Паровой котел КЕ-25-14С

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Января 2013 в 13:09, курсовая работа

Описание

ЗАДАНИЕ:
Выполнить проект стационарного парового котла в соответствии со следующими данными:
– тип котла КЕ–25–14с, – паропроизводительность, D, кг/ч 24000, – давление пара, Р, МПа 1,35, – температура пара,tп, ºС 194, – температура питательной воды, tпв1, ºС 105, – непрерывная продувка, рпр, % 5, – топливо уголь Ирша-бородинское (Б2).

Содержание

Задание……………………………………………………………….…......
1 Характеристика котлоагрегата…………………………........................
1.1 Техническая характеристика котла КЕ-25-14С……………………
2 Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания……………………
2.1 Определение количества продуктов сгорания……………………
2.2 Определение энтальпии продуктов сгорания…………………….
3 Поверочный тепловой расчет…………………………………………..
3.1 Предварительный тепловой баланс………………………………..
3.2 Расчет теплообмена в топке………………………………………..
3.3 Расчет теплообмена в конвективной поверхности……………….
3.4 Расчет экономайзера………………………………………………..
4 Окончательный тепловой баланс………………………………………
Вывод……………………………………………………………………….
Библиографический список……………………………………………….

Работа состоит из  1 файл

курсач КЕ-25.doc

— 1.07 Мб (Скачать документ)

 

 

2.2  Расчет  энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Дымовые газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, в рабочем процессе парового котла являются теплоносителем.

Энтальпией дымовых  газов по какой-либо температуре  называется количество теплоты, расходуемое на нагрев газов, полученных от сгорания одного килограмма топлива от 0º до этой температуры при постоянном давлении газов в топке.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются в диапазоне температур 0…2200ºС с интервалом в 100ºС по следующим формулам и представлены в таблице 2.2.

Энтальпия теоретически необходимого воздуха при α=1 и расчетной  температуре  определяется:


, кДж/кг,


где - удельная энтальпия воздуха, кДж/м3

Энтальпия теоретически необходимого воздуха при α=1 и  расчетной температуре  определяется интерполяцией:

, кДж/кг

Действительная энтальпия продуктов  сгорания (дымовых газов) при α>1, определяется:


, кДж/кг

где теоретическая энтальпия продуктов сгорания при α=1

, кДж/кг

Энтальпия летучей золы

, кДж/кг

Удельные энтальпии  , кДж/кг


определяются по справочным таблицам.

 

Таблица 2.2. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

,°С

, ккал/кг

, ккал/кК

, кДж/кг

, кДж/кг

, кДж/кг

, кДж/кг

За топкой

За конвектив-ным пучком

За эконо-майзером

Значения 

за поверхностью

1,3

1,35

1,45

30

41

   

172

       

100

134

166

4,6

561

695

   

952

200

269

337

9,6

1127

1412

 

1816

1928

300

408

512

15

1709

2145

 

2758

2929

400

548

694

20,52

2296

2908

 

3737

3961

500

692

880

26,106

2899

3687

 

4728

5018

600

840

1069

31,92

3519

4479

 

5742

5094

700

991

1265

37,734

4152

5300

 

6791

7206

800

1144

1456

43,7

4793

6100

7581

7821

8300

900

1297

1671

49,87

5434

7001

8681

8953

 

1000

1453

1880

56,08

6088

7877

9759

10064

 

1100

1614

2089

62,5

6762

8753

10846

11181

 

1200

1775

2300

68,7

7437

9637

11937

12309

 

1300

1936

2516

77,5

8112

10542

13053

   

1400

2102

2736

90,23

8807

11464

14196

   

1500

2267

2955

100,2

9499

12381

15331

   

1600

2432

3177

106,9

10190

13312

16476

   

1700

2597

3400

117,6

10881

14246

17627

   

1800

2763

3624

124,6

11579

15184

18782

   

1900

2932

3852

136

12285

16140

19961

   

2000

3102

4079

143,1

12997

17091

21133

   

2100

3271

4308

 

13705

18050

     

2200

3440

4536

 

14414

19006

     

 

 

 

 

 

 

 

3  ПОВЕРОЧНЫЙ  ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЕТ

 

3.1  Предварительный тепловой баланс котла

При работе парового котла все поступившее в него тепло расходуется на выработку полезного тепла, содержащегося в паре, и на покрытие различных потерь тепла. Суммарное количество тепла, поступившего в котел, называют располагаемым теплом. Между теплом, поступившем в котел и покинувшем его, должно существовать равенство (баланс).

Тепловой баланс котла составляется применительно к одному килограмму топлива при установившемся (стационарном) режиме работы котла.

