Котел Е-75/40 (Е-75-40К) предназначен для камерного сжигания твердого топлива при сухом шлакоудалении. Паропроизводительность котла – 75
. Параметры пара: давление перегретого пара
, температура перегретого пара
. Фронтовой и задний экраны топочной камеры экранированы трубами Ø60
3 с шагом 75
; боковые экраны образованы тремя панелями, состоящих из труб того же размера с шагами: 1-я и 2-я панели – 90
,3-я панель – 75
. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырех рядный фестон. За фестоном располагается трех ступенчатый пароперегреватель с диаметром труб Æ38´3
: первая ступень перегревателя имеет 10 рядов по ходу газов, 4 первых ряда имеют шахматную компоновку труб, а остальные – коридорную. Между первой и второй ступенями пароперегревателя включен пароохладитель. Пройдя пароперегреватель и поворотную камеру, газы попадают в конвективную шахту, где расположены двухступенчатый экономайзер и двухступенчатый воздухоподогреватель. Вторая ступень стального экономайзера выполнена из труб Æ32´3
. Под второй ступенью экономайзера расположена вторая (по воздуху) ступень воздухоподогревателя. Она имеет один ход по воздуху и выполнена из труб Æ40´1,5
. Под ней располагается первая (по воде) ступень стального экономайзера, которая так же выполнена из труб Æ32´3
. Под первой ступенью экономайзера находится (по воздуху) первая ступень воздухоподогревателя. Она выполнена трубчатой, трехходовой по воздуху из труб Æ40´1,5 .
Топливо – очень мелко размолотый уголь – вдувается в топочную камеру вместе с частью необходимого для горения воздуха (первичный воздух) через горелки. Остальной воздух (вторичный) подаётся в топку обычно через те же горелки предварительно подогретым до более высокой температуры. В топочной камере мелкие частицы угля (80 –95 % размером менее 90
) сгорают на лету, образуя факел. Негорючие примеси топлива превращаются в золу. Так как температура в ядре факела достигает (1500 – 1600
), то в большинстве случаев частички золы плавятся, образуя шлак. Более крупные частички шлака, слипшиеся на лету или скопившиеся на трубах топочных экранов и потом, оторвавшись от них, падают на дно топки, скатываются в твёрдом виде по откосам холодной воронки и попадают в шлаковый комод.
Стены топочной камеры покрыты трубками, образующими радиационные поверхности нагрева (топочные экраны). По ним циркулирует вода, которая под влиянием излучения факела кипит, образуя пар.
Процесс сгорания идёт одновременно с отводом тепла от продуктов сгорания. Уже в нижней части топки горение в основном заканчивается, поэтому при дальнейшем движении газов по топочному объёму температура газов, отдающих тепло излучением, постепенно падает. На выходе она обычно снижается до (1000 – 1200
) для того, чтобы частички шлака, летящие в потоке топочных газов, могли застыть. Этим исключается налипание частичек вязкого, тестообразного шлака на трубы поверхностей нагрева, расположенные в горизонтальном газоходе, в который газы поступают из топки. Газоход заполнен пучками труб малого диаметра, образующими конвективные поверхности нагрева. На входе в газоход пучки разрежены, образуя так называемый фестон. По трубам, расположенным за фестоном, движется пар, который, отнимая тепло от топочных газов, перегревается до (540 – 600
). В связи с этим данная часть котлоагрегата носит название пароперегревателя.
Проходя между трубами пароперегревателя, газы остывают до (500 – 600
) и затем поворачивают в опускной газоход, заполненный рядами трубок, по которым проходит так называемая питательная вода, поступающая в котёл для пополнения испарившейся воды. Питательная вода нагревается в трубках водоподогревателя или иначе, водяного экономайзера почти до кипения, а иногда даже частично испаряется.
Далее топочные газы поступают в воздухоподогреватель, где проходят внутри многочисленных трубок малого диаметра. Снаружи трубки омываются воздухом, который в подогретом виде подаётся в топку.
Водяной экономайзер и воздухоподогреватель разделены на две ступени, чередующиеся по ходу газов.
