4. Выбор вспомогательной поверхности нагрева

Принимаем к установке в качестве вспомогательной поверхности нагрева – водяной экономайзер, чугунный, ребристый, некипящего типа системы ВТИ.

В настоящее время изготавливают только один тип водяных чугунных экономайзеров – водяные экономайзеры системы Всесоюзного теплотехнического института. Их собирают из чугунных ребристых труб различной длины, соединяемых между собой специальными фасонными частями – калачами. Ребристые трубы устанавливают с целью увеличения площади поверхности нагрева и уменьшения габаритных размеров экономайзеров.

Конечная температура воды на выходе из чугунных экономайзеров должна быть ниже температуры кипения в котле по крайней мере на 40 градусов, чтобы не происходило разрушения чугуна.

Температуру дымовых газов на выходе из экономайзера принимаем равной 160 градусов для того, чтобы не образовывался конденсат (т.к. температура воды в трубках больше), который бы реагировал с сернистым газом, образуя кислоту, разрушающую трубки.

При установке водяных экономайзеров некипящего типа, подогревающих питательную воду, необходимо обеспечить ее незакипание, т.е. согласно требованиям Госгорнадзора, соблюдать условие:

t_э″ = t_н – (40 или 20ْ )

5. Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов котельного агрегата. Расчет коэффициента избытка воздуха в них.

Принципиальная схема газовоздушного тракта:

1. Котел

А. топка

Б. камера догорания

В. I кипятильный пучок

Г. II кипятильный пучок

2. Водяной экономайзер

3. Золоуловитель

4. Дымосос

5. Дымовая труба

_т = _т^ - коэффициент избытка воздуха при выходе из топки.

Коэффициент избытка воздуха в топке в зависимости от приведенных влажности и зольности _т= 1,3 – 1,4 (Л-1, т.13), а в зависимости от марки топки (Л-1, т.4.9) _т= 1,3 – 1,5. Принимаем _т= 1,4.

_т= 1,4

_Iк.п.^ = _т^ +  _Iк.п. = 1,4 + 0,05 =1,45

_IIк.п.^ = _Iк.п.^ +  _IIк.п. = 1,45 + 0,1 =1,55

_в.э.^ = _IIк.п.^ +  _бор. = 1,55 + 0,002 =1,552 (стальной газоход из расчета на 2м.)

_в.э.^ = _в.э^ +  _в.э. = 1,552 + 0,1 =1,652 (с обшивкой)

_з.у^ = _в.э^ +  _бор = 1,652 + 0,006 =1,658 (из расчета на 6м)

_з.у^ = _з.у^ +  _з.у = 1,658 + 0,05 =1,708

_д.тр.^ = _з.у^ +  _бор = 1,708 + 0,155 =1,863 (кирпичный газоход из расчета на 31м)

6. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания в реперных точках газового и воздушного трактов котельного агрегата. Расчет по топливу и продуктам сгорания.

Определяем теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для

полного сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха  = 1.

Принимаем в качестве окислителя кислород воздуха окружающей среды.

Состав воздуха при нормальных физических условиях:

кислород О₂ - 21%; азот N₂ - 79%.

V⁰ = 0,0889 · (C^p + 0,375S^p_op+k ) + 0,265H^p – 0,0333O^p, м³/кг (1)

V⁰ = 0,0889 · (66,6 + 0,375 ·( 0,7+1,7)) + 0,265 ·2,6 - 0,0333 ·1,5 = 6,6398 м³/кг

L⁰ = 0,115 · (C^p + 0,375S^p_op+k ) + 0,342H^p – 0,0431O^p, кг/кг (2)

L⁰ = 0,115 · (66,6 + 0,375 · ( 0,7+1,7)) + 0,342 · 2,6 – 0,0431 · 1,5 = 8,5871 кг/кг

Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива при теоретически необходимом количестве воздуха  = 1

Теоретический объем азота:

V⁰_N2 = 0,79V⁰ + 0,8 N^p / 100, м³/кг

V⁰_N2=0,79 ^. 6,6398 +0,8 ^.1,0/100=5,2534 м³/кг

Теоретический объем трехатомных газов:

V_RO2 = 1,866 · (C_P + 0,375 S^P_{OP + K} ) /100 , м³ /кг

V_RO2 = 1,866 · ( 66,6 +0,375 ·( 0,7+1,7)) / 100 = 1,2596 м³ /кг

Теоретический объем водяных паров:

V_H2O = 0,111· H^P + 0,0124· W^P + 0,0161· V^O , м³ / кг

V_H2O = 0,111 · 2,6 + 0,0124 · 5+ 0,0161 · 6,6398 = 0,4575 м³ /кг

Для данных газоходов составляем таблицу N1

Таблица №1 - Расчет объемов газов, объемных долей трехатомных газов, концентрации золы.

