Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Апреля 2013 в 14:02, курсовая работа
Котельная установка состоит из котлоагрегата, предназначенного для выработки пара за счёт тепла, выделяемого при сжигании в топке органического топлива и ряда вспомогательных устройств, служащих для подачи воздуха в топку, отвода охлаждённых продуктов сгорания, приготовления угольной пыли и подачи её в топку. Котлоагрегат, предназначенный для определённой тепловой мощности, параметров пара и топлива поставляется комплектно котлостроительным заводом.
Все котельные установки разделяют на две основные группы:
- Энергетические
- Производственно-отопительные.
ВВЕДЕНИЕ
5
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1. ТОПЛИВО. ВОЗДУХ. ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ
9
2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛОАГРЕГАТА
13
3. РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ
15
4. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА
24
5. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПУЧКОВ
29
6. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА И РАСЧЁТНАЯ НЕВЯЗКА ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
3. 3. Расчет теплообмена в топке
При поверочном расчете температуру газов на выходе из топки Jт//определяют по серии номограмм, представленных в нормативном методе. Для этого необходимо знать:
Расчет теплообмена в топке ведется в табличной форме.
3. 3. 1. Ориентировочное значение температуры газов на выходе из топки Jт//
Для твердого топлива принимается 900 – 1000 0С (на 60 – 100 0С меньше температуры начала деформации золы), для жидкого топлива 950 – 1050 0С, для газа 1000 – 11000С. В результате расчета топки эта температура уточняется, затем проверяется на условие устойчивого горения( нижний предел) и на предотвращение шлакования (верхний предел температур).
3. 3. 2. Полезное тепловыделение в топке. Адиабатная температура горения
Полезное тепловыделение в топке Qп т, кДж/кг (кДж/м3)
Qп т = , (18)
где: Qрр- располагаемая теплота топлива;
Qв – количество теплоты, вносимой в топку воздухом
- при наличии
Qв = (αт - Δ αт - Δ αпл)Iг в0 + (Δ αт + Δ αпл)Iх в0 (19)
-при отсутствии
Qв = αт Iх в0 . (20)
Значения присосов воздуха в топке и пылеприготовительной установке определяются по табл.XVI[1].
Адиабатная температура
3. 3. 3. Учет характера распределения температуры в топке
Для учета характера распределения температуры в топке служит параметр М:
М = 0,54 – 0,2хт – при сжигании газа и мазута,
М = 0,59 – 0,5хт –при камерном сжигании высокореакционных топлив и слоевом сжигании всех топлив,
М = 0,56 – 0,5хт – при камерном сжигании тощих углей и антрацитов, а также каменных углей с повышенной зольностью;
хт – относительное положение в топке максимума температуры:
хт = 0,1 –для слоевых топок с пневмомеханическим забрасывателем,
хт = хг + Δ х – для камерных топок с горизонтальным расположением горелок, где
хг = hг / Нт – относительный уровень расположения горелок,
hг – уровень расположения оси горелки от пода топки, Нт – общая высота топки от пода (середины холодной воронки) до середины выходного окна, (м),
Δ х – поправка, учитывающая смещение максимума температуры в топке относительно уровня расположения горелок.
Для газомазутных топок при Qк а >20 Гкал/ч Δ х=0, при
Qк а <20 Гкал/ч Δ х=0,15.
При сжигании угольной пыли рекомендуется Δ х=0,1для прямоточных горелок и Δ х=0 для вихревых.
Величина М не должна приниматься больше 0,5 для камерных топок
3. 3. 4. Степень черноты факела
При сжигании твердого топлива эффективная степень черноты факела зависит от излучательной способности трехатомных газов и твердых частиц золы и кокса. Расчет ведется в последовательности, указанной в таблице 35 с учетом данных таблицы 34.
Таблица 6 - Значения ккокс для различных способов сжигания углей.
Вид топлива |
Величина ккокс при: | |
слоевом сжигании |
камерном сжигании | |
Тощий уголь, полуантрацит, антрацит |
0,3 |
1,0 |
Бурый, каменный уголь, торф |
0,15 |
0,5 |
При сжигании газа и мазута происходит частичное термическое разложение углеводородов с образованием сажистых частиц. Суммарная излучательная способность газомазутного факела определяется излучательной способностью светящейся части пламени (раскаленные сажистые частицы и трехатомные газы) и не светящейся части пламени (трехатомные газы).
Эффективная степень черноты газомазутного факела
аф =т асв + (1-т) аг, (21)
где: асв , аг -степень черноты которой обладал бы факел при заполнении всей топки только светящимся пламенем или только несветящимися газами,
т – коэффициент, учитывающий заполнение объема топки светящимся пламенем.
