Расчет котельной установки

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

1.1 Теоретически необходимый объем воздуха

1.2 Объем продуктов сгорания

2 Определение коэффициентов избытка воздуха, объемных долей трехатомных газов и концентрации золовых частиц

3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

4 Тепловой баланс котла

5 Расчет топки

6 Расчет поверхностей нагрева парового котла

6.1 Расчет ширмового пароперегревателя

6.2Расчет конвективного пароперегревателя

6.3 Расчет второй ступени экономайзера

6.4 Расчет второй ступени воздухоподогревателя

6.5 Расчет первой ступени экономайзера

6.6 Расчет первой ступени воздухоподогревателя

7 Уточнение теплового баланса Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Паровой котел — это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Получение перегретого пара из воды характеризуется последовательным протеканием следующих процессов: подогрев питательной воды до температуры насыщения, парообразование и, наконец, перегрев полученного насыщенного пара до заданной температуры. Эти процессы осуществляются в трех по назначению видах поверхностей нагрева.

Подогрев воды до температуры насыщения происходит в поверхности экономайзера, образование пара — в парообразующей (испарительной) поверхности нагрева, перегрев пара — в пароперегревателе.

Все эти поверхности нагрева выполнены из труб, обогреваемых снаружи высокотемпературными продуктами сгорания топлива.

Номинальной производительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котел должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды с допускаемыми отклонениями от этих величин.

Номинальное давление пара — наибольшее давление пара, которое должно обеспечивать непосредственно за пароперегревателем котла.

Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторичного перегретого пара) — температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем с допускаемыми отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично — перегретого) и, как правило, давления должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.

При выполнение расчета парового котла его производительность, параметры пара и питательной воды являются заданными.

Поэтому цель теплового поверочного расчета состоит в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла.

1 РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1.1 Теоретический объем воздуха

V°в = 0,0889(CP+ 0,375SP) + 0,265HP — 0,0333OP, м3/кг.

V°в = 0,0889(65+ 0,375 * 0,7) + 0,265 * 3,4 — 0,0333 * 7,3=6,46м3/кг.

Объём трёх атомных атомов

VRO2 = 0,01866(СР + 0,375SP), м3/кг

VRO2 = 0,01866(65+ 0,375 *0,7) =1,217м3/кг Полный объём азота

V°N2 = 0,79Vв + 0,008NP, м3/кг

V°N2 = 0,79 * 6,46+ 0,008 * 0,5 = 5,107м3/кг Необходимый теоретический объём водяных паров

V°H2O = 0,111НР + 0,0124WP + 0,0161Vв, м3/кг

V°2O = 0,111 * 3,4 + 0,0124 * 6 + 0,0161 * 6,46= 0,555м3/кг

1.2 Объём продуктов сгорания

V°Г = V°N2 + VRO2 + V°H2O = 6,879м3/кг сгорание котельный газ нагрев

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА, ОБЬЁМНЫЕ ДОЛЕЙ ТРЕХАОТМНЫХ ГАЗОВ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ЗОЛОВЫХ ЧАСТИЦ Таблица 1 Таблица присосов

Таблица 2. «Объёмы продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентрации золовых частиц».

=+0,0161(бср-1)

=0,555+0,0161(1,05−1) 6,46=0,560

=0,555 +0,0161(1,05−1)6,46 =0,560

=0,555+0,0161(1,065−1)6,46 =0,561

=0,555+0,0161(1,09−1) 6.46=0,564

=0,555+0,0161(1,12−1)6,46 =0,567

=0,555+0,0161(1,14−1)6,46 =0,569

=0,555+0,0161(1,165−1) 6,46=0,572

=+(бср-1) *, м3/м3

=6,879+(1,05−1)6,46 =7,202

=6,879+(1,05−1)6,46 =7,202

=6,879+(1,065−1)6,46 =7,2989

=6,879+(1,09−1)6,46 =7,46

=6,879+(1,12−1)6,46=7,654

=6,879+(1,14−1)6,46 =7,783

=6,879+(1,165−1)6,46 =7,944

=/Vr

=1,217/7,202=0,16

=1,217/7,202=0,1603

=1,217/7,2989=0,158

=1,217/7,46=0,155

=1,217/7,654=0,151

=1,217/7,783=0,148

=1,217/7,944=0,145

=/Vr

=0,56/7,202=0,077

=0,56/7,202=0,077

=0,561 /7,298=0,076

=0,564/7,46 =0,075

=0,567/7,654=0,074

=0,569/7,783=0,073

=0,572/7,944=0,072

3. РАСЧЁТ ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ Энтальпия теоретически необходимого объема воздуха при

