Поверочный расчет парового котла

Поверочный расчет парового котла выполняется для существующей его конструкции с целью определения экономичности и показателей его работы при переходе на другое топливо, изменении расчетной нагрузки (0,5-1,0)Д_ном или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева.

В результате поверочного расчета определяют:

- коэффициент полезного действия парового котла;

- расход топлива;

- температуру продуктов сгорания по газовому тракту, включая температуру уходящих газов;

- температуру рабочей среды (пара, воды, если ПР водогрейного котла) за каждой поверхностью нагрева.

Задание на выполнение проекта содержит следующие данные:

- тип парового котла (барабанный или прямоточный);

- номинальная паропроизводительность и параметры перегретого пара (основного и промежуточного);

- температура питательной воды;

- температура воздуха на входе в ВЗП;

- температура горячего воздуха, поступающего из ВЗП в топку для горения.

Месторождение, маркировку и пласт котельного топлива. Способ сжигания твердого топлива и система пылеприготовления. Делается выбор оптимальных t⁰ уходящих газов из котла, горячего воздуха после ВЗП, t⁰С питательной воды в зависимости от рабочего давления парового котла.

Поверочный расчет заканчивается составлением пояснительной записки, которая включает в себя:

а) задание на проектирование котла и его исходные данные;

б) описание котла, компоновку его поверхностей нагрева с указанием их связей по рабочей среде;

в) технические характеристики сжигаемого топлива, обоснование выбора необходимых для расчета величин и значений;

г) определение КПД парового котла, расчет расхода сжигаемого топлива;

д) тепловой расчет топки и поверхностей нагрева котла (в последовательности их расположения вдоль газового тракта);

е) сводную таблицу основных результатов теплового расчета.

В записке приводятся краткие пояснения и обоснования выбираемым для расчета значениям величин, расчетных формул, порядка выполнения расчета.

Расчет поверхностей нагрева сопровождается построением графиков, иллюстрирующих направления взаимного движения и изменений t⁰С греющих газов и рабочей среды в пределах каждой поверхности нагрева.

Пояснительная записка завершается построением тепловой схемы парового котла, сводной таблицей расчетных величин уточнением теплового баланса и заключением.

Тепловая схема котла - отображает распределение тепловосприятия рабочей среды между поверхностями нагрева котла и устанавливает последовательность их размещения вдоль газового тракта. По оси ординат откладываются значения t⁰ газов и рабочей среды на концах каждой поверхности нагрева. По оси абсцисс откладываются значения теплоты. В результате тепловая схема дает представление об условиях работы каждой поверхности нагрева, позволяет определить t⁰_ные напоры и оценить в дальнейшем надежность работы металла поверхностей нагрева.

Сводная таблица расчетных величин должна содержать основные показатели, характеризующие условия работы каждой поверхности нагрева: t⁰С газов и рабочей среды на концах поверхности, средние скорости газов и рабочей среды, коэффициенты теплопередачи, t⁰_ные напоры, расчетные тепловые напряжения и размер поверхности нагрева.

Уточнение теплового баланса - невязку теплового баланса определяют по формулам: , где q₄ = 0 (котел работает на газе); – относительная повязка на тепловом балансе, - тепло переданное излучением в топке, - тепловосприятие п/п-ля и ВЭК.

Особенностью поверочного расчета является отсутствие данных о t⁰С уходящих газов (следовательно, и q₂). Нет возможности в связи с этим в начале расчета определить КПД котла и расход топлива. Поэтому приходится предварительно задаваться t⁰С уходящих газов и t⁰С перегретого пара t_п.п. по которым предварительно определяют и B_p (КПД_котла и расход топлива) t⁰С уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котла, т.к. потеря теплоты с уходящими газами является наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Снижение t⁰_{ух.газов} на 12-16 ⁰С приводит к повышению КПД котла на 1 %. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличение размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях связано с развитием низкотемпературной коррозии. Оптимальные значения t⁰С_{ух.газов} для различных топлив и параметров пара устанавливаются на основании технико-экономических расчетов. При выборе температур соблюдать условие обеспечения нормального температурного напора на «холодном» конце ВЗП в пределах 70-110 ⁰С. Существует несколько способов подогрева воздуха до входа в ВЗП:

1. за счет рециркуляции части горячего воздуха на всас дутьевого вентилятора (менее экономично);

2. Подача горячего воздуха в короб холодного воздуха перед ВЗП (более экономично, но требует специальный низконапорный вентилятор);

3. Более высокую t⁰С – t¹_ВП получают путем нагрева холодного воздуха t¹_ВП в паровых или водяных калориферах, установленных перед ВЗП.

