11. Выбор и обоснование исходных данных, необходимых для теплового расчета котла.

МЕТОДИКИ ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ, РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

11.1 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

Расчет теоретического объёма воздуха производим, исходя из рабочей массы топлива.

Теоретический объём воздуха:

Теоретические объемы продуктов сгорания:

=0.79* *

Действительные объемы продуктов сгорания при избытке воздуха в газоходах α_i > 1 определяется по формулам:

.

Табл.2 Результаты расчета объемов воздуха и продуктов сгорания.

Величина и расчетная формула	Топочная камера	Паропе-регреватель	Экономайзер	Воздухопо- догреватель
Коэф. Избытка воздуха за поверхностью нагрева α”=αТ+∑Δαi	1.20	1.23	1.25	1.28
Средний коэф. избытка воздуха в поверхности нагрева αср	1.20	1.215	1.24	1.265
Объем водяных паров, м^3/кг, αср-1)	0.742	0.743	0.746	0.749
Полный объем водяных паров, м^3/кг , αср-1)	7.561	7.563	7.565	7.568
Объемная доля трёхатомных газов rRO2=VRO2/	0.16620	0.16616	0.16610	0.16604
Объемная доля водяных паров rH2O=VH2O/	0.0981	0.0983	0.09864	0.09898
Доля трёхатомных газов и водяных паров rП= rRO2+ rH2O	0.26430	0.26447	0.26474	0.26502
Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг μзл=A^p*aун/100*Gr (aун=0.95)	0.0099045	0.0097911	0.0096078	0.0094313

Где масса дымовых газов сожженного топлива при сжигании твердого топлива равна:

11.2 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, кДж/м³, при расчетной температуре υ, ℃, определяют по формулам:

Энтальпии продуктов сгорания при α > 1

α-1) +H_зл

В приведенных формулах: , , , - теплоемкости соответственно воздуха, трехатомных газов, водяных паров и азота при постоянном давлении, кДж/(м³К);

H_зл – энтальпия золы:

, где с_зл – теплоемкость золы, кДж/(кгК) из таблицы 2.2.

Табл.3 Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания.

Поверхность нагрева	Температура за поверхность ℃	кДж/(кгК)	кДж/(кгК)	(α-1) кДж/(кгК)	Hзл кДж/(кгК)	α-1) +Hзл кДж/(кгК)
Топочная камера, зона ядра факела, Ширма αт=1.20	2300	29641.81	25062.27	5012.45	---	34654.26
	2100	26717.45	22735.31	4547.06	311.7	31576.21
	1900	23940.96	20302.9	4060.58	275.3	28276.84
	1700	21191.95	17926.73	3585.35	242.31	25019.61
	1500	18402.57	15712.25	3142.45	204.97	21749.99
	1300	15748.16	13434.5	2686.9	159.27	18594.32
Верхняя часть топочной камеры, фестон, ширмы αт=1.20	1300	15748.16	13434.5	2686.9	159.27	18594.32
	1100	13086.41	11290.32	2258.06	129.58	15474.06
	1000	11757.62	10157.78	2031.56	116.03	13905.21
Конвективный пароперегреватель αпе=1.215	1000	11757.62	10158.48	2438.04	116.03	14311.69
	900	10456.66	9047.73	1945.26	102.84	12504.76
	800	9168.44	7958.06	1710.98	90.47	10969.89
	700	7911.81	6889.49	1481.24	78.34	9471.38
	600	6699.69	5842	1256.03	66.09	8021.81
Экономайзер αэк=1.24	600	6699.69	5842	1402.08	66.09	8167.85
	500	5514.86	4815.61	1155.75	54.19	6724.79
	400	4352.28	3810.31	914.47	42.41	5309.17
	300	3219.51	2826.1	678.26	31.10	3928.87
	200	2117.08	1870.00	448.8	20.73	2586.61
Воздухоподогре-ватель αвп=1.265	400	4352.28	3810.31	1009.73	42.41	5404.42
	300	3219.51	2826.1	748.92	31.10	3999.53
	200	2117.08	1870.00	495.55	20.73	2633.36
	150	1576.83	1397.23	370.27	14.62	1961.72
	100	1043.90	927.97	245.91	9.54	1299.36

H-t диаграмма

11.2 Расчет КПД котла и расход топлива.

Коэффициент полезного действия, % проектируемого котла определяется из обратного баланса:

η_к=100-(q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆).

Задача сводится к определению тепловых потерь для принятого парового котла и сжигаемого топлива.

