Курсовой проект - Тепловой расчет парогенератора БКЗ-75-39-ФБ

Подождите немного. Документ загружается.

Введение

Основным оборудованием вырабатывающим тепловую энергию в промышленных и

отопительных установках является парогенераторы и водяные котлы. Промышленные

предприятия потребляют огромное количество тепла на технологические нужды,

вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей

воды вырабатывается теплоэлектростанциями, промышленными районами

отопительными котельными. Одной из основных задач при выработке тепловой энергии

является всемирная экономия всех видов топлива. При комбинированном или раздельной

выработке электрической и тепловой энергии чаще всего в качестве теплоносителя

применяется водяной пар. Агрегат предназначен для выработки пара называют

парогенераторами. Кроме водяного пара в качестве теплоносителя используется горячая

вода. Агрегаты для получения горячей воды называют водогрейными котлами. Таким

образом основным агрегатом предназначенным для выработки пара и горячей воды

являются парогенераторы и водогрейные котлы.

Аннотация.

В данном курсовом проекте необходимо определить КПД парогенератора, расход

топлива, тепловосприятие и количество горелок, а также объем работ необходимый для

перехода работы котла на новое топливо и другую производительность.

Расчетная часть проекта включает в себя раздел:

Тепловой расчет парогенератора БКЗ-75-39-ФБ.

Расчетно-пояснительная записка содержит: _23_таблиц, _1_рисунков, _37_листов.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Исходные данные

3. Расчёт топлива

4. Тепловой баланс

5. Расчёт теплообмена в топке

6. Расчёт фестона

7. Расчёт первой ступени перегревателя

8. Расчёт второй ступени перегревателя

9. Расчёт второй ступени экономайзера

10. Расчёт второй ступени воздухоподогревателя

11. Расчёт первой ступени экономайзера

12. Расчёт первой ступени воздухоподогревателя

13. Расчёт невязки теплового баланса парогенератора

14. Заключение

15. Список использованной литературы

Общее описание котла БКЗ-75-39ФБ

Топочная камера объемом 454 м

полностью экранирована трубами Ø60x3 мм, а

при работе на каменном угле и торфе – частично в нижней части трубами Ø60x4 мм,

расположенными с шагами 75 и 90 мм. Экраны разделены на 12 самостоятельных

контуров (по числу блоков камеры).

Для сжигания бурого угла и фрезерного торфа топку оборудуют двумя шахтными

мельницами с фронта. В этом случае нижнюю часть боковых экранов на уровне амбразур

утепляют хромитовой массой, нанесенной на ошипованные трубы.

Разработана модификация парогенератора БКЗ-75-39 ФБЖ, оборудованного

топкой с жидким шлакоудалением, для сжигания антрацитового штыба. В этом случае для

устойчивого сжигания топлива нижнюю часть топочной камеры утепляют полностью

слоем хромитовой массы, а скаты воронки закрывают кирпичной кладкой с лотками для

выпуска шлака.

Схема испарения – трехступенчатая. В барабане расположен чистый отсек первой

ступени испарения и два солевых отсека второй ступени испарения (по торцам барабана).

Третья ступень вынесена в выносные циклоны Ø377 мм.

Перегреватель – вертикальный, змеевиковый, двухблочный, с коридорным

расположением труб Ø38x3 мм. Поверхностный пароохладитель установлен между

блоками "в рассечку".

Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, с

шахматным расположением труб Ø32x3 мм, двухступенчатый. Первая ступень состоит из

двух блоков и расположена между ступенями воздухоподогревателя "в рассечку".

Поперечный шаг труб первой ступени – 40 мм, продольный – 55 мм. Поперечный шаг

труб второй ступени – 50 мм, продольный – 55 мм.

Воздухоподогреватель – стальной, трубчатый, с шахматным расположением труб

Ø40x1,5 мм, четырехходовой. Поперечный шаг труб: первой ступени – 70 мм, второй – 60

мм; продольный шаг: первой ступени – 45 мм, второй – 42 мм.

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора

приведены в таблице.

Технические и основные конструктивные

характеристики парогенератора БКЗ-75-39 ФБ

Наименование показателей

Топливо

каменный

уголь

бурый уголь торф

Номинальная

паропроизводительность, т/ч

75 75 75

Рабочее давление пара, Мпа 4 4 4

Температура перегретого пара,

С 440 440 440

Площадь поверхности нагрева, м

лучевосринимающая (экранов и

фестона)

326 296 296

конвективная:

фестона 62 62 62

перегревателя 720 620 520

экономайзера 810 940 750

воздухоподогревателя 3620 3900 4200

Для наглядности составим расчетную схему котла БКЗ-75-39-ФБ.

