Расчет экономичности и тепловой схемы парового котла

 

1. Располагаемая теплота сжигаемого топлива, кДж/м3

(кп)

(3.4)

2.  КПД проектируемого парового котла (по обратному балансу), %

(3.1)

(кп)

-потери теплоты с уходящими газами

(кп)

-потери теплоты с химическим недожогом

-потери теплоты с механическим недожогом (кп)

-потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла (3.11)

3. Расход топлива  

(кп)

(3,14)

 

 

 

 


Программа «Pк25g»

 

Характеристики топлива.

Наименование величины Обозначе-ние Разм. Источник

Числ.

Знач.

1.Теоретический объем воздуха м33 Табл. П 4.3

9.73

2.Теоретическая энтальпия газа при избытке воздуха, равным единице и температуре газов 2200°С Г,V=2200ºC кДж/м3 Табл. П 4.3

40503

3.Теоретический объем водяных паров H2O м33 Табл. П 4.3

2.19

4.Объем трёхатомных газов   VRO2 м33 Табл. П 4.3

1.04

5.Теоретический объём сухих газов Г м33 Г=VRO2+ +VH2+V°H2O

10.93

6.Соотношение углерода и водорода в топливе CP/HP б/р

3.021

7.Низшая теплота сгорания топлива QPH кДж/м3 Табл. П 4.3

36720

Характеристики режима.

1.Расход острого пара   DIпе кг/с Из задания на КП.

275

2.Расход пара промежуточного перегрева DIIпе кг/с Из задания на КП.

215

3.Расход воды на впрыск   Dвп кг/с Из задания на КП.

15

4.Температура питательной воды tпв °С Из задания на КП.

270

5.Температура пара после промперегрева tIпе °С Из задания на КП.

550

6.Температура пара на выходе из промперегревателя tIIпе °С Из задания на КП

545

7.Температура пара на входе в промперегреватель tIIвх °С Из задания на КП

290

8.Температура воды за экономайзером t”э °С Из задания на КП

315

9.Коэффициент избытка воздуха за топкой α”т б/р Табл.  1.7

1.04

10.Доля рециркуляции дымовых газов rрц б/р Из задания на КП

0.1

Присосы воздуха.

1.В топке   ∆αт б/р Из задания на КП

0.03

2.В ширмах   ∆αш б/р Из задания на КП

0

3.В КПП ВД   ∆αкпп б/р Из задания на КП

0.03

4.В ППП   ∆αппп б/р Из задания на КП

0.03

5.В экономайзере   ∆αэ б/р Из задания на КП

0.02

6.В РВП   ∆αвп б/р Из задания на КП

0.2

Энтальпии рабочей среды.

1.Остого пара   hпе1 кДж/кг Диаграмма – h,s.

3345.3

2.Пара после промперегрева   hпе2 кДж/кг Диаграмма – h,s.

3552.1

3.Пара поступающего на промперегрев hвх2 кДж/кг Диаграмма – h,s.

2956

Температура воздуха и продуктов сгорания.

1.Холодного воздуха   tвх °С Из задания на КП

30

2.Воздуха на входе в ВП   t’вп °С Табл. 1.5 (см. Приложение 1)

30

3.Горячего воздуха   tгв °С Табл.  1.6

270

4.Дымовых газов после ВП   υух °С Табл.  1.4

120

5. Дымовых газов на выходе из топки υ”т °С υ”т=1250 ¸ 1350°C

1250

Тепловые потери.

1.С химнедожогом   q3 % Табл.  4.6

0.3

2.В окружающую среду   q5 % Формула 3.12

0.2

3.Допускаемое теплонапряжение объема топки qдопv % Табл.  4.6

350

Конструктивные характеристики топки

 
1.Ширина   aт м Чертежи прот. проект. котла

17.36

 
2.Глубина топки в нижней части до ширм bт.н м Чертежи прот. проект. котла

8.6

 
3.Глубина топки в верхней части bт.в м Чертежи прот. проект. котла

9.5

 
4.Вертикальный размер ширм на выходе из топки hш м Чертежи прот. проект. котла

10.3

 
5.Высота горелок от пода топки   hг м Чертежи прот. проект. котла

3.8

 

Конструктивные характеристики ширм.