Располагаемое тепло топлива

Qр = Qнр = 15670 кДж/кг


Потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива


q3 = 0.5%

Потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива

q4 = q4 шл + q4 ун = 1,5 + 4,5 =6%


где потеря со шлаком q4 шл = 1,5%,

потеря с уносом q4 ун = 4,5%

Потеря тепла от наружного охлаждения


q5 = 1,2%

Потеря с теплом шлака


q6 =

где доля золы топлива переходящая в шлак

Температура удаляемого шлака принимается


Энтальпия удаляемого шлака при

шл = 560 кДж/кг


 

 

Потеря тепла с уходящими  газами.

Температура уходящих газов (принимается с последующим уточнением)

Энтальпия уходящих газов


Iух =1440 кДж/кг

Температура воздуха, присасываемого в газоходы поверхностей нагрева

tпрс = tхв = 30°С

Энтальпия воздуха, присасываемого в газоходы

Iпрс = I0 хв = 172 кДж/кг

Потеря тепла с уходящими  газами

q2 =

Коэффициент полезного  действия котла (брутто)

Коэффициент сохранения тепла


Полное количество тепла, полезно  отданное в котельном агрегате, определяется по формуле


, кВт

где количество насыщенного  пара

т/ч = 6,66 кг/сек,

энтальпия насыщенного пара при Р=1,35 МПа


″ =2789,3 кДж/кг

энтальпия продувочной (кипящей) воды

′ =822,9 кДж/кг

Давление питательной  воды на входе в котел принимается  на 10% больше давления среды в барабане

Рпв = 1,1·1,35 = 1, 4 МПа

Энтальпия питательной  воды при tпв =105°С

=420 кДж/кг


Расход продувочной  воды

кг/сек

Полное количество тепла, полезно отданное в котельном  агрегате:

кВт

Полный расход топлива, подаваемого в топку

кг/сек

Полный расход топлива  с учетом механической неполноты  сгорания

кг/сек =4048 кг/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2  Расчет  теплообмена в топке

Целью поверочного расчета теплообмена в топке является определение температуры газов за топкой и количества тепла, переданного газами поверхности нагрева топки.

Эта теплота может  быть найдена только при известных  геометрических размерах топки: величине лучевоспринимающей поверхности, Нл, полной поверхности стен, ограничивающих топочный объем, Fст, величине объема топочной камеры, Vт.

Рис. 3.1 – Эскиз парового котла КЕ-25-14С

 

Лучевоспринимающая поверхность  топки находится как сумма  лучевоспринимающих поверхностей экранов, т.е.

Нл = Нлэ + Нпэ + Нзэ,

где  Нлэ – поверхность левого бокового экрана,

Нпэ – поверхность правого бокового экрана;

Нзэ – поверхность заднего экрана;

Угловой коэффициент экрана

χ =1


Ввиду сложности определения длин трубок, величину лучевоспринимающей поверхности нагрева возьмем из технической характеристики котла:

Нл = 91 м2

Полная поверхность стен топки, Fст, вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры:

Fст = Fпэ + Fзер. + Fa , м2

где поверхность стен закрытых экранами равна лучевоспринимающей поверхности Fпл = Нл = 91 м2,

активная площадь зеркала горения  из технической характеристики котла

Fзер = 13,5 м2,

площадь, не защищенная трубами фронтового экрана

Fа = 5 м2

Полная поверхность стен топки

Fст = 91+13,5+5 =109,5 м2

Объем топочной камеры сложной конфигурации приведем к простой сумме объемов:

Vт = Vп + Vз , м3

где объем передней части топочной камеры

= 0,5·(4,93+4,225)·2,71·2,6= 32,3 м3,

объем задней части топочной камеры

Vз = 0,5·(3,2+1,825)·2,71·2,25= 15,31 м3

Объем топочной камеры

Vт = 32,3+15,31=47,61 м3

Эффективная толщина  излучающего слоя

S = 3,6Vт/Fст =3,6·47,61/109,5 =1,57 м


Полезное тепловыделение в топке  определяется по формуле

, кДж/кг


где тепло, вносимое в топку воздухом

Qв = ∆αт·I0 хв = 0,1·172 =17,2 кДж/кг

 Полезное тепловыделение в  топке

кДж/кг

Теоретическая (адиабатическая) температура  горения топлива


( )

Температура газов на выходе из топки принимается предварительно

( )

Энтальпия газов на выходе из топки  при принятой температуре


Iт″ = 9220 кДж/кг

Средняя суммарная теплоемкость продуктов  сгорания топлива

кДж/(кг·К) =

=2,65 ккал/(кг °С)

