Поверочный тепловой расчет котла

- шаг экранных труб

S = 80 мм;

- диаметр экранных труб

d = 51 мм.

Из чертежа  котла:

- высота топки

- площадь стен топки и камеры  дожигания

- площадь экранированных стен

 

6.2 Поверочный расчет топки

Температура газов на выходе в конце топки определяется по формуле:

,

1. Предварительно задаёмся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры

.

Определяем  энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 3: = 22468 .

 

2. Полезное  тепловыделение в топке

.

Адиабатическая температура горения , определяется по полезному тепловыделению в топке , при избытке воздуха из табл.3:

.

3. Коэффициент  тепловой эффективности экранов

,

где

– угловой коэффициент, принимается по номограмме в зависимости от относительного шага экранных труб топки ;

 – коэффициент, учитывающий  тепловое сопротивление загрязнения  или закрытия экрана изоляцией,  для газообразного топлива  .

.

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности  экранов  :

4. Эффективная толщина излучающего слоя

= м.

5. Коэффициент поглощения топочной среды

.

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой  продуктов сгорания (RO₂, Н₂O) рассчитывается по формуле

Коэффициент поглощения лучей частицами сажи

,

где

 – соотношение углерода  и водорода в рабочей массе  топлива, при сжигании газа:

.

При сжигании природного газа .

.

6. Критерий поглощательной способности (критерий Бугера) определяется по формуле

.

Эффективное значение критерия Бугера определяется по формуле

.

7. – параметр, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительного уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов.

Для камерных топок при сжигании газа или мазута параметр М рассчитывается по формуле

 

где

х_г= Н_г/Н_т = 1000/4900 = 0,204 – относительная высота расположения оси горелок в топке;

-  для газомазутных топок при настенном расположении горелок.

8. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания от сгорания  1м³ топлива

 кДж/(м^{3 0}С).

9. Коэффициент сохранения тепла, определяется по формуле

.

Температура газов в конце топки

 

Условие выполняется.

Удельное тепловое напряжение топочного объема определяется по формуле:

.

Расчетное значение меньше максимально допустимого: .

Тепловосприятие топки определяется по формуле

  ,

где = 22638 энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки при

 

7. Расчет конвективного пучка

 

При расчете  конвективных поверхностей нагрева  используется уравнение теплопередачи  и уравнение теплового баланса.

Уравнение теплопередачи

.

Уравнение теплового баланса

,

где К — коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, Вт/(м²·К);

 — температурный напор, °С;

В_р — расчетный расход топлива, кг/с;

Н — расчетная поверхность нагрева, м²;

 — коэффициент сохранения  теплоты, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения;

I', I" — энтальпии продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, кДж/кг;

 — количество теплоты,  вносимое присасываемым в газоход  воздухом, кДж/кг.

Предварительно  принимаем три значения температуры  продуктов сгорания после газохода: 200, 300 и 400ºС.

Определяем  тепло, отданное продуктами сгорания

,

где

 – коэффициент сохранения тепла (из расчета топки);

  – теплосодержание дымовых газов на входе в пучок;

 – теплосодержание газов на выходе из пучка, принимается по табл.3 по задаваемым температурам на выходе из пучка:

,

,

;

 – присосы воздуха в кипятильном пучке;

 – энтальпия подсасываемого холодного воздуха.

,

,

.

Определяем  расчётную температуру потока продуктов  сгорания в конвективном газоходе

,

где - температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из неё.

,

,

.

Определяем  среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева

,

где  

В_р – расчётный расход топлива;

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, F=1.28 м² – из характеристики котла;

V_Г – объем продуктов сгорания на 1 кг топлива ;

- средняя расчётная температура  продуктов сгорания,˚С.

,

,

.

Определяем  коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности  нагрева

,

где

- коэффициент теплоотдачи;

- поправка на число рядов  труб по ходу продуктов сгорания;

- поправка на компоновку пучка;

- коэффициент, учитывающий влияние  изменения физических параметров  потока.

Коэффициент теплоотдачи  и поправки определяются из номограмм.

,

,

.

Степень черноты определяется по формуле

где

– коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами, (м·МПа)^-1;

р – давление в газоходе, МПа;

s – толщина излучающего слоя, м.

,

;

;

.

,

,

.

Определяем  коэффициент теплоотдачи, учитывающий  передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

.

Для определения 

вычисляется температура загрязненной стенки

где

 – температура кипения воды в барабане при заданном давлении Р=1,3 МПа;

 – поправка на загрязнение для конвективных пучков,  при сжигании газа – 25 ^oС.

В зависимости  от t_з по графику определяем .

Поправка  к коэффициенту теплоотдачи излучением (принимаем по номограмме): С_г=0,96.

,

,

.

Расчет коэффициента теплопередачи

,

где

 – коэффициент тепловой эффективности пучка, зависит от топлива и средней температуры газов . Для газа при   .

,

,

.

Расчет температурного напора:

 ^оС,

 ^оС,

 ^оС,

 ^оС.

^,

,

.

Определяем  количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 м³ топлива

,

,

.

 

Рис. Графическое определение расчётной температуры

 

Из графика  видно, что . При данной температуре газов на выходе из пучка: , , , ,  .

8. Расчет водяного экономайзера

 

Для котлов ДКВР с давлением в барабане до 2,4МПа используется экономайзер некипящего типа, собираемый из ребристых чугунных труб ВТИ, соединяемых между собой чугунными калачами.

Температура и энтальпия газов на входе в ВЭК: , .

Температура питательной воды на входе в ВЭК: =95ºС.

Энтальпия питательной воды на входе в ВЭК: = .

Температура и энтальпия уходящих газов: , .

Расчет уравнения  баланса тепла ВЭК – Q_б:

Расчет уравнения  теплопередачи – Q_Т:

,

где

 – коэффициент теплопередачи;

 – поверхность нагрева водяного экономайзера;

 – расход топлива на котел;

 – среднеарифметический температурный напор.

Коэффициент теплопередачи принимается в зависимости от скорости газов по графику.

Средняя скорость газов

,

где

   – средняя температура газов в пучке

;

 –   живое сечение для прохода газов в пучке

.

Количество  труб в горизонтальном ряду выбираем согласно паропроизводительности котла n_Г=5, живое сечение для прохода газов в пересчете на одну трубу берем из характеристики трубы   f₁=0,12 м².

По номограмме определяем коэффициент теплоотдачи k_Н: k_Н = 16 .

Поправка  к коэффициенту теплоотдачи (определяем по номограмме): .

Коэффициент теплоотдачи с учетом поправки

Теплосодержание питательной воды на выходе из ВЭК  определяется по формуле:

.

Температура воды после экономайзера .

Среднеарифметический температурный напор

, (8.3)

где

 – температурный напор на входе газов в ВЭК

;

 – температурный напор на выходе газов из ВЭК

.

.

Определяем  из уравнения теплопередачи

.

Поверхность нагрева трубы со стороны газов  берем из характеристики трубы: Н₀ = 2,95 м².

Общее количество труб в ВЭК определяется по формуле

Количество  рядов труб по высоте экономайзера рассчитывается по соотношению

.

 

 

9. Сводная таблица расчета и тепловой баланс котла

 

Таблица 4

ВЕЛИЧИНЫ	Размерность	Наименование газохода
		топка	конвективный пучок	экономайзер
Температура газов на входе, t		-	1208	260
Температура газов на выходе, t		1208	260	130
Тепловосприятие, QТ		35412	17825	1048
Температура среды:
на входе		195,1	195,1	95
на выходе		195,1	195,1	135,3
Скорость газов		-	9,21	9,83