Курсовой проект - Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е - 75 - 40К
Подождите немного. Документ загружается.
1100 2525 2157 431.4 2956.4 290
1000 2278 1942 388.4 2666.4 298
900 2022 1732 346.4 2368.4
Паропе- 700 1531 1325 304.75 1833.75 282.7
регрева- 600 1295 1122 258.06 1555.06 274.3
тель 500 1066 925 212.75 1278.75 270.2
пе
”
=1,23 400 840 733 168.59 1008.59
Эконома- 500 1066 925 231.25 1297.25 274
йзер 400 840 733 183.25 1023.25 266
эк
”
=1,25 300 621 545 136.25 757.25 259.3
200 408 360 90 498
Воздухо- 300 621 545 152.6 773.6 264.8
подогре- 200 408 360 100.8 508.8 256.7
ватель 100 202 179 50.12 252.12
ух
=1,28
Тепловой баланс парового котла.
Определение расчётного расхода топлива.
а) Потеря тепла с химическим недожогом топлива:
q
3
= 0,5 % для природного газа ;
Потеря тепла с механическим недожогом топлива:
Для котлов с паропроизводительностью Д = 50 т/ч,
q
4
= 0 % .
б) Энтальпия теоретически необходимого количества холодного
воздуха:
J
0
х.в.
= 9,5 V
0
= 9,5 9,52 = 90,44 ккал/кг.
в) Потеря тепла с уходящими газами:
q
2
= (Q
2
/ Q
P
р
) 100 = ( J
ух
-
ух
J
х.в.
)/ Q
P
P
(100 - q
4
)
при t
ух
= 125
0
С определяем J
ух
, интерполируя по таблице 3:
J
ух
= J
ух( 100)
+ ( 125
0
С -100
0
С) (J
ух( 200)
- J
ух( 100)
) / (200
0
С -
- 100
0
С);
J
ух
= 432,27 + ( 125 - 100) ( 872,35 – 432,27 ) / 100 =
= 542,29 ккал/ кг
Для природного газа имеем: Q
P
P
= Q
н
с
= 8570 ккал/ кг.
q
2
= ( J
ух
-
ух
J
х.в.
)/ Q
P
P
(100 - q
4
);
q
2
= ( 542,29 - 1,27 90,44) / 8570 ( 100 - 0) = 4,987%
Потеря тепла от наружного охладителя:
q
5
= 0,94 % для котлов с паропроизводительностью Д = 50 т/ч
Потери тепла с физическим теплом шлака:
Потери тепла с физическим теплом шлака не учитываем, q
6
= 0.
Определение КПД парового котла брутто:
ка
бр
= 100 - ( q
2
+ q
3
+ q
4
+ q
5
+ q
6
);
ка
бр
= 100 - ( 4,987 + 0,5 + 0 + 0,94 + 0 ) = 93,573 %
Коэффициент сохранения тепла:
= 1 - ( q
5
) / (q
5
+
ка
бр
) ;
= 1- ( 0,94) / ( 0,94 + 93,573) = 0,99
Расход топлива подаваемого в топку:
B = (Q
пк
/ Q
P
P
ка
бр
) 100 ;
где Q
пк
= Д
к
( i
пе
- i
пв
) 1000 ;
По Р
пе
= 40 кгс/ см
2
и t
пе
= 445
0
С находим из таблицы № 7
i
пе
= 792,6 ккал/кг
Р
пв
= 1,08 Р
б
= 1,08 45 = 48,6 кгс/ см
2
По Р
пв
= 48,6 кгс/ см
2
и t
пв
= 140
0
С находим i
пв
= 141,3 ккал/ кг
Количество теплоты полезно отданное в паровом котле:
Q
пк
= Д
к
( i
пе
- i
пв
) 1000 ;
Q
пк
= 50 ( 792,6 – 141,3) 1000 = 32565000 ккал/ ч
Расход топлива подаваемого в топку:
В = Q
пк
/ ( Q
P
P
ка
) 100 ;
В = 32565000 / ( 8570
.
93,573)
.
100 = 4060,87 кг/ ч
Расчетный расход фактически сгоревшего топлива с учётом механической
неполноты горения:
В
Р
= В ( 1 - q
4
/ 100) ; q
4
= 0; В
Р
= В = 4060,87 кг/ ч
Поверочный расчёт топки.