1 – топка ; 2 – фестон; 3 – вторая ступень пароперегревателя; 4 – первая

ступень пароперегревателя; 5 – вторая ступень водяного экономайзера; 6 –

вторая ступень воздухоподогревателя; ; 6 – первая ступень водяного

экономайзера; 8 – первая ступень воздухоподогревателя

Рисунок 1– Расчетная схема котла БКЗ-75-39-ФБ.

Таблица 1. Исходные данные.

1.Расчёт топлива.

1.1. Характеристики топлива.

Расчётные характеристики для заданных видов топлива предоставлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Характеристики твёрдого топлива.

кДж/кг

46,6 22 14,8 0,9 3,7 0,9 11,1 17543,53 49,0

Название

котла

Д,

т/ч

пе

бар

пе

С

,

q1 Топливо

№1

Топливо

№2

п.в

,

БКЗ-75-39-

ФБ

71 40 455 5 65 59 31 145

Таблица 3. Характеристики газа.

СH

кДж/кг

Кг/м

95,7 1,9 0,5 0,3 0,1 1,3 - - - - - 36468,

0.741

1.2. Теплота сгорания смеси топлив.

При сжигании смеси жидкого и газообразного топлив расчёт с целью упрощения условно ведется на 1 кг

жидкого топлива с учётом количества газа (м

), приходящегося на 1 кг жидкого топлива. Поскольку доля

жидкого топлива в смеси задана по теплу, то теплота сгорания жидкого топлива и является этой долей.

Следовательно, удельная теплота сгорания смеси определиться как

кДж/кг; 04,26990100

53,17543

100



где

– теплота сгорания твёрдого топлива, кДж/кг;

– доля твёрдого топлива по теплу, %;

Количество теплоты, вносимое в топку с газом:

кДж/кг; 52,944653,1754304,26990

QQQ





Тогда расход газа (в м

) на 1 кг твёрдого топлива будет равен:

;м 26,0

36468,77

9446,52



где

– теплота сгорания газа, кДж/м.

Проверка:

кДж/кг. 05,2699077,3646826,053,17543QХQQ

III



1.3. Объёмы воздуха и продуктов сгорания.

Необходимое для полного сгорания топлива количество кислорода, объёмы и

массовые количества продуктов сгорания определяются из нижеследующих

стехиометрических уравнений:

 Для твёрдого топлива:

 

кг;/м 78,41,110,03337,30,265

0,90,3756,460,0889О0,0333Н0,265S0,375С0,0889V

ррр

kор







кг;/м 78,39,00,00878,40,79N0,008V0,79V



/ккгм 87,0

100

9,0375,06,46

866,1

100

S0,375С

1,866V

kор













/ккгм 76,078,40161,0220124,07,3111,0V0,0161W0,0124Н0,111V

рр



 Для газообразного топлива:

VвII=0.0476∙[0.5∙СО+0.5∙Н2+1.5∙Н2S+∑(m+0.25∙n)∙СmНn–О2]=

=0.0476·[(1+0,25·4)·95,7+(0,25·6+2)·1,9+(3+0,25·8)·0,5+(4+0,25·10)·0,3+(5+0,25·12)·0,1]=

=9,67 м³/кг

VN2II=0.79∙VвII+0.01∙N2=0.79∙9,67+0.01∙1,3=7,653м³/кг

VRO2II=0.01∙(СО2+СО+Н2S+∑m∙СmНn)=0.01∙(95,7+3,8+1,5+1,2+0,5)=1,027 м³/кг

VН2OII=0.01∙(Н2S+Н2+∑0.5∙n∙СmНn+0.124∙dr)+0.0161∙Vв=0.01·(0,5·4·95,7+0,5·6·1,9+0,5·

8·0,5+0,5·10·0,3+0,5·12·0,1+0,124·10)+0,0161·9,67=2,1800м³/кг

 Для смеси топлив:

Vв=VвI+Х∙VвII=4,78+0,26∙9,67=7,2942 м³/кг;

VN2=VN2I+Х∙VN2II=3,78+0,26∙7,6=5,756 м³/кг;

VRO2=VRO2I+Х∙VRO2II=0,87+0,26∙1,027=1,14 м³/кг;

VН2O=VН2OI+Х∙VН2OII=0,76+0,26∙2,18=1,3268 м³/кг;

Расчёт действительных объёмов.