1.Число ширм в поперечном сечении nш шт. Чертежи прот. проект. котла 20

2.Вертикальный размер ширм (высота) hш.ср м Чертежи прот. проект. котла 6.6

3.Глубина газохода зоны ширм   сш м Из задания на КП 4.9

4.Сумарная глубина собственно ширм cсобш м Из задания на КП 3.8

5.Высота газохода ширм на выходе hш.вых м Чертежи прот. проект. котла 6.2

               

 

4.3. Результаты расчета

Результаты расчета для первого варианта

 

  Т Ш КПП ППП Э РВП
Избыток воздуха 1.04 1.04 1.07 1.1 1.12 1.32
Средний объем газов м3/кг 13.02 13.02 13.17 13.47 13.71 13.1
Объемная доля вод. Паров 0.194 0.194 0.192 0.187 0.184 0.170
Сум. объемная доля трехатом. газов 0.286 0.286 0.282 0.276 0.270 0.249
Привед. за элементом доля рециркуляции 0.15 0.15 0.146 0.142 0.140 0
Температура греющей среды, °С

 

на входе 1902 1224 962 761 446 320
на выходе 1224 962 761 446 320 120
Температура нагреваемой среды, °С

 

на входе 315 419 466 290 270 30
на выходе 414 486 550 545 315 270
Энтальпия греющей среды, кДж/кг

 

на входе 40924 25041 19183 15085 8670 5422
на выходе 25041 19183 15085 8670 6181 2326
Энтальпия нагреваемой среды,кДж/кг

 

на входе 1399 2717 3014 2930 1199 379
на выходе 2616 3119 3345 3552 1399 3508
Тепловосприятие по балансу, кДж/кг 15849 5846 4101 6413 2492 3474

Расход топлива: 20.85 м3

Тепловые потери с уходящими газами: 4.97 %

КПД котла: 94.53 %

Невязка теплового баланса: 0.027 %

Площадь стен топки: 1890.3 м2

Объём топки: 4684.6 м3

Коэффициент теплового излучения топки: А0= 0.659

Высота нижней призматической части топки: Н= 20 м

Средний коэффициент тепловой эффективности топки: U= 0.57

Теплонапряжение сечения топки: Е9= 5129 кВт/м2

Объёмное теплонапряжение топки: R2= 163.5 кВт/м3

Теплонапряжение стен топки: R3= 174.8 кВт/м2

Теплота излучения из топки на ширму: R5= 587.8кДж3

Теплота излучения на выходе из ширм: R6= 247.7 кДж/м3

Поперечный шаг ширм: Y9= 0.827 м

Площадь дополнительных поверхностей ширм: F3= 235 м2

Поверхность собственно ширм: Н2= 1003.2 м2

Тепловосприятие ширм: N2= 5012.7 кДж/м3

Тепловосприятие потолочного пароперегревателя: Q9= 1255 кДж/м3

Коэффициент теплоотдачи конвекцией в ширмах: А1= 52.6 Вт/м2×К

Коэффициент теплоотдачи излучением в ширмах: А3= 108.2 Вт/м2×К

Вариантный расчёт: Уменьшаем температуру горячего воздуха tгв на 20 °С

 

  Т Ш КПП ППП Э РВП
Избыток воздуха 1.04 1.04 1.07 1.1 1.12 1.32
Средний объем газов м3/кг 13.02 13.02 13.17 13.47 13.71 13.1
Объемная доля вод. Паров 0.194 0.194 0.192 0.187 0.184 0.170
Сум. объемная доля трехатом. газов 0.286 0.286 0.282 0.276 0.270 0.249
Привед. за элементом доля рециркуляции 0.15 0.15 0.146 0.142 0.140 0
Температура греющей среды, °С

 

на входе 1890 1219 960 747 431 304
на выходе 1219 960 747 431 304 120
Температура нагреваемой среды, °С

 

на входе 315 418 463 290 270 30
на выходе 414 482 550 545 315 270
Энтальпия греющей среды, кДж/кг

 

на входе 40617 24939 19123 14777 8362 5152
на выходе 24939 19123 14777 8362 5873 2326
Энтальпия нагреваемой среды,кДж/кг

