2 Специальная часть

Тепловой расчет парового котла выполняется в следующих случаях:

-при разработке новых конструкций, когда на основе принятой схемы парогенератора определяются поверхности нагрева;

-при выполнении расчетов существующих конструкций, необходимость которых может возникать при переводе парогенератора на другой вид топлива.

2.1 Определение состава топлива и конструктивных характеристик

теплогенератора.

Основные расчетные параметры топлива:

-элементарный состав:

CH₄=91,9 ;

C₂H₆=2,4 %;

C₃H₈=1,1 %;

C₄H₁₀=0,8 %;

C₅H₁₂=0,1 %;

N₂=3,2 %;

CO 0,5%;

-теплота сгорания:

Q_н ^C=36,47 МДж/м³

-теоретический объем воздуха

V =9,70 м³/м³

- теоретический объем трехатомных газов

V =1,04 м³/м³

- теоретический объем азота

V =7,7 м³/м³

- теоретический объем водяных паров

V =2,16 м³/м³

- теоретический объем дымовых газов

V =10,89 м³/м³

Конструктивные характеристики теплогенератора – ДКВР-10-13:

-паропроизводительностью- 10 т/ч;

-давление пара на выходе из котла – 1,4 МПа;

-объем топки – 35,7 м³;

-поверхность стен топки – 84,8 м²;

-площадь радиационной поверхности нагрева – 40 м²;

-площадь поверхности нагрева конвективных пучков – 235 м²;

-поперечный шаг труб- 110 мм;

- продольный шаг труб- 100 мм;

- площадь живого сечения для прохода топочных газов – 1,4 м²;

-число рядов труб по ходу продуктов сгорания – 22/22;

-тип горелок (число горелок) – ГМГ –5 (1).

2.2 Расчет объемов и энтальпии воздуха, продуктов сгорания

Коэффициент избытка воздуха в топке α_т принимается в зависимости от вида топлива и способа сжигания, который по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обусловлено тем, что для котлов, работающих под разряжением, давление в топке и газоходах меньше давления окружающего воздуха, и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 30˚С, а прососы воздуха-по нормативным данным. Для выполнения теплового расчета газовый тракт котлоагрегата делится на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывается прибавлением к α_т соответствующих присосов воздуха ∑∆α.

Присосы воздуха ∆α для каждого элемента котла равны:

• 0,05- для первого конвективного пучка (газохода);

• 0,1- для второго конвективного пучка (газохода), чугунного экономайзера с обшивкой, стального экономайзера.

Средний коэффициент избытка воздуха α_ср для каждой поверхности нагрева определяется как среднее арифметическое значение коэффициент избытка воздуха до α^’ и после α^’’ газохода. Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводятся в таблицу 1. Расчеты выполняются на 1м³ ( при нормальных условиях) природного газа.

Действительный объем водяных паров V_Н2О, м³/м³ , вычисляется по формуле

, (1)

где - теоретический объём водяных паров, м³/м³;

- коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева;

- теоретический объём воздуха, м³/м³.

2,16+0,0161•(1.05-1)•9,70=2,168

2,16+0,0161• (1.125-1) •9,70=2,179

2,16+0,0161• (1.25-1) •9,70=2,199

Действительный суммарный объём продуктов сгорания V_г, м³/м³, вычисляется по формуле

, (2)

где - теоретический объем трехатомных газов, м³/м³;

- теоретический объем азота, м³/м³;

1,04+7,70+2,168+(1,05-1) •9,70=11,393

1,04+7,70+2,179+(1,125-1) •9,70=12,132

1,04+7,70+2,199+(1,25-1) •9,70=13,364

Объёмная доля трехатомных газов , м³/м³ , вычисляется по формуле

, (3)

где - действительный объём продуктов сгорания, м³/м³.

=1,04/11,393=0,091

=1,04/12,132=0,086

=1,04/13,364=0,078

Объёмная доля водяных паров , вычисляется по формуле

, (4)

где - действительный объём водяных паров, м³/м³.

_т =2,168/11,393=0,190

_г =2,179/12,132=0,180

_э =2,199/13,364=0,165

Объёмная суммарная доля r_n ,вычисляется по формуле

, (5)

где - объёмная доля трехатомных газов

- объёмная доля водяных паров

r_{n т} = 0,091+0,190=0,281

r_{n г} = 0,086+0,180=0,266

r_{n э} =0,078+0,165=0,243

Результаты расчёта действительных объёмов, продуктов сгорания по газоходам теплогенератора сводим в таблицу 1.

Энтальпия трехатомных газов _{RO ,} азота ,водяных паров избыточного воздуха кДж/м , вычисляются по формулам:

; (6)

; (7)

; (8)

; (9)

где - теоретический объем воздуха, м³/м³;

- теоретические объемы продуктов сгорания трехатомных газов, азота, водяных паров, м³/м³;

- энтальпия 1 м³ воздуха, трехатомных газов, азота, водяных паров, выбираются по таблице ПЗ, кДж/м .

Энтальпия продуктов сгорания , кДж/кг, при коэффициенте избытка воздуха α >1 вычисляют суммированием:

(10)

Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводятся в таблице 2.

По этим данным строится диаграмма продуктов сгорания.