При тепловом напряжении топки qv = ВрQpp≤ 400 кВт/м3 независимо от нагрузки т = 0,1 для газа и т = 0,55 для мазута. При qv≥ 1000 кВт/м3, т = 0,6 для газа и т = 1,0 для мазута.
При 400< qv < 1000, значение т находят линейной интерполяцией.
Степень черноты светящейся асв и несветящейся аг,частей факела находят по формулам:
асв = 1 – е-КcвРS , аг, = 1 – е-Кн сРS . (22)
Коэффициент ослабления лучей несветящимися газами
кн с = кг rП., (23)
а коэффициент ослабления лучей светящейся частью пламени
кс в
= кн с + кс ,
где кс - коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами,
кс =0,3 (2-αт)(1,6 Тт / 1000 – 0,5) (25)
Ср,Нр – содержание углерода и водорода в топливе, для газообразного топлива:
, (26)
3. 3. 5. Определение температуры газов на выходе из топки
Расчетная температура на выходе из топки определяется из справочных материалов. Последовательность определения Jт// обозначена штриховой линией.
Таблица 7 - Поверочный расчет теплообмена в топке.
Определяемая величина |
Обозначен. |
Ед. изм. |
Способ определения |
Результат |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1.Среднее значение коэфф. тепловой эффек- тивности топки |
Ψср |
из табл. 5 |
0,0098 | |
2.Эффективная тол щина излучающего слоя |
S |
м |
3,6 Vт / Fcm |
10,4 |
3.Полная высота топки |
Hт |
м |
по констр. размерам |
35 |
4.Высота расположения горелок |
hг |
м |
по констр. размерам |
11,67 |
5. Относительный уровень расположения горелок
|
хг |
hг / Hт |
0,33 | |
6.Параметр,учитывающий распределение температуры в топке |
М |
I |
п.3.3.3 |
249,19 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
7.Коэффициент избыт ка воздуха на выходе |
αm |
табл. 2 |
1,2 | |
8. Присос воздуха |
Δαm |
табл. 2 |
- | |
9. Присос воздуха в системе пылеприготовления |
Δαпл |
из справочных материалов |
0,25 | |
10.Температура горячего
воздуха (при наличии |
tгв |
0С |
по предварительному выбору табл.2 |
420 |
11.Энтальпия горячего воздуха |
I0гв |
|
табл. 4 |
4200 |
12.Энтальпия холодного воздуха |
I0хв |
|
табл. 5 |
188,254 |
13.Количество теплоты, вносимое в топку воздухом |
Qв. |
|
п.3.3.2, ф-лы (18), (20) |
3837,56 |
14.Полезное тепловыделение .
|
Qпт |
|
п.3.3.2., ф-ла (18) |
21120,84 |
15.Адиабатическая температура горения
|
Jа |
0С |
п.3.3.2. |
1142 |
16. Температура газов на выходе из топки |
Jт// |
0С |
по выбору п.3.3.1 |
900 |
17. Энтальпия газов на выходе из топки |
Iт// |
|
табл. 3 |
9691,8 |
18. Объемная доля: -водяных паров -трехатомных газов |
rН2О rRO2 |
табл. 2 |
0,083 0,14 | |
19. Суммарная объемная доля трехатомных газов |
rП |
табл. 2 |
0,223 | |
20. Произведение |
РпS |
м.мПа |
1 | |
21.Коэфф.ослабления лучей: -трехатомными газами -золовыми частицами -коксовыми частицами |
кг кзл
ккокс |
из справочных материалов, табл. 6 |
0,4 68,5
0,5 | |
22.Концентрация золы в газах |
μзл |
табл. 2 |
0,048 | |
23.Коэффициент ослабления лучей топочной средой (для твердого топлива) |
К |
|
кгrп + кзл μзл+ + ккокс |
0,996 |
24. Суммарная сила поглощения топочного объема |
КРS |
0,996 | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
25.Степеньчерноты факела(для твёрдого топлива) |
аф |
1 – е-KPS |
0,68 | |
26. Коэффициент, учитывающий заполнение топки светящимся пламенем) |
m |
из справочных материалов |
- | |
27. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами |
кс |
|
п.3.3.4, ф-ла (25) |
- |
28. Коэффициент ослабления лучей несветящимися газами |
кнс |
|
кг rП |
- |
29. Произведение |
Кнс P S |
- | ||
30. Степень черноты несветящейся части факела |
аг |
1 – е-Kнс PS |
- | |
31.Коэффициент ослабления лучей светящейся частью пламени |
ксв |
|
кнс+ кс |
- |
32. Степень черноты светящейся части факела |
асв |