Поверочный расчет топочной камеры.
l
ст
= l
7-8-9
= ( 141 + 223) 40 / 1000 = 14,56 м
l
ст
1
= l
9-10-1
= ( 51 + 40) 40 / 1000 = 3,64 м
l
ст
3
= l
3-4-5
= ( 220 + 10) 40 / 1000 = 9,2 м
l
ст
31
= l
1-2-3
= ( 40 + 51) 40 / 1000 = 3,64 м
l
ок
= l
5 - 6 - 7
= (17 + 95) 40 / 1000 = 4,48 м
F
ст
б
= F
10 - 2 - 3 - 9
+ F
9 - 3 - 4 - b
+ F
4 - 6 - с
+ F
6 - d - 8 - a
+ F
a - e - 7
+
+ F
6 - e - f - h
+ F
f - h - 7
+F
8 - d - c - b
F
10 - 2 - 3 - 9
= / трапеция/ = (( 80+144)/2) 40 (40/10
3
)
2
= 7,168 м
2
F
9 - 3 - 4 - b
= / прямоугольник/ = 144 219 ( 40/ 10
3
)
2
= 50,4576 м
2
F
4 - 6 - с
= / треугольник/ = 0,5 18 20 ( 40/ 10
3
)
2
= 0,288 м
2
F
6 - d - 8 - a
= / трапеция/ = (( 108+124)/2) 16 ( 40/10
3
)
2
=
= 2,9696 м
2
F
a - e - 7
= / треугольник/ = 0,5 80 88 (40/10
3
)
2
= 5,692 м
2
F
6 - e - f - h
= / трапеция/ = (( 28+6)/2) 82 (40/10
3
)
2
= 2,2304 м
2
F
f - h - 7
= / треугольник/ = 0,5 6 8 (40/10
3
)
2
= 0,0384 м
2
F
8 - d - c - b
= / прямоугольник/ = 4 124 (40/10
3
)
2
= 0,7936 м
2
F
ст
б
= ( S
1
б
+S
2
б
+S
3
б
)/ 3 = (90+90+75)/3 = 85 мм = 0,085 м
F
горелки
= 3 ( d
2
/ 4) (40/10
3
)
2
= 3(3,1428/ 4)(40/10
3
)
2
=
= 2,9541 м
2
Площадь стен топки:
F
ст
т
= F
ст
+ F
ст
/
+ F
ст
3
+ F
ст
3 /
+ F
ок
= 91,9464 + 22,9866 + + 2
69,5776 + 58,048 + 22,9866 + 28,2912 = 363,464 м
2
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в
целом:
ср
= [
(F
ст
- F
ст
i
) +
(F
ст
/
- F
ст
/
) + 2
( F
ст
- F
ст
i
)
+
(F
ст
- F
ст
i
) +
ок
F
ок
]/ F
ст
т
;
ср
= [ 0,4437 (91,9464 - 2,9541) + 0,4437 22,9866 + 2
0,4383 69,5776 + 0,4437 58,098 + 0,4437 22.9866 + 0.4437
28.2912]/ 363,464 = 0,4380
Активный объём топочной камеры:
V
т
= F
ст
b
т
= F
ст
b
ст
= 69,5776 6,315 = 439,3825 м
2
Эффективная толщина излучающего слоя в топке:
S
т
= 3,6 ( V
т
/ F
ст
т
) = 3,6 ( 439,3825 363,464) = 4,3519 м
Расчёт теплообмена в топке:
Полезное тепловыделение в топке:
Q
т
= Q
р
р
(( 100 - q
3
- q
4
- q
6
)/ (100 - q
4
)) + Q
в
- Q
в.вн
где Q
в
количество тепла вносимого в топку с воздухом, а
Q
в.вн
= 0 т.к. используемым топливом является уголь
Q
в
= Q
гв
+ Q
хв
= (
т
//
-
т
-
пл
) J
гв
0
+ (
т
+
пл
) J
хв
0
где
пл
= 0,04 для среднеходных молотковых мельниц ( СММ)
при t
гв
= 260
0
С J
гв
0
= 471 ккал/ кг
J
гв
0
= 360 + 60(( 545 - 360)/ 100) = 471 ккал/ кг
Q
в
= ( 1,2 - 0,1 - 0,04) 471 + ( 0,1 + 0,04) 53,77 =
= 506,787ккал/ кг
Q
т
= 5150 ((100 - 0,5 - 1,5)/ ( 100 - 0,5)) + 506,787 =
= 5579,15 ккал/ кг
J
а
= Q
т
По J