Отдав часть тепла, продукты сгорания покидают котлоагрегат при температуре (120 – 150
). Эти так называемые уходящие газы пропускаются через специальное устройство для очистки газов от летучей золы – золоуловитель, и затем дымососом выбрасываются через высокую (100 – 120
) дымовую трубу в атмосферу. Отсасывая газы из котлоагрегата, дымосос поддерживает в газоходах и топочной камере разряжение. В топке оно составляет (5 – 20)
, а в газоходе за котлом – до 200
Таким путём предотвращается попадание продуктов сгорания из топки и газоходов в помещение котельной, но создаётся возможность присоса холодного воздуха в топочную камеру и газоходы. Во избежание последнего наружную поверхность обмуровки топки и газоходов тщательно уплотняют, устанавливая обшивку из листового железа или специальной газонепроницаемой штукатурки.
Воздух забирается из-под крыши здания котельной дутьевым вентилятором и подается сначала в воздухоподогреватель и далее в топку.
Мелкая летучая зола, выделившаяся в золоуловителе, и более крупные частицы шлака, выпавшие в топке, транспортируются на золовые отвалы, расположенные вблизи станции.
Питательная вода, подогретая в регенеративных подогревателях турбинной установки до температуры (215 – 240
), поступает в водяной экономайзер и в барабан котла. Последний представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром (внутренним) (1500 – 1800
) и длиной до (15 – 20
), наполовину заполненный водой. Большой внутренний диаметр и высокое внутреннее давление заставляют делать барабан толстостенным (80 – 120 ).
К барабану присоединены многочисленные трубы, по которым в него поступает пароводяная смесь из топочных экранов. В барабане пар отделяется и уходит в пароперегреватель, а оставшаяся вода смешивается с питательной водой и по специальным опускным не обогреваемым трубам, расположенным снаружи топочной камеры, поступает к нижним коллекторам экранов. Эти коллекторы представляют собой трубы горизонтальные большого диаметра (150 – 200
), к которым приварены многочисленные экранные трубы малого диаметра (50 – 60
). Из коллекторов вода распределяется по экранным трубам и, поднимаясь по ним, частично испаряется за счёт излучения факела. Получившаяся пароводяная смесь поступает в барабан.
Движение воды по питательным трубопроводам и экономайзеру сопровождается потерей части давления, а поэтому питательный насос должен развивать напор, превышающий давление в барабане.
Точно также пар проходя через пароперегреватель, теряет часть давления, и поэтому давление в барабане выше, чем давление перегретого пара, покидающего котлоагрегат.
В опускные трубы экранов вода поступает из барабана, и после прохождения экранов возвращается в тот же барабан в виде пароводяной смеси. В опускных трубах вода находится при температуре близкой к температуре кипения, но эти трубы не обогреваются. Поэтому парообразование в них не имеет места, и эти трубы постоянно заполнены водой с удельным весом, соответствующим температуре кипения.
В подъёмных трубах имеет место парообразование, и трубы заполнены смесью пара и воды. Удельный вес этой смеси значительно меньше, чем удельный вес воды. Поэтому общий вес столба смеси в экранных трубах гораздо меньше, чем вес столба воды в опускных. Это и создаёт напор естественной циркуляции, доходящий в высоких топках до (0,5 – 0,8
). Под влиянием этого напора вода проходит через опускные трубы и поступает в экранные, где за счёт парообразования удельный вес поступающей среды уменьшается, и таким образом процесс естественной циркуляции идёт непрерывно.
Отделившийся от воды пар поступает в пароперегреватель, где пар доводится до требуемой температуры (540 – 600
). Она должна поддерживаться весьма точно, так как всякое снижение температуры перегретого пара против номинальной уменьшает к.п.д. станции, а всякое повышение температуры сверх той, на которую рассчитаны трубки пароперегревателя, трубопровод и турбина, сильно снижает долговечность этих элементов паросиловой установки. Поэтому температура пара должна поддерживаться на заданном уровне с точностью ±5
. Это требует очень точного регулирования температуры перегрева, осуществляемого при помощи соответствующих автоматических устройств.
Необходимо также поддерживать на постоянном уровне и давление пара, так как при снижении давления снижается экономичность турбины, а при значительном понижении давления она не развивает полной мощности; при превышении давления увеличиваются напряжения в трубах, барабанах, коллекторах и т.п.
