Раздел 1. Материальный баланс котельной установки

Курсовая работа

по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»

 «Тепловой поверочный расчет котельной установки на заданные параметры»

 

Выполнил:

Студент группы ЭТ-32

Ващенко Д.Д.

     Принял:

Ст. преп. Губарев А.В.

 

 

Белгород 2020

 

Оглавление

Введение. 3

Тепловой расчет. 5

Раздел 1. Материальный баланс котельной установки. 5

Раздел 2. Тепловой баланс котельной установки. 10

Раздел 3. Расчет теплообмена в топке котельной установки. 13

Раздел 4. Расчет фестона. 17

Раздел 5. Расчет конвективных поверхностей. 21

Расчет пароперегревателя. 21

Расчет водяного экономайзера. 27

Расчет воздухоподогревателя. 32

Заключение. 38

Список литературы.. 39

 

 

 

Введение

Поверочный расчет выполняют при переводе котла на сжигание непроектного топлива, перед реконструкцией поверхностей нагрева, для оценки возможности повышения паропроизводительности котла или параметров пара.

Задачами поверочного расчета являются определение КПД котла и расхода топлива, параметров теплоносителей на границах всех поверхностей нагрева для оценки надежности работы котла на заданном топливе.

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов сгорания топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пар из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются:

1) процесс горения топлива,

2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя.

В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Котел типа БГМ-35 М предназначен для получения перегретого пара. Работает на природном газе и мазуте в закрытых котельных и котельных полуоткрытого типа. Рассчитан для установки в районе с сейсмичностью до 9 баллов.

 

Котел однобарабанный вертикальные водотрубные с естественной циркуляцией, выполненные по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева, с отдельно вынесенной шахтой воздухоподогревателя, трехходовые по движению продуктов сгорания. Диапазон регулирования по паропроизводительности 70 — 100%. Котел работает с уравновешенной тягой.

Обмуровка котла — тяжелая, закрепляемая на каркасе.

Котел поставляется россыпью, за исключением трубчатого воздухоподогревателя, поставляемого отдельными блоками.

Испарительная система отопительного котла выполнена по схеме двухступенчатого испарения, в которой испарительные контуры первой ступени испарения включены непосредственно в барабан. Разделение пароводяной смеси, поступающей из первой ступени испарения, осуществляется в циклонах, установленных в барабане отопительного котла. Для очистки пара от влаги в барабане котла установлены жалюзийный сепаратор и за ними дырчатый распределительный щит. Пар из выносных циклонов второй ступени испарения подается в паровое пространство барабана отопительного котла под жалюзийные сепараторы и смешивается с основным потоком пара. Питательная вода подается через распределительные жалюзи под уровень воды в барабане. Питание водой второй ступени испарения каждого выносного циклона осуществляется из торцов барабана по двум трубам. Непрерывная продувка котла осуществляется из выносных циклонов.

Отопительный котел имеет восемь контуров естественной циркуляции: фронтальный, задний, два основных боковых экрана, расположенных в средней части боковых стен, и четыре экрана, расположенных с обеих сторон основных экранов. Основные боковые экраны включены в выносные циклоны второй ступени испарения. Все остальные контуры циркуляции включены в барабан — первую ступень испарения.

Тепловой расчет

Раздел 4. Расчет фестона

№ п/п	Наименование	Обозна-чение	Размер-ность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5	6
1.	Полная поверхность нагрева			По конструктивным характеристикам	42
2.	Диаметр труб			По конструктивным характеристикам
3.	Поперечный шаг			- // -	240
4.	Продольный шаг			- // -
5.	Относительный поперечный шаг		-
6.	Относительный продольный шаг		-
7.	Относительный диагональный шаг труб		-
8.	Коэффициент		-
9.	Поправка на геометрическую компоновку пучка		-	[1, с. 147]
10.	Число рядов труб по ходу газов		шт	По конструктивным характеристикам	3
11.	Поправка на число рядов труб по ходу газов		-	[1, с. 148]
12.	Живое сечение для прохода газов			По конструктивным характеристикам	12,64
13.	Температура газов перед фестоном			Из расчета топки	644

