Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Е210.doc
Скачиваний:
121
Добавлен:
12.01.2016
Размер:
1.27 Mб
Скачать

Министерство образования РФ

Саратовский государственный технический университет

Кафедра теплоэнергетики

Курсовой проект по дисциплине:

“Котельные установки и парогенераторы”

Тема курсовой работы:

“Расчет котельного агрегата Е-210 ”

Работу выполнил:

студент гр. ПТЭ-42

Селиванов А.А.

Работу проверил :

ассистент кафедры ТЭ

Вилков А.В.

САРАТОВ 2007

Реферат

Пояснительная записка содержит 46 листов, 3 рисунка, 11 таблиц, 6 графиков,

5 источника литературы.

КОТЕЛ, ТОПКА, ШИРМА, ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ, ЭКОНОМАЙЗЕР,

ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ, ТЕПЛОВОСПРИЯТИЕ, ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Цель работы: тепловой расчет котельного агрегата, работающего на мазуте. Объектом исследования является котел Е – 210.

В ходе выполнения данной работы был произведен расчет топки, поверочный расчет ширмы, конструкторский расчет конвективных поверхностей нагрева:

пароперегревателей, воздухоподогревателя, экономайзера.

Содержание

Реферат 2

Содержание 3

Введение 4

Исходные данные 5

1 Составление тепловой схемы и выбор основных параметров 6

2 Расчет объёмов и энтальпий продуктов сгорания твёрдого топлива 7

3 Тепловой баланс котла 10

4 Расчёт топки котла 12

5 Поверочный расчет ширм 16

6 Распределение тепловосприятий по поверхностям нагрева котла 24

6.1 Распределение по пароводяному тракту 24

6.2 Распределение по газовому тракту 26

7 Расчет конвективного пароперегревателя ПП2 29

8 Расчет пароперегревателя ПП1 32

9 Расчет экономайзера 34

10 Расчет трубчатого воздухоподогревателя 36

Заключение 38

Список используемой литературы 39

Лист для рецензий 40

Введение

Паровой котел – это основной агрегат тепловой электрической станции. Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив . Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара . При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

При выполнении расчета парового котла его производительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определения размеров всех поверхностей нагрева котла(конструкторский расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла(поверочный расчет).

Номинальной производительностью называется наибольшая производительность по пару, которую должен обеспечить котел в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды с допусками по ГОСТ отклонениями от этих величин.

Номинальное давление пара – наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.

Номинальные температуры пара высокого давления - это температуры пара,

которые должны непосредственно за пароперегревателем с допусками по ГОСТ

отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.

Исходные данные

Количество пара – 210т/ч

Давление перегретого пара – 14 Мпа

Температура перегретого пара 565 0С

Температура питательной воды – 2100С

Состав газа по Объёму

WP

AP

SP

CP

HP

NP

OP

1,00

0,06

2,55

85,04

10,64

0.71

Теплота сгорания сухого газа низшая Qрн=39,06 МДж/кг

Объёмы воздуха и продуктов сгорания газообразного топлива м33

V0

VR02

VN20

V0H20

10.4411

1.6047

8,2537

1,3604

1 Составление тепловой схемы и выбор основных параметров

Рисунок 1 - Схема газового тракта котла.

Температура горячего воздуха принимается оптимальной исходя из минимума затрат в поверхности воздухоподогревателя и из условий обеспечения экономичного горения топлива. Принимаем tгв = 260 оС

Температуру уходящих газов принимаем исходя из типа воздухоподогревателя и типа топлива. ух = 125 оС

2 Расчет объёмов и энтальпий продуктов сгорания твёрдого топлива

Для выполнения теплового расчёта топки и отдельных поверхностей нагрева котлоагрегата необходимо заранее подготовить таблицы объёмов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котла, с учётом изменения избытка воздуха в них.