При работе котла необходимо поддерживать в равновесии и материальный баланс, подавая в котёл количество воды в соответствии с паропроизводительностью и непрерывной продувкой. Если воды будет поступать больше, чем нужно, уровень её в барабане будет повышаться и усилится унос капель воды с паром, т. е. снизится чистота пара. При сильном переполнении барабана в пароперегреватель может быть увлечено так много воды, что на её испарение пойдёт много тепла, и перегрев пара настолько упадёт, что возникнет опасность повреждения турбины и потребуется её аварийное отключение. Наоборот, в случае недостаточной подачи уровень воды начинает снижаться, и это приведёт к нарушению нормального поступления воды к экранам, перегреву металла и повреждению экранных труб.
Поэтому подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень воды в барабане поддерживался в заданных пределах.
2.ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор необходимого мельничного оборудования осуществляют в зависимости от вида топлива, характеризуемого влажностью
и зольностью
рабочей массы, выходом летучих
, коэффициентом размолоспособности
, и паропроизводительности котла.
Для каменных углей (
) и паропроизводительности котлоагрегатов более 12
рекомендуются молотковые мельницы, а в качестве заменяющих – мельницы-вентиляторы МВ.
При использовании среднеходных и молотковых мельниц, а также мельниц-вентиляторов пылеприготовительная установка, как правило, выполняется по схеме с прямым вдуванием. В этом случае для котлоагрегатов паропроизводительностью более 400
устанавливается не менее трех мельниц, менее 400
устанавливается не менее двух мельниц.
Питатели сырого угля обеспечивают равномерную и регулируемую подачу топлива. Производительность питателя выбирается с коэффициентом запаса, равным 1,1 от производительности мельницы. Наиболее широкое применение нашли скребковые, шнековые, пластинчатые, скребково-барабанные и ленточные питатели.
Из вышеизложенного выбираем индивидуальную замкнутую систему пылеприготовления с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом (рисунок 2.1).
14 – воздухоподогреватель; 15 – взрывной клапан; 16 – шибер с быстрозакрывающимся устройством; 17 – заглушка; 18 – трубопровод холодного воздуха для уплотнения вала мельницы.
Рисунок 2.1 – Индивидуальная замкнутая система пылеприготовления
с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом
3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
3.1 Расчетный состав топлива
Расчетный состав топлива принимается по таблице I [2,6], %:
влага
……………………………………… 11,0
зола
……………………………………….. 25,4
сера
……………………………………… 2,6
углерод
………………………………........ 47,7
водород
…………………………………... 3,2
азот
……………………………………….. 1,3
кислород
………………………………….. 8,8
100
Низшая теплота сгорания топлива
.
Выход летучих на горючую массу
.
3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
по таблице XVII [6]. По таблице XVI [6] определяют присосы воздуха в газоходы парогенератора и, суммируя присосы с коэффициентом избытка воздуха на выходе из топки, получают коэффициенты избытка воздуха в газоходах. Расчеты сведены в таблицу 3.1.
Таблица 1.1 – Коэффициенты избытка воздуха
Параметр
Газоходы парогенератора
Топка, фестон
Пароперегреватель
(I ступень)
Пароперегреватель
(II, III ступени)
Водяной экономайзер
(II ступень)
Воздухоподогреватель (II ступень)
Водяной экономайзер
(I ступень)
Воздухоподогреватель (I ступень)
Присос воздуха
0,07
0,015
0,015
0,02
0,03
0,02
0,03
Коэффициент избытка
воздуха по газоходам
1,2
1,215
1,23
1,25
1,28
1,3
1,33
Средний коэффициент
избытка воздуха
1,2
1,208
1,223
1,24
1,265
1,29
1,315
3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Так как состав топлива принят по таблице I [6], то объемы воздуха и продуктов сгорания определяют при помощи таблицы XI [6]. Результаты расчета приведены в таблице 3.2.
Теоретически необходимые объемы воздуха
. Теоретические объемы продуктов сгорания,
:
;
;
; .
Доля золы, уносимой газами, определяется по таблице XVII [6],
.
