Тепловой поверочный расчет котла Е75-40К

При расчете критерия Bu принимается, что при сжигании твердого топлива основными излучающими компонентами являются газообразные продукты сгорания (RO2, H2O) и взвешенные в их потоке частицы золы и кокса.
При сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды определяется по [1, п. 6-12]:
k kг kзлμзл kкоксμкокс;
k 1,1 1,120,2 2,42 (1/(мМПа)).
ТогдаBu 2,420,14,34 1,05.
6.3Методика расчета суммарного теплообмена в топке базируется на приложении теории подобия к топочному процессу. Основными параметрами, определяющими безразмерную температуру газов на выходе из топки Өт", являются критерий радиационного теплообмена Больцмана (Во) и критерий поглощательной способности Бугера (Bu).
Учет влияния на теплообмен неизотермичности температурного поля топки и эффекта рассеяния излуч ...

---

1. Расчетные характеристики топлива
1.1 Сжигаемое топливо: Шаргуньское месторождение[1,таблица I, 79].
1.2 Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния, %
для заданного твердого или жидкого топлива [1,таблица I, 79]:
Wr6%;
Аr17,4%;
Sr(ор)0,7%;
Сr65%;
Нr3,4%;
Nr0,5%;
Оr 7,0%.
Wr Аr Sr(ор) Сr Нr Nr Оr100%;
617,40,7653,40,57100%.
1.3 Низшая теплота сгорания: [1,таблица I, 79]
25,95 МДж/кг.
1.4 Выход летучих для сухого беззольного состояния [1, табл. 1]

1.5 Температурные характеристики золы [1, табл. 1]
1.5.1 Температура начала деформации

1.5.2 Температура начала размягчения

1.5.3 Температура начала жидкоплавкого состояния

1.5.4 Температура нормального жидкого шлакоудаления


1.6 Влага гигроскопическая [1, табл. 1]

1.7 Приведенн ая влажность и зольность [1, табл. 1]

1.8 Значения влажности и зольности топлива по заданию

1.9 Коэффициент пересчета состава топлива на массу с заданной влажностью и зольностью

1.10 Расчетный состав рабочей массы топлива


1.11 Проверка правильности перерасчета состава топлива
Wr Аr Sr(ор) Сr Нr Nr Оr 9250,5560,536100%

1.12 Низшая теплота сгорания для рабочего состояния топлива при заданных влажности и зольности