 

на входе 1399 2700 2996 2930 1199 379
на выходе 2601 3100 3345 3552 1399 3243
Тепловосприятие по балансу, кДж/кг 15645 5804 4348 6413 2492 3179

Расход топлива: 20.85 м3

Тепловые потери с уходящими газами: 4.97 %

КПД котла: 94.53 %

Невязка теплового баланса: 0.027 %

Площадь стен топки: 1890.3 м2

Объём топки: 4684.6 м3

Коэффициент теплового излучения топки: А0= 0,660

Высота нижней призматической части топки: Н= 20 м

Средний коэффициент тепловой эффективности топки: U= 0.57

Теплонапряжение сечения топки: Е9= 5129 кВт/м2

Объёмное теплонапряжение топки: R2= 163.5 кВт/м3

Теплонапряжение стен топки: R3= 174.8 кВт/м2

Теплота излучения из топки на ширму: R5= 583,2кДж3

Теплота излучения на выходе из ширм: R6= 245,4 кДж/м3

Поперечный шаг ширм: Y9= 0.827 м

Площадь дополнительных поверхностей ширм: F3= 235 м2

Поверхность собственно ширм: Н2= 1003.2 м2

Тепловосприятие ширм: N2= 4976,9 кДж/м3

Тепловосприятие потолочного пароперегревателя: Q9= 1255 кДж/м3

Коэффициент теплоотдачи конвекцией в ширмах: А1= 52.6 Вт/м2×К

Коэффициент теплоотдачи излучением в ширмах: А3= 107,3 Вт/м2×К

 

При уменьшение температуры горячего воздуха, падает энтальпия горячего воздуха, что ведет за собой и изменение теплоты воздуха. При понижение теплоты воздуха, падает значение полезного тепловыделение в топочной камере, от которого зависит величина температуры дымовых газов на выходе из топки. Как видно из формулы, она падает по линейной зависимости.


Расчет конвективного пароперегревателя.

 

Исходные данные для конвективного пароперегревателя.

Программа «OLJA0398».

 

Конструктивные характеристики.

Наименование величины

Обозначе-ние

Разм.

Источник

Числ.

знач.

1.Внутренний диаметр труб пароперегревателя

D

мм

Задание на КП

32

2. Толщина стенки труб  

мм

Задание на КП

7

3.Глубина газохода  

bк.ш

М

Задание на КП

7.53

4.Ширина газохода  

aк.ш

 

М

 

Задание на КП

17.36

5.Число радов труб у коллектора

ZP

 

Задание на КП

3

6.Высота трубной поверхности

H п

м

Задание на КП

1.3

7.Высота газового объёма перед ступенью

lоб

м

Задание на КП

8

8.Поперечный шаг труб  

S1

мм

Задание на КП

140

9.Продольный шаг труб  

S2

мм

Задание на КП

56.5

10.Число ходов пара в ступени  

Zx

 

Задание на КП

1

Характеристики продуктов сгорания топлива.

1.Теоретический объём сухого воздуха

м33

Табл. П 4.3

9.73

2. Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания при температуре 2200ºС  

Г,V=2200ºC

кДж/м3

Табл. П 4.3

40503

3. Теоретический объём водяных паров  

H2O

м33

Табл. П 4.3

2.19

4. Объём трёхатомных газов

VRO2

м33

Табл. П 4.3

1.04

5. Теоретический объём азота

N2

м3/кг

Табл.           П 4.3

7.7

6.Зольность топлива на рабочую массу

АР

б/р

Табл.          П 4.3

0

7.Доля золы уносимая с газами  

аун

 

Задание на КП

0

Режимные параметры.