Таблица 3.2 – Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Рассчитываемая величина
Размерность
Газоходы парогенератора
Топка, фестон
Пароперегреватель
(I ступень)
Пароперегреватель
(II, III ступени)
Водяной экономайзер
(II ступень)
Воздухоподогреватель (II ступень)
Водяной экономайзер
(I ступень)
Воздухоподогреватель (I ступень)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Средний коэффициент
избытка воздуха
-
1,2
1,208
1,223
1,24
1,265
1,29
1,315
Объем водяных паров
0,586
0,586
0,588
0,589
0,591
0,593
0,595
Суммарный объем продуктов сгорания
6,342
6,381
6,456
6,540
6,664
6,788
6,912
Объемная доля трехатомных газов
-
0,143
0,143
0,141
0,139
0,137
0,134
0,132
Объемная доля водяных паров
-
0,0924
0,0919
0,0910
0,0900
0,0887
0,0873
0,0860
Суммарная объемная доля
-
0,236
0,234
0,232
0,229
0,225
0,221
0,218
Масса дымовых газов
8,394
8,445
8,541
8,649
8,808
8,968
9,127
Средняя массовая концентрация золовых частиц
0,0287
0,0286
0,0283
0,0279
0,0274
0,0269
0,0264
3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяют по таблице XIV [6]. Затем рассчитывают энтальпию продуктов сгорания по газовому тракту котла. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3.
Определяем значение комплекса
,
Так как
, то учитывать энтальпию золовых частиц
,
, не нужно.
Формула для расчета энтальпий продуктов сгорания будет иметь вид
,
:
(3.1)
Таблица 3.3 – Энтальпия продуктов сгорания
υ,о
С
Joг
Joв
α''т.ф
=1,2
α''п.п 1
=1,215
α''п.п 2,3
=1,23
α''эк 2
=1,25
α''вп 2
=1,28
α''эк 1
=1,3
α''вп 1
=1,33
кДж/кг
кДж/кг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
Jг
ΔJг
100
742
645
935
955
200
1504
1303
1869
1895
960
1934
980
300
2288
1969
2780
2839
970
2879
983
2938
1003
400
3096
2648
3705
3758
978
3838
999
3891
1012
500
3930
3344
4699
994
4766
1008
4866
1029
4933
1042
600
4772
4056
5705
1006
5786
1020
5908
1042
5989
1056
700
5644
4785
6673
6744
1039
6840
1054
6984
1076
800
6541
5522
7728
1055
7811
1066
7921
1081
8087
1103
900
7454
6260
8706
8800
1072
8894
1083
9019
1098
1000
8380
7018
9784
1078
9889
1089
9994
1100
1100
9310
7793
10869
1085
10986
1097
1200
10249
8573
11963
1094
1300
11204
9348
13074
1110
1400
12185
10148
1500
13148
10944
1600
14133
11740
16481
1700
15122
12541
17630
1149
1800
16111
13337
18778
1148
1900
17116
14141
19944
1166
2000
18118
14975
21113
1168
2100
19132
15792
22290
1177
2200
20146
16609
23467
1177
2300
21160
17447
24649
1182
3.5 Тепловой баланс и расход топлива
Результаты расчета приведены в таблице 3.4.
Таблица 3.4 – Тепловой баланс и расход топлива
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
1
2
3
4
5
Располагаемая теплота топлива
18310,3+1,338*20+0= =18337
Приведенная влажность
11/18,3103=0,601
Температура уходящих газов
Задана
142
Энтальпия уходящих газов
По таблице 3.3
1366
Температура холодного воздуха
Задана
30
Энтальпия холодного воздуха
По таблице 3.3
193,6
Потери теплоты от химического недожога
По таблице XVII [6]
0
Потери теплоты от механического недожога
По таблице XVII [6]
1,4
Потери теплоты с уходящими газами
Для котлов с замкнутой системой пылеприготовления
(1366-1,33*193,6)* *(100-1,4)/18337=5,96
Потери теплоты в окружающую среду
По рисунку 5-1 [6]; при нагрузке, отличающейся от номинальной,
0,8
Доля золы топлива в шлаке
-
1-0,95 =0,05
Энтальпия шлака
По таблице XIII [6]; для топок с твердым шлакоудалением при температуре 600
560,6
Продолжение таблицы 3.4
1
2
3
4
5
Потеря с физической теплотой шлаков
, при
можно не учитывать
0
Сумма тепловых потерь
5,96+0+1,4+0,8+0=8,16
КПД брутто
100-8,16=91,84
Энтальпия перегретого пара
По таблице XXV [6] при
и
или по работе [7]
3308
Энтальпия питательной воды
По таблице XXIV [6] при
635
Энтальпия продувочной воды
По таблице XXIII [6] при
1110,35
Температура кипения воды
По таблице XXIII [6]
254,87
Полезно использованная теплота
20,83*(3308-635)+ +0,625*(1110,35-635)=55985
Расход продувочной воды
,
- доля продувки
0,03*20,83=0,625
Полный расход топлива
55985/((18337*91,84/100)+115,2+0)=3,302
Расчетный расход топлива
3,302*(1-1,4/100)=3,256
Коэффициент сохранения теплоты
-
1-0,8/(91,84+0,8)=0,991
Физическая теплота топлива
,
:
, (3.2)
Теплоемкость рабочей массы твердого топлива
,
:
(3.3)
- теплоемкость сухой массы топлива при
, принимается по таблице 3-1 [6].