По заданному составу топлива рассчитываются теоретические объёмы воздуха V0 и продуктов сгорания (VH20, VR02, VN2)

V0 – это теоретически необходимый расход воздуха для 1 кг. топлива

V0= 0,0889*(Cp+0,375*Sp)+0,256*Hp-0,0333*Op=7,6451+2,8196-0,0236=10,441нм3/кг

Теоретический объём азота VN20:

VN20=0,79 ∙ V0 +0,8∙Np /100=8,248+0,00568 = 8,2537 , нм3/кг

Объём трехатомных газов:

VR02=1.866*(Сp+0,375*Sp)/100=1,6047 , нм3/кг

Теоретический объём водяных паров:

V0H20=0,111*Нp+0,0124*Wp+0,16*V0=1,181+0,0124+0,167=13604 нм3/кг

Vг0 =VRO2+VN20+VH2O0=1,6047+8,2537+1,3604=9,8584 нм3/кг

dг – влагосодержание газообразного топлива, г/нм3

Принимаем dг=10 г/нм3

Так как рассчитанные объёмы отличаются от табличных меньше чем на 2%, то в таблицу объёмов подставляем табличные значения

По известным значениям теоретических объёмов продуктов сгорания и воздуха, заполняется таблица объёмов, которая будет иметь следующий вид:

Рассчитываемая величина

Размер-ность

Газоходы котла

Топка, ширмы

ВПП

КПП

ВЭ

ТВП

Присосы воздуха в поверхности нагрева, ∆α (по таблице 3.3 /1/

0,05

0,03

0,03

0,02

0,2

Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева, α’’

1,1

1,13

1,16

1,18

1,21

Средний коэффициент избытка воздуха, αср=0.5(α’+α’’)

1,1

1,115

1,145

1,17

1,195

Действительный объём водяных паров VH20= VH200+0,0161∙Vв0 ср-1)

Нм33

2.226

2.229

2.233

2.237

2.241

Объём газа Vг= VH20+VR02+VN20+Vв0∙(αср-1)

Нм33

12.236

12.389

12.693

12.947

13.201

Доля водяных паров rH20=VH20/Vг

0.182

0.18

0.176

0.173

0.17

Доля 3-х атомных газов

rR02=VR02/Vг

0.088

0.087

0.085

0.083

0.082

Суммарная доля 3-х атомных газов.

rn= rH20+ rR02

0,27

0,267

0,261

0,256

0,252

Таблица 2.1 -Таблица объемов

Энтальпии газов и воздуха Нв0, Нв0 = Св∙V0∙tв

Теплоёмкость воздуха определяется по таб. 3.1 /1/

При t=100 оС , Нв0 = 10∙1.3243∙100 = 1324

при t=200 оС , Нв0 = 10∙1.3319∙200 = 2663,8

Нг0=( VR02∙СС02+ VH20∙СН20+ VN2∙СN2)∙

Теплоёмкости составляющих газов также берутся из таблицы 3.1 /1/

При t=100 оС , Нг0 = (1,08∙1,7003+7,93∙1,2958+2,21∙1,5052)∙100=1543

при t=200 оС , Нг0 = (1,08∙1,7874+7,93∙1,2996+2,21∙1,5224)∙200= 3118,9

Далее, по известным энтальпиям газа Нг0 и воздуха Нв0 и определённым присосам воздуха, заполняется таблица энтальпий.

Нгг0+(α’’-1)*Hв0

Так как при температуре =200 оС отклонение расчетных значений от табличных менее 2%, то в таблицу подставляем табличные значения.

