Тепловой баланс котлоагрегата
-
Располагаемое тепло топлива. Для большинства видов достаточно сухих и малозольных топлив и газового топлива принимается
= =17540 кДж/кг .
-
Температура уходящих газов ух =140 °С (по заданию).
-
Энтальпия уходящих газов Iух =1016 кДж/кг (табл. 2).
-
Температура холодного воздуха (принимаем) tхв=30 °С .
-
Энтальпия холодного воздуха Iохв =188 кДж/кг (табл. 2).
-
Потери тепла от химического недожога q3 =0 % (табл. 8, с.70).
-
Потери тепла от механического недожога q4 =1,25 % (табл. 8).
-
Потери тепла с уходящими газами
=
==4,31 % .
-
Потери тепла от наружного охлаждения q5=0,79 % (рис. 5, с.83).
-
Потери с теплом шлака q6 = 0
(учитываются при Аr > 2,5, где [МДж/кг]).
(27,4<43,85)
-
Сумма тепловых потерь
q = q2 + q3 + q4 + q5 + q6 =4,31+0+1,25+0,79+0 =6,35 % .
-
КПД котлоагрегата «брутто» ка = 100 – q=100-6,35=93,65% .
-
Коэффициент сохранения тепла
=1−=0,9916
-
Температура перегретого пара tпе =438 °С (по заданию).
-
Давление перегретого пара Pпе =39бар=3,9 МПа (по заданию).
-
Теплосодержание перегретого пара iпе =3304 кДж/кг (табл. 11, с.74).
-
Температура питательной воды tпв =131 °С (по заданию).
-
Энтальпия питательной воды iпв =553,546 кДж/кг
-
(табл. 10 при Рэ=1,2Рпе=1,2∙3,9=4,68 МПа, с.72).
-
Энтальпия продувочной воды iкип =1107,3 кДж/кг
(табл. 9 при Рб=1,1Рпе =1,1∙3,9=4,29 МПа∙, с.71).
-
Непрерывная продувка
Dпр = 0,01р Dпе=0,01∙3∙19=0,57 кг/с ,
где р - процент продувки (по заданию).
-
Полезно использованное тепло
Qка = Dпе (iпе ‑ iпв) + Dпр (iкип ‑ iпв)= =19(3304─553,546)+0,57(1107,3─553,546)=52574,226 кВт .
-
Полный расход топлива
=100=3,2 кг/с .
-
Расчетный расход топлива
==3,16 кг/с .
Тепловой расчет котлоагрегата Топка
-
Диаметр экранных труб d =60 мм (по чертежу).
-
Шаг экранных труб s =90 мм (по чертежу).
-
Суммарная поверхность топочной камеры (рис. П2-2, с.103)
Fст = Fф + 2Fб + Fз =281 м2 .
-
Неэкранированная поверхность стен, занятая горелками
Fгор = 0,1156 м2 (из чертежа).
-
Поверхность стен топки, занятая экранами,
Fэкр = Fст – Fфест – Fгор =264,31 м2 .
-
Угловой коэффициент гладкотрубных экранов
э = =1─0,2(─1)=0,9
-
Лучевоспринимающая поверхность экранов
Hлэ = э Fэкр =237,9 м2 .
-
Угловой коэффициент фестона ф = 1 .
-
Лучевоспринимающая поверхность фестона
Hлф = ф Fфест =14,9 м2 .
-
Суммарная лучевоспринимающая поверхность топки
Hлт = Hлэ + Hлф =252,8 м2 .
-
Степень экранирования топки
=0,9
-
Объем топочной камеры
Vт = Fб · b =103,7*8,19=284 м3 .
-
Эффективная толщина излучающего слоя
=3,64 м .
-
Присосы воздуха в систему пылеприготовления пл =0,04 (табл.7, с.69).
-
Температура горячего воздуха гв =325°С (по заданию).
-
Энтальпия горячего воздуха Iогв =2063 кДж/кг (табл. 2, с.61) .
-
Тепло, вносимое воздухом в топку
Qв = (т – т – пл) Iогв + (т + пл) Iохв =(1,2─0,1─0,04)2063+(0,!+0,04)*188=2213 кДж/кг ,
где т – присосы в топке (табл. 7, с.69).
-
Полезное тепловыделение в топки
= +2213=19753 кДж/кг .
-
Адиабатная температура горения а =(19753-19247)/1122*100+1900=1945 °С (табл. 2).
-
Относительное положение максимума температур (рис.П2-2, с.103)
=0,292
-
Коэффициент учитывающий положение максимума температуры
М = 0,59 – 0,5 Хт =0,59 – 0,5 ·0,292=0,444;
-
Температура газов на выходе из топки т'' =1050 °С (принимаем по табл. 12, с.77).
-
Энтальпия газов на выходе из топки Iт”=9960 кДж/кг (табл. 2, с.61) .
Рис. П2-2. Эскиз топочной камеры
-
Объемная доля трехатомных газов и водяных паров rn=0,2369
-
Концентрация золовых частиц μзл=0,0321
-
Суммарная поглощающая способность трехатомных газов
(где Р = 0,1МПа – давление газов в топочной камере)
Pn S = rn Р S =0,2369·0,1·3,64=0,086 (м·МПа) .
-
Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами (рис.3, с.82) kг= 5,4 1/(м·МПа).
-
Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами (рис. 3) kзл=92 1/(м·МПа) .
-
Коэффициент поглощения лучей частицами кокса kкокс
при камерном сжигании топлива:
- для каменных углей
kкокс = 0,5 [1/(м·МПа)].
-
Оптическая толщина
kPS = (kг rn + kзл зл + kкокс) РS=
=(5,4·0,2369+92·0,0321+0,5)0,1·3,64=1,72 .
-
Степень черноты факела ф=0,815 (рис. 2, с.81).
-
Условный коэффициент загрязнения экранов =0,45 (табл. 16, с.79).
-
Коэффициент тепловой эффективности экранов == =0,45·0,9=0,405.
-
Степень черноты топочной камеры т =0,922(. 4, с.83).
-
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания
= кДж/(кг· °С) .
-
Действительная температура газов на выходе из топки
=
= 1070 °С .
37. Энтальпия газов на выходе из топки Iт'' =10171 кДж/кг (табл. 2, с.61).
38. Количество тепла, воспринятого в топке,
= (Qт – Iт'') =0,9916(19753-10171)=9501 кДж/кг .
39. Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности
= кВт/м2 .
40. Теплонапряжение топочного объема
= кВт/м3 .
Фестон
Рис. П2-3. Эскиз фестона
-
Диаметр труб d =250 мм (по чертежу).
-
Расположение труб - шахматное.
-
Число рядов труб Z =4 шт (по чертежу).
-
Шаг труб (по чертежу):
поперечный s1 = Zs =360 мм (s – шаг труб заднего экрана топки); продольный s2 =220 мм.
-
Число труб в каждом ряду (по чертежу): n1 , 4шт;
n2 , 4шт;
n3, 4шт; nn4, 4шт.
-
Длина каждого ряда (по чертежу): l1, =2,8 м; l2, =2,9м;
L3=3м.
L4=3,3м.
-
Поверхность нагрева фестона
Hф = 37,7 м2 .
-
Живое сечение для прохода газов (среднее), где h - высота окна (по чертежу)
Fжc = 13,9 м2 .
-
Относительные шаги: поперечный σ1 = s1/d =360/250=1,44 продольный σ2 = s2/d=220/250=0,88
-
Эффективная толщина излучающего слоя
=0,14
11. Угловой коэффициент фестона χф =0,97 (рис.1, с.81).
-
Лучевоспринимающая поверхность фестона Hлф , м
Нлф = b lсрχф =13 .
-
Расчетная поверхность нагрева
Hp = Hф – Hлф =24,7 м2 .
-
Температура газов перед фестоном ' =1070°С (из расчета топки).
-
Энтальпия газов перед фестоном I' =10171 кДж/кг (из расчета топки).
-
Температура газов за фестоном ''=1052 °С (принимаем).
-
Энтальпия газов за фестоном I" =9980 кДж/кг (табл. 2, с.61).
-
Тепловосприятие фестона по балансу
Qб = φ (I' – I") =189,4 кДж/кг .
-
Температура кипения в барабане tн =254,6 °С (табл. 9 при Рб = 1,1Рпе=1,1·3,9=4,29 МПа, с.71)
-
Средняя температура газов
= °С .
-
Объем газов на 1 кг топлива Vг=6,1179 м3/кг (табл. 1, с.60).
-
Объемная доля водяных паров =0,0944 (табл. 1).
-
Объемная доля трехатомных газов и водяных паров rn =0,2369 (табл. 1).
-
Концентрация золовых частиц зл=0,0321 (табл. 1).
-
Скорость газов в фестоне
= м/с .
-
Коэффициент теплоотдачи конвекцией (рис. 6, с.84)
к = н Cz Cs Cф =26 Вт/м2 К .
-
Суммарная поглощающая способность трехатомных газов
PnS = rnРS =0,2369·0,1· 0,14=0,0033 м ·МПа ,
где Р = 0,1 МПа - давление газа в газоходах.
-
Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами (рис.3, с.82) kг =28 1/(м·МПа) .
-
Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами (рис. 3)
kзл =92 1/(м·МПа) .
-
Оптическая толщина
kPS = (kг rn + kзл зл)РS =(28·0,2369+92·0,0321)0,1·0,14=0,134
31. Степень черноты продуктов сгорания a=0,125 (рис. 2, с.81).
-
Температура загрязненной стенки трубы
(принимается на 80 °С выше температуры кипения)
tст = tн + 80 =254,6+80=334,6 °С .
-
Коэффициент теплоотдачи излучением (рис. 9, с.89)
aл = aн a =165·0,2=33 Вт/(м2 ·K) .
34. Коэффициент тепловой эффективности Ψ =0,52 (рис. 14, с.93).
-
Коэффициент теплопередачи
k = (к + л)=0,52(26+33)=30,68 Вт/(м2 ·K) .
-
Средний температурный напор t = – tн=1061-254,6=806,4°С .
-
Тепловосприятие фестона
= кДж/кг .
-
Невязка
=% +-<5 % .