3.2. Тепловой расчет

Тепловой расчёт конвективных поверхностей нагрева начинается с поверхности нагрева, расположенной по ходу газов за фестоном – с конвективного пароперегревателя. Первой про ходу газов расположена выходная ступень конвективного пароперегревателя по ходу пара.

Исходные данные для теплового расчёта котла:

– тип парового котла – барабанный котел с естественной циркуляцией ТП-230-2 и с равновесной тягой;

– паровая производительность котла – 63,9 кг/с;

– давление перегретого пара – 10 МПа;

– температура перегретого пара – 510 °С;

– вид сжигаемого топлива – каменный уголь Аркагалинского месторождения, марки – Д, класс - Р;

– температура питательной воды на входе в котёл – 210 °С;

– давление питательной воды p_пв = 11,5 МПа;

– теплосъём в пароохладителе – 150 кДж/кг;

– температура холодного воздуха – 30 °С;

– температура газов на выходе из фестона – 1090 °С;

– температура уходящих газов – 150 °С;

– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном и конвективным пароперегревателем – 703,8 кДж/кг;

– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном – 520,8 кДж/кг;

– температура горячего воздуха за воздухоподогревателем – 340 °С;

– расчетный расход топлива – 9,03 кг/с;

– коэффициент избытка воздуха в топке и присосы по газоходу (табл. 1);

– энтальпии продуктов сгорания и воздуха (табл.1);

– объёмы продуктов сгорания и воздуха (табл.2).

3.2.1. Расчет пароперегревателя I ступени по ходу движения газов

Данная ступень пароперегревателя является выходной ступенью по ходу пара. В ней пар перегревается до заданной температуры перегретого пара.

Н а рисунке 3.1 приведена расчётная схема пароперегревателя первой ступени.

Исходные данные для расчёта пароперегревателя I ступени:

– наружный диаметр труб =42 мм;

– поперечный шаг =133 мм;

– продольный шаг =150 мм;

– расположение труб – коридорное;

– размер поверхности нагрева =620 м²;

– живое сечение для прохода газов =40,3 м²;

– живое сечение для прохода пара =0,087 м²;

– температура газов на выходе из фестона = =1090 °С;

– энтальпия газов = =11 596 кДж/кг.

Принимаем температуру газов на выходе из пароперегревателя =900 °С.

По принятой температуре по таблице 2 находится энтальпия ( =9482,9 кДж/кг).

Таблица 1

Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

Величина и расчетная формула	Газоход
	топка, фестон		п/п I ст.	п/п II ст.		эк. II ст.	вп. II ст.	эк. I ст.	вп. I ст.
1	2		3	4		5	6	7	8
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева	1,2		1,215	1,23		1,25	1,28	1,3	1,33
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева	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. Объём водяных паров, м3/кг	0,736		0,737	0,738		0,740	0,742	0,744	0,746
4. Полный объём газов, м3/кг	6,744	6,783			6,822	6,951	7,081	7,210	7,339
5. Объёмная доля водяных паров	0,109	0,108			0,108	0,106	0,105	0,103	0,102
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров	0,251	0,25			0,249	0,244	0,241	0,236	0,233
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива ,кг/кг При сжигании газа: ,кг/м3	8,855	8,905			8,955	9,121	9,287	9,453	9,620
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг , где – доля уноса золы из топ-ки (см. табл. 4.6 [2]), = 0,95	0,013	0,013			0,0129	0,0127	0,0125	0,0123	0,012

Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:

, (3.2)

где – коэффициент сохранения теплоты, рассчитывается по формуле

,

– присосы воздуха в поверхности. Принимаются по таблице П1, ( =0,03);

– энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 1 по температуре холодного воздуха = 30 °С, энтальпия холодного воздуха =201,6 кДж/кг.

=2102 кДж/кг. (3.3)

Теплота, воспринятая паром

, (3.4)

где – расход пара, =63,9 кг/с;

– энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.

При = 10 МПа и = 510 °С по таблице ХХV [1] определяется =3399,7 кДж/кг;

– энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель;

– теплота, полученная поверхностью за счёт излучения из топки. Определяется по результатам расчёта фестона (см. стр. 25 [2]).

= 703,8 – 520,8 = 183 кДж/кг. (3.5)

Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель

= 3399,7 – 9,03/63,9 (2102 + 183) =

=3077 кДж/кг. (3.6)

При давлении пара =10,25 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблице XXV [1] ( =395 °С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле

, (3.7)

где - большая разность температур сред;

- меньшая разность температур сред.

=1090-395=695 °С; (3.8)

=900-510=390 °С; (3.9)

=528,6°С. (3.10)

Средняя температура газов

; (3.11)

=995 °С. (3.12)

Скорость газов определяется по формуле

, (3.13)

где – объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 ( = 6,78 м³/кг).

=7,08 м/с. (3.14)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.

, (3.15)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией.

При =42 мм и =7,08 м/с

=58,5 Вт/(м²ּК).

Таблица 2