Таблица 2.2 - Таблица энтальпий

оС

Нг

Нв0

Топка,ширма

ВПП

КПП

ВЭ

ВП

Нг

∆H/ 100

Нг

∆H/ 100

Нг

∆H/ 100

Нг

∆H/ 100

Нг

∆H/ 100

100

1543

1324

1821

200

3119

2663

3598

3678

18.57

300

4756

4040

5483

18.85

400

6393

5418

7260

7368

18.85

500

8112

6860

9210

19.5

600

9831

8302

10910

11159

19.5

700

11642

9805

12623

12916

20.07

13211

20.52

800

13452

11309

14583

196

14922

20.07

900

15346

12837

16630

20.47

17015

20.93

1000

17241

14365

18678

20.48

1100

19163

15956

20759

20.81

1200

21085

17547

22840

20.81

1300

23084

19161

1400

25083

20775

1500

27103

22408

1600

29123

24041

31527

1700

31177

25674

33744

22.17

1800

33231

27306

35962

22.18

1900

35318

28981

38216

22.54

2000

37405

30656

40471

22.55

2100

39517

32332

42750

22.79

2200

41629

34009

45030

22.8

3 Тепловой баланс котла

Таблица 3 - Тепловой баланс котла

Наименование

Обозна

чение

Размер-

ность

Формула

Расчёт

1

2

3

4

5

Располагаемая теплота

Qрр

кДж/м3

Qнр+Qгл+Qв.вн= Qнр

39060

Энтальпия холодного воздуха

Н0хв

кДж/м3

По таблице энтальпий tхв=300C

413,08

Полезное тепловосприятие котла

Qка

кВт

Dпе·( hпе- hпв)

58,3·(3500-903,3)=

=152746

Энтальпия перегретого пара

hпе

кДж/кг

По таблицам воды и водяного пара /4/ по Pпе=14МПа, tпе=5400C

3500

Энтальпия питательной воды

hпв

кДж/кг

По /4/ по Pпв=1.2·Рпе=168, tпв=2150C

903,3

КПД котла

ηка

%

100-(q2+q3+q4+q5+q6)

Потери теплоты с уходящими газами

q2

%

Энтальпия уходящих газов

Hyx

кДж/м3

По таблице энтальпий по ух=125 оС

2349

Потери от механического недожога

q4

%

0

Потери теплоты от химического недожога

q3

%

По таблице 2.2 /1/

0,5

Потери теплоты от наружного охлаждения

q5

%

По рисунку 4.1 /1/,

по Dпе = 210 т/ч

0,6

Потери тепла со шлаком

q6

%

0

1

2

3

4

5

Расход топлива расчетный

Bp

м3

Коэффициент сохранения теплоты

φ

-

Продолжение таблицы 3

4 Расчёт топки котла

Рисунок 2 – Схема топки

с=4.3м , aш = 2.4м , b=6.4м , а = 7.2м , hш=8.5м , hг = 4.2м , h=11.8 м , К=3.2м ,

h1=0.9 м , Hг = 18.57м

Fст=(c+ 2 ∙ hш + aш +2 ∙ h + 2 ∙ k ) ∙ a + 2 ∙ Fбок

Fбок = с ∙ hш + b ∙ h + 1/2 ∙b ∙ h1

Vт = Fбок ∙ а

Fбок = 4,3 ∙ 8,5 + 6,4 ∙ 11,8 + 1/2 ∙ 6,9 ∙ 0,9 = 114,95 м2

Fст = (4,3 + 2 ∙8,5 + 2,4 + 2∙11,8 + 2∙3,2) ∙ 7,2 + 2∙114,95 = 616,54 м2

Vт = 114,95 ∙ 7,2 = 827,64 м3

S = 3.6 ∙ Vт / Fст = 3.6 ∙ 827.64 / 616.54 = 4.83

Таблица 4 – Расчет топки котла

Наименова-ние

Обозн.

Разм.

Формула

Расчёт

1

2

3

4

5

Полное тепловыде-ление в топке

Qт

кДж/м3

Теплота, вносимая в топку с воздухом

Qгв

кДж/м3

Энтальпия горячего воздуха

Нгв

кДж/м3

По таблице энтальпий по температуре горячего воздуха(tгв=260 0C)

4204

Адиабатичес-кая температура горения

а

0С

По таблице энтальпий, принимая На=Qт

2100

Tа= а +273=2373

Параметр М

М

-

А-В·хг, по /1/ А=0.54, В=0.2

хг=hгт

hг =4.2 м – средняя высота горелок

Нт=17,6м - средняя высота топки

0,54 - 0,2 ∙ 4,2 / 17,6=

=0,5325

Средний коэффициент тепловой эффектив-ности экрана

ψср

-

Коэффициент тепловой эффективно-сти гладких экранов

Ψэ

-

хэ

0.72·0.75=0.54

Угловой коэффициент экранов

хэ

-

По номограмме 1 /1/

Sт/d=60/51=1,176

0.72

Коэффициент загрязнения

ζ

-

По таблице 5.2 /1/

0.75

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

5

Температура газов на выходе из топки

т’’