а
и
т
//
находим
а
методом интерполяции
а
=
а(2000)
+ ( J
а
- J
(2000)
) ((
( 2100)
-
( 2000)
)/ ( J
( 2100)
- J
( 2000)
))
а
= 1900 + ( 5579,15 - 5418,6) (( 100)/ ( 5736,8 - 5418,6)) =
= 1950,57
0
С
Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки
М = А - В x
т
, где А = 0,59 В = 0,5 для А
п
< 6
x
т
= x
г
+ x , где x = 0,1
x
г
= h
г
/ H
т
, где h
г
= 93 (40/ 10
3
) = 3,72;
Н
т
= 312 ( 40/ 10
3
) = 12,48
x
г
= 3,72/ 12,48 = 0,2981
x
т
= 0,2981 + 0,1 = 0,3981
М = 0,59 - 0,5 0,3981 = 0,39095
Принимаем ориентировочно
т
//
= 1070
0
C
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания
( V
c
)
ср
= ( Q
т
- J
т
//
)/ (
а
-
т
//
)
По
т
//
= 1070 находим по таблице ( 2.3) J
т
//
= 2872,4 ккал/ кг
( V
c
)
ср
= ( 5579,15 - 2872,4)/ ( 1950,57 - 1070) = 3,074
Суммарный коэффициент ослабления лучей топочной камеры
k = k
г
r
п
+ k
зл
зл
+ k
кокс
1
2
По монограмме 3, по r
п
= 0,224 и по r
H2O
= 0.084
P
п
S
т
= r
п
S
т
= 0,2244,3519 = 0,9748
определяем k
г
= 0,46
По монограмме 4 по
т
//
= 1070 определяем k
зл
= 6,9;
зл
= 0,0235 по таблице 2.1; k
кокс
= 1;
1
= 0,5;
2
= 0,1
k = 0,46 0,224 + 6,9 0,0255 + 1 0,5 0,1 = 0,32899
Определяем степень черноты факела
a
ф
= 1 - e
-kPSт
; где Р = 1 кгс/ см
2
a
ф
= 1 - е
-0,32899
4,3519
= 0,761
Определяем степень черноты топки
a
т
= a
ф
/ a
ф
+ ( 1 - a
ф
)
ср
;
a
т
= 0,76/ 0,76
+ ( 1 - 0,76 ) 0,438 = 0,879
Температура газов на выходе из топки
т
//
= ( T
а
/ M (( 4.9
ср
F
ст
т
a
т
Т
а
3
)/ ( 10
8
B
р
( V
c
)
ср
)
0,6
+ 1) - 273; где Т
а
=
а
+ 273 = 2223,57
0
С
т
//
= ( 2223,57
/ 0,39095 (( 4.9 0,438 363,464 0,879
223,57)/ / ( 10
8
0,99189 10142,5844 3,074 + 1))
0,6
- 273 = 1060,67
0
С
Принимаем
т
//
= 1060,67 как расчётную, по
т
//
= 1060,67 и
т
//
= 1,2 интегрируя определим энтальпию газов на выходе из топки
J
т
//
= J
г( 1000)
+ (
т
//
-
( 1000)
) (( J
г( 1100)
- J
г( 1000)
)/ (
( 1100)
-
( 1000)
)
J
т
//
= 2666,4 + ( 1060,67 - 1000) (( 2956,4 - 2666,4)/ ( 100)) =
= 2842,343 ккал/ кг
Количество тепла, переданное излучением в топке
Q
л
= ( Q
т
- J
т
//
) = 0,99189 ( 5579,15 - 2842,343) =
= 2745,23 ккал/ кг
Удельное тепловое напряжение объёма топки
q
v
= ( B
p
Q
р
р
)/ V
т
= ( 10142,5844 5150)/ 439,3825 =
= 118881,18 Мкал/ м
3
ч
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок
q
f
= ( B
p
- Q
p
p
)/ f , где f = b
ст
b
ст
f = 6,315 5,8 = 36,627 м
2
a
f
= ( 10142,5844 5150)/ 36,627 = 1426114,879 ккал/ м
2
ч
Поверочный расчёт фестона.