VN2=VN2+(–1)∙Vв=5,756+(1.2–1)∙7,2942=7,21 м³/кг;

VН2O=VН2O+0.0161∙(–1)∙Vв=1,3268+0.0161∙(1.2–1)∙7,2942=1,3503 м³/кг;

Vr=VRO2+VN2+VН2O=1,3503+7,21+1,14=9,7 м³/кг;

Объёмные доли трёхатомных газов.

rRO2=VRO2/Vr=1,14/9,7=0,12

rН2O=VН2O/Vr=1,3503/9,7=0,14

rn=rRO2+rН2O=0,12+0,14=0,26

Концентрация золы в доменных газах.

=10∙А ∙ун/Vr=10∙14,8∙0.95/9,7=14,49 г/м³;

1.4. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

Iв=Vв∙(сt)в=7,2942∙1436=10468,44 кДж/кг;

Ir=VRO2∙(с)RO2+VN2∙(с)N2+VН2О∙(с)Н2О=1,14∙2202+5,756∙1394+1,3268∙1725=

=12820,03 кДж/кг;

Ir=Ir+(–1)∙Iв+Iзл;

т.к. (А ∙ун/Qн)∙10³=14,8·0,95/17543,53·10³=0,8<1,5

то Iзл – не учитывается;

Ir=Ir+(–1)∙Iв=14495+(1.2–1)∙9248=16345 кДж/кг.

Полученные результаты после проверки на компьютере и уточнения оформим в виде таблицы 4.

Таблица 4. Результаты расчёта топлива.

Для твёрдого топлива Для газообразного

топлива

Для смеси топлив Энтальпии при

t=1000 °С

VвI=4,78

VN2I=3,78

VRO2I=0,87

VН2OI=0,76

VвII=9,67

VN2II=7,653

VRO2II=1,027

VН2OII=2,18

VвII=7,2942

VN2II=5,756

VRO2II=1,14

VН2OII=1,3268

Воздуха: Iв=10468,44

Газа: Ir=12820,03

Ir=14913,72

Золы: Iзл=0.00

При т=1.2, t=1000°С.

Значение коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и

газоходах котельной установки принимаем по таблице 5.

Таблица 5. Присосы воздуха по газовому тракту.

Участки газового тракта. ∆



Температура, °С.

Топка ,фестон 0 1,2 100–2200

Пароперегреватель I ст. 0,03 1,23 600–1300

Пароперегреватель II ст. 0,02 1,25 500–1200

Экономайзер II ст. 0,04 1,29 400–1000

Воздухоподогреватель II ст. 0,03 1,32 300–700

Экономайзер I ст. 0,04 1,36 200–600

Воздухоподогреватель I ст. 0,03 1,39 100–500

Данные расчётов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в

различных газоходах сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.

t,C 1,2 1,23 1,25 1,29 1,32 1,36 1,39

100 1333,446 1516,279

200 2694,128 3004,39 3062,565

300 4094,624 4447,168 4564,683 4652,819

400 5533,146 5888,752 6007,288 6165,335 6283,87

500 7006,732 7256,05 7455,504 7605,095 7804,55 7954,14

600 8512,33 8693,851 8814,865 9056,893 9238,414 9480,442 9661,963

700 10057,93 10272,04 10414,78 10700,25 10914,36 11199,84 11413,94

800 11650,4 11897,53 12062,29 12391,79 12638,92 12968,43

900 13266,01 13546,16 13732,93 14106,47 14386,63

1000 14913,72 15227,77 15437,14 15855,88

1100 16571,82 16920,65 17153,2

1200 18235,19 18618,79 18874,53

1300 19963,06 31224,88

1400 21674,3

1500 23398,09

1600 25146,53

1800 28674,94

2000 32252,91

2200 35865,09

Величина

Едини

ца

измере

ния

Расчет Результат

Наименование

Обозна

чение

Расчетная формула

или способ

определения

Располагаемая

теплота топлива

в.вн

тл, К

Дж/кг 26990,04+0+0 26990,04

Потеря теплоты

от хим.

неполноты сгор.

По табл. 4-3 % - 0,5

От мех.

неполноты

сгорания

То же % - 1

Потери теплоты с

уход. газами



 

4ух

100 qII

хвух



(2289,422-

1,39·258,066)·

99/26990,04

7,08

Темпер.ух.газов

ух



Принята

С - 150

Энтальпия ух.

газов

ух

По табл. 5

Дж/кг - 2289,422

Темп.холл.возд.

tхв

По табл. 2-4

Дж/кг - 27

Уд.энтальпия

хол.возд.