0С

Предварительно принимаем 1200 0С

1200

Поверхность, занимаемая ширмами

Fш

м2

а·(аш+hш)

7,2·(2,4+8,5)=78,48

Поверхность горелок

Fгор

м2

0.785·d2гор·hгор

0.785·0,752·4.2=1,855

Поверхность гладких экранов

Fэ

м2

Fст- Fш- Fгор

616,54-78,48-1,855=536,2

Степень черноты топки

ат

-

Степень черноты факела

аф

-

0,10,7+(1-0,1)0,4=

=0,43

Коэффициент усреднения

m

-

По рисунку 5.2 /1/ по

0,1

Степень черноты газов

аг

-

По номограмме 2 /1/ по KPS=KгPSrn

3,80,274,830,1=0,496

аг=0,4

Коэффициент поглощения трёхатомными газами

Кг

По номограмме 3 /1/ по rH20 и PnS=prn0S∙100 и по температуре топки т’’=1200

0,1∙0,27∙4,83∙100=13,04

Кг =3,8

Степень черноты светящейся части факела

асв

-

По номограмме 2 /1/ KPS=(Kгrn+Kсв)pS

(3,80,27+1,5)0,14,83=

=1,22

асв=0,7

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

5

Коэффициент поглощения светящейся части факела

Kсв

0.3(2-αт’’)(1.610-3Тт’’-

-0.5)

=0.12∑(m/n)CmHn

Полная и средняя массовая теплоёмкость

Энтальпия газов на выходе из топки

Нт’’

По таблице энтальпий по т’’=1200 0С

21740

Критерий Больцмана

B0

-

Расчетная температура на выходе из топки

т’’

0С

Расчётная энтальпия на выходе из топки

Нт’’

кДж/м3

По таблице энтальпий

по т’’=1109

21702

Лучистое тепловосприятие топки

Qтб

кДж/м3

0,994·(40958-21740)=19025

5 Поверочный расчет ширм

Таблица 5 – Поверочный расчет ширм

Наименование

Обозн.

Размерн.

Формула

Расчёт

Расчёт

1

2

3

4

5

Температура газов на входе

’

0C

'=т’’

1193

Температура газов на выходе

’’

0C

’’= ’-∆

∆=200; ’’=949

∆=150; ’’=1047

Энтальпия газов на входе

Н’

кДж/м3

Н’=Hт’’

21740

Энтальпия газов на выходе

Н’’

кДж/м3

По таблице энтальпий

по ’’

17742

18730

Тепловосприятие по балансу

кДж/м3

0,994∙(21740-17742)=3998

0,994∙(19492,2-16593,5)=

=3010

Энтальпия пара на входе в ширму

hш

кДж/м3

По h4 из раздела 6.1

2619

Температура на входе в ширму

tш

0С

По t4 из раздела 6.1

351

Энтальпия пара на выходе из ширмы

hш’’

кДж/кг

Температура пара на выходе

t’’ш

0С

По /4/ Р5=1,1·Рпе=15,4 мПа

и по hш’’

393

377

Средний температурный напор

∆t

0С

ср - tср

1009-372=637

1034-364=670

Средняя температура газа

ср

0С

’’ +

2

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Средняя температура пара

tср

0С

t+t’’

2

Расчётная конвективная поверхность ширм

Fш

м2

2 · Fплш · x · z1

Угловой коэфициэнт

x

-

По номограмме 1 /1/ по S2/d

, а значит x=0,99

Число ширм

z1

шт

из чертежа

12

Число труб в ширме по ходу газа

z2

шт

Плоская поверхность ширм

Fплш

м2

Aш·hш

по рисунку 3

1,5·8,6=12,9

Тепловосприятие ширм излучением

Qшл

кДж/м3

Теплота излучения входящая в ширмы

кДж/м3

Удельная лучистая тепловая нагрузка ширм

кВт/м2

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Коэффициент учитывающий теплообмен между топкой и ширмой

