Расчет парового котла ТП-82

3 РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ

3.1 Расчет  топлива                                     

Состав  Липивецкого угля:

W ^p = 33.0; A ^p = 6,0; S ^p = 0,2; C ^p = 43,7;  Н ^р =3,0; N ^p = 0,6; O ^p = 13,5; α = 1,2.

где W ^p – влага в рабочем топливе, %;

       А ^р – зольность топлива, %;

       S ^р – количество летучей серы, %;

       С ^р – количество углерода, %;

       Н ^р – количество водорода, %;

       N ^р – количество азота, %;

       О ^р – количество кислорода, %;

       α – коэффициент расхода воздуха.

     

Расчет  топлива, расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания, тепловой баланс ПГ, тепловой расчет топочной камеры, расчет радиационного пароперегревателя представлены как приложение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6 Расчет  ширмы

 

Средняя температура газов.

υ_ср=(υ’_г+υ”_г)/2;     (3.47)

 

υ_ср=(1067+1017)/2=1042⁰С

 

υ’_г – температура газов перед ширмой, υ”_г – температура газов за ширмой.

Геометрические  характеристики ширмового пароперегревателя

Рассчитываемая величина	обозначение	размерность	Рабочая формула или обоснование	Расчет
Ширина топки	а	м	По чертежу	7,04
Диаметр и толщина труб	d x δ			32×5
Кол-во ширм	z	шшт		50
Кол-во параллельно включенных труб	n			35
Средний шаг между ширмами	S1	мм		37
Продольный шаг	S2	мм		37
Относительно поперечный шаг	δ1	-	S1/d	1,7
Относительно продольный шаг	δ2	-	S2/d	1,7
Число ширм	z1		a/S1	200
Поверхность нагрева	Fш	мм2	2z1hшc	8660,96
Угловой коэффициент	x		по приложению	0,98
Лучевосприним. поверхность ширм	Нш	мм2	Fш*х	8487,74
Живое сечение для газов	Fср	мм2	2FвхFвых(Fвх+Fвых)	56,8
Живое сечение для пара	fп	мм2		0,16
Эффективная толщина излучающего  слоя	S		1,8/(1/hш+1/с+1/S1)	0.065

Данные расчета  ширм.

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед ширмой	υ’г=υ”т	0С	1067
Энтальпия газов перед фестоном	I’г=I”т	кДж/кг	10428
Температура пара на входе в ширму	t’ш=tрп	0С	353
Энтальпия пара на входе в ширму	i’ш=iрп	кДж/кг	2773,86
Количество тепла отбираемого  при впрыске	∆iпо	кДж/кг	70
Средний объем газов при αт	Vг		6,26
Объемная доля воды Н2О	rН2О	м3/кг(м3)	0,1329
Объемная доля RO2	rRO2		0,1305
Суммарная объемная доля	rn		0,2634
Концентрация золы	μзл	кг/кг(м3)	0,0069
Среднее давление пара	Рср	МПа	106,5

 

Полное  тепловосприятие 1 кг пара в пароперегревателе, кДж/кг

 

∆i_пп=i_пп-i_нп-∆i_по     (3.48)

 

∆i_пп=3460-2612,2+70=918 кДж/кг

 

Лучистое  тепло воспринятое плоскостью входного сечения ширм, м²

 

(3.50)

 

 м²

 

 где  q_{л ш} – тепловая нагрузка ширм, Вт/м²;

      Н^л_вх – лучевоспринимающая поверхность входного сечения ширм, м²;

Теплоизлучение  из топки и ширм на поверхность  нагрева, расположенную за ширмами, кДж/кг

 

(3.51)

 

кДж/кг

 

где а  – степень черноты в ширмах, определяется при средней температуре  газов,

 φ_ш -  угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм

 

-   (3.52)

 

 

При расчете  ширмового пароперегревателя величина Q_{л ш} учитывает обмен между топкой и, ступенями ширм и поверхностей нагрева за ширмами, кДж/кг.

 

Q_{л ш}= Q_{л вх}- Q_{л вых}   (3.53)

 

Q_{л ш}=871,5-12,7=858,8 кДж/кг.

 

Тепло, воспринятое  обогреваемой средой вследствие охлаждения газов, кДж/кг

 

Q_г= Q_б- Q_л ш

(3.54)

Q_г= 1347,15-858,8=488,35 кДж/кг.

 

Энтальпия газов за ширмой, кДж/кг

 

  (2.54)

 

 кДж/кг.

 

I’_г – энтальпия газов на выходе из топки.

 

Тепловосприятие ширмой из условий теплопередачи, кДж/кг

 

      (3.55)

 

 = 480 кДж/кг.

 

где ∆t – температурный напор, k – коэффициент теплопередачи, Вт/м²К.

Для расчета  температурного напора необходимо предварительно определить температуру пара на входе  в ширмовый перегреватель и на выходе из него.

