Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

Тепловой расчет водотрубного котла-утилизатора конвективного типа

Вариант № 3

Выполнила: ст.гр. МТ-091

Донскова Н.Е.

Проверил: Соловьев А.К.

Новокузнецк

2013

Содержание

Введение………………………………………………………………….……	3
1 Исходные данные для расчёта ……….……………………………………	4
2 Расчёт предвключенного испарительного пакета…………………….......	7
3 Расчёт пароперегревателя…………………………………………..…........	12
4 Расчёт испарительных секций………………………………………..…….	16
5 Расчёт водяного экономайзера……………………………………….…….	20
6 Определение паропроизводительности котла и температуры перегрева пара……………………………………………………………………….	23
Контрольные вопросы …………………………………………………….…	25
Список литературы ………………………………………………………......	27

Введение

Целью расчёта котлов-утилизаторов является определение количества и температуры производимого пара.

Выбор типа котла производится по количеству поступающих из печи дымовых газов с учётом подсоса атмосферного воздуха в газоходах котла.

Исходя из принципиальной схемы котла-утилизатора (см. рисунок 1), расчёт его элементов выполняем последовательно по ходу дымовых газов в следующей очерёдности: первый (предвключенный) испарительный пакет, пароперегреватель, испарительные пакеты, водяной экономайзер.

1

2

10

9

3

4

5

6

7

8

12

11

1 – барабан котла; 2 – первый (предвключенный) испарительный пакет; 3 – пароперегреватель; 4, 5, 6 – второй, третий, четвёртый испарительный пакет; 7, 8 – водяной экономайзер; 9 – циркуляционный насос; 10 – насыщенный пар; 11 – перегретый пар; 12 – питательная вода.

Рисунок 1 - Принципиальная схема водотрубного котла-утилизатора П – образ-ной компоновки

1 Исходные данные для расчёта

Часовой расход дымовых газов перед котлом V_о=100000 м³/ч.

Температура дымовых газов на входе в котёл =830°С.

Состав дымовых газов: СО₂=10,5%; Н₂О=9,5%; О₂=6,3%; N₂=73,7%.

Давление пара в барабане котла Р=1,8 МПа.

Доля подсасываемого воздуха от количества дымовых газов, поступающих в котёл, α=0,05.

Для упрощения расчёта допускаем, что среднее количество дымовых газов, проходящих через секции котла, одинаково и с учётом присосов атмосферного воздуха равно:

,

где - количество дымовых газов на выходе из котла –

утилизатора, м³/ч;

α – доля подсасываемого воздуха от количества дымовых газов, поступающих в котёл (принимаем α=0,05).

м³/с.

Выбираем для установки за печью котёл-утилизатор типа КУ-100. Основ-ные конструктивные параметры этого котла приведены ниже.

Поверхность нагрева:

первого (предвключенного) испарительного пакета –85 м²;

пароперегревателя – 110 м²;

второго испарительного пакета - 285 м²;

третьего испарительного пакета - 315 м²;

четвёртого испарительного пакета - 295 м²;

водяного экономайзера - 460 м².

Поверхность нагрева всего котла - 1550 м².

Живое сечение для прохода дымовых газов:

первого (предвключенного) испарительного пакета – 10,8 м²;

пароперегревателя –8,04 м²;

второго испарительного пакета – 8,04 м²;

третьего испарительного пакета – 7,35 м²;

четвёртого испарительного пакета – 7,35 м²;

водяного экономайзера – 7,67 м².

Живое сечение для прихода пара – 0,0212 м².

Число рядов труб в пакете по ходу дымовых газов:

первого (предвключенного) испарительного пакета – 12;

пароперегревателя –8;

второго испарительного пакета – 22;

третьего испарительного пакета – 22;

четвёртого испарительного пакета – 22;

водяного экономайзера – 2×20.

Шаг труб по ширине пучка испарительных пакетов – 172 мм.

Шаг труб по ширине пучка пароперегревателя и экономайзера – 86 мм.

Шаг труб по глубине пучка – 70 мм.

По заданному составу дымовых газов рассчитываем и строим it – диаграмму (см. рисунок 2). Расчёт it – диаграммы производится по формуле:

где i – энтальпия дымовых газов при заданной температуре, кДж/м³;

, , , - энтальпия СО₂, Н₂О, О₂, N₂ при заданной температуре дымовых газов, кДж/м³;

, , , - содержание СО₂, Н₂О, О₂, N₂ в дымовых газах, %.

Произведем расчет энтальпии смеси газов при температуре от 100 до 900^оС:

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

8. 

9. 

Значения энтальпий представим в виде таблицы и на графике.

Таблица 1 – энтальпия газов при различных температурах, кДж/м³

Температура, 0С	СО2	N2	O2	H2O	Смесь газов
100	172,00	130,13	131,93	150,18	150,42
200	361,67	260,60	267,38	303,47	303,23
300	564,24	392,41	407,48	461,36	462,21
400	777,44	526,89	551,85	623,63	626,06
500	1001,78	664,58	700,17	791,55	795,8
600	1236,76	805,06	851,64	964,68	970,96
700	1475,41	940,36	1005,24	1143,64	1150,44
800	1718,95	1094,65	1162,32	1328,11	1336,52
900	1972,43	1243,55	1319,67	1517,87	1527,05

Рисунок 2 - Энтальпия дымовых газов