H
i
= dz
1i
l
1
;
H
1
= 3,140,06215,12 = 20,257 м
2
H
2
= 3,140,06205,32 = 20,046 м
2
H
3
= 3,140,06215,20 = 20,573 м
2
H
4
= 3,140,06205,44 = 20,497 м
2
F
i
= a
i
b - z
1
l
iпр
d;
F
1
= 5,046,315 - 214,80,06 = 25,780 м
2
F
2
= 5 6,315 - 214,720,06 = 25,628 м
2
F
3
= 4,886,315 - 204,720,06 = 25,153 м
2
F
4
= 4,86,315 - 204,80,06 = 24,552 м
2
Погрешность: (( 25,78 - 24,552)/ 25,78) 100% = 4,763%
F
ср
= ( 25,78+25,628+25,153+24,552)/ 4 = 25,278 м
2
Эффективная толщина излучающего слоя:
S
= 0,9 d ((4/)(( S
1
S
2
)/ d
2
) - 1) ;
S
= 0,90,06((4/ 3,14)((0,30,25)/ 0,06
2
) -1) = 1,379 м
H
доп
= F
ст
x
;
F
ст
= F
46а
+ F
6ав7
= ( 0,52018+ 0,592( 18+45)) (40. 10
3
)
2
=
= 4,9248 м
2
H
доп
= 2 F
ст
x
= 24,92480,974 = 9,594 м
2
H = H
1
+ H
2
+ H
3
+ H
4
+ H
доп
= 90,967 м
2
Таблица 3.2
Наименование величины Обозначение СИ Величина
Температура газов перед фестоном
/
=
т
// 0
С 1060,67
Энтальпия газов перед фестоном
I
/
= I
т
//
ккал/ кг 2842,343
Объём газов на выходе из топки при
т
//
V
г
м
3
/ кг 7,24
Объёмная доля водяных паров
r
H2O
- 0,084
Суммарная объёмная доля 3-х атомных газов
r
п
- 0,224
Концентрация золы в газоходе
зл
кг/ кг 0,0255
Температура состояния насыщения при давлении в барабане [3]
t
нас
при
Р
б
0
С 256,23
Принимаем ориентировочно температуру газов за фестоном
//
=
/
- ( 30 100),
//
= 1000
0
C
По таблице 2.3 при
//
= 1000
0
C и
т
//
= 1,2 находим
J
ф
//
= 2676,4 ккал/ кг
Тепловосприятие фестона
Q
ф
= ( J
ф
/
- J
ф
//
);
Q
ф
= 0,99189 ( 2842,343 - 2676,4) = 164,597 ккал/ кг
Средняя скорость газов в фестоне
W = (( B
p
V
г
)/ ( 3600 F)) ( + 273)/ 273; F = F
ср
= 25,278 м
2
W = (( 10142,58447,24 )/ ( 3600 25,278)) 1330,3/ 273 =
= 3,85 м/ с
По номограмме 13, по W = 3,85 м/ с находим:
C
z
= 0,92 по z = 4
C
= 0,955 по r
H2O
= 0,084 и
ср
= 1039
0
С
C
s
= 0,95 по
1
= 5,
2
= 4,167
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
к
=
н
C
z
C
s
= 0,92 0,95 0,9555 35 =
= 29,2134 ккал/ м
2
ч
0
С
Суммарная оптическая толщина шлака
k p s = ( k
г
r
п
+ k
зл
зл
) p s;
p = 1 кгс/ см
2
; s = s
ф
= 1,379 м;
зл
= 0,0255
k p s = 0,224 1 1,379 = 0,3088 м кгс/ см
2
По номограмме 3 k
г
= 0,82, по r
H2O
= 0,084 и = 1039
0
С
По номограмме 4 k
зл
= 7,25 по = 1039
0
С для среднеходной мельницы
k p s = ( 0,82 0,224 + 7,25 0,0255) 1 1,379 = 0,5082
Определение степени черноты потока
a = 1 - e
-kps
;
a = 1 - e
-0,5082
= 0,398
Температура загрязнённой стенки
t
3
= t
