В.В.Назаревич Расчет котельной установки

		20
	тательной воды на входе в экономайзер, i′		4,19 t′	, кДж/кг;
	′	ЭК	ЭКв			о
		– температура питательной воды на входе в экономайзер,					С;
	tЭКв
	JЭК′	– энтальпия газов на входе в экономайзер, кДж/кг; QПРИЭК			С – ко-

личество теплоты, внесенное воздухом присосов экономайзера, кДж/кг:

QЭК	QПРИСЭК	= ∆αЭК V o CРхв tхв;
	– потери тепла в окружающую среду экономайзером, кДж/кг:
5				q5 −q5т
	ЭК					р
	Q5		=			Qн ;
				100 n
n – количество конвективных поверхностей нагрева, шт.
	Из уравнения теплопередачи определяется необходимая вели-
чина площади поверхности нагрева экономайзера, м2:
		HЭК =			QЭК
							,
где KЭК – коэффициент					KЭК ∆tСР
		теплопередачи				для экономайзера (задан в

задании на курсовой проект), Вт/(м2К); ∆tСР - средний температурный напор между греющим и нагреваемым теплоносителями в экономайзере, °С.

Для противоточной схемы теплообмена:

[(tЭК )

Г

−(tЭК )

В

]−[(tЭК )

Г

−(tЭК )

В

]

∆tcp −

′

′′

′′

′

,

ln

[(tЭК )

Г

−(tЭК )

В

]

′

′′

]

[(tЭК )

Г

−(tЭК )

В

′′

′

здесь индексом "г" обозначены параметры газового потока, индексом "в"- воды.

Водяной экономайзер набирается из стальных труб диаметром d = 28…38 мм, расположенных в коридорном или шахматном порядке, или чугунных ребристых труб, установленных в коридорном порядке. В энергетических котлах водяной экономайзер располагают в конвективной шахте, т.е. вертикальном газоходе. Расчет количества труб в поверхности нагрева, их расстановка в газоходе и определение скорости газа в водяном экономайзере аналогичны описанному в разделе "А".

21

В. Расчет воздухоподогревателя

Из уравнения теплового баланса определяют температуру воздуха после воздухоподогревателя

′	′′	ВП	ВП	) =
QВП = B( JВП − JВП +QПРИС −Q5
= B(αт −∆αт ) V o CРв ( tГВ −tХВ )				,

где J	′	= J		′′	–	энтальпия газов перед	воздухоподогревателем,
	ВП			ЭК
кДж/кг; J ВП′′			= JУХ			– энтальпия газов после	воздухоподогревателя,

кДж/кг; tГВ , t ХВ – температура горячего и холодного воздуха, °С.

Примечание: полученная температура воздуха после воздухоподогревателя не должна отличаться от температуры горячего воздуха,

принятой к расчету при определенииQГВ.

Из уравнения теплопередачи определяется необходимая величина площади поверхности нагрева воздухоподогревателя, м2:

	H ВП =	QВП	,
		K ВП ∆tСР

где K ВП – коэффициент теплопередачи воздухоподогревателя (дан в задании на курсовой проект), Вт/(м2К); ∆tСР – средний температурный напор между греющей и нагреваемой средами, °С

∆tСР = ( t′ВП −tГВt′) −−( tt′ВП′ −tХВ ) ,

ln ВП ГВ t′ВП′ −tХВ

здесь индексом "ХВ" обозначены параметры холодного воздуха, индексом "ГВ" – горячего.

Поверхность нагрева воздухоподогревателя набирается из труб диаметром d = 40…33 мм.

Если конструкция воздухоподогревателя предусматривает проход дымовых газов в межтрубном пространстве воздухоподогревателя, то расчет количества труб поверхности нагрева и скорости движения дымовых газов производится аналогично рассмотренному в п. «А» данного раздела. Если же конструкция воздухоподогревателя предусматривает движение дымовых газов по трубам, а воздуха по межтрубному про-

22

странству, то используют другие зависимости, для пояснения которых показана схема воздухоподогревателя на рис. 5.

Рис. 5. Упрощенная схема воздухоподогревателя

На схеме: l- высота воздухоподогревателя, длина труб, м; a- ширина газохода воздухоподогревателя, м; c- глубина газохода воздухоподогревателя, м

Количество труб в поверхности нагрева воздухоподогревателя:

			n =	HВП	,
		d + dвн		π dср l
	где dср =		– средний диаметр трубы воздухоподогревателя, м;
	2

d , dвн – соответственно, наружный и внутренний диаметры трубы, м. Скорость газового потока в трубах воздухоподогревателя, м/с:

w = Bр VГ (tГ + 273) , F 273

где F- площадь «живого» сечения газохода, предназначенная для прохода дымовых газов, м2:

F = n	π d 2
	вн .
	4

Количество труб по ширине газохода и по его глубине:

23

n	= a −2d ;	n	= n		c −2d ,
1	S1	2	n	1	S2

где S1 и S2 – шаг установки труб по ширине и глубине газохода, соответственно, м.