.
Теплота, внесенная поступающим в котельный агрегат воздухом
,
:
, (3.4)
где
- отношение количества воздуха на входе в котельный агрегат к теоретически необходимому;
- отношение количества воздуха, подаваемого в топку из воздухоподогревателя к теоретически необходимому;
- присос воздуха в систему пылеприготовления, принимается по таблице XVI [6];
- отношение избыточного количества воздуха к теоретически необходимому;
- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в котельный агрегат и холодного воздуха.
;
;
.
3.6 Расчет топочной камеры
В соответствии с продольным разрезом котлоагрегата выполняется схема топочной камеры (рисунок 3.1) в одном из стандартных масштабов.
Конструктивные характеристики топки определяют по чертежам котлоагрегата.
Рисунок 3.1 – Схема топочной камеры.
Таблица 3.5 – Конструктивные характеристики топочной камеры.
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
1
2
3
4
5
Диаметр и толщина стенки экранных труб
По чертежу
Шаг экранных труб
По чертежу
Фронтовой и задний экраны с шагом труб 75
;
Боковой экран с шагом труб: 1-ая и 2-ая панели – 90
, 3-ья панель – 75
.
Площадь поверхности фронтовой стенки (с потолком)
,
где
- ширина топки,
;
- линейные размеры
6,4*(2,125+8,65+4,885+
+0,25)=101,8
Площадь поверхности задней стены
,
где
- линейные размеры задней стены
6,4*(2,125+8,0+1,125)=72
Площадь поверхности боковой стены
,
где
- площадь геометрических фигур, образующих боковую стену,
Площадь поверхности, отсекающей половину холодной воронки
,
- линейный размер
3,39*6,4=21,7
Площадь поверхности, проходящей через ось 1-го ряда труб фестона
, где
- линейный размер
6,4*(3,1+0,25)=21,44
Суммарная поверхность стен
101,8+72+2*67,03+ +21,7+21,44=351,02
Объем топочной камеры
67,03*6,4=429
Продолжение таблицы 3.5
1
2
3
4
5
Площадь лучевоспринимающей (радиационной) поверхности топки
,
где
- угловой коэффициент экранных труб с шагом 75
,
(по номограмме 1[6]);
- угловой коэффициент экранных труб с шагом 90
,
;
- угловые коэффициенты первого ряда фестона и холодной воронки,
;
Температура газов на выходе из топки
меньше температуры начала деформации золовых частиц
, т.е. шлакования конвективных поверхностей нагрева не будет.
Расхождение между принятым и полученным значениями
не превышает 100ºС, расчет топки считается законченным.
3.7 Расчет фестона
На основании продольного разреза котлоагрегата выполняется схема фестона (рисунок 3.2).
Используя чертежи общих видов котлоагрегата, определяют конструктивные характеристики фестона и заносят их в таблицу 3.7.
Рисунок 3.2 – Схема фестона.
;
Таблица 3.7 – Конструктивные характеристики фестона.
