Содержание :
1 Задание для расчетов.
2. Описание проектируемого котла
2.1 Обоснование выбора типоразмера котла и турбины.
2.2Компоновка котла. Особенности его конструкции
2.3 Топливо
2.4 Воздушный тракт
2.5 Тракт дымовых газов
2.6 Водопаровой тракт
3.. Выбор и обоснования величин исходных данных, необходимых для расчета тепловой схемы котла
4.Методики тепловых расчетов, результаты расчетов
4.1 Расчеты объемов и энтальпий потребляемого воздуха и продуктов сгорания.
4.2. Распределение тепловостприятий. Тепловой баланс.
4.3. Тепловая схема котла
4.4.Расчет КПД котла, расход топлива.
5.Тепловай расчет топочной камеры котла.
Заключение Библиографический список.
Используемое топливо
Его характеристики. Схема процессы и параметры топливного тракта. Схема топливоподачи.
В качестве топлива используется природный газ. Природный газ состоит из различных углеводородистых соединений , также в его состав входят азот и углекислый газ. Водород в чистом виде отсутствует. Основными техническими характеристиками природного газа являются плотность, взрываемость и токсичность. Почти все виды газового топлива легче воздуха. Почти все природные газы не имеют запаха или имеют весьма слабый запах. Для своевременного обнаружения утечки газа и принятия мер безопасности газовое топливо, не имеющее запаха, до поступления в газовую магистраль одорируют.
Табл. 1
Состав рабочей массы в топливе.% |
Qсн,МДж/кг |
Объем воздуха и продуктов сгорания,% |
|||||||||
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
N2 |
CO2 |
36,72 |
Vo |
Vro2 |
V°N2 |
V°H2O |
94,9 |
3,2 |
0,4 |
0,1 |
0,1 |
0,9 |
0,4 |
9,73 |
1,04 |
7,7 |
2,19 |
|
Табл. 2
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания , кДж/м3(при 0,1 МПа) |
|||||||||||
Энтальпия |
Температура,°С |
||||||||||
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
|
Нг° |
3035 |
6217 |
9563 |
13088 |
16772 |
20511 |
28405 |
28332 |
32335 |
36396 |
40503 |
Нв° |
2592 |
5217 |
8076 |
11003 |
13976 |
17074 |
20210 |
23387 |
26565 |
28194 |
33084 |
(выходную)часть КППНД,минуя первую. После прохождения 2 части КППНД вторичный пар поступает в ЦСД турбины. 20% перегретого пара отбирается для подогрева пит воды.
№3 Выбор и обоснование исходных данных, необходимых для расчетов тепловой схемы котла.
Исходные данные:
типоразмер котла ПП-1000/800-25-545/545-ГМ(ТГМП-314)
используемое топливо природный газ(газопровод Бухара-Урал)
низшая теплота сгорания топлива Qнр=36,72 кДж/кг
рециркуляция дымовых газов в топку. rрец=0
разряжение газов в топке s=40 Па
Табл.3 Исходные данные
№ |
Величина |
Обозначение |
Размерность |
Обоснование |
Значение |
1 |
Диаметр и толщина экранных труб |
d*δ |
мм |
Чертежи котла |
32*6 |
2 |
Шаг труб |
S1 |
мм |
то же |
36 |
3 |
Ширина топки |
a |
м |
>> |
17,36 |
4 |
Глубина топки |
b |
м |
>> |
8,535 |
5 |
Расход перегретого пара |
Dп.п. |
кг/с |
Задание |
222,2 |
6 |
Расход питательной воды |
Dп.в. |
кг/с |
>> |
277,8 |
7 |
Температура перегретого пара при выходе из горячего пакета |
tпе |
°С |
>> |
545 |
8 |
Температура питательной воды |
tп.в |
°С |
>> |
280 |
9 |
Энтальпия рабочей среды |
hп.п hп.в |
кДж/кг |
.. |
34654 |
10 |
Энтальпия теоретического объема газов при температуре уходящих газов |
H°г.ух |
кДж/кг |
Табл. П4,2 |
2982,5 |
11 |
Энтальпия теоретического объема воздуха при температуре уходящих газов |
H°в.ух |
кДж/кг |
то же |
2205,5 |
12 |
Теплота газов рециркуляции |
rрцHг.отб |
кДж/кг |
задание |
0 |
13 |
Температура холодного воздуха |
tх.в. |
°С |
табл 1,5 |
20 |
14 |
Температура горячего воздуха |
tг.в. |
°С |
табл 1,6 |
300 |
15 |
Температура газов на выходе из топки |
θт'' |
°С |
табл 4,7 |
1300 |
16 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
H''т |
кДж/кг |
табл П4,2 |
24458 |
17 |
Температура уходящих газов |
θух |
°С |
табл 1,4 |
120 |
18 |
Потери теплоты с химическим недожегом |
q3 |
% |
табл 4,6 |
0,05 |
19 |
Потери теплоты с механическим недожегом |
q4 |
% |
табл 4,6 |
0,05 |
20 |
Коэффициент избытка воздуха в газах на выходе из топки |
αт |
- |
табл 1,7 |
1,05 |
21 |
Присосы воздуха в топке |
Δαт |
- |
табл 1,8 |
0 |
22 |
Присосы воздуха в ширмах |
Δαш |
- |
то же |
0 |
23 |
Присосы воздуха в горячем пакете пароперегревателя |
Δαпе |
- |
>> |
0,03 |
24 |
Присосы воздуха в экономайзере |
Δαэк |
- |
>> |
0,02 |
25 |
Присосы воздуха в воздухоподогревателе |
Δαвп |
- |
>> |
0,2 |
26 |
Разряжение дымовых газов на выходе из топки |
s''т |
Па |
задание |
40 |
№4 Методика тепловых расчетов, результаты расчетов.