1 – е-Kсв PS |
- | |
33.Эффективная степень черноты газомазутного факела |
аф |
m асв + (1-m)аг |
- | |
34.Тепловая нагрузка стен топки |
qF |
|
63,932 | |
35.Отношение площади зеркала горения к площади стен (для слоевой топки) |
ρ |
R/Fст |
- | |
36.Температура газов на выходе из топки |
Jт// |
0С |
из справочных материалов |
1600 |
37.Энтальпия газов на выходе из топки |
Iт// |
|
табл.3 |
19047,1 |
38.Общее тепловосприятие топки |
Qл |
|
φ(Qпт- Iт//) |
382,78 |
3. 3. 6. Проверка правильности определения Jт// и ее соответствия условиям эксплуатации
Если расчетная температура Jт/
Полученную из расчета температуру на выходе из топки следует проверить на устойчивость горения и отсутствие шлакования поверхностей, расположенных в выходном окне топки, согласно данных таблиц 8 и 9
Таблица 8 – Минимально допустимые температуры газов на выходе из топки при слоевом и камерном сжигании твердых топлив
Топливо |
Тип топки | ||
слоевая |
камерная | ||
открытая |
с пережимом | ||
Антрацит и тощие угли |
800 |
860 |
820 |
Каменные угли с Vг<20% |
750 |
830 |
800 |
Каменные угли с Vг>20% |
730 |
820 |
800 |
Бурые угли |
720 |
800 |
- |
Кусковый торф |
700 |
- |
- |
Фрезерный торф |
- |
800 |
- |
Таблица 9 - Максимально допустимые температуры
газов на выходе из топки
Топливо |
Температуры газов |
Антрацитовый штыб, полуантрацит, тощие угли |
1050 |
Кизеловский уголь |
1050 |
Донецкий уголь (ГСШ) |
1000 |
Подмосковный уголь (Б) |
1000 |
Кемеровский уголь (Б) |
1000 |
Кемеровский уголь (СС) |
1050 |
Ангренский уголь (Б) |
950 |
Канско-Ачинский, Ирша-Бородинский, Назаровский угли |
950 |
Сланцы северо-западного |
900 |
Фрезерный торф |
950 |
4. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА
Конвективными называются
такие поверхности, в которых
процесс передачи теплоты осуществляется
путем конвективного
При установившемся тепловом состоянии количество теплоты, отданное греющим теплоносителем (газами) Qг, равно количеству теплоты, воспринятому нагреваемым теплоносителем (водой, воздухом) Qт .
Тепло, отданное продуктам сгорания, определяется уравнением теплового баланса:
Qг = φ (I/ - I// + Δα Iпрс), кДж/кг (кДж/м3), (27)
Где φ – коэффициент сохранения теплоты,
I/, I// - энтальпия газов на входе в рассчитываемую поверхность нагрева и на выходе из нее,
Δα – присос воздуха на рассчитываемом участке газохода,
Iпрс – энтальпия присасываемого воздуха, определяется по диаграммеI – J при температуре присасываемого воздуха (300С), или по формуле:
I0прс = 39,8 V0.
Тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью, определяется уравнением теплопередачи:
Qт = K H Δt / Bр ,
кДж/кг (кДж/м3),
где K – коэффициент теплопередачи, Вт/м2 К,
Н – Расчетная площадь поверхности нагрева, м2
Δt – Средний температурный напор, 0С
Bр – Расчетный расход топлива, кг/с.
Расчет конвективных поверхностей нагрева может быть конструктивным и поверочным. Поверочный расчет является более общим и выполняется для определения температур по тракту продуктов сгорания. В результате конструктивного расчета определяется величина поверхности нагрева и выбираются ее конструктивные элементы.
4. 1. Определение конструктивных характеристик и расчетной скорости продуктов сгорания
4. 1. 1. Выполнение эскиза рассчитываемой конвективной поверхности нагрева и описание ее конструкции: характер расположения труб (коридорный, шахматный), способ омывания( продольный, поперечный), диаметр и количество труб, продольный и поперечный шаги, число труб по ходу газов и т.д.
4. 1. 2. Рассчёт площади поверхности нагрева, м2:
H = π d l z,
где d – наружный диаметр трубы, м
l - средняя длина труб в свету, м;
z – общее число труб, расположенных в газоходе.