 

1	2	3	4	5	6
14.	Энтальпия продуктов сгорания перед фестоном			Из расчета топки	11070
15.	Температура продуктов сгорания за фестоном			Принята с последующим уточнением	594
16.	Энтальпия продуктов сгорания за фестоном			I-ϑ – таблица	10141
17.	Количество тепла, отданное продуктами сгорания
18.	Средняя температура продуктов сгорания
19.	Температура кипения воды			[1, прил. IV]
20.	Средний температурный напор
21.	Средняя скорость газов
22.	Коэффициент кинематической вязкости газов среднего состава при средней температуре			[1, табл. 5.18]
23.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, а]
24.	Коэффициент кинематической вязкости газов заданного состава при средней температуре
25.	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава при средней температуре			[1, табл. 5.18]
26.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, б]
1	2	3	4	5	6
27.	Коэффициент теплопроводности газов заданного состава при средней температуре
28.	Критерий Прандтля газов среднего состава при средней температуре		-	[1, табл. 5.18]	0,6081
29.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, в]
30.	Критерий Прандтля газов заданного состава при средней температуре		-
31.	Коэффициент теплоотдачи конвекцией
32.	Эффективная толщина излучающего слоя	S	м
33.	Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания
34.	Степень черноты газового потока	a	-
35.	Увеличение температуры по толщине загрязненной стенки			[1, с. 150]	25
36.	Температура загрязненной стенки труб		К
37.	Коэффициент теплоотдачи излучением
1	2	3	4	5	6
38.	Коэффициент использования поверхности нагрева	ξ	-		1
39.	Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания
40.	Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-		0,8
41.	Коэффициент теплопередачи	k
42.	Тепловосприятие поверхности нагрева
43.	Невязка		%
44.	Расчетная энтальпия газов на выходе из фестона
45.	Расчетная температура газов на выходе из фестонов			I-ϑ – таблица	590

 

Так как невязка между количеством тепла, отданным продуктами сгорания, и теплом, принятым поверхностью нагрева, составляет менее 2 %, то расчет фестона выполнен верно.

 

Расчет пароперегревателя

№ п/п	Наименование	Обозна-чение	Размер-ность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5	6
1.	Полная поверхность нагрева			По конструктивным характеристикам	184
2.	Диаметр труб			По конструктивным характеристикам
3.	Поперечный шаг			- // -	110
4.	Продольный шаг			- // -
5.	Относительный поперечный шаг		-
6.	Относительный продольный шаг		-
7.	Относительный диагональный шаг труб		-
8.	Число рядов труб по ходу газов		-	По конструктивным характеристикам	30
9.	Живое сечение для прохода газов			По конструктивным характеристикам	11,84
10.	Число параллельно включенных труб в пароперегреватель		шт	По конструктивным характеристикам	58
11.	Проходное сечение для прохода пара
12.	Эффективная толщина излучающего слоя	S

 

1	2	3	4	5	6
13.	Температура газов перед пароперегревателем			Из расчета фестона	590
14.	Энтальпия продуктов сгорания перед пароперегревателем			Из расчета фестона	10071
15.	Температура пара на входе в пароперегреватель				249
16.	Энтальпия пара на входе в пароперегреватель			[1, прил. IV]	2801,4
17.	Температура продуктов сгорания на выходе из пароперегревателя			Принята с последующим уточнением	451
18.	Энтальпия продуктов сгорания после пароперегревателя			I-ϑ – таблица	7913,5
19.	Количество теплоты, отданное продуктами сгорания
20.	Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя
21.	Температура пара на выходе из пароперегревателя			[1, прил. VI]	303
22.	Средняя температура пара
23.	Средний температурный напор
24.	Средняя температура продуктов сгорания в пароперегревателе
1	2	3	4	5	6
25.	Средняя скорость газов
26.	Коэффициент кинематической вязкости газов среднего состава при средней температуре			[1, табл. 5.18]
27.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, а]	1,02
28.	Коэффициент кинематической вязкости газов заданного состава при средней температуре
29.	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава при средней температуре			[1, табл. 5.18]
30.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, б]	1,03
31.	Коэффициент теплопроводности газов заданного состава при средней температуре
32.	Критерий Прандтля газов среднего состава при средней температуре		-	[1, табл. 5.18]	0,6193
33.	Поправочный множитель		-	[1, рис. 5.8, в]	1,05
34.	Критерий Прандтля газов заданного состава при средней температуре		-
35.	Коэффициент		-