Степень черноты факела

Эффективная степень черноты  факела (топочной среды) определяется


где коэффициент ослабления лучей  топочной средой определяется


k = kгrn + kзлμзл + kкоксχ1χ2 , 1/(м·кгс/см2)

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

kзлμзл = 67,5·0,001 = 0,067 1/(м·МПа)


где kзл = 6,75 1/(м·кгс/см2) =67,5 1/(м·МПа)

 

 

Эффективный коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами

kкоксχ1χ2 = 1·0,5·0,03 = 0,015 1/(м·кгс/см2) = 0,15 1/(м·МПа)


где kкокс = 1 1/(м·кгс/см2)

χ1 = 0,5

χ2 = 0,03

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

kгrn = 8,1·0,207 = 1,68 1/(м·МПа)


где kг = 0,81 1/(м·кгс/см2) = 8,1 1/(м·МПа)

рns = p·rn·s = 1·0,205·1,57 =0,321 м·кгс/см2

Коэффициент ослабления лучей топочной средой

k = 1,66 + 0,067 + 0,15 =1,8 1/(м·МПа) = 0,2 1/(м·кгс/см2)

Эффективная степень черноты  факела


где kрs = 0,2·1·1,57 =0,31


Параметр М = 0,59 - 0,5 χт = 0,59 – 0,5·0 =0,59


где  χт= 0

Степень черноты слоевых топок  определяется

,


где ρ = R/Fст = 13,5/109,5 = 0,123

R = Fзер = 13,5 м2

Коэффициент тепловой эффективности


ψ = χ·ξ = 1·0,6 = 0,6

где коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения, принимается


ξ = 0,6


χ = 1

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности


 

 

Степень черноты слоевых топок

Расчетная температура газов на выходе из топки


°С

Полученная расчетом температура  газов на выходе из топки не отличается от принятой более чем на 100 °С.

Энтальпия газов на выходе из топки  при расчетной температуре

IT″ = 8853 кДж/кг

Количество тепла, воспринятое  в топке излучением

Qлт = φ·(Qт - IT″) = 0,986·(20263-10548) = 9579 кДж/кг

Расчетное теплонапряжение топочного  объема

кВт/м3 = 319, 2·103 ккал/(м3·час)

Допустимое тепловое напряжение топочного объема


qv доп = 250 ÷ 400·103 ккал/(м3·час)

= 291÷ 465 кВт/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3  Расчет теплообмена в конвективной поверхности

Тепловой расчет конвективной поверхности служит для определения  количества передаваемого тепла и сводится к решению системы двух уравнений – уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи.

Расчет выполняется для 1 кг сжигаемого топлива при нормальных условиях.

Тепло отданное газами определяется

Q = φ·(I′ - I″ + ∆α·I0 прс) , ккал/кг


где коэффициент сохранения тепла  определен ранее

φ = 0,986

Энтальпия газов на входе в конвективный пучок

I′ = Iкп′ = Iт″ = 8853 кДж/кг

Расчетная температура газов на выходе из конвективного пучка принимается  предварительно

°С

Энтальпия газов на выходе из конвективного  пучка

I″ = Iкп″ = 3247 кДж/кг

Количество тепла, вносимого присасываемым  воздухом

∆α·I0 прс = ∆αкп·I0 хв = 0,05·172 =8,6 кДж/кг

Тепло отданное газами

Q = Qкпб = 0,986·(8853 – 3247 +8,6) = 5614 кДж/кг

Температурный напор определяется по формуле:

°С


где температура нагреваемой среды (при рабочем давлении) по таблицам насыщенного пара определена как температура кипения воды и равна 194 °С.

Расчетная температура потока дымовых  газов


°С

Расчетная скорость дымовых газов  определяется по формуле:

, м/сек

 

где площадь живого сечения  для поперечно омываемых гладкотрубных пучков

F = a·b - z1·l·d - Fбар = 2,75·2,32 - 22·2,58·0,051 - 3,14·0,52 = 2,7 м2

где a и b - размеры газохода,

число труб в ряду z1 = 22,

d и l - диаметр и средняя длина труб,

Fбар  - площадь сечения, занятая выступающими частями барабанов.

Расчетная скорость дымовых газов:

, м/сек

Коэффициент теплоотдачи от газов  к стенке определяется по формуле


α1 = ζ·(αк + αл ) , ккал/(м2·час·°С)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется:


αк = αн·Сz·Cs·Cф , ккал/(м2·час·°С)

Поправка на число рядов труб по ходу газов

Сz = 1

Относительный продольный шаг


Информация о работе Паровой котел КЕ-25-14С