1.Расход пара через ступень   D

кг/с

Задание на КП

275
2.Расчётный расход топлива   ВР

кг/с

Задание на КП

20.85
3.Среднее давление пара в расчитываемой ступени Р

МПа

Задание на КП

25
4.Температура пара на входе   t`

C

Предыдущий расчет

466
5.Температура пара на выходе   t``

C

Предыдущий расчет

550
6.Энтальпия пара на входе   h`

кДж/кг

Предыдущий расчет

3014
7.Энтальпия пара на выходе   h``

кДж/кг

Предыдущий расчет

3345
8.Коэффициент избытка воздуха

 

Задание на КП

1.055
9.Присосы холодного воздуха  

 

Задание на КП

0.03
10.Коэффициент сохранения теплоты

 

0.99
11.Энтальпия продуктов сгорания на входе H`рц

кДж/кг

Предыдущий расчет

19183
12.Температура продуктов сгорания на входе H``рц

кДж/кг

Предыдущий расчет

15085
13.Коэффициент рециркуляции газов Zрц

 

Задание на КП

0.14  
14.Температура продуктов сгорания на входе

C

Предыдущий расчет

962
15. Температура продуктов сгорания на выходе

C

Предыдущий расчет

761
16. Поправка к коэф. Загрязнения

2К)/Вт

Задание на КП

0
               

 



Результаты расчёта

 

1. Расход рабочей среды D кг/с 275
2. Температура р. среды T', T" °C 466, 550,(0)
3. Энтальпия рабочей среды H', H" кДж/кг 3014, 3315, (0)
4. Приращение энтальпии кДж/кг 331
5. Массовая скорость, скорость кг/м2с м/с 3400.1 39.236
6. К-ф теплоотдачи Вт/м2К 6500
7. Температура продуктов сгорания °С 962, 752.03, (761)
8. Энтальпия продуктов сгорания H', H" кДж/кг 19183, 14811.3,(15085)
9. Тепловосприятие основной пов-ти Q, кДж/кг кДж/кг 4365.71
10. Тепловосприятие дополнит. пов-ти Qдоп, кДж/кг кДж/кг 0
11. Скорость продуктов сгорания м/с 11.1461
12. К-ф теплоотдачи конвекцией Вт/м2К 105.319
13. К-ф теплоотдачи излуч. с учётом предвкл. газового объёма Вт/м2К 40.528
14. К-ф теплопередачи K Вт/м2К 123.97
15. Температурный напор °С 327.3
16. Поверх. нагрева ступени F м2 2243.34
17. Число петель ступени z   4
18. Высота ступени H м 1.3338

 

Расчет экономайзера.

 

Исходные данные для экономайзера.

Программа «OLJA0398».

 

Конструктивные характеристики.

Наименование величины Обозначе-ние Разм.

Источник

Числ.

знач.

1.Внутренний диаметр труб пароперегревателя D мм

Задание на КП

32

2. Толщина стенки труб   мм

Задание на КП

6

3.Глубина газохода   bк.ш М

Задание на КП

7.53

4.Ширина газохода   aк.ш   М  

Задание на КП

17.36

5.Число радов труб у коллектора ZP  

Задание на КП

2

6.Высота трубной поверхности H п м

Задание на КП

2

7.Высота газового объёма перед ступенью lоб м

Задание на КП

1,5

8.Поперечный шаг труб   S1 мм

Задание на КП

100

9.Продольный шаг труб   S2 мм

Задание на КП

48

10.Число ходов пара в ступени   Zx  

Задание на КП

1

Характеристики продуктов сгорания топлива.

 
1.Теоретический объём сухого воздуха

м33

Табл.

П 4.3

9.73

 
2. Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания при температуре 2200ºС   Г,V=2200ºC

кДж/м3

Табл.

П 4.3

40503

 
3. Теоретический объём водяных паров   H2O

м33

Табл.

П 4.3

2.19

 
4. Объём трёхатомных газов VRO2

м33

Табл.

П 4.3

1.04

 
5. Теоретический объём азота N2

м3/кг

Табл.

          П 4.3

7.7

 
6.Зольность топлива на рабочую массу АР

б/р

Табл.

         П 4.3

0

 
7.Доля золы уносимая с газами   аун

 

Задание на КП

0

 

Режимные параметры.