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчёт
Диаметр и толщина стенки труб
dxδ
мм
По чертежу
60x3
Расположение труб
-
-
По чертежам
шахмотное
Шаги труб:
мм
-поперечный
S1
4Sэ
4*75=300
-продольный
S2
По чертежу или (S21
+S22
+S23
)/3, где S21
, S22
, S23
- продольные шаги труб пучка
250
Число рядов по ходу газов
z2
шт
По чертежу
4
Число труб в рядах:
шт
По чертежу
-первом
z1(1)
20
-втором
z1(2)
20
-третьем
z1(3)
21
-четвёртом
z1(4)
21
Длина труб в рядах:
м
По чертежу
-первом
l1
4,243
-втором
l2
4,2175
-третьем
l3
4,1915
-четвёртом
l4
4,2825
Площадь поверхности нагрева пучка
Hф
м2
π·d·Σz1(i)
·li
0,060*3,14*(20*4,243+
+20*4,2175+ +21*4,1915+21*4,2825)=
=65,4
Площадь живого сечения для прохода газов:
-на входе
F'
м2
a'·b'-z1(1)
·l'·d, где a' - размер газохода на входе, м; b' - ширина газохода на входе, м; l' - проекция труб последнего ряда на входное сечение
3,654*6,4-20*3,654*0,060=19
Продолжение таблицы 3.7
-на выходе
F"
м2
a"·b"-z1(i)
·l"·d, где a" - размер газохода на выходе, м; b" - ширина газохода на выходе, м; l" - проекция труб последнего ряда на выходное сечение
3,504*6,4-21*3,504*0,060=18,01
Средняя плщадь живого сечения для прохода газов
Fср
м2
2·F'·F"/(F'+F")
(2*19*18,01)/(19+18,01))=18,49
Относительные шаги труб:
-
-поперечный
σ1
S1
/d
300/60=5,0
-продольный
σ2
S2
/d
250/60=4,17
Эффективная толщина излучающего слоя
S
м
0,9·d·((4·S1
·S2
/π·d2
)--1)
0,9*0,060((4*0,3*0,25)/ /(3,14*0,062
)-1)=1,38
Угловой коэффициент котельного пучка
xп.ф
-
По номограмме 1[6] при S1
/d=5
0,72
Таблица 3.8 – Тепловой расчет фестона
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчёт
Площадь расчётной поверхности
Нф
м2
По конструктивным характеристикам
65,400
Температура газов перед пучком
υ'
o
C
Из расчёта топки
1025
Энтальпия газов перед пучком
J'
кДж/кг
Из расчёта топки
10055
Температура газов за пучком
υ''
o
C
Принимаем предварительно
920
Энтальпия газов за пучком
J"
кДж/кг
По табл. 4.3
8921,52
Тепловосприятие пучка по балансу
Qб
кДж/кг
φ·(J'-J")
0,991(10055-
-8921,52)=1123,65
Продолжение таблицы 3.8
Средняя температура газов
υ
o
C
0,5·(υ'+υ")
0,5(1025+920)=972,5
Температура кипения
tкип
o
C
По табл. XXIII [6] по Рб
254,87
Объём газов на 1кг топлива
Vг
м3
/кг
По табл. 4.2
6,342
Объёмные доли:
По табл. 4.2
-водяных паров
rH2O
-
0,092
-трёхатомных газов
rn
-
0,236
Массовая концентрация золы
μзл
кг/кг
По табл. 4.2
0,0287
Скорость газов
wг
м/с
(Bp
Vг
/Fcp
)·(υ+273)/273
(3,256*6,342/18,49)*
*(972,5+273)/273=5,094
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
αк
Вт/м2
·К
αн
cz
cs
cф;
по номограмме 13 [6]
49,25*0,92*0,955*0,95=
=41,107
Средний температурный напор
Δt*
-
(Δtб
-Δtн
)/ln(Δtб
/Δtн
)
(1025-254,87 - 920+ +254,87)/ln(770,13/665,13)=
=716,35
Произведение
pn
S
м·Мпа
rn
pS, где p=0,1 МПа
0,236*0,1*1,38=0,0325
Коэффициент поглощения лучей:
1/м·Мпа
-газовой фазой продуктов сгорания
Кг
Кго
·rn
, Кго
- по номограмме 3 [6]
7,7*0,236=1,8172
-частицами золы
Кзл
μзл
По формуле (6-16) [2]
104
*0,75*0,0287/((1245,52/3
)*
*(1+1,2* *0,0287*1,38))=1,778
Оптическая толщина
kpS**
-
(Кг
+Кзл
·μзл
)pS
(1,8172+1,778)0,1*1,38=0,496
Температура загрязнённой стенки трубы
tз
o
C
tкип
+Δtз
254,87+80=334,87
Поправка
Δtз
o
C
По п. 7-36 [6]
80
Степень черноты
α
-
По номограмме 17 [2] или формуле (7-65)
0,391
Продолжение таблицы 3.8
Коэффициент теплоотдачи излучением
αл
Вт/м2
·К
По номограмме 19 [6]; αн
·α
182*0,391=71,15
Коэффициент теплоотдачи от газов стенке
α1
***
Вт/м2
·К
ζ·(αк
+αл
)
1(41,107+71,15)=112,254
Коэффициент использования поверхности, учитывающий полноту омывания
ζ
-
По пп. 7-07[6]; для смешанно-омываемых пучков, схематически изображённых на рис. 7.10 [6], ζ=0,95
1
Коэффициент тепловой эффективности
ψ
-
По рис.7.16 [2]
0,46
Коэффициент теплопередачи
k
Вт/м2
·К
ψ·α1
0,46*112,254=51,64
Тепловосприятие пучка по уравнению теплообмена
Qт
кДж/кг
(k·Hф
·Δt/Bp
)·
·10-3
((51,64*65,4*716,35)/3,256)*
*10-3
=743,15
Отношение расчётныхвеличин тепловосприятия
Qт
/Qб
%
(Qт
/Qб
)·100
(743,15/1123,65)*100=66,14
Значения
и
отличаются друг от друга больше чем на
%, необходимо уточнить расчёт. Принимаем новое значение температуры газов за фестоном. Повторный расчёт проводится по упрощенной схеме (таблица 3.8.1)
Значения
и
отличаются друг от друга меньше чем на
%, расчет фестона считается законченным.