=(Сt)в, кДж/кг

100°С=6,46· 132=852,72

200°С=6,46· 266=1718,36

300°С=6,46· 403=2603,38

400°С=6,46· 542=3501,32

500°С=6,46· 684=4418,64

600°С=6,46· 830=5361,8

700°С=6,46· 979=6324,34

800°С=6,46· 1130=7299,8

900°С=6,46· 1281=8275,26

1000°С=6,46· 1436=9276,56

1100°С=6,46· 1595=10 303,7

1200°С=6,46· 1754=11 330,84

1300°С=6,46· 1913=12 357,98

1400°С=6,46· 2076=13 410,96

1500°С=6,46· 2239=14 463,94

1600°С=6,46· 2403=15 523,38

1700°С=6,46· 2566=16 576,36

1800°С=6,46· 2729=17 629,34

1900°С=6,46· 2897=18 714,62

2000°С=6,46· 3064=19 793,44

2100°С=6,46· 3232=20 878,72

2200°С=6,46· 3399=21 957,57

Энтальпия продуктов сгоранияпри

=++, кДж/кг

100=1,217· 169+5,107·130+0,555·151=953,388

200=1,217· 357+5,107·260+0,555·304=1931,009

300=1,217· 559+5,107·392+0,555·463=2939,212

400=1,217· 772+5,107·527+0,555·626=3978,343

500=1,217· 996+5,107·664+0,555·794=5042,85

600=1,217· 1222+5,107·804+0,555·967=6129,887

700=1,217· 1461+5,107·946+0,555·1157=7245,844

800=1,217· 1704+5,107·1093+0,555·1335=8394,644

900=1,217· 1951+5,107·1243+0,555·1524=9568,188

1000=1,217· 2202+5,107·1394+0,555·1725=10 756,367

1100=1,217· 2457+5,107·1545+0,555·1926=11 949,414

1200=1,217· 2717+5,107·1695+0,555·2161=13 145,659

1300=1,2 172 976+5,107· 1850+0,555·2344=14 370,662

1400=1,217· 3240+5,107·2009+0,555·2558=15 622,733

1500=1,217· 3504+5,107·2164+0,555·2779=16 838,261

1600=1,217· 3767+5,107·2323+0,555·3001=18 113,555

1700=1,217· 4035+5,107·2482+0,555·3227=19 377,154

1800=1,217· 4303+5,107·2642+0,555·3458=20 648,635

1900=1,217· 4571+5,107·2805+0,555·3688=21 934,882

2000=1,217· 4843+5,107·2964+0,555·3926=23 210,009

2100=1,217· 5115+5,107·3127+0,555·4161=24 503,899

2200=1,217· 5387+5,107·3290+0,555·4399=25 799,454

Энтальпия золы

кДж/кг

=0,01· 0,95·17,4·80,8=13,356

=0,01· 0,95·17,4·169,12=27,952

=0,01· 0,95·17,4·263,7=43,589

=0,01· 0,95·17,4·360=59,508

=0,01· 0,95·17,4·458,5=75,79

=0,01· 0,95·17,4·560,5=92,667

=0,01· 0,95·17,4·662,9=109,577

=0,01· 0,95·17,4·767,6=126,884

=0,01· 0,95·17,4·874=144,472

=0,01· 0,95·17,4·984=162,652

=0,01· 0,95·17,4·1096=181,168

=0,01· 0,95·17,4·1206=199,351

Теплосодержание дымовых газов на 1 кг сжигаемого топлива

кДж/кг

=953,388+(1,2−1) · 852,72=1123,932

=1931,009+(1,2−1) · 1718,36=2274,681

=2939,212+(1,2−1) · 2603,88=3459,888

=3978,343+(1,2−1) · 3501,32=4678,607

=5043,85+(1,2−1) · 4418,64=5927,578

=6129,887+(1,2−1) · 5361,8=7202,242

=7245,844+(1,2−1) · 6324,34=8510,712

=8396,644+(1,2−1) · 7298,8=9856,604

=9568,188+(1,2−1) · 8275,26=11 223,24

=10 756,367+(1,2−1)· 9276,56 =12 611,679

=11 949,414+(1,2−1) · 10 303,7=14 010,154

+(1,2−1) · 11 330,84=15 411,827

=14 370,662+(1,2−1) · 12 357,98=16 842,258

=15 622,733+(1,2−1) · 13 410,96=18 304,925

=16 858,261+(1,2−1) · 14 463,94=19 751,049

18 113,555+(1,2−1) · 15 523,38=21 218,231

19 377,154+(1,2−1) · 16 858,261=22 692,426

=20 648,635+(1,2−1) · 17 629,34=24 174,503

=21 934,882+(1,2−1) · 18 714,62=25 677,806

=23 210,009+(1,2−1) · 19 793,44=27 168,697

24 503,899+(1,2−1) · 20 878,72=29 679,643

=25 799,454+(1,2−1) · 21 957,57=30 190

Ширма при =1,23

=953,388+(1,23−1) · 852,72=1149,531

=1931,009+(1,23−1) · 1718,36=2326,2318

=2939,212+(1,23−1) · 2603,88=3537,9894

=3978,343+(1,23−1) · 3501,32=4783,6466

=5043,85+(1,23−1) · 4418,64=6060,1372

=6129,887+(1,23−1) · 5361,8=7363,01

=7245,844+(1,23−1) · 6324,34=8700,4822

=8396,644+(1,23−1) · 7298,8=10 075,798

=9568,188+(1,23−1) · 8275,26=11 471,4978

=10 756,367+(1,23−1)· 9276,56 =12 899,975

=11 949,414+(1,23−1) · 10 303,7=14 319,265

=+(1,23−1) · 11 330,84=15 751,7522

=14 370,662+(1,23−1) · 12 357,98=17 212,9974

=15 622,733+(1,23−1) · 13 410,96=18 707,0538

=16 858,261+(1,23−1) · 14 463,94=20 184,9672

=18 113,555+(1,23−1) · 15 523,38=21 683,9324

=19 377,154+(1,23−1) · 16 858,261=23 180,6088

=20 648,635+(1,23−1) · 17 629,34=24 703,3832

=21 934,882+(1,23−1) · 18 714,62=26 239,2446

=23 210,009+(1,23−1) · 19 793,44=27 762,5002

=24 503,899+(1,23−1) · 20 878,72=29 306,0046

=25 799,454+(1,23−1) · 21 957,57=30 849,6751

КПП=1,26

=953,388+(1,26−1) · 852,72=1175,0952

=1931,009+(1,26−1) · 1718,36=2377,7826

=2939,212+(1,26−1) · 2603,88=3616,0908

=3978,343+(1,26−1) · 3501,32=4888,6862

=5043,85+(1,26−1) · 4418,64=6192,6964

=6129,887+(1,26−1) · 5361,8=7523,955

=7245,844+(1,26−1) · 6324,34=8890,1724

=8396,644+(1,26−1) · 7298,8=10 294,592

=9568,188+(1,26−1) · 8275,26=11 719,7556

=10 756,367+(1,26−1)· 9276,56 =13 168,2726

=11 949,414+(1,26−1) · 10 303,7=14 628,376

=+(1,26−1) · 11 330,84=16 091,6774

=14 370,662+(1,26−1) · 12 357,98=17 583,7368

=15 622,733+(1,26−1) · 13 410,96=19 109,5826

=16 858,261+(1,26−1) · 14 463,94=20 618,8854

=18 113,555+(1,26−1) · 15 523,38=22 149,6338

=19 377,154+(1,26−1) · 16 858,261=23 687,0076

=20 648,635+(1,26−1) · 17 629,34=25 232,2634

=21 934,882+(1,26−1) · 18 714,62=26 800,6832

=23 210,009+(1,26−1) · 19 793,44=28 356,3034

=24 503,899+(1,26−1) · 20 878,72=29 932,3662

=25 799,454+(1,26−1) · 21 957,57=31 508,4222

ВЭК-2=1,28

=953,388+(1,28−1) · 852,72=1192,1496

=1931,009+(1,28−1) · 1718,36=2412,1498

=2939,212+(1,28−1) · 2603,88=3668,1584