1.Расход пара через ступень   D

кг/с

Задание на КП

260

2.Расчётный расход топлива   ВР

кг/с

Задание на КП

20,85

3.Среднее давление пара в расчитываемой ступени Р

МПа

Задание на КП

25

4.Температура пара на входе   t`

C

Предыдущий расчет

270

5.Температура пара на выходе   t``

C

Предыдущий расчет

315

6.Энтальпия пара на входе   h`

кДж/кг

Предыдущий расчет

1199

7.Энтальпия пара на выходе   h``

кДж/кг

Предыдущий расчет

1399

8.Коэффициент избытка воздуха

 

Задание на КП

1.11

9.Присосы холодного воздуха  

 

Задание на КП

0.02

10.Коэффициент сохранения теплоты

 

0.989

11.Энтальпия продуктов сгорания на входе H`

кДж/кг

Предыдущий расчет

8670

12.Температура продуктов сгорания на входе H``

кДж/кг

Предыдущий расчет

6181

13.Коэффициент рециркуляции газов Zрц

 

Задание на КП

0.14

 

14.Температура продуктов сгорания на входе

C

Предыдущий расчет

446

15. Температура продуктов сгорания на выходе

C

Предыдущий расчет

320

16. Поправка к коэф. загрязнения

2К)/Вт

Задание на КП

0

                     

 

 

Результаты расчёта

 

1. Расход рабочей среды D кг/с 275
2. Температура р. среды T', T" °C 270, 315 (306.6315)
3. Энтальпия рабочей среды H', H" кДж/кг 1199, 1399 (1387.54)
4. Приращение энтальпии кДж/кг 188.54
5. Массовая скорость, скорость кг/м2с м/с 2958.77, 3.8660
6. К-ф теплоотдачи Вт/м2К 6500
7. Температура продуктов сгорания °С 446, 752.03 (320)
8. Энтальпия продуктов сгорания H', H" кДж/кг 8670, 14811.3 (6181)
9. Тепловосприятие основной пов-ти Q, кДж/кг кДж/кг 2486.7
10. Тепловосприятие дополнит. пов-ти Qдоп, кДж/кг кДж/кг 0
11. Скорость продуктов сгорания м/с 7.6595
12. К-ф теплоотдачи конвекцией Вт/м2К 85.16
13. К-ф теплоотдачи излуч. с учётом предвкл. газового объёма Вт/м2К 7.6193
14. К-ф теплопередачи K Вт/м2К 78.861
15. Температурный напор °С 287
16. Поверх. нагрева ступени F м2 2290.81
17. Число петель ступени z   4
18. Высота ступени H м 0.752

Расчет воздухоподогревателя.

 

 

 Основнымтипом регенеративного воздухоподогревателя является вращающийся регенеративный воздухоподогреватель (РВП), у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра (dэ=8 – 9 мм) для проходов продуктов сгорания и воздуха. Набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который по сечению разделён глухими радиальными перегородками на изолированные друг от друга секторы. Ротор воздухоподогревателя медленно вращается (с частотой 1.5 – 2.2 об/мин), его вал имеет привод от электродвигателя через шестеренчатую передачу. Диаметр ротора РВП в зависимости от типоразмера составляет от 5.4 – 14.8 м, а высота его – от 1.4 – 2.4 м.

Движение газового и воздушного потоков раздельное и непрерывное, а набивка попеременно проходит через эти потоки. В газовой части РВП металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, а затем отдаёт её воздушному потоку. В итоге организуется непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, аккумулированной в газовом потоке. Взаимное движение потоков противоточное.

Основные требования, предъявляемые к набивкам, - это возможно большая интенсивность теплообмена и минимальное аэродинамическое сопротивление. Применение волнистых (гофрированных) листов обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена и тем самым более быстрый нагрев набивки и затем более глубокое её охлаждение, то есть повышает эффективность теплового использования металла набивки, хотя аэродинамическое сопротивление такой поверхности увеличивается. Поверхность нагрева 1 м3 набивки составляет 300 – 340 м2, в то время как в ТВП этот показатель составляет около 50 м23 объема.

Воздушный и газовый потоки в элементах РВП имеют значительный перепад давления. Этот перепад практически одинаков для газовоздушного тракта с уравновешенной тягой и с наддувом. При невозможности полной герметизации газового и воздушного потоков в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора на газовую сторону, а также потери воздуха вовне по периферии воздушной части ротора и присосы окружающего воздуха в газовой поток по периферии ротора в газовой его части (в условиях, когда газовый поток находится под разряжением). Утечки воздуха вовне и присосы его в газовый поток примерно равны, и их можно условно также рассматривать как перетоки.

 

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: