Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Поверочный тепловой расчет топки парового котла. Практикум

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

К а ф е д р а «Тепловые электрические станции»

А.А. Кудинов

С.К. Зиганшина

ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

ТОПКИ ПАРОВОГО КОТЛА.ПРАКТИКУМ

Рекомендовано

в качестве учебного пособия для студентов высших

учебных заведений, обучающихся по направлениям

подготовки 13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника

и 13.03.03 – Энергетическое машиностроение

Самара 2020

Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 8 от 29.03.2019 г.)

УДК 621.187.21 ББК 31.31 К 887

Кудинов А.А., Зиганшина С.К.

К 887 Поверочный тепловой расчет топки парового котла. Практикум / А.А.

Кудинов, С.К. Зиганшина. Изд. 2-е, перераб. и доп. – Самара: Самар. гос.

техн. ун-т, 2020. – 36 с.

Приведен пример поверочного теплового расчета топки парового котла ТП-230 для случая его работы на твердом пылеугольном топливе. Определены объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, рассчитаны КПД котла и расход топлива, выполнен расчет теплообмена в топочной камере и фестоне.

Для бакалавров и магистров теплоэнергетических специальностей вузов и

факультетов, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника, 13.03.03 – Энергетическое машиностроение, а также для

аспирантов и инженерно-технических работников электростанций.

УДК 621.187.21

ББК 31.31

К 887

Рецензент: профессор кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» ФГБОУ

ВО «Самарский государственный технический университет», канд. техн. наук, доцент Ю.С. Вытчиков.

С.К. Зиганшина 2020

технический университет, 2020

ВВЕДЕНИЕ

Тепловой расчет парового котла может быть конструктивным и поверочным. Поверочный расчет котла или отдельных его элементов выполняется для существующей конструкции с целью определения показателей его работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузки или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева. В результате поверочного расчета котла определяют: коэффициент полезного действия котла, расход топлива, температуру уходящих газов, температуру рабочей среды за каждой поверхностью нагрева.

При поверочном расчете котла вначале определяют объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, КПД и расход топлива, а затем выполняют расчет теплообмена в топочной камере и в других поверхностях в последовательности, соответствующей их расположению по ходу продуктов сгорания.

Задание

Произвести поверочный тепловой расчет отдельных поверхностей нагрева и свести тепловой баланс котла ТП-230:

Характеристика котла ТП-230

1. Паропроизводительность: Dпе =D

=230 т/ч= 63,9 кг/с;

ном

2. Температура перегретого пара tпп= tпе =510 С;

3. Давление перегретого пара рпе=рпп=10 МПа;

4. Давление в барабане котла р

=11МПа;

бар

5. Температура питательной воды tпв=210 С;

6. Давление питательной воды рпв=11,5 МПа;

7. Вид топлива: каменный уголь, нешлакующийся, месторождение Аркагалинское (подземное), марка-Д, класс-Р;

8. Топка имеет металлическую наружную обшивку.

Теплотехнические характеристики некоторых органических топлив

приведены в Приложении 1.

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОТЛА

По характеру движения рабочей среды паровой котел ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией (рис. 1). Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами - коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В одной его вертикальной шахте расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение пара происходит в основном барабане большего диаметра. Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

Размещение над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный кон-

тур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции: по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах.

Рис. 1. Продольный разрез парового котла ТП-230

ор

Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твѐрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

2. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, ОБЪЕМНЫХ

ДОЛЕЙ ТРЕХАТОМНЫХ ГАЗОВ И КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗОЛОВЫХ

ЧАСТИЦ В ГАЗОХОДАХ КОТЛА. РАСЧЕТ ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУ-

ХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

2.1. Расчетные характеристики топлива

По табл. I [1], П4.1 [2] определяем состав рабочей массы топлива, %:

− влажность WP=19,0;

− зольность AP=12,2;

− сера колчеданная

− сера органическая

=0,2;

− углерод CP=51,3;

− водород HP=3,6;

− азот NР=0,8;

− кислород OP=12,9.