Величины	Размер-ность	топка	I КП	II КП	В,Э.	Д. Тр.
		т=1.4	IКП=1.45	IIКП=1.55	=1.652	Д.тр=1.863
1	2	3	4	5	6	7
Объем избыточного воздуха (  - 1 ) · V0 Объем водяных паров VH2O = 0.0161 · ( - 1) · V0 Полный объем продуктов сгорания VГ = VRO2 + VN2o + VH2O + ( - 1) · V0 Объемная доля сухих трехатомных газов rRO2 = VRO2 / VГ Объемная доля водяных паров rH2O = VH2O / VГ rП = rRO2 + rH2O Массовая концентрация золы в продуктах сгорания З.Л. = АР · аун / 100 Gг GГ = 1 – АР / 100 + 1,306  V0	м3/кг м3/кг м3/кг - - - кг/кг кг/кг	2,656 0,500 9,66899 0,13027 0,05171 0,18198 0,001374 12,9312	2,988 0,506 10,00699 0,12587 0,05057 0,17643 0,001329 13,3648	3,652 0,516 10,68099 0,11792 0,04831 0,16623 0,001248 14,2319	4,329 0,527 11,36899 0,11079 0,04635 0,15714 0,001175 15,1164	5,7301 0,5498 12,79289 0,09846 0,04297 0,14143 0,001048 16,9462

Таблица №2 - Расчет энтальпий продуктов сгорания.

Номер расчет-ной точки	, 0С	IГ0 Ккал/кг	IВ0, Ккал/кг	(С)ЗЛ, Калл/кг·0С	IЗЛ, Ккал/кг			I = IГ0 + ( 	- 1 ) · IВ0 + Ккал/кг	IЗЛ,
						т=1.4	IКП=1.45	IIКП=1.55	В.Э=1.652	Д.тр=1.863
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12
Топка	1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000	4682.81 4377.83 4074.56 3776.55 3474.19 3178.36 2888.69 2600.74	4070.20 3811.25 3552.29 3293.34 3034.39 2782.08 2529.76 2277.45	493 448 420 378 325 288 262 235	8.7581 7.9587 7.4613 6.7152 5.7736 5.1163 4.6544 4.1748	6319.65 5910.29 5502.94 5100.60 4693.72 4296.31 3905.25 3515.89
I кип. пучок	1000 900 800 700 600	2600.74 2314.04 2029.98 1752.44 1482.32	2277.45 2031.48 1792.75 1553.71 1316.01	235 209 183.2 158.2 133.8	4.1748 3.7129 3.2545 2.8104 2.3770		3629.77 3231.92 2839.97 2454.42 2076.02
II кип. пучок	600 500 400 300	1482.32 1219.96 961.71 710.52	1316.01 1084.94 859.19 638.75	133.8 109.5 86 63	2.3770 1.9452 1.5278 1.1192			2208.50 1818.62 1436.21 1062.95
Вод. экон.	300 250 200 150	710.52 588.59 467.13 348.81	638.75 530.52 422.29 316.05	63 51.7 40.4 29.85	1.1192 0.9185 0.7177 0.5303				1128.10 935.41 743.18 555.40
Дым. труба	150 100	348.81 230.49	316.05 209.82	29.85 19,3	0.5303 0.3429					622.09 411.92

Энтальпия дымовых газов на 1кг топлива

I = I^о_Г + (-1)I^о_В

Энтальпия газов при коэф. избытка воздуха =1 и температуре газов ,С

I^o_Г = V_RO2 (c)_CO2 + V_N2 (c)_N2 + V_H2O (c)_H2O , ккал/кг

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при норм.условиях

I^o_В = V^о(c)_В, ккал/кг

Энтальпия золы

I_зл = (c)_ЗЛ (А^Р/100)а_ун , ккал/кг

Энтальпия 1м³ влажного воздуха (С)_В, углекислого газа (С)_CO2, азота (С)_N2, водяных паров (С)_H2O определяется по таблице , Л-1

Где:

А^Р, % - зольность;

а_ун, % - доля золы топлива в уносе;

Данная таблица позволяет построить диаграмму I-.