 

1	2	3	4	5	6
36.	Поправка на геометрическую компоновку пучка		-	[1, с. 147]
37.	Поправка на число рядов труб по ходу газов		-	[1, с. 148]
38.	Коэффициент теплоотдачи от газов стенкам труб конвекцией
39.	Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания
40.	Степень черноты газового потока	a	-
41.	Увеличение температуры по толщине загрязненной стенки			[1, с. 150]	25
42.	Температура загрязненной стенки труб		К
43.	Коэффициент теплоотдачи излучением
44.	Коэффициент использования поверхности нагрева	ξ	-		1
45.	Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания
46.	Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-		0,8

 

 

1	2	3	4	5	6
47.	Удельный объем пара				0,0612
48.	Скорость пара
49.	Коэффициент теплопроводности пара
50.	Коэффициент динамической вязкости пара
51.	Коэффициент кинематической вязкости пара
52.	Критерий Прандтля пара		-		1,173
53.	Поправка, зависящая от температуры потока и стенки		-		1
54.	Поправка на относительную длину		-		1
55.	Поправка на односторонний обогрев в кольцевых каналах		-		1
56.	Коэффициент теплоотдачи от стенки пару				910
57.	Коэффициент теплопередачи	k
58.	Тепловосприятие поверхности нагрева
59.	Невязка		%		Пересчет не требуется

 

1	2	3	4	5	6
60.	Расчетная энтальпия газов на выходе из пароперегревателя
61.	Расчетная температура газов на выходе из пароперегревателя			I-ϑ – таблица	453

 

 

 

Расчет воздухоподогревателя

№ п/п	Наименование	Обозна-чение	Размер-ность	Формула	Расчет
1	2	3	4	5	6
1.	Полная поверхность нагрева			По конструктивным характеристикам	800
2.	Диаметр труб			По конструктивным характеристикам
3.	Поперечный шаг			- // -	56
4.	Продольный шаг			- // -
5.	Относительный поперечный шаг		-
6.	Относительный продольный шаг		-
7.	Относительный диагональный шаг труб		-
8.	Число рядов труб по ходу газов		-	По конструктивным характеристикам	Больше 10
9.	Коэффициент		-
10.	Поправка на геометрическую компоновку пучка		-	[1, с. 147]
11.	Поправка на число рядов труб по ходу газов		-	[1, с. 148]
12.	Живое сечение для прохода воздуха			По конструктивным характеристикам	3,93
13.	Живое сечение для прохода газов			По конструктивным характеристикам	1,99
1	2	3	4	5	6
14.	Поправка, зависящая от температуры потока и стенки		-	[1, с. 148]
15.	Поправка на относительную длину		-	[1, с. 148]
16.	Поправка на течение в кольцевых каналах		-	[1, с. 148]
17.	Температура продуктов сгорания на входе			Из расчета экономайзера	213
18.	Энтальпия продуктов сгорания на входе			Из расчета экономайзера	3849
19.	Температура воздуха на входе			[1, с. 120]	30
20.	Энтальпия воздуха на входе			I-ϑ – таблица	375
21.	Температура воздуха на выходе			Из расчета теплообмена в топке	117
22.	Энтальпия воздуха на выходе			I-ϑ – таблица
23.	Количество воздуха, подаваемое в топку из воздухоподогревателя отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива		-	Из расчета теплообмена в топке	1,05
24.	Количество воздуха, рециркулирующего в воздухоподогревателе отнесенное к теоретически необходимому для сгорания топлива