Низшая теплота сгорания

=19,09 МДж/кг.

Приведенные характеристики, %∙кг/МДж:

− влажность WП=1;

− зольность АП=0,64. Коэффициент размолоспособности Кло=1,0. Выход летучих на горючую массу

=41,0 %.

;O03330H2650S3750C08890V

PPPP0

 ,,),(,

09,59,120333,063265,0))2,02,0(375,03,51(0889,0 ,

V

RО

M96,0)4,0375,03,51(187,0)375,0(0187,0 

M03,48,0008,009,579,0008,079,0

 NV

кг./72,009,50161,00,190124,06,3111,0

0161,00124,0111,0

PP0

O2H



 VWHV

кгм

O2H

715720034960

/,,,,

VVV

V 

Температура начала размягчения золы t2=1220 С; начала жидкоплав-

кого состояния золы t3=1360 С.

2.2. Теоретический объем воздуха

Теоретический объем воздуха

, м3 возд/кг, необходимый для сжига-

ния 1 кг топлива при =1 и нормальных физических условиях (t=0 С, р=101325 Па), определяем по формуле (4-02) [1], (2.1) [2]:

м3/кг.

2.3. Теоретические объемы продуктов сгорания

Теоретические объемы продуктов сгорания, получаемые при полном

сжигании 1кг топлива с теоретическим количеством воздуха, м3/кг, определяем по формулам (4–04)(4–08) [1], (2,2)(2,5) [2].

/кг.

2.4. Коэффициент избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для камерной топ-

ки с твердым удалением шлака принимаем по таблице XVII–XXI [1], 1.7

[2],



=1,2.

Присосы воздуха в газоходах котла (на выходе из газохода) принима-

ем по табл. XVII [1], табл. 1.8 [2]:

− присосы воздуха в топку



=0,08;

− присосы воздуха в фестон



=0;

Величина и расчетная формула

Газоход

топка,

фес-

тон

п/п

I ст.

п/п

II ст.

эк.

II ст.

вп.

II ст.

эк.

I ст.

вп.

I ст.

2 3 4 5 6 7 8

1. Коэффициент из-

бытка воздуха за поверхностью нагрева



=



т+

ΣΔ



1,2

1,215

1,23

1,25

1,28

1,3

1,33

2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева



ср

=(+)/2

1,2

(1,2+

+1,215)/2=

1,2075

(1,215+

+1,23)/2=

=1,2225

(1,23+

+1,25)/2=

=1,24

(1,25+

+1,28)/2=

=1,265

(1,28+

+1,3)/2=

=1,29

(1,3+

+1,33)/2=

=1,315

3. Объѐм водяных паров, м3/кг

ОH

+0,0161(



ср

-1)∙

0,736

0,737

0,738

0,740

0,742

0,744

0,746

4. Полный объѐм газов, м3/кг

VГ=



ср

-1)∙

6,744

6,783

6,822

6,951

7,081

7,210

7,339

Продолжение таблицы 2.1

− присосы воздуха в пароперегреватель I ст.

− присосы воздуха в пароперегреватель II ст. 

− присосы воздуха в экономайзер II ст.



− присосы воздуха в воздухоподогреватель II ст.

− присосы воздуха в экономайзер I ст.



− присосы воздуха в воздухоподогреватель I ст.

− присосы воздуха в систему пылеприготовления



=0,02;

экII

=0,02;

экI

=0,015;

ппI

=0,015;

ппII



впI



впI



=0,03;

=0,1.

пл

2.5. Объемы продуктов сгорания

Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и

концентрации золовых частиц по газоходам котла представлены в табл.

2.1 (см. табл.4.1 [1], табл. 2.1 [2]).

Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов

и концентрации золовых частиц

Таблица 2.1

2 3 4 5 6 7 8

5. Объѐмная доля во-

дяных паров

ОH

/VГ

0,109

0,108

0,106

0,105

0,103

0,102

6. Доля трѐхатомных

газов и доля водяных паров rП=

0,251

0,25

0,249

0,244

0,241

0,236

0,233

7. Масса дымовых га-

зов при сжигании твѐрдого и жидкого топлива

Gг=1-0,01AP +

+1,306∙



ср

∙

, кг/кг

При сжигании газа:

Gг=

С УХ

+(dГ/1000)+

+1,306 ∙



ср

∙

, кг/м3

8,855

8,905

8,955

9,121

9,287

9,453

9,620

8. Безразмерная кон-

центрация золовых частиц, кг/кг

зл

= A



ун

/(100∙Gг),

где



ун

– доля уноса золы из топки (см. табл. 4.6 [2]),



ун

= 0,95.

0,013

0,0129

0,0127

0,0125

0,0123

0,012

.)1(

зл

ГГ

НННН 



злунзл

)(01,0



 сАН

2.6. Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания

, определяем по табл. XV [1], табл. п. 4.2 [2]. Энтальпию продуктов

сгорания НГ, кДж/кг, при коэффициенте избытка воздуха   1 определя- ем по формуле (4-21) [1], (2.18) [2].

Энтальпию золы Нзл, кДж/кг, определяем по формуле (4-24) [1].

где (c)

Нзл можно рассчитать по формуле (2.19) [2].

− энтальпия 1 кг золы, кДж/кг, определяется по табл. XIV [1].

зл

Поверхность

нагрева



",С

НГВ=(−

− 1)

НГ=

+(−1)

+Нзл

Нзл

Топочная камера, фестон





=1,2

2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000

800

21572 19405 17258 15131 13033 10971

8955 6997

17320 15609 13910 12235 10571

8929 7318 5749

3464,0 3121,8 2782,0 2447,0 2114,2 1785,8 1463,6 1149,8

25036,0 22817,3 20292,8 17795,3 15330,6 12896,0 10532,2

8235,4

290,5 252,8 217,3 183,4 139,2 113,6

88,6

Пароперегреватель I ст.

ппI





=1,215

1000

800

8955 6997

7318 5749

1573,3

1236,04

10641,9 8321,04

113,6

88,6

Пароперегреватель II ст.

ппII





=1,23

1000

800 600 400

8955 6997 5109 3310

7318 5749 4225 2758

1683,1 1322,3

971,8 634,3

10751,7

8407,9 6145,5 3986,0

113,6

88,6 64,7 41,7

Экономайзер II ст.

экII





=1,25

800 600 400 200

6997 5109 3310 1608

5749 4225 2758 1356

1437,3 1056,3

689,5 339,0

8522,9 6230,0 4041,2 1966,5

88,6 64,7 41,7 19,5

Воздухоподогреватель II ст.

впII





=1,28

600 400 200

5109 3310 1608

4225 2758 1356

1183,0

772,3 379,7

6356,7 4124,0 2007,3

64,7 41,7 19,5

Экономайзер I ст.

экI





=1,3

600 400 200 100

5109 3310 1608

794

4225 2758 1356

672

1267,5

827,4 406,8 201,6

6441,2 4179,1 2034,3 1005,0

64,7 41,7 19,5

9,4

Воздухоподогреватель I ст.

впI





=1,33

400 200 100

3310 1608

794

2758 1356

672

910,1 447,5

222

4261,8 2075,0 1025,4

41,7 19,5

9,4

Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания при действительных избытках воздуха в газоходах приведены в таблице 2.2 (см. табл. 4.2 [1]; табл. 2.3 [2]).

Энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг (H- - таблица)

Таблица 2.2

Примечание. Энтальпии дымовых газов и воздуха тальпии золы) при =1 и влагосодержании воздуха 10 г/кг представлены в

табл. XV [1], табл. П 4.2 [2].

(без учѐта эн-

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]