3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя
На основании общих видов котлоагрегата выполняем схематический чертеж первой ступени пароперегревателя (рисунок 3.3) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.9).
Таблица 3.9 – Конструктивные характеристики первой ступени пароперегревателя
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Диаметр и толщина стенки труб
d*δ
мм
По чертежу
38x3
Количество параллельно включенных змеевиков
z1
шт.
По чертежам, змеевики сдвоенные
72
Число рядов по ходу газов
z2
шт.
По чертежу
10
Расположение труб в первых четырех рядах по ходу газов
-
-
По чертежу
Шахматное
Расположение труб в последних шести рядах
-
-
По чертежу
Коридорное
Число труб в ряду:
- в первых четырех
zрш
шт.
По чертежу
36
- в последних шести
zрк
шт.
72
Рисунок 3.3 – Схема пароперегревателя (I ступень).
;
; ;
;
; ;
; ;
; ;
Продолжение таблицы 3.9
Площадь поверхности нагрева труб, расположенных в шахматном порядке
Hш
м2
πdlср
z2ш
zрш
, где lср
- средняя длина трубы ряда, м; z2ш
=4
3,14*38*10-3
*2,375*4*36=40,807
Площадь поверхности нагрева труб, имеющих коридорную компоновку
Hк
м2
πdlср
z2к
zрк
, где lср
- средняя длина трубы ряда, м; z2к
=6
3,14*38*10-3
*2,375*6*72=122,42
Площадь поверхности нагрева потолочного перегревателя, расположенного над I ступенью
Hпот1
м2
Hпот1
=Hпотобщ
l1
/lобщ
Hпотобщ
=blобщ
x=19,53, где b=6,6 м, lобщ
=3,4415 м
19,53*1=19,53
Суммарная поверхность Iступени пароперегревателя
H
м2
Нш
+Нк
+Нпот1
40,807+122,42+19,53=182,76
Поперечный шаг труб:
- первых четырех рядов
S1ш
мм
По чертежу
170
- последних шести
S1к
мм
По чертежу
85
- средний
S1ср
мм
(S1ш
Нш
+S1к
Нк
)/ (Нш
+Нк
)
(170*40,807+85*122,42)/ /(40,807+122,42)=106,25
Продольный шаг
S2
мм
По чертежу; lп
/(z2
-1), где lп
=1050 - глубина пучка, мм
1012/(10-1)=112,44
Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в шахматном пучке:
- на входе
Fш'
м2
a'ш
b'
-zpш
l'ш
d
4,356*6,6-36*2,375*0,038=25,5
- на выходе
Fш''
м2
a''ш
b''
-zpш
l''ш
d
3,730*6,6-36*2,375*0,038=21,369
- средняя
Fшср
м2
2Fш'
Fш''
/(Fш'
+Fш''
)
(2*25,5*21,369)/(25,5+21,369)= =23,252
Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в коридорном пучке:
- на входе
Fк'
м2
a'к
b'
-zpк
l'к
d
3,625*6,6-72*2,375*0,038=17,427
- на выходе
Fк''
м2
a''к
b''
-zpк
l''к
d
3,05*6,6-72*2,375*0,038=13,632
- среднее
Fкср
м2
2Fк'
Fк''
/(Fк'
+Fк''
)
2*17,427*13,632/(17,427+ +13,632)= =15,298
Средняя расчетная площадь живого сечения для прохода газов в I ступени пароперегревателя