РАСЧЕТ ТЯГОВОЙ УСТАНОВКИ При расчете тяговой установки определяются:

-требуемая высота дымовой трубы для организации естественной тяги при удалении дымовых газов из котлоагрегата;

-требуемые параметры дымососов для организации искусственной тяги, если расчетная высота трубы оказалась более 60 м (для промышленных и отопительных котельных).

Необходимая высота трубы определяется по формуле

HТ = β g(ρ∑в −hρГ ) ,

где HТ – высота трубы, м; g = 9,81 – ускорение свободного падения,

м/с2; ρв – плотность воздуха окружающей среды, кг/м3; ρГ – плотность уходящих газов, кг/м3;β – коэффициент запаса по тяге, β = 1,2;

∑h – суммарное сопротивление газового тракта, Па.

Плотность воздуха окружающей среды может быть определена из выражения

ρв = ρвo 273273+tв ,

где ρвo = 1,293 кг/м3 – плотность воздуха при нормальных условиях;

tв = +5ºС – температура окружающего воздуха. Плотность газов (кг/м3) определяется аналогично:

	ρд = ρд”	273	,
		273 +tд

где ρГо – плотность газов при нормальных условиях, кг/м3:

	24
o	1−0,01A р +1,293 α V o
ρГ =			,
		VГ

tГ – температура газового потока, °С.

Суммарное сопротивление газового тракта выражает сопротивление движению газов по газоходам из-за наличия в них поверхностей нагрева: пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя и др., а также сопротивление движению газов из-за трения о стенки газоходов. Определяется по формуле

∑h= k(hПП +hЭК +hВП ),

где k = 1,5 – коэффициент, учитывающий прочие аэродинамические сопротивления газового тракта; hПП – аэродинамическое сопротивление пароперегревателя, Па; hЭК – аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера, Па; hВП – аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя, Па.

Аэродинамическое сопротивление i–й поверхности нагрева зависит от количества труб, плотности газового потока, скорости движения газов и порядка установки труб в поверхности нагрева. При движении дымовых газов в межтрубном пространстве поверхности нагрева аэродинамическое сопротивление (Па) определяется по формуле

hi = ko n ρГ2 w2 ,

где ko = 0,1…0,5 – коэффициент сопротивления одного ряда труб (для гладких труб ko = 0,1 – при установке их в коридорном порядке, ko = 0,2 – при установке труб в шахматном порядке; для чугунных

труб ребристого экономайзера ko =0,5); n – число рядов труб по глуби-

не пучка, шт.; w – скорость движения газового потока, м/с.

При движении газового потока внутри труб, в частности внутри труб воздухоподогревателя, аэродинамическое сопротивление (Па) оп-

ределяется по формуле								w2
		F		l		ρ	Г
h	=ξ	г							,
i		Fж		dвн				2

25

где ξ = 0,03 – коэффициент местного сопротивления; l – длина трубы,

м; dвн - внутренний диаметр трубы, м; Fг – площадь сечения газохода, м2; Fж- площадь "живого" сечения газохода, м2.

Дымосос устанавливают такой производительности, чтобы он полностью удалял из котельной установки все газообразные продукты сгорания топлива, имел при этом небольшой запас по производительности. Расчетную производительность дымососа определяют (м3/с) по формуле

	o	]	t		+ 273	,
QД = β1Bр VГ + (αД −1)V				Г	273

где β1 =1,1 – коэффициент запаса по производительности;αД – коэф-

фициент избытка воздуха в продуктах сгорания перед дымососом. Дымосос выбирают так, чтобы развиваемое им давление с учетом

тяги, создаваемое трубой, обеспечивало с некоторым запасом необходимый перепад полного давления (Па) по газовому тракту:

НД = β2( hВТ +∑h ) ,

где β2 =1,1 – коэффициент запаса по давлению; hBT = 20…30, Па –

разрежение в верхней части топки. Мощность привода дымососа, кВт:

	N Эл. Д . = β3	Q Д H Д	,
		ηэ
	где β3 =1,1 – коэффициент запаса
		по мощности электродвигателя;

ηЭ = 0,7 – эксплуатационный КПД двигателя дымососа.

РАСЧЕТ ДУТЬЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Расчетная производительность дутьевого вентилятора определяется тем количеством воздуха, которое необходимо подать в топку для полного сгорания потребляемого количества топлива (м3/с)

QВ = β1B(αт −∆αт +∆αВП )Vo 273+tВ ,

273

26

где β1 =1,05 – коэффициент запаса производительности дутьевого вентилятора; αт – коэффициент избытка воздуха в конце топки; tB – тем-

пература воздуха, поступающего в вентилятор, °C.

Мощность привода дутьевого вентилятора (кВт) определяется по формуле

NЭл. Д. = β3 QηВH В ,

Э

где H B = 1000…1500, Па – требуемое полное давление вентилятора ( H B =1000, Па – котел без воздухоподогревателя; H B =1500, Па – ко-

тел с воздухоподогревателем).

Далее следует по справочной литературе подобрать тягодутьевое оборудование и указать его характеристики, а именно: тип оборудования, его производительность, развиваемое давление, количество, приходящееся на один котел, тип и мощность привода.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Зах Р.Г. Котельные установки. – М.: Энергия, 1968. – 352 с.

