на 90°
|
по рисунку 11.5[6]
|
z=1·2=2
|
|
Сопротивление двух
поворотов газохода, Dhпов,
мм. вод. столба
|
(V(wср2*gср/2))/9,81
|
2,38
|
|
Суммарное сопротивление
газохода, Dh1,
Па
|
Dh Iк.п
+ Dhпов
|
4,84 + 2,38 =
7,22
|
3.3 Расчёт самотяги дымовой трубы
Расчет самотяги выполняем по [6], результаты расчета сводим в таблицу
3.3.
Таблица 3.3 Расчет самотяги
|
Высота дымовой трубы, H,
м
|
По данным БТЭЦ-2
|
180
|
|
Ускорение свободного
падения
|
По справочникам
|
9,81
|
|
Абсолютное среднее давление
продуктов сгорания в дымовой трубе, Па
|
При избыточном Р < 5кПа
принимается 1 Па
|
1
|
|
Плотность продуктов
сгорания при нормальных условиях, кг/м3
|
По справочникам
|
1,295
|
|
Температура уход. газов, оС
|
По заданию
|
130
|
|
Самотяга дымовой трубы, мм.
водяного столба
|
По формуле 11.23[6]
|
49,5
|
4. Выбор вспомогательного оборудования
.1 Выбор дымососа
Выбор дымососа сводится к подбору машины, обеспечивающей производительность
и давление, определённые при расчёте газового тракта и потребляющей наименьшее
количество энергии при эксплуатации. Данные расчета сведем в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 Выбор дымососа
|
Расход газов у дымососа,
м3/с
|
Вр(Vух+DVо)(J+273)/ 273
|
4,17(10,63++0,01*
*9,45)1,447=60,0
|
|
Коэффициент запаса по
производительности
|
b1
|
1,1
|
|
Число дымососов, шт.
|
Z
|
1
|
|
Барометрическое давление с
учётом места установки котла над уровнем моря, мм.в.ст.
|
hбар
|
730
|
|
Коэффициент запаса по
давлению
|
b2
|
1,3
|
|
Разрежение или избыточное давление
на входе дымососа
|
 не учитывается, т.к. давление дымососа менее 300 мм
в.ст.
|
|
Необходимая
расчётная производительность дымососа, м3/с 
1,1*60*760/730=
|
=68,71
|
|
|
|
Разрежение на выходе из
топки, мм. вод. столба
|
hт”
|
2
|
|
Суммарная самотяга газового
тракта, мм. водяного столба
|
Dhс
|
219,0
|
|
Перепад полных давлений в
тракте, мм. водяного столба
|
DH
|
222
|
|
Коэффициент перевода при
100 оС
|
Kр
|
1,15
|
|
Приведенное полное
расчётное давление, мм в.ст.
|
Hпрр
|
1,15*222=255,3
|
Дымосос выбираем по следующим показателям:
68,71
м3/с;
Hпрр=255,3 мм.
водяного столба;
Из
сводных графиков характеристик дымососов следует, что требуемые параметры
удовлетворяет машине ДН-22х2 с n=744 об/мин. Установленная мощность электродвигателя
для дымососа равна 345 кВт.
4.2 Выбор вентилятора
Выбор вентилятора сводится к подбору машины, обеспечивающей
производительность и давление, определённые при расчёте воздушного тракта и
потребляющей наименьшее количество энергии. Результаты сведем в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 Выбор вентилятора
|
Количество холодного
воздуха, засасываемого дутьевым вентилятором, м3/с
|
Vхв=BрVo*1,23*(tхв+273)/
273
|
4,17*9,45*1,23*1,1=53,80
|
|
Количество параллельно
работающих вентиляторов
|
Z
|
1
|
Необходимая
производительность вентилятора, м3/с 
1,1*53,8*760/730=
|
=61,61
|
|
|
|
Расстояние м/д высшей
точкой выхода газов из топки и входа в топку, м
|
H’
|
11
|
|
Разрежение в топке, мм. в.
ст.
|
Hт”
+ 0,95H
|
12,45
|
|
Суммарное сопротивление
тракта, мм. вод. столба
|
 150
|
|
Эффективное
сопротивление тракта, мм. вод. столба 
730+
|
+
|
|
|
|
Суммарное сопротивление
воздушного тракта, мм. вод. ст.
|
 150*760/736=155
|
|
|
Полное давление, которое
должен производить вентилятор, мм
|
 1,2*77,6=93
|
|
|
Коэффициент перевода
|
Kр
|
1,66
|
|
Приведенное полное
давление, мм. водяного столба
|
 1,66*93=154
|
|
Вентилятор выбирается по показателям:
=154 мм
в.ст.
=221796 м3/час
Из
сводных графиков характеристик вентиляторов следует, что требуемым параметрам
соответствует центробежный дутьевой вентилятор одностороннего всасывания
ВДН-24-11у с 
=0,83 на расчётном режиме и n=590 об/мин.
Потребляемая
мощность 200 кВт.
Заключение
В результате выполнения данной работы произведен поверочный расчет
парогенератора БКЗ-210-140, топливом для которого является природный газ.
Определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах
нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка теплового
баланса равна 0,046 %, что меньше допустимого, значит, расчет произведен,
верно.
Литература
1.
Тепловой расчёт
котельных агрегатов. Нормативный метод. // Н.В. Кузнецова и др., М.,: Энергия,
1973,-296с.
2.
М.А. Стырикович,
К.Я. Катковская, Е.П. Перов Парогенераторы электростанций.-М.-Л.,: Энергия,
1966,-384с.
3.
Н.П. Онищенко
Эксплуатация котельных установок.- М.,: Агропромиздат, 1987,-352с.
4.
А.А. Александров,
С.Л. Ривкин Теплофизические свойства воды и водяного пара.- М.,: Энергия,
1980,-384c.
5.
В.А. Григорьев,
В.М. Зорин Тепловые и атомные электрические станции.- М.,: Энергоатомиздат,
1989,-609c.
6.
Р.И. Эстеркин
Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование.- Ленинград,:
Энергоатомиздат, 1986, - 467с.