=3978,343+(1,28−1) · 3501,32=4958,7126

=5043,85+(1,28−1) · 4418,64=6281,0692

=6129,887+(1,28−1) · 5361,8=7631,191

=7245,844+(1,28−1) · 6324,34=9016,6592

=8396,644+(1,28−1) · 7298,8=9016,6592

=9568,188+(1,28−1) · 8275,26=11 885,2608

=10 756,36+(1,28−1)· 9276,56 =13 353,8038

=11 949,414+(1,28−1) · 10 303,7=14 834,45

=+(1,28−1) · 11 330,84=16 318,2942

=14 370,662+(1,28−1) · 12 357,98=17 830,8964

=15 622,733+(1,28−1) · 13 410,96=19 377,8018

=16 858,261+(1,28−1) · 14 463,94=20 908,1642

=18 113,555+(1,28−1) · 15 523,38=22 460,1014

=19 377,154+(1,28−1) · 16 858,261=24 018,5348

=20 648,635+(1,28−1) · 17 629,34=25 584,8502

=21 934,882+(1,28−1) · 18 714,62=27 174,9756

=23 210,009+(1,28−1) · 19 793,44=28 752,1722

=24 503,899+(1,28−1) · 20 878,72=30 349,9306

=25 799,454+(1,28−1) · 21 957,57=31 957,5736

ВЗП-2=1,31

=953,388+(1,31−1) · 852,72=1217,7312

=1931,009+(1,31−1) · 1718,36=2463,7006

=2939,212+(1,31−1) · 2603,88=3746,2598

=3978,343+(1,31−1) · 3501,32=3063,7522

=5043,85+(1,31−1) · 4418,64=6413,6284

=6129,887+(1,31−1) · 5361,8=7792,045

=7245,844+(1,31−1) · 6324,34=9206,3894

=8396,644+(1,31−1) · 7298,8=10 659,582

=9568,188+(1,31−1) · 8275,26=12 133,5186

=10 756,36+(1,31−1)· 9276,56=13 632,1006

=11 949,414+(1,31−1) · 10 303,7=15 143,561

=+(1,31−1) · 11 330,84=16 658,2194

=14 370,662+(1,31−1) · 12 357,98=18 201,6358

=15 622,733+(1,31−1) · 13 410,96=19 780,1306

=16 858,261+(1,31−1) · 14 463,94=21 342,0824

=18 113,555+(1,31−1) · 15 523,38=2925,8028

=19 377,154+(1,31−1) · 16 858,261=24 515,8256

=20 648,635+(1,31−1) · 17 629,34=26 113,7304

=21 934,882+(1,31−1) · 18 714,62=27 736,4142

=23 210,009+(1,31−1) · 19 793,44=29 345,9754

=24 503,899+(1,31−1) · 20 878,72=30 976,3022

=25 799,454+(1,31−1) · 21 957,57=32 606,3007

ВЭК-1=1,33

=953,388+(1,33−1) · 852,72=1234,7856

=1931,009+(1,33−1) · 1718,36=2498,0678

=2939,212+(1,33−1) · 2603,88=3798,3274

=3978,343+(1,33−1) · 3501,32=5133,7786

=5043,85+(1,33−1) · 4418,64=6502,002

=6129,887+(1,33−1) · 5361,8=7899,281

=7245,844+(1,33−1) · 6324,34=9332,8762

=8396,644+(1,33−1) · 7298,8=10 805,578

=9568,188+(1,33−1) · 8275,26=12 299,0238

=10 756,36+(1,33−1)·)· 9276,56=13 817,6318

=11 949,414+(1,33−1) · 10 303,7=15 349,635

=+(1,33−1) · 11 330,84=16 884,8362

=14 370,662+(1,33−1) · 12 357,98=18 448,7954

=15 622,733+(1,33−1) · 13 410,96=20 048,1498

=16 858,261+(1,33−1) · 14 463,94=21 631,3612

=18 113,555+(1,33−1) · 15 523,38=23 236,2704

=19 377,154+(1,33−1) · 16 858,261=24 847,3528

=20 648,635+(1,33−1) · 17 629,34=26 466,3172

=21 934,882+(1,33−1) · 18 714,62=28 110,7066

=23 210,009+(1,33−1) · 19 793,44=29 741,8442

=24 503,899+(1,33−1) · 20 878,72=31 393,8766

=25 799,454+(1,33−1) · 21 957,57=33 045,4521

ВЗП-1=1,36

=953,388+(1,36−1) · 852,72=1251,8505

=1931,009+(1,36−1) · 1718,36=2842,195

=2939,212+(1,36−1) · 2603,88=3850,395

=3978,343+(1,36−1) · 3501,32=5203,805

=5043,85+(1,36−1) · 4418,6=6590,374

=6129,887+(1,36−1) · 5361,8=8006,517

=7245,844+(1,36−1) · 6324,34=9459,363

=8396,644+(1,36−1) · 7298,8=10 951,574

=9568,188+(1,36−1) · 8275,26=12 464,529

=10 756,36+(1,36−1)· 9276,56=14 003,163

=11 949,414+(1,36−1) · 10 303,7=15 555,709

=+(1,36−1) 11 330,84=17 111,453

=14 370,662+(1,36−1) · 12 357,98=18 695,955

=15 622,733+(1,36−1) · 13 410,96=20 316,369

=16 858,261+(1,36−1) · 14 463,94=21 920,64

=18 113,555+(1,36−1) · 15 523,38=23 546,738

Таблица 3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

=19 377,154+(1,36−1) · 16 858,261=25 178,88

=20 648,635+(1,36−1) · 17 629,34=26 818,904

=21 934,882+(1,36−1) · 18 714,62=28 484,999

=23 210,009+(1,36−1) · 19 793,44=30 137,713

=24 503,899+(1,36−1) · 20 878,72=31 811,451

=25 799,454+(1,36−1) · 21 957,57=33 484,6035

4. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА Таблица 4 Тепловой баланс котла

5. РАСЧЕТ ТОПКИ Таблица 5 Расчет топки

Рис 1 Топочная камера с ТШУ

6. РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ПАРОВОГО КОТЛА Таблица 6.1 Расчёт ширмового пароперегревателя

Рис 2 Схема ширмового пароперегревателя

1-выходные коллекторы радиационного пароперегревателя, 2 перебросные коллекторы с впрыскивающими пароохладителями, 3 ввод охлаждающей среды (собственный конденсат или питательная вода), 4-ширмы, 5-подвесные трубы заднего экрана, 6-входные коллекторы конвективного пароперегревателя, 7- дополнительные поверхности нагрева в области ширм, 8-узел крепления Таблица 6.2 Расчёт конвективного пароперегревателя

Таблица 6.3 Расчет второй ступени экономайзера

Таблица 6.4 Расчет второй ступени воздухоподогревателя

Таблица 6.5 Расчёт первой ступени экономайзера

Рис. 3 Водяной экономайзер

1-входные коллекторы; 2-выходные коллекторы; 3-узел крепления труб (стойки и балки); 4-трубы экономайзера Таблица 6.6 Расчет первой ступени воздухоподогревателя

7. УТОЧНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

=1,06

1 Ю. М. Липов, Ю. Ф. Самойлов и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла. М. Энергоатомиздат. 1988 — 207с.

2 М. И. Резников, Ю. М. Липов. Котельные установки электростанций М. Энергоатомиздат. 1987 -287 с.

3 Тепловой расчет котельных агрегатов, нормативный метод. Ленинград, 1973 г.