4 Составление тепловой схемы котла

4.1 Температура газов на выходе из топки определяется рекомендациями по условиям надежности работы конвективных поверхностей нагрева.

Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котла, так как потеря теплоты с уходящими газами является наибольшей в сравнении с суммой других потерь. Снижение температуры уходящих газов приводит к повышению коэффициента полезного действия (КПД) котла. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.

Существенное влияние на выбор температуры уходящих газов оказывает также температура питательной воды.

4.2 Температура газов на выходе из топки [1, стр 115;116]

4.2.1 υ″ =1100⁰С(принимается).

4.3 Температура уходящих дымовых газов [3]

Температура уходящих дымовых газов выбирается на основании технико–экономических расчетов по условию эффективного использования тепла топлива; W^r_пр=3.19%/МДж/кг и температура питательной воды t_пв=210⁰С ,следовательно принимается температура уходящих дымовых газов

_ух = 130 ⁰С.

4.4 Температура горячего воздуха [1,c.116]

t_г.в = 400 ⁰С.

4.5 Выбор компоновки поверхностей нагрева [2,c.13]

4.6 Выбирается П-образная компоновка,представленная на рисунке.1. П-образная компоновка позволяет увязать топку и конвективные поверхности нагрева, обойтись умеренной высотой котла, простыми средствами организовать каркас, разместить тяго-дутьевые машины на нулевой отметке.

Рисунок 1 Компоновка поверхностей нагрева

5 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

5.1 Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива,

=

=0,0889(40,555+0,375·2,9329)+0,265·3,0340-0,0333·6,06816=4,30506 м³/кг.

5.2 Теоретический объем азота при сгорании твердого топлива

= м³/кг.

5.3 Объем трехатомных газов при сгорании твердого топлива

= м³/кг.

5.4 Теоретический объем водяных паров

;

=0,111·3,0340+0,0124·13,2+0,0161·4,30506 =0,5696 м³/кг.

5.5 Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки [1,стр.174]

α = 1,2.

5.6 Присосы воздуха по принятой компоновке поверхностей нагрева по отдельным газоходам (∆α) (см. рисунок 1)

5.6.1 Присосы воздуха в газоход ширмового пароперегревателя

∆α_шпп = 0.

5.6.2 Число конвективных ступеней пароперегревателя (принимается)

n =2.

5.6.3 Присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя [1]

∆α_кпп=0,03;

∆α_кппI=∆α_кпп/n =0,03/2= 0,015;

∆α_кппII=∆α_кпп/n =0,03/2= 0,015.

5.6.4 Присосы воздуха в газоход второй ступени водяного экономайзера

∆α_эк2 = 0,02.

Рисунок 2- Схема коэффициентов избытка воздуха за поверхностями нагрева

5.6.5 Присосы воздуха в газоход второй ступени воздухоподогревателя

∆α_вп2 = 0,03.

5.6.6 Присосы воздуха в газоход первой ступени водяного экономайзера

∆α_эк1 = 0,02.

5.6.7 Присосы воздуха в газоход первой ступени воздухоподогревателя

∆α_вп1 = 0,03.

5.7 Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева, (рисунок 1) α (определяется прибавлением к α”_т соответствующие суммы присосов воздуха в газоходах от топки до данной поверхности включительно), т.е

α˝_i= α ˝_т+ _.

5.8 Избыток воздуха за ширмовым пароперегревателем

α˝_шпп = α +Δα_шпп = 1,2+0=1,2.

5.9 Избыток воздуха за конвективным пароперегревателем второй ступени

α˝_кппII = α˝_шпп+Δα_кппII = 1,2+0,015=1,215.

5.10 Избыток воздуха за конвективным пароперегревателем первой ступени

α˝_кппI = α˝_кппII+Δα_кппI = 1,215+0,015=1,23.

5.11 Избыток воздуха за второй ступенью водяного экономайзера

α˝_эк2= α˝_кппI+Δα_эк2 = 1,23+0,02=1,25.

5.12 Избыток воздуха за второй ступенью воздухоподогревателя

α˝_вп2= α˝_эк2+Δα_вп2 = 1,25+0,03=1,28.

5.13 Избыток воздуха за первой ступенью водяного экономайзера

α˝_эк1= α˝_вп2+Δα_эк1=1,28+0,02=1,3.

5.14 Избыток воздуха за первой ступенью воздухоподогревателя

α˝_вп1= α_ух= α˝_эк1+Δα_вп1=1,3+0,03=1,33.

5.15 Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе каждой поверхности нагрева

5.15.1 В газоходе ширмового пароперегревателя

α_{шпп ср.} = (α + α˝_шпп)/2 = (1,2+1,2)/2 = 1,2.

5.15.2 В газоходе второй ступени конвективного пароперегревателя

α_{кппII ср.} = (α˝_шпп + α˝_кппII)/2 = (1,2+1,215)/2 = 1,208.

5.15.3 В газоходе первой ступени конвективного пароперегревателя

α_{кппI ср.} = (α˝_кппII + α˝_кппI)/2 = (1,215+1,23)/2 = 1,220.

5.15.4 В газоходе второй ступени водяного экономайзера

α_{экII ср.} = (α˝_кппI + α˝_экII)/2 = (1,23+1,25)/2 = 1,240.

5.15.5 В газоходе второй ступени воздухоподогревателя

α_{впII ср.} = (α˝_экII + α˝_впII)/2 = (1,25+1,28)/2 = 1,265.

5.15.6 В газоходе первой ступени водяного экономайзера

α_{экI ср.} = (α˝_впII + α˝_экI)/2=(1,28+1,3)/2=1,290.

5.15.7 В газоходе первой ступени воздухоподогревателя

α_{впI ср.} = (α˝_экI + α˝_впI)/2=(1,3+1,33)/2=1,315.

5.16 Объем водяных паров в дымовых газах при избытке воздуха α”_т

=0,5696+0,0161(1,2-1)·4,305=0,584м³/кг.

5.17 Объем дымовых газов, образующихся при избытке воздуха α”_т,

=

= 0,7772+3,407+0,584+(1,2-1)·4,305 = 5,629м³/кг.

5.18 Объемная доля сухих трехатомных газов

= = 0,1381.

5.18 .1 Объемная доля водяных паров

= = 0,1037.

5.19 Суммарная объемная доля трехатомных газов

= 0,1381+0,1037=0,2417.

5.20 Доля золы топлива, уносимой дымовыми газами из топки, [3,с.14]

а_ун=0,95.

5.21 Масса дымовых газов

= кг/кг.

5.22 Безразмерная концентрация золы в дымовых газах

= кг/кг.

5.23 Расчет средних характеристик продуктов сгорания по п.п. 5.9÷5.16 опускается, результат расчета представлен в таблице приложения А.

6 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания [3]

6.1 Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха

,

где - это удельная энтальпия влажного воздуха, кДж/м³ .

6.2 Энтальпия теоретического объема дымовых газов

определяется по формуле

где - удельная энтальпия углекислого газа, кДж/м³;

- удельная энтальпия азота, кДж/м³;

- удельная энтальпия водяных паров, кДж/м³.

6.3 Энтальпия дымовых газов на выходе из i-той поверхности нагрева определяется по формуле

6.4 Расчёты по п.п. 5.1-5.3 для отдельных газоходов опускаются. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

6.5 Энтальпия золы в дымовых газах [1,c.24]

.

Аналогично энтальпия считается для всех остальных температур и заполняется приложение Б.