Отделившийся от воды пар поступает в пароперегреватель, где пар доводится до требуемой температуры (540 – 600 ). Она должна поддерживаться весьма точно, так как всякое снижение температуры перегретого пара против номинальной уменьшает к.п.д. станции, а всякое повышение температуры сверх той, на которую рассчитаны трубки пароперегревателя, трубопровод и турбина, сильно снижает долговечность этих элементов паросиловой установки. Поэтому температура пара должна поддерживаться на заданном уровне с точностью ±5 . Это требует очень точного регулирования температуры перегрева, осуществляемого при помощи соответствующих автоматических устройств.Необходимо также поддерживать на постоянном уровне и давление пара, так как при снижении давления снижается экономичность турбины, а при значительном понижении давления она не развивает полной мощности; при превышении давления увеличиваются напряжения в трубах, барабанах, коллекторах и т.п.При работе котла необходимо поддерживать в равновесии и материальный баланс, подавая в котёл количество воды в соответствии с паропроизводительностью и непрерывной продувкой. Если воды будет поступать больше, чем нужно, уровень её в барабане будет повышаться и усилится унос капель воды с паром, т. е. снизится чистота пара. При сильном переполнении барабана в пароперегреватель может быть увлечено так много воды, что на её испарение пойдёт много тепла, и перегрев пара настолько упадёт, что возникнет опасность повреждения турбины и потребуется её аварийное отключение. Наоборот, в случае недостаточной подачи уровень воды начинает снижаться, и это приведёт к нарушению нормального поступления воды к экранам, перегреву металла и повреждению экранных труб.Поэтому подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень воды в барабане поддерживался в заданных пределах.2. Расчетные характеристики топлива2.1 Сжигаемое топливо: Шаргуньское месторождение [1,таблица I, № 79].2.2 Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния, %для заданного твердого или жидкого топлива [1,таблица I, № 79]:Wr=6%;Аr=17,4%;Sr(о+р)=0,7%; Сr=65%;Нr=3,4%; Nr=0,5%; Оr =7,0%. Wr+ Аr +Sr(о+р)+ Сr+ Нr+ Nr+ Оr=100%;6+17,4+0,7+65+3,4+0,5+7=100%.2.3 Низшая теплота сгорания: [1,таблица I, № 79] =25,95 МДж/кг. 2.4 Выход летучих для сухого беззольного состояния [1, табл. 1] 2.5 Температурные характеристики золы [1, табл. 1] 2.5.1 Температура начала деформации 2.5.2 Температура начала размягчения2.5.3 Температура начала жидкоплавкого состояния2.5.4 Температура нормального жидкого шлакоудаления2.6 Влага гигроскопическая [1, табл. 1] 2.7 Приведенная влажность и зольность [1, табл. 1] 2.8 Значения влажности и зольности топлива по заданию 2.9 Коэффициент пересчета состава топлива на массу с заданной влажностью и зольностью 2.10 Расчетный состав рабочей массы топлива 2.11 Проверка правильности перерасчета состава топливаWr+ Аr +Sr(о+р)+ Сr+ Нr+ Nr+ Оr = 9+25+0,5+56+0,5+3+6=100%2.12 Низшая теплота сгорания для рабочего состояния топлива при заданных влажности и зольности 3. Расчет объемов воздухаОбъемы воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердых и жидких топлив в атмосферном воздухе определяется по приведенным ниже формулам. Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха = 1)3.1 Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха = 1)Vв0 = 0,0889·(Сr + 0,375·SrОр+К) + 0,265·Нr – 0,0333·Оr;Vв0 = 0,0889·(56 + 0,375·0,5) + 0,265·3 – 0,0333·6 =5,59 м3/кг.3.2 Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха ( = 1)3.2.1 азота 3.2.2 трехатомных газов 3.2.3 водяных паров 3.3 Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимаем равным 3.4 Объемы продуктов сгорания при избытке воздуха >1 3.4.1 объем водяных паров 3.4.2 объем дымовых газов 3.4.3 объемные доли трехатомных газов 3.5 Концентрация золы в продуктах сгорания 3.6 Присосы воздуха (Δα = 0 ÷ 0,2) по элементам котла и газоходам, находящимся под разряжением, а также в пылеприготовительную установку могут быть приняты согласно нормам [1,стр.174,табл.XIX]. Ранее αT приняли равным 1,2; после I ступени пароперегревателя принимаем Δα = 0,015; после II ступени пароперегревателя Δα = 0,015; после экономайзера принимаем Δα = 0,08; после воздухоподогревателя Δα=0,06.