Экономически выгодно подогревать воздух выше t⁰С питательной воды, поступающей в экономайзер. Минимальный температурный напор за экономайзером (разность t⁰С между газовым потоком и питательной водой) принимают . Минимальный температурный напор перед ВЗП (разность t⁰С между дымовыми газами на входе ВЗП и горячим воздухом) принимается . Снижение t⁰ напора ниже минимального приводит и неоправданному росту размеров поверхности нагрева.

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Для обозначения объемов соответствующих теоретическим условиям горения, вводится индекс «0». Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания определяются составом сжигаемого топлива по следующим формулам:

1. теоретическое количество воздуха для твердого и жидкого топлива

для газового топлива

.

2. объем трехатомных газов для твердого и жидкого топлива

для газового топлива .

3. теоретический объем азота для твердого и жидкого топлива

для газового топлива .

4. теоретический объем водяных паров для твердого и жидкого топлива

- для газового топлива ; d_г - влагосодержание газа.

Избытки воздуха в газовом тракте котла

Необходимый избыток воздуха в верхней части точки принимают с целью обеспечения практически полного сгорания топлива в топке за столь короткое время горения. Его значение рекомендуют для сжигания твердого топлива _т = 1,15-1,25. При сжигании природного газа _т = 1,05. При сжигании мазута _т = 1,03. Избыток воздуха _т включает в себя присосы холодного воздуха извне при работе топки под разряжением _т , происходящим в основном в нижней части топки. При выбранном значении _т избыток воздуха, поступающих через горелки в зону горения топлива

В газоплотных котлах, работающих под наддувом, присосы воздуха в топку исключены

Присосы холодного воздуха в топках и газоходах котлов принимают следующими:

1. топочная камера при сжигании твердого топлива

2. топочная камера для газомазутных котлов

3. Поверхности расположенные на выходе из топки

4. Поверхности пароперегревателя в горизонтальном газоходе

5. Поверхности пароперегревателе в конвективной шахте

6. Водяной экономайзер при одноступенчатом выполнении или на каждую ступень при 2-х ступенчатом выполнении

7. Трубчатый ВЗП на каждую ступень

8. РВП

Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры получается прибавлением к соответствующих присосов воздуха т.е.

Ввиду небольшой разницы давлений между газовым потоком в горизонтальном газоходе к окружающей средой присосы здесь принимают .

При сжигании мазута и природного газа для сжигания максимального теплового потока в зоне ядра факела и уменьшения образования оксидов азота используют рециркуляцию части дымовых газов из газохода после ВЭК V_рц в топочную камеру. Доля рециркулирующих газов

Определяется по отношению и объему газов за местом отбора по рециркуляцию . При полной нагрузке котла рекомендуется принимать . При снижении нагрузки котла для поддержания t⁰С перегретого пара и вторично - перегрев пара рециркуляция увеличивается до . Если газы на рециркуляцию отбирают из газохода за ВЭК то предварительно для расчетов принимают t⁰С рециркулирующих газов , но не выше 380-400 ⁰С, а коэффициент избытка в них составляет

Среднее значение коэффициента в газоходе принимаем

Объем водяных паров определяем по формуле

м³/кг

Полный объем газов

, м³/кг

Объемная доля трехатомных газов

;

Объемная доля водяных паров

Суммарная объемная доля .

Рассчитываем энтальпию дымовых газов на 1 м³ топлива, газов, энтальпию необходимого количества воздуха в зависимости от t⁰С (t⁰С принимаем от 100 ⁰С до 2200 ⁰С)

полученные данные заносим в таблицу.

ккал/кг при .