β

-

По рисунку 6.4 /1/ по т’’=1193 и виду топлива

0,64

Лучевосприни-мающая поверх-

ность на входе

Нлвх

м2

8,6*7,168=61.64

Теплота излучения выходящая из ширм

Qлвых

кДж/м3

Угловой коэффициент в ширмах

φш

-

Степень черноты газов

аг

-

По номограмме 2 /1/ по KPS=Kг·rп·Р·S, где S – толщина излучающего слоя в ширмах

KPS=11.8·0,27·0,1·0,712=

=0,23

аг=0,2

KPS=0,231

аг=0,2

Толщина излучающего слоя в ширмах

S

м

S=

A=Aш, B=hш, С=S1

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Коэффициент поглощения трехатомными газами

Кг

По номограмме 3 /1/ по rH2O=0,182

P·rп·S=0,1·0,27·0,712∙100=

= 1,9

ср

11,9

11,8

Лучевосприни-мающая поверхность на выходе из ширм

Нлвых

м2

lвых · а (по рисунку 3)

6,5∙7,2=46,8

Поправочный коэффициент учитывающий расход топлива

ξ

-

Согласно /1/ для газов

0,7

Проходное сечение для газов

fг

м2

Средняя скорость газов в ширме

Wг

м/с

Коэффициент теплопередачи с конвекцией

αк

Вт _

м2·К

Номограммное значение αк

αн

Вт _

м2·К

По номограмме 5 /1/ по Wг

и по d=32 мм

45

46

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Поправка, учитывающая шаги

Сs

-

По номограмме 5 /1/

1=17,3

2=1,05

0,6

Поправка, учитывающая число рядов в ширме

Сz

-

По

1

Поправка на фракционный состав топлива

Сф

-

По номограмме 5 /1/ по rH20=0,182

и по ср

1

1

Скорость пара

Wп

м/с

Wп/=6,583/0,0126=522,5

Wп/=6,18/0,012=522,5

Средний удель- ный объём пара

м3/кг

По /4/ по Рср=15,75МПа и tср

0,0126

0,01184

Проходное сечение ширм

fп

м2

Коэффициент теплоотдачи от стенки пару

α2

Вт _

м2·К

3400∙1,07=3638

3650∙1,07=3906

Номограммное значение α2

αн

Вт _

м2·К

По номограмме 7 /1/по Рср=15,75 мПа

tср

Wп

3400

3650

Поправка на диаметр

Cd

-

По номограмме 7 /1/ по dвн=24 мм

1,07

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

Вт _

м2·К

Номограммное значение αл

αн

Вт _

м2·К

По номограмме 6 /1/ по ср и tст

205

210

Температура загрязнённой стенки

tст

0С

Коэффициент загрязнения

ε

м2·К

Вт

По рисунку 6.5 /1/

0

Поправка учитывающая запылённость потока газов

Сг

-

По номограмме 6 /1/ по ср

tст

0,998

0,999

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α1

Вт _

м2·К

Коэффициент использования поверхности нагрева

-

По рисунку 6.5 /1/ по Wг

0,85

0,85

Коэффициент теплопередачи

К

-

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

Количество теплоты, переданное ширмам с конвекцией

кДж

кг

Уточнённое

кДж

кг

Так как разница между уточнённым и расчётными больше 5%, то определим температуру на выходе из ширм графически.

Из графика видно, что температура на выходе из ширмы будет равной 892 0С.

Уточним температуру газов на выходе из ширмы по таблице энтальпий по ’’=8920С

Н’’ = 16466 кДж/кг

кДж/кг

- энтальпия пара на выходе из ширмы

по /4/ по рп=15,4 и =2953

=398 0С

hш = lвх

hш lвых

Аш

Рисунок 3 – Схема ширмы

Соседние файлы в предмете Котельные установки и парогенераторы