Таблица 1 - Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация золыВеличинаразмер-ностьV0Н = 5,59 VN2 = 4,42 VRO2 = 1,04 VH2O = 0,535топка и фестонПароперег-реватель I ступени Паропе-регрева-тель II ступениэконом-айзервоздухоподогревательКоэффициент избытка воздуха за поверхностью нагреваα" = αТ + ΣΔαi1,21,2151,231,311,37Средний коэффициент избытка воздухаза поверхностью нагрева αСР1,21,20751,221,271,34Объем водяных паровVH2OН= V0.H2OН + 0,0161 (αСР – 1) V0Нм3/кг0,5520,5540,5550,5590,566Полный объем газовVГН = V0.RO2Н + V0.N2Н + V0.H2OН + (αСР – 1) V0.Нм3/кг7,117,157,227,57,9Объемная доля трехатомных газовrRO2 = V0.RO2Н / VГН0,1460,1450,1440,1380,131Объёмная доля водяных паровrН2О = VН2ОН / VГН0,0770,0770,07680,0740,071Суммарная объёмная доляrП = rRO2 + rН2О0,2230,2220,22080,2120,202Безразмерная концентрация золовых частицμ3Л = 0,01 Ar aУН / GГ0,0250,0250,0250,0240,0234. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания4.1 Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха 3.2 Энтальпия теоретического объема дымовых газов 3.3 Энтальпия золы в дымовых газах Все расчеты сводим в таблицу 2.Таблица 2 - Энтальпии продуктов сгорания (-таблица), °CI0.Г, кДж/кгI0.В, кДж/кгIЗЛ, кДж/кгIГ, кДж/кгα''топка и фестон=1,2α''паропере-греватель I ступени=1,215α''паропе-регреватель II ступени=1,23α''эконома-йзера=1,31α''возду-хоподо-грева-тель=1,37IГ, кДж/кгIГ, кДж/кгIГ, кДж/кгIГ, кДж/кгIГ, кДж/кг100834741,819,2100210131024108311282001691149340,1203020522074219422843002575225362,7308831223156333634714003480303085,54171421742624505468750044123829108,752875344540157085937600537046401336431650165706941722070063505473157,27602768477668204853280073476311182,18791886089819486986490083687172207,81001010120102301080011230100094028038233,71124113601148012130126101100104408916260,512480126201275013460140001200115009805286,4138001394014090148801546013001254010700323,23150001516015320161801682014001362011600376163201649016660175901829015001470012520417,7176201781018000190001975016001580013430445,5189301913019330204102121017001690014350490,2202602048020690218402270018001801015270519215802181022040232602418019001912016210567229302317023420247102568020002024017140596,6242602452024780261502718021002137018080------22002249019020------4. Тепловой баланс котлаСоставление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса вычисляются к.п.д. и необходимый расход топлива.Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на топлива при 101,3 кПа и 0 и имеет вид [1, п.5-01]:, кДж/кг ,где Qр - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;Q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;Q3 - потери тепла химическим недожогом, кДж/кг;Q4 - потери тепла механическим недожогом, кДж/кг;Q5 - потери тепла от наружного охлаждения через ограждающие стенки газоходов котла, кДж/кг;Q6 - потери тепла с физическим теплом шлака, кДж/кг.Потерю теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 принимаем равной q4 = 1.2% [1,табл.XVIII,стр.173].Потеря теплоты с уходящими газами зависит от температуры уходящих газов и избытка воздуха определяется по следующей формуле [2, стр.50, ф.(5.15)]: ,где Нух.г - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха αух.г и температуре , кДж/кг;Н0.х.в. - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт, кДж/кг.Температуру уходящих газов принимаем = 130ºC. [1,таб.II-6.с.121]Энтальпию уходящих газов определяем по таблице 2 при температуре уходящих газов: Iух.г = 1763,3 кДж/кг.Коэффициент избытка воздуха уходящих газов за воздухоподогревателем α = 1,37 определяем по таблице 1.Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт при температуре холодного воздуха [2, стр. 49, ф. (5.12)]:,где - температура холодного воздуха; принятая согласно рекомендациям;св = 1,32 кДж/м3∙К - теплоемкость влажного воздуха при tх.в..Таким образом, энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт равна: кДж/кг.Располагаемое тепло рабочего топлива составляет Qр = Qнr = 26000 кДж/кг.Потеря теплоты от механической неполноты сгорания [1, табл.XVIII, стр.173];Таким образом, потеря теплоты с уходящими газами равна:% ;Потеря теплоты от наружного охлаждения определяется по номограмме [1, рис. 5.1, стр.30]:, %.Потери теплоты с физическим теплом шлака q6.Потеря с теплом шлака q6 вводится в расчет для всех твердых топлив при камерном сжигании с твердым шлакоудалением: %.Потерю тепла с химическим недожогом принимаем q3 = 0% [1,табл.XVIII, стр.173].Суммарная потеря тепла в котле:%.Коэффициент полезного действия котла брутто равен:ηК = 100 – Σq = 100 – 3,642 = 96,358 % .5. Определение расхода топлива5.1 Расход топлива, подаваемого в топочную камеру парового котла, определяем из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле.5.1.