2.Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с.

3.Двойнишников В.А. Конструкция и расчет котлов и котельных установок: Учеб. для техникумов по специальности «Котлостроение». – М.: Машиностроение, 1988. – 264 с.

4.Богданов С.Н. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник / С.Н. Богданов, О.П. Иванов, А.В. Куприянова. – М.: Агро-

промиздат, 1985. – 208 с.

5.Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 223 с.

27

Таблица 5

Основные расчетные характеристики слоевых топок

Топливо	Видимое те-		Видимое те-	Коэф-т		Потери		Потери те-
	пловое на-		пловое на-	избытка		теплоты от		плоты от
	пряжение		пряжение	воздуха		химическ.		механич.
	зеркала го-		топочного	αт		неполноты		неполноты
	рения,		объема,			сгорания		сгорания
	кВт		кВт			q3,%		q4,%
	м2		м3
			Топки с ручной	решеткой
Бур. угли	930,2		232,6	1,4		2,0		2,0
Антр АШ	930,2		232,6	1,5		2,0		14,0
	Топки с		забрасывателем и	неподвижным слоем
Бур.угли	1046,5			1,4		1,0		7,0
Кам. угли	1046,5		232,6 – 348,8	1,4		1,0		7,0
Ант. АШ	1046,5			1,6		1,5		18,0
			Топки с цепной	решеткой
Бур. угли	1046,5		232,6 – 290,7	1,3		1,0		5,0
Кам.Д и Г	1162,8			1,3		1,0		6,0
АС и АМ	1162,8		290,7 – 348,8	1,3		0		7,0
АШ	813,9 – 930,2		232,6 – 290,7	1,5		0		14,0
	Топки с цепной		решеткой и	забросом топлива на слой
Бур. угли	1046,5		232,6 – 290,7	1,3		0,5		9,0
Кам. угли				1,3		0,5		6,0
Торф кус.				1,3		0,5		6,0
			Шахтно – цепные топки
Бур. угли	813,9 – 930,2		232,6 – 290,7	1,4		1,0		9,0
			Топки с шурующей планкой
Бур. угли	930,2 –1046,2		232,6	1,4		1,0		6,0
Кам. угли	1046,2		290,7	1,4		2,0		7,0

28

Таблица 6 Потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата

в зависимости от паропроизводительности

Потери теплоты			Паропроизводительность, т/ ч
	4,0	6,5		10	12	20	35		50	75
q5, %	3,0	2,2		1,8	1,6	1,3	1,1		0,9	0,8

Таблица 7 Сухой насыщенный пар и вода на кривой насыщения (по давлению)

p*,	tн,		ρ,	i′,	i′′,	s′,	s′′,
МПа	o	C	кг/м3	кДж/кг	кДж/кг
						кДж/кг К	кДж/кг К
0,30	133,54		1,652	561,7	2725,5	1,6716	6,9922
0,40	143,62		2,163	604,3	2738,7	1,7766	6,8969
0,50	151,84		2,667	640,1	2748,9	1,8605	6,8221
0,60	158,84		3,169	670,6	2756,9	1,9311	6,7609
0,80	170,41		4,161	720,9	2769,0	2,0461	6,6630
1,00	179,88		5,143	762,4	2777,8	2,1383	6,5867
1,20	187,95		6,125	798,4	2784,6	2,2156	6,5224
1,40	195,04		7,102	830,0	2789,7	2,2841	6,4699
1,60	201,36		8,080	858,3	2793,5	2,3437	6,4221
1,80	207,10		9,055	884,2	2796,5	2,3975	6,3794
2,00	212,36		10,040	908,6	2799,2	2,4471	6,3411

* – абсолютное значение

29

Таблица 8 Двухбарабанные котлы типа ДКВР на избыточное давление 1,3 МПа (13 кгс/см2)

Наименование							Марка котла
	ДКВР 2,5-13	ДКВР 4-13			ДКВР 4-13-250	ДКВР 6,5-13	ДКВР 6,5-13-250	ДКВР 10-13	ДКВР 10-13-250	ДКВР 20-13		ДКВР 20-13-250	ДКВР 35-13-250
1	2	3			4	5	6	7	8	9		10	11
Номинальная произ-	2,5	4,0			4,0	6,5	6,5	10,0	10,0	20,0		20,0	35
водительность, т/ч
Температура,˚С:
пара	Насыщ.				250	Нас.	250	Нас.	250	Нас.		250	250
питательной воды	100			100	100	100	100	100	100	100		100	100
Площадь поверхности
нагрева, м2 :
радиационная	17,7			21,4	21,4	27,9	27,9	47,9	47,9	51,3		73,5	86,1
конвективная	73,6			116,9	107,6	197,4	179,0	229,1	207,5	357,4		285	333,9
общая котла	91,3			138,3	129,0	225,3	206,9	277	255,4	408,7		358,5	420
Температура газов за
котлом, ˚С,
при работе на:
каменном и буром угле	320			305		300		310		390			380
антраците АС и АМ	330			315		315		315		415			-
древесных отходах	285			285		290		310			-		-