н
+ ( 60 80); t
3
= 256,23 + 75 = 331,23
0
С
t
н
= 256,23
0
С при Р = 45 кгс/ см
2
По t
3
= 331,23
0
С и = 1039
0
С определяем
н
= 170 ккал/ м
2
ч
0
С
Для запылённого потока
л
=
н
a = 170 0,398 = 67,66 ккал/ м
2
ч
0
С
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
1
= (
к
+
л
); для фестона = 1
1
= 1 ( 29,2134 + 67,66) = 96,8734 ккал/ м
2
ч
0
С
Коэффициент загрязнения
=
0
с
d
c
фр
+ ;
По рисунку 1.2 для W = 3,85 м/ с и S
2
/ d = 4,167 находим
0
= 0,79 10
-2
м
2
ч
0
С / ккал и С
d
= 1,65
С
фр
= 1, = 0,003 для каменных углей
= 0,79 10
-2
1,65 1 + 0,003 = 0,016 м
2
ч
0
С / ккал
Коэффициент теплоотдачи
к = 1/ ( ( 1/
1
) + );
к = 1/ ( ( 1/ 96,8734) + 0,016) = 37,9899 ккал/ м
2
ч
0
С
Температурный напор
t =
ср
- t
ср
;
t = 1030,3 - 256,23 = 774,07
0
С
Уравнение теплопередачи
Q
т
= ( k H t)/ В
р
;
Q
т
= ( 37,9899 90,967 774,07)/ 10142,5844 = 263,745 ккал/ кг
= (( Q
ф
- Q
ф
т
)/ Q
ф
) 100;
= (( 164,597 - 263,745)/ 164,597 ) 100 = -60,24 > 5%
Задаём новое значение температуры газа за фестоном
ф
//
= 985
0
C, J
ф
//
= 2630,2 ккал/ кг
ср
= ( 1060,6 + 985)/ 2 = 1022,8
0
С
t = 1022,8 - 256,23 = 766,57
0
С
Q
ф
б
= ( J
ф
/
- J
ф
//
);
Q
ф
б
= 0,99189 ( 2842,343 - 2630,2) = 210,43 ккал/ кг
Q
т
= ( k H t)/ В
р
;
Q
т
= ( 37,9899 90,967 766,57)/ 10142,5844 = 261,19 ккал/ кг
= (( Q
ф
- Q
ф
т
)/ Q
ф
) 100;
= (( 210,43 - 261,19)/ 210,43 ) 100 = -24,12 < 5%
Это значение удовлетворяет нашему условию!
Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера,
воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
Тепловосприятие пароперегревателя
Q
пе
= ( Д
пе
/ В
р
) [ i
пе
- ( i
н
- i
по
)];
по t
пе
= 450
0
С и Р
пе
= 40 кгс/ см
2
находим i
пе
=795,4 ккал/ кг
i
н
= 668,1 ккал/ кг при Р
б
= 45 кгс/ см
2
,
принимаем i
по
= 15 ккал/ кг
Q
пе
= ( 75000
/ 10142,5844) [ 795,4 - ( 668,1 - 15)] =
= 1052,25 ккал/ кг
Уравнение теплового баланса газохода пароперегревателя
Q
пе
к.б
=
ср
( J
ф
//
- J
пе
//
+
пе
J
хв
0
);
J
ф
//
= 265,02 ккал/ кг
J
пе
//
= J
ф
//
- ( Q
пе
/ ) +
пе
J
хв
0
;
J
пе
//
= 2577 - ( 1052,25 / 0,99189) + 0,03 53,77 = 1458,13 ккал/
кг
по J
пе
//
= 1458,13 ккал/ кг, по таблице 2.3 определяем
пе
//
пе
//
= 1458,13 +(( 1458,13 - 1278,75) 100)/ (1555,06 - 1278,75) =
= 565,4
0
С
Тепловосприятие воздухоподогревателем
t
в
/
= t
хв
= 30
0
С
Q
вп
= (
вп
//
+ (
вп
/ 2)) ( J
гв
0
- J
в’
0
);
где отношение объёма воздуха
вп
//
=
т
//
-
т
-
пл
= 1,2 - 0,1 - 0,1 = 1