4.1 Расчет объемов и энтальпий потребляемого воздуха и продуктов сгорания. Н-θ-диаграмма.
Величина и расчетная формула |
Газоход |
||||
Топочная камера,ширма |
Пароперегреватель высокого давления |
Промежуточный пароперегреватель |
Экономайзер |
Воздухоподогреватель |
|
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева α''=αт+Σδαi |
1,05 |
1,08 |
1,11 |
1,13 |
1,33 |
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева αср |
1,05 |
1,065 |
1,095 |
1,12 |
1,23 |
Объем водяных паров,м3/кг,Vн2о=V°н2о +0,0161*(ср-1)*Vв° |
2,1978 |
2,2002 |
2,2049 |
2,2088 |
2,2260 |
Полный объем газов,м3/кг,Vг=V°г +1,0161*(αср-1)*Vв° |
11,4243 |
11,5726 |
11,8692 |
12,1164 |
13,2039 |
Полный объем газов,м3/кг, с учетом рециркуляции Vг.рц=Vг+Vрц |
11,4243 |
11,5726 |
11,8692 |
12,1164 |
13,2039 |
Объемная доля трехатомных газов rRO2=VRO2/Vr |
0,0910 |
0,0899 |
0,0876 |
0,0858 |
0,0788 |
Объемная доля водяных паров rн2о=Vн2о/Vr |
0,1924 |
0,1901 |
0,1858 |
0,1823 |
0,1686 |
Доля трехатомных газов и водяных паров rп=rRO2+rн2о |
0,2834 |
0,2800 |
0,2734 |
0,2681 |
0,2474 |
Расчеты энтальпии воздуха и дымовых газов.
Поверхность нагрева |
Температура за поверхностью ,С |
Нг° |
Нв° |
Нг=Нг°+(α-1)*Нв° |
Топочная камера, зона ядра факела aт=1,05 |
2200 |
40503 |
33084 |
42157,2 |
2000 |
33084 |
28194 |
34493,7 |
|
1800 |
32335 |
26565 |
33663,25 |
|
1600 |
28332 |
23387 |
29501,35 |
|
Верхняя часть топочной камеры,фестон,ширмы ат=1,05 |
1400 |
28405 |
20210 |
29415,5 |
1200 |
20511 |
17074 |
21364,7 |
|
1000 |
16772 |
13976 |
17470,8 |
|
Конвективный пароперегреватель высокого давления ак.п=1,08 |
900 |
14930 |
12490 |
15929,16 |
800 |
13088 |
11003 |
13968,24 |
|
700 |
11326 |
9540 |
12088,66 |
|
600 |
9563 |
8076 |
10209,08 |
|
Промежуточный пароперегреватель апп=1,11 |
700 |
11326 |
9540 |
12374,845 |
600 |
9563 |
8076 |
10451,36 |
|
500 |
7890 |
6647 |
8621,115 |
|
Экономайзер аэк=1,13 |
400 |
6217 |
5217 |
6895,21 |
300 |
4626 |
3905 |
5133,585 |
|
200 |
3035 |
2592 |
3371,96 |
|
Воздухоподогреватель ав.п.=1,33 |
200 |
3035 |
2592 |
3890,36 |
150 |
2160 |
2048 |
2835,53815 |
|
100 |
1284 |
1504 |
1780,7163 |
4.2 Распределение тепловосприятий по теплообменным поверхностям котла, тепловой баланс котла.
табл. Тепловосприятия поверхностей котла.
№ п/п |
Рассчитываемая величина |
Обозначение |
Единица измерения |
Расчетная формула или обоснование |
Решение и результат расчета |
1 |
Распологаемая теплота топлива |
QpР |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qрр=Qнр*103+ Qтл+Qвнш+Qп.ф.-Qк |
36720 |
2 |
Теплота воздуха, поступающего в топку |
Qв |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qв=(ат-Δαт-Δαпл)*Нгв+(Δαт+Δαпл)*Нхв |
3686,1132 |
3 |
Полезное тепловыделение в топочной камере |
Qт |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qт=Qрр(100- q3-q6)/100+Qв-Qвнш+rHг.отб |
40369,3932 |
4 |
Адиабатическая температура |
а |
°С |
а=Qт/ΣVi*ci |
2036,49 |
5 |
Температура газов на выходе из топки |
"т |
°С |
табл 4.7 |
1200 |
6 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
Н"т |
кДж/кг,кДж/м3 |
Нг=Нг°+(α-1)*Нв° |
25390,1 |
7 |
Тепловосприятие топки |
Qп |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qл=φ(Qт-H”т) |
14949,3346 |
8 |
Температура газов перед ширмами |
θ'ш |
°С |
Температура газов на выходе из топки |
1200 |
9 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
Н'ш |
кДж/кг,кДж/м3 |
Нг=Нг°+(α-1)*Нв° |
21364,7 |
10 |
Температура газов на выходе из ширм |
θ"ш |
°С |
табл 4.7 |
1000 |
11 |
Энтальпия газов на выходе из ширм |
Н''ш |
кДж/кг,кДж/м3 |
Нг=Нг°+(α-1)*Нв° |
17470,8 |
12 |
Тепловосприяние ширм |
Q,бш |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qбосн+Qбдоп=φ(H’-H”+ΔαH°прс) |
3898,9301 |
13 |
Температура газов перед конвективным пароперегревателем(КПП) |
θ'кпп |
°С |
принять=θ"ш |
1000 |
14 |
Энтальпия газов перед КПП |
Н'кпп |
кДж/кг,кДж/м3 |
Нг=Нг°+(α-1)*Нв° |
17470,8 |
15 |
Тепловосприятие КПП |
Qкпп |
кДж/кг,кДж/м3 |
табл 5.1-5.4 |
6092 |
16 |
Энтальпия газов на выходе Кпп |
Н''кпп |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qб.осн+Qб.доп=ф(H'-H"+Δαпл*Нхв) |
15098,75 |
17 |
Температура газов на выходе КПП |
θ''кпп |
°С |
табл 2.3 |
600 |
18 |
Расчет тепловосприятий других теплообменных поверхностей проектируемого котла осуществляется методически так же ,как КПП |
Qппп Qэк |
кДж/кг,кДж/м3 |
табл 5.1-5.4 |
5284 2734 |
19 |
Расчеты температур и энтальпий рабочей среды |
t h |
°С |
Термодинамические табл и по Qб=D(h”-h’)/Bр |
|
20 |
Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель |
t'вп |
°С |
табл 1.5 |
20 |
21 |
Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель |
Но'вп |
кДж/кг,кДж/м3 |
табл 2.3 |
256,872 |
22 |
Температура воздуха после воздухоподогревателя |
tгв |
°С |
табл 1.6 |
250 |
23 |
Энтальпия воздуха после воздухоподогревателя |
Но''вп |
кДж/кг,кДж/м3 |
табл 2.3 |
4252,7725 |
24 |
Тепловосприятие воздухоподогревателя |
Qвп |
кДж/кг,кДж/м3 |
ф 5.8 |
4135,7570 |
25 |
Энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель |
Н'вп |
кДж/кг,кДж/м3 |
Qбосн+Qбдоп=φ(H’-H”+ΔαH°прс) |
3879,4668 |
26 |
Температура газов на входе в воздухоподогреватель |
θ'вп |
°С |
Н-т таб |
210 |
27 |
Температура газов на выходе из воздухоподогреватель |
θ''вп |
°С |
табл 1.4 |
120 |
28 |
Проверка правильности распределения тепловосприятий.Выполняется определение насходимости теплового баланса. |
δQ |
% |
δQ=ΔQ*100/Qрр<0,5% |
0,4365 |
4.4 Расчет КПД котла и расхода топлива
№п/п |
Рассчитываемая величина |
Обозначение |
Единица измерения |
Расчетная формула или обоснование |
Решение и результат |
1 |
Коэффициент избытка воздуха |
аух |
- |
аух=ат+Σα (1.11) |
1,33 |
2 |
Энтальпия уходящих из кола газов |
Нух |
кДж/кг |
Нух=Ног+(аух-1)Нов (2.18) |
2313,5386 |
3 |
Потеря теплоты с уходящими газами |
q2 |
% |
(3.2) q2=(Нух-аух(Ноxb))*(100-q4)/Qрр |
5,3647 |
4 |
Потеря теплоты с химическим и механическим недожогом |
q3+q4 |
% |
табл 4.6 |
0,1 |
5 |
Потеря теплоты от наружного охлаждения |
q5 |
% |
q5=(60/Dном)0,5/lgDном |
0,22 |
6 |
Потери теплоты с физической теплотой шлаков |
q6 |
% |
Q6=aшл(сt)шлАр/Qрр |
0 |
7 |
КПД котла |
ηк |
% |
ηк=100-(q2+q3+q4+q5+q6) |
94,3153 |
8 |
Располагаемая теплота топлива |
Qрр |
кДж/кг |
Qрр=Qнр*103+ Qтл+Qвнш+Qп.ф.-Qк |
36720 |
9 |
Расход топлива |
В |
кг/с |
B=(Dпе(hп.п-hп.в)+Dвт(h''вт-h'вт)+Dпр(hкип-hп.в))/Qрр*ηк |
20,9160 |
10 |
Расчетный расход |
Вр |
кг/с |
Вр=В(1-0,01q4) (3/160 |
20,9055 |