3. Поясниельная записка

Котельный агрегат представляет собой сложный теплообменный аппарат, в котором во взаимной связи протекает ряд процессов: горение, теплообмен от продуктов сгорания к поверхности нагрева и от неё к теплоносителю, физико-химические процессы в греющих газах, теплоносителе и др.. Работа котельного агрегата при стационарном режиме описывается большим количеством нелинейных алгебраических уравнений. Совместное решение их, особенно при ручном способе, крайне затруднено. С целью упрощения вычислительных операций полный расчет котлоагрегата делят на ряд самостоятельных расчетов слабо взаимных между собой или позволяющих заранее оценить влияние таких связей. Возможность выполнения теплового расчета независимо от других сильно упрощает проведение расчетных операций. Данные теплового расчета являются исходными для проведения остальных расчетов: гидравлического,

аэродинамического и др.

Задача теплового расчета котельного агрегата заключается в определении:

параметров, характеризующий его работу на определенной нагрузке, при известной конструкции котлоагрегата;

размеры поверхности нагрева всех его элементов при заданной конструктивной схеме агрегата и значениях основных параметров в характерных сечениях газового и парового трактов.

Первый тип расчета называется поверочный, а второй конструкторским.

Поверочный тепловой расчет производят для существующего котельного агрегата. Задачей этого расчета является определение экономичности котла и оценка надежности его работы для заданного топлива, притом в некоторых случаях не только для номинальной нагрузки котла, но и для нагрузок, отличающих от нее. Задачей поверочного расчета может явиться также оценка работы котла после реконструкции топочных устройств или поверхностей нагрева с целью повышения его производительности или экономичности. Расчетное задание для поверочного теплового расчета отличается от конструкторского теплового расчета тем, что известны тип котлоагрегата и его топочного устройства, а также величина поверхностей нагрева и их конструктивные характеристики, определяемые по чертежам. При проведении теплового расчета

подлежит определению температура газов в конце топки и по всему газовому тракту, а также температуры и скорость воды, воздуха и пара в отдельных элементах котельного агрегата. В отечественном котлостроении принят единый научный обоснованный метод теплового расчета котельных агрегатов, являющихся результатом обобщения обширных теоретических и экспериментальных исследований проведенных за последние десятилетия. Начало создания такого нормативного метода было положено профессором В.И. Гриневецким еще 1905г.. В дальнейшим методика теплового расчета непрерывно совершенствовалась благодаря накоплению экспериментальных материалов и обобщению результатов теоретических исследований. В настоящее время основным руководящим материалом для теплового расчета котельных агрегатов является разработанный ВТИ (Всесоюзный теплотехническим институтом) и ЦКТИ (Центральным котлотурбинным институтом) нормативный метод теплового расчета котельных агрегатов.

Тепловой расчет следует начать с определения объемов и теплосодержаний продуктов сгорания во всех газоходах котла. Для этой цели по данному топливу определяет его характеристики, выбирают значение коэффициента избытка воздуха в топке в зависимости от типа и рода топлива и значения присосов воздуха по газоходам котла.

После расчета состава и количества продуктов сгорания приступают к определению теплосодержания продуктов сгорания и воздуха. Подсчёт теплосодержаний ведутся в форме таблиц. При составлении таблицы значение теплосодержаний обычно вычисляют для интервала температур от 100 °С до 2000-2500 °С через каждые 100 °С.

Тепловой расчет топки. Определению подлежит температура газов на выходе из топки. Этой температурой при поверочном расчете предварительно задаются (т.к. она необходима для определения промежуточных величин) и уточняют путем последовательных приближений т.к. устойчивость горения жидкого топлива очень высока, то температуру дымовых газов в конце топки выбирают в пределах 900-1200 °С. Разница в значениях дымовых газов в конце топки принятых и определённых не должна превышать 100 °С.

Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла (а также фестон) производят поверочным способом. Цель расчета этих поверхностей

нагрева заключаются в определении температуры дымовых газов на выходе из них. Количество тепла воспринимаемая котельным пучком, определяется по уравнению баланса. По уравнению теплопередачи определяется количества тепла, переданное поверхности нагрева пучка, отнесённое к 1 кг (м³) топлива. Принятая температура газов за пучком уточняется. Если расхождение между значениями тепловосприятия по уравнению баланса и теплопередачи не превышает 5% для фестонов и 2% для котельных пучков, расчет не уточняется. При больших расхождениях расчет следует повторить.

При расчете пароперегревателя задаются температурой газов на выходе. Определяют тепло, отданное газами в перегревателе, и определяют тепловосприятие пароохладителя (или температуру перегрева).