Потеря теплоты с уходящими газами q₂ зависит от выбранной температуры газов, покидающих паровой котёл, и избытка воздуха, определяется по формуле:

Где H_ух = 1961.72 кДж/кг – энтальпия уходящих газов, определяется по таблице 2.3 исходя из υ_ух = 150℃; – энтальпия холодного воздуха при расчетной температуре t_х.в.= 30℃ рассчитывается как:

1.32 * 30 * 7.538 = 298.52 кДж/кг

.335 * 250 * 7.538 = 2515.91 кДж/кг

Где – располагаемая теплота сжигаемого топлива, кДж/кг, рассчитываемая по формуле:

26,38 * 10³+ 24.91 = 26404.91 кДж/кг

Где Q_тл= t_тл*с_тл = 20*1.246 = 24.91 кДж/кг – физическая теплота топлива.

0.042*W^P+ *(1-0.01W^P)=0.042*5+1.09*(1-0.01*5) = 1.246

для каменных углей составляет – 1.09.

Q_вшн = 0, так как мы не используем калорифер для подогрева воздуха.

Q_п.ф = 0, так как в качестве топлива используется уголь, а не мазут.

Q_к = 0, так как в качестве топлива используется уголь, а не сланец.

Тепловые потери с химическим и механическим недожогом топлива (q₃+q₄) зависят от вида топлива и способа его сжигания. Так как топливо – уголь, то химический недожог q₃ отсутствует, тепловые потери с механическим недожогом q₄ принимаем 1% согласно таблице 4.6.

Значение тепловых потерь от охлаждения через внешние поверхности котла q₅ считаются как:

q₅ = (60/D_ном)^0.5/ lg(D_ном) = (60/88.89)^0.5/ lg(88.89) = 0.422 %

q₆ = = = 0.013 %

Таким образом:

%

КПД котла составит:

η_к = 100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆) = 100 – (5.922+0+1+0.422+0.013)=92.643%

Примем непрерывную продувку котла p<2%, тогда теплота продувочной воды D_пр составит менее 0.4% полезного тепловыделения и не будет учитываться.

D_пе =88.89 кг/с- расчетная паропроизводительность котла.

Распределение давления по ходу водопарового тракта:

p_пе = 13.729 МПа – давление перегретого пара.

Δp_пе = 0.12* p_пе = 1.648 перепад давления в пароперегревательном тракте.

p_б = p_пе + Δp_пе = 13.729 + 1.648 = 15.377 МПа – давление в барабане котла.

Δp_эк= 0.05* Δp_б = 0.05*15.377 = 0.769 МПа – перепад давления из-за сопротивления экономайзера.

p_эк= p_б + Δp_эк = 15.377 + 0.769 = 16.064 МПа – давление питательной воды на входе в котёл.

Используя таблицы из справочника “ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ” определим энтальпии перегретого пара и питательной воды.

h_пп = 3450.52 кДж/кг, h_пв = 993.27 кДж/кг.

Расход топлива, подаваемого в топочную камеру парового котла:

В = D_пе(h_пп- h_пв)/( η_к* ) = 88.89*(3450.52-993.27)/(0.92643*26404.91) = 8.929 кг/с

Расчетный расход топлива:

В_р = В*(1-0.01*q₄) = 8.929*(1-0.01*1)= 8.84 кг/с

Табл.4 Результаты расчетов КПД котла.

№ п/п	Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Единица измерения	Расчетная формула или обоснование	Решение и результат
1	Коэффициент избытка воздуха	αух	-	αух=αт+∑Δαi= 1.20+0.03+0.02+0.03=1.28	1.28
2	Энтальпия уходящих газов	Hух	кДж/кг	Рассчитано ранее	1961.72
3	Потери теплоты с уходящими газами	q2	%		5.922
4	Потери теплоты с химическим и механическим недожогом	q3+q4	%	(q3+q4)=(0+1)=1	1
5	Потери теплоты от наружного охлаждения	q5	%	q5 = (60/Dном)^0.5/ lg(Dном) = (60/88.89)^0.5/ lg(88.89) = 0.422	0.422
6	Потери теплоты с физической теплотой шлаков	q6	%	q6 = = = 0.013	0.013
7	КПД котла	ηк	%	ηк = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6) = 100 – (5.922+0+1+0.422+0.013)=92.643	92.643
8	Располагаемые теплоты топлива		кДж/кг	26,38 * 10^3+ 24.91 = 26404.91	26404.91
9	Расход топлива	В	кг/с	В = Dпе(hпп- hпв)/( ηк* ) = 88.89*(3450.52-993.27)/(0.92643*26404.91) = 8.929	8.929
10	Расчетный расход топлива	Вр	кг/с	Вр = В*(1-0.01*q4) = 8.929*(1-0.01*1)= 8.84	8.84