х.в.

I

х.

в. = Vв∙(сt)в

Дж/кг 7,29·35,4 258,066

Потери теплоты в

окружающ среду

По рис.3-1, %

- 0,79

Сумма тепловых

потерь

∑

7,08+0,5+1+

0,79

9,37

К.П.Д.

парогенератора

ПГ



100 - ∑

% 100-9,37 90,63

Коэффициент

сохранения

теплоты



1 –(q

ПГ



+ q

Ф.(3-13),стр.18/1/.

79,063,90

79,0





0,9914

Паропроизводит.

агрегата

По заданию

кг/с

3600

100071

19,7

Давление пара у

гл. паров.задвиж

По заданию

МПа

- 4

Давление пара в

барабане

Р По заданию

МПа

- 4,4

Темпер.

перегретого пара

По заданию

С - 445

Темпер.

питательн. воды

nв

По заданию

С - 145

Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива.

Уд. энтальпия

перегрет. пара

По табл. VI - 8 кДж/кг - 3345,5

19 Уд.энтальпия

питател. воды

nв

По табл. VI - 6 кДж/кг - 613

20 Значение

продувки

ρ По заданию % - 5

21 Полезно Д( і

- i

nв)+

19,7(3345,5- 54097,79

использ

теплота в

агрегате

nг

Д· ρ /100( i

киn-

nв)

кВт

613)+19,7·0,05(1065,7-

613)

22 Полный

расход

топлива

В (Q

nг

·100)/ Q

ПГ



кг/с

76,9004,26990

10079,54097



2,21

23 Расчетный

расход

топлива

В·(1- q

/100) кг/с

2,21·100-1/100

2,18

24 Давл. питател.

воды в

экономайзере

nв

По заданию МПа - 4

25 Энтальпия

продувоч.

воды

киn

По табл. кДж/кг - 1065,7

26 Доля золы

топлива в

шлаке

αшл 1-αун

- 1-0,95 0,05

27 Температура

шлаков

tшл

По

рекомендации/1/,стр17

ºС

600

28 Уд. энтальпия

шлаков

(сv)шл

По таб. 2-4

561

Потери с физ.

Теплот.шлаков

 

шл

Ас 

шл

04,26990

8,1456105,0 

0,0154

Расчёт конструктивных характеристик топки

Величина

Едини

ца

Расчёт

Наименование Обоз

начен

ие

Расчётная формула или

способ определения

Активный объём

топочной камеры

По конструктивным

размерам м

430,95

Тепловое напряжение

объёма топки:

расчётное

допустимое

QВ 

По табл. 4–3

кВт/м

4,138

95,430

04,2699021,2





190

Количество горелок n По табл. III–10 шт. 4

Тепло

производительность

горелки

1025,1





QВ

МВт

6,18

04,2699021,2

25,1







Тип горелки — По табл. III–6 — Пылеугольная, №8

Расчет полной площади стен топочной камеры (Fст) и суммарной

лучевоспринимающей поверхности топки (Hл).

Наименование

Обозна

чение

Едини

ца

Фр.и

свод

Боков

ые Задняя

Вых.

окно



Полная площадь стены и

выходного окна F

СТ

110,75 132,6 68,25 28,4 330

Наружный диаметр труб

d мм 60 60 60 - -

Шаг труб

s мм 90 90 90 - -

Расстояние от оси труб

до кладки (стены)

L мм 100 100 100 - -

Отношение

s/d - 1,5 1,5 1,5 - -

Отношение

L/d - 1,67 1,67 1,67 - -

Угловой коэффициент

x - 0,98 0,98 0,98 1 -

Площадь

лучевоспринимающей

поверхности открытых

экранов

ЛОТК

98,7 130 66,9 28,4 324

Поверочный расчёт теплообмена в топке

Величина Едини

ца

Расчёт

Наименование Обозн

ачение

Расчётная формула или

способ определение

Суммарная

площадь

лучевоспринимаю

щей поверхности

По конструктивным

размерам

336

Полная площадь

стен топочной

камеры

СТ

По конструктивным

размерам

330

Коэффициент

тепловой

эффективности

лучевоспринимаю

щей поверхности

СР



СТ

НН

л.закрзакрл.откроткр





—

442,0

32445,0

330





Эффективная

толщина

излучающего слоя

пламени

СТ

6,3

7,4

330

95,430

6,3 

Полная высота

топки

По конструктивным

размерам

м 11,4

Высота

расположения

горелок

По конструктивным

размерам

м 3,6