Типовой расчет ТК Киричков / Расчет топочной камеры парового котла Вариант 13 Мазут

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»

Кафедра «Тепловые электрические станции»

Типовой расчет

по курсу «Энергетические котлы и системы теплоснабжения»

Расчет топочной камеры парового котла

Вариант 13

Студент: Кузнецов Е.Д.

Группа: ТФ-07-19

Преподаватель: Киричков В.С.

Москва 2021

Исходные данные и выбор расчетных характеристик

- паропроизводительность котла:

;

- полезная тепловая мощность котла, воспринятая рабочей средой:

;

- тип сжигаемого в котле топлива – М (мазут).

Рабочие характеристики мазута.

- суммарное содержание горючих элементов в рабочей массе мазута:

;

- влажность на рабочую массу:

;

- зольность на рабочую массу:

;

- низшая теплота сгорания на рабочую массу:

.

- доля рециркуляции газов:

r = 0.15

- температура топлива:

t_м = 130

Выбор расчетных коэффициентов и температур воздуха и газов для мазута:

- коэффициент избытка воздуха на выходе из топки:

;

- коэффициент избытка воздуха на выходе из котла:

;

- коэффициент расхода горячего воздуха в горелки топки:

;

- температура холодного воздуха:

;

- температура горячего воздуха:

;

- температура газов на выходе из пределов топочной камеры:

;

= * = *1220 = 1188

- температура уходящих газов:

;

- коэффициент располагаемой теплоты:

- располагаемая теплота на 1 кг сжигаемого топлива:

.

Расход топлива на котел и объемные расходы воздуха и дымовых газов

Тепловые потери при сжигании мазута:

- с химическим недожогом:

;

- с механическим недожогом:

;

- потери теплоты со шлаком:

.

Потери с теплотой массы дымовых газов на выходе из котла:

,

где – энтальпия уходящих из котла продуктов сгорания (дымовых газов), – энтальпия поступающего в котел холодного воздуха.

,

,

где и – теоретические объемы газов и воздуха при сжигании 1 кг топлива, соответственно, и – теплоемкости газов и воздуха, соответственно.

,

,

где и – значения удельных приведенных объемов воздуха и газов для мазута, соответственно.

,- теплоёмкость холодного воздуха.

, - теплоёмкость уходящих газов.

Где в качестве температуры воздуха примем значение температуры холодного воздуха , а в качестве температуры газов – значение температуры уходящих газов , – поправочный коэффициент для мазута.

Таким образом,

,

,

и потери с теплотой массы дымовых газов на выходе из котла

.

Потери теплоты на внешнее охлаждение

.

Сумма потерь тепла при работе котла

.

Расчетный КПД котла

.

Полная тепловая мощность котла

.

Расход натурального топлива на котел

.

Часовой расход натурального топлива

.

Полный расход воздуха на сжигание топлива в котле

,

где – доля перетока воздуха в газовый поток в воздухоподогревателе.

Полный расход продуктов сгорания на выходе из котла

= .

Относительная степень загрузки (затрат мощности) дымососов и дутьевых вентиляторов котла

.

Тепловые характеристики топочной камеры

Полное тепловыделение в топке

,

где

– теплота поступающего горячего воздуха; теплоемкость горячего воздуха при температуре

;

для мазута – дополнительные источники теплоты;

Где - теплота подогрева мазута; и * C_г*υ_рец = *1.428*360 = 869 – теплота рециркуляции газов.

υ_рец = t_г.в.+ 60 = 300 + 60= 360 ℃ - температура газов, отобранных для рециркуляции.

α_рц = α_ух – Δβ = 1.23 – 0.2 = 1.03 – избыток воздуха в газах рециркуляции.

– теплоемкость газов рециркуляции.

Адиабатная температура

,

где – теплоемкость газов в топочном объеме.

Для мазута:

,

где – поправочный коэффициент.

Для расчета оценим ожидаемую температуру газов при использовании мазута в качестве топлива:

,

;

получаем в первом приближении:

.

, если абсолютная разность , определенное по формуле значение считается окончательным.

Средний воспринятый топочными экранами тепловой поток:

,

где – коэффициент, учитывающий излучение газовой среды в топке и загрязнение экранов, – относительное изменение температуры газов в топке

;

.

Удельное тепловосприятие экранов в топочной камере

,

где – энтальпия газов на выходе из топки

,

здесь значение находим при

;

– теплоемкость газов на выходе из топочной камеры.

;

.

Определим условную степень радиационности топочной камеры котла

.

Конструктивные размеры топочной камеры

Расчетная поверхность стен, потолка и пода топочной камеры

.

Расчетный объем топочной камеры

,

где – коэффициент, учитывающий связь формы и размеров поверхности топки с ее объемом.

Необходимое сечение топки, исключающее перегрев металла труб экранов.

,

где – расчетное тепловое напряжение сечения

,

где – максимально допустимое тепловое напряжение сечения;

.

Рекомендуемая ширина фронтовой стены топочной камеры

при

,

где значение коэффициента

;

.

Глубина топочной камеры (увеличим ширину топочной камеры на 10% для выполнения соотношения):

;

Рекомендуемый диапазон для котлов, работающих на мазуте 4.5 м .

Проверим соотношение

– входит в рекомендуемый диапазон для паропроизводительности котла .

Для определения высоты топочной камеры по известному объему эскизное изображение топки разделяют на 3 части: верхнюю, призматическую и нижнюю. В нашем случае нижняя часть отсутствует, так как, при использовании в качестве топлива мазут, нет шлакоудаления.

Высота верхней части топки:

,

Глубина верхней части топки при выступающих в зону топки ширмах

.

Объем верхней части топки:

.

Объем призматической части топочной камеры:

.

Высота призматической части топочной камеры:

.

Проверим соотношение:

– входит в рекомендуемый диапазон для паропроизводительности котла .

Расчетная высота топочной камеры от пода до потолка топки:

.

Полная высота топки:

.

Среднее тепловое напряжение топочного объема:

;

- условие выполнено.

Выбор и размещение горелочных устройств

Выбираем число горелок при полной тепловой мощности котла равной:

.

Размещение горелок – двухярусное однофронтальное.

Суммарная тепловая мощность горелок

,

принимаем

.

Единичная тепловая мощность типовой вихревой горелки

.

Коэффициент запаса мощности горелок получается равным 1.1, как

Диаметр амбразуры типовой вихревой горелки

.

Минимальные расстояния при размещении вихревых горелок на стенах топки:

- от оси первого ряда горелок до начала пода топки

;

- между осями горелок по горизонтали и по вертикали

;

- от осей крайних горелок до боковых стен

.

В газомазутных котлах указанные размеры L₁-L₃ могут быть уменьшены в 1.15 раза при необходимости. Уменьшаем L₁, L2 и L₃ :

Расчетное расстояние между горелками на фронте топки

> ,

где – число горелок в одном ярусе.

Расчетное расстояние от осей крайних горелок до боковых стен топки

.