Обычно  при наличии ширмового пароперегревателя первый впрыск осуществляется перед ширмами. В этом случае энтальпия пара на входе в ширмы, кДж/кг.

 

i’_ш=i_{р п} -∆i_впр;    (3.56)

 

i’_ш=2773,86 кДж/кг.

 

Энтальпия пара на выходе из ширмы, кДж/кг.

 

i”_ш= i’_ш+∆ i_ш    (3.57)

 

 i”_ш = 2773,86+275,4=3049,26 кДж/кг.

 

По значению энтальпии пара и давления пара определяется температура пара на входе и на выходе ширм t’_ш и t”_ш.

Средняя температура пара, ⁰С.

 

t_ср=(t’_ш+t”_ш)/2     (3.58)

 

t_с =(412+353)/2=382,5 ⁰С

 

Температурный напор, ⁰С.

 

∆t = υ_ср - t_ср      (3.59) 

 

∆t=1042-382,5=659,5  ⁰С

 

Коэффициент теплопередачи для ширмовой поверхности нагрева, кВт/м²К.

 

     (3.60)

 

 кВт/м²К.

 

 

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м²К.

 

 

α₁=(α_к·π·d/2S·₂·x)+α_л)ζ·10^-3   (3.61)

 

α₁=(110,2·3,14·0,033/2·0,004·0,98)+190) ·0,85· =0,026 кВт/м²К.

 

где α_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м²К, определяеться по приложению, в зависимости от скорости газов.

 

α_к= α_н+C_z+C_s+C_ф       (3.62)

 

α_к= 116+0,1+1+0,95=110,2

 

где C_z,Cs,C_ф – поправочный коэффициенты, учитывающие конструктивные особенности поверхностей нагрева и влияние физических характеристик, температуры и состава газов на коэффициент теплоотдачи, ε – коэффициент загрязнения, м²К/Вт, определяется по приложению. х – угловой коэффициент ширм, определяется по приложению, ζ – коэффициент использования, учитывающий уменьшения тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами, по приложению.   α_л    – коэффициент теплоотдачи излучение Вт/м²К, по приложению, в зависимости от средней температуры потока, температуры стенки и степени черноты продуктов сгорания.

Для запыленного  потока

 

α_л=α·_на     (3.63)

 

α_л=200·0,95=190

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагретому  пару до критического давления, Вт/м²К

 

α₂=α_н·С_d     (3.64)

 

α₂=2200·0,98=2156

 

Средняя скорость пара, м/с

 

ω_п=(D_пп-D_впр) ·V_п/F     (3.65)

 

ω_п=(61,11-1,94) ·0,023888/0,1937=7,03 м/с

 

Температура наружной поверхности загрязнения, ⁰С.

 

t₃=t_ст=    (3.66)

 

⁰С.

 

Найденное значение тепловосприятия ширм Q_т сопоставляется со значением Q_г. Расхождение этих значений не должно превышать 2%.

 

(3.67)

 

%

 

3.7Расчет  фестона

 

Геометрические  характеристики фестона

Расчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснавание	Величина
Наружный диаметр труб	d	мм	по чертежу
Число труб в ряду	z	шт	-
Число рядов	n	шт	-
Длина труб ряда	l	м	-
Поперечный шаг труб	S1	мм	-
Продольный шаг туб	S2	мм	-
Отн.поперечный шаг		-
Отн.продольный шаг		-
Угловой коэфф.пучка	x	-	приложение
Лучевоспринемающая поверхность фестона	Hф	м2
Конвективная поверхность нагрева	Н	м2
Живое сечение прохода газов	fг	м2
Эффективная толщина излучающего  слоя	S	м

 

   Для определения количества тепла,  переданного фестону, по известной  поверхности H_ф и температуре газов за фестоном, решается система из двух уравнений:

уравнение теплового баланса

 

           (2.82)

 

 

и уравнения  теплопередачи

 

               (2.83)

 

 

где - энтальпия газов перед и за фестоном, кДж/кг;

k – коэффициент теплопередачи от газов к обогреваемой среде, Вт/м^{2 .} К;

 и  - количество тепла, полезно отданное газами и воспринятое расчетной поверхностью нагрева фестона, кДж/кг;

- средний температурный  напор в фестоне, 

 

         (2.84)

 

Δt =920-320=600

 

температура кипения  воды при давление в барабане.

 

Данные  для расчета фестона

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Величина
1	2	3	4
Температура газов перед фестоном		С	930
Температура газов за фестоном		С	910
Энтальпия газов перед фестоном		кДж/кг	8451,33
Энтальпия газов за фестоном		кДж/кг	8255,3
Средняя температура		С	600
Средний объем газов при		м /кг	5,933
Объемная доля Н2О		-	0,996
Объемная доля RO2		-	0,141
Суммарная объемная доля		-	0,237
Концентрация золы		Кг/кг	0,047
Температура кипения при давление		С	349,22

 

Коэффициент теплоотдачи k рассчитывается для всех топлив