Расчет тепловосприятия экономайзера производится путем последовательных приближений. По известной температуре на выходе в экономайзер (определена из расчетов предыдущих поверхностей нагрева), и температуре воды на входе экономайзер. Рассчитывается температура газов и воды за экономайзером.

При расчете воздухоподогревателя известны температура газов на входе (из расчёта экономайзера) и температура воздуха, подаваемого а агрегат. Путем последовательных приближений определяются температуры уходящих газов и воздуха.

Если получена температура уходящих газов отличается от принятой не более, чем на ±10 °С, а температура горячего воздуха - не более, чем ±40 °С, расчет теплообмена в котле считается законченным и найденные температуры окончательными, т.к. следующее приближение может их уточнить только на 2-3 °С.

Затем определяется невязка теплового баланса по уравнению:

- количество тепла, воспринятого

лучевоспринимающими поверхностями топки, испарительными пучками, пароперегревателем и экономайзером.

При правильном выполнении расчета невязка не должна превышать 0,5%.

Пояснительная записка к аэродинамическому расчету.

Целью аэродинамического расчета (расчета тяги и дутья) является определение производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах для последующего выбора тягодутьевых машин.

Расходы воздуха в дутьевой и газа в тяговой системах определяются по данным теплового расчета для номинальной нагрузки котла.

Перепады полных напоров в газовом и воздушных трактах определяются по рекомендациям [3] и зависят от сопротивления трактов.

Все сопротивления разделяются на три группы:

1. Сопротивления трения, т.е. сопротивления при течении потока в прямом канале, в том числе при продольном омывании пучков труб:

, где

- коэффициент сопротивления трения.

2. Сопротивления поперечно омываемых трубных пучков:

, где

-коэффициент сопротивления, зависящий от количества рядов и расположения труб в пучке, а так же от числа Re.

3. Местные сопротивления. К ним относятся: сопротивление, вызванное изменением сечения; отводы и колена; повороты в пучках труб; тройники; раздающие и собирающие короба:

, где

-коэффициент местного сопротивления, зависит в основном от геометрической формы рассматриваемого участка.

Основные исходные данные для расчета потерь давления в пакетах поверхностей нагрева агрегата - скорости и температуры, живые сечения и прочие конструктивные данные - принимаются из теплового расчета.

Библиографический список Основной

1. 261 Федеральный закон от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности».

2. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: учебник для студентов вузов / Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г.

Тишин. - М.: Энергоиздат, 2008

3. Теплотехника: учебник для студентов вузов / B.C. Луканин [и др.]. - М.: Выс. шк., 2009. - 672 с.

4. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. М.: Энергоиздат, 2006.

5. Александров А.А., Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: МЭИ, 2003.-165 с.

Дополнительный

6. СНИП-Н-35-76. «Котельные установки».

7. Экология для инженера: Учебно-справочное пособ./ Панин В. Ф., Сечин А. И., Федосова В. Д. Под ред. В. Ф. Панина. - М.: Издательский дом «Ноосфера», 2001. - 356с.;

8. Бухгалтерский учет в схемах и рисунках. Учебн. пособие. / Камарджанова Н.А., Картошова И.В. Изд.2-е доп. и перераб. - М.: ИНФРА-М, 2002. - 494с.;

9. Зах Р.Г. Котельные установки. - Учебник. М.: Энергия, 1968. - 352 с.

10. Теплотехнический справочник. Том 2. Изд.2-е, перераб. М.: Энергия, 1976. - 896 с.

11. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Учебн. пособ. Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 280 с.

12. Паровые котлы малой и средней мощности./Александров К.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1981. -243с.;

13. Тепловые и атомные станции. Справочник. Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, т. 3. М.: Энергоиздат, 1982.

14. Котельные установки и тепловые сети. Учебник для техникумов. - / Павлов И.И. Изд.2-е испр. и доп. - М.: Стройиздат, 1977. - 300с.;

15. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. ПБ 10-574-03. - СПб.: Деан, 2004. - 205с.;

16. Кругликов П.А. Технико-экономические основы проектирования ТЭС и АЭС. СПб, СЗТУ, 2004.

17. Режимы работы и управление теплоэнергетическими установками /Субботин В.И. - М.: «Фирма Испо-Сервис», 2001. - 214с.;

18. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. - Учебное пособие - М.: Энергоатомиздат, 1988. 208 с.

19. Рихтер Л.А., Елизаров Д.П., Лавыгин В.М. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций. Учебное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987. 216 с.

20. Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев "Котельные установки промышленных предприятий". 1988 Москва Энергоатомиздат.