Курсовая работа: Расчет парового котла ДЕ-6,5-14

Данные для расчета энтальпий принимаются по таблицам 4 и 6. Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха a = 1 и температуре газов t, °С, рассчитывается по формуле:

 (2.3-1)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания газа при температуре t, °С, определяется по формуле:

 (2.3-2)

Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1 м3 топлива при температуре t, °С:

 (2.3-3)

Изменение энтальпии газов:

 (2.3-4)

где  - расчетное значение энтальпии;  - предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии. Показатель  снижается по мере уменьшения температуры газов t, °С. Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в расчете энтальпий. В нашем случае это условие соблюдается. Построим I - ν диаграмму по данным таблицы 7.

Рисунок 1 – I - ν диаграмма

2.4 Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива

2.4.1 Тепловой баланс котла

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемого располагаемым теплом QP, и суммой полезно использованного тепла Q1 и тепловых потерь Q2, Q3, Q4. На основании теплового баланса вычисляют КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м3) топлива при температуре 0°С и давлении 101,3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

QP + Qв.вн = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, кДж/м3, (2.4.1-1)

где QP – располагаемое тепло топлива; Qв.вн – тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла; Qф – тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром); Q1 – полезно использованное тепло; Q2 – потеря тепла с уходящими газами; Q3 – потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива;– потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива; Q5 – потеря тепла от наружного охлаждения; Q6 – потеря с теплом шлака.

При сжигании газообразного топлива в отсутствие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Qв.вн, Qф, Q4, Q6 равны 0, поэтому уравнение теплового баланса будет выглядеть так:

QP = Q1 + Q2 + Q3 + Q5, кДж/м3. (2.4.1-2)

Располагаемое тепло 1 м3 газообразного топлива:

QP = Qdi + iтл, кДж/м3, (2.4.1-3)

где Qdi – низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м3 (см. табл. 1); iтл – физическое тепло топлива, кДж/м3. Учитывается в том случае, когда топливо подогревается посторонним источником тепла. В нашем случае этого не происходит, поэтому QP = Qdi, кДж/м3, (2.4.1-4)

QP = 36 800 кДж/м3. (2.4.1-5)

2.4.2 Тепловые потери и КПД котла

Потери тепла обычно выражаются в % от располагаемого тепла топлива:

  и т.д. (2.4.2-1)

Потеря тепла с уходящими газами в атмосферу определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева (экономайзера) и холодного воздуха:

, (2.4.2-2)

где Iух = IН ЭК – энтальпия уходящих газов. Определяется интерполяцией по данным таблицы 7 по заданной температуре уходящих газов tух°С:

, кДж/м3. (2.4.2-3)

αух = αНЭК – коэффициент избытка воздуха за экономайзером (см. табл.3);

I0.х.в. – энтальпия холодного воздуха,

I0.х.в = (ct)в*VH0 = 39,8*VH0, кДж/м3, (2.4.2-4)

где (ct)в = 39,8 кДж/м3 – энтальпия 1 м3 холодного воздуха при tх.в. = 30°С; VH0 – теоретический объем воздуха, м3/м3 (см. табл. 4) = 9,74 м3/м3.

I0.х.в = (ct)в*VH0 = 39,8*9,74 = 387,652 кДж/м3, (2.4.2-5)

По таблице параметров паровых котлов tух = 162°С,

,(2.4.2-6)

 (2.4.2-7)

Потеря тепла от химической неполноты сгорания q3 , %, обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах (СО, Н2, СН4 и др.). Для проектируемого котла принимаем

q3 = 0,5%.

Потеря тепла от наружного охлаждения q5 , %, принимается по таблице 8 в зависимости от паропроизводительности котла D, кг/с,

кг/с, (2.4.2-8)

где D, т/ч – из исходных данных = 6,73 т/ч.

Таблица 8 – Потери теплоты от наружного охлаждения парового котла с хвостовыми поверхностями

Находим приблизительное значение q5 , %, для номинальной паропроизводительности 6,73 т/ч.

 (2.4.2-9)

Суммарная потеря теплоты в котле:

Σq = q2 + q3 + q5 = 4,62 + 0,5 + 1,93 = 7,05 % (2.4.2-10)

Коэффициент полезного действия котла (брутто):

ηК = 100 – Σq = 100 – 7,05 = 92,95 %. (2.4.2-11)

2.4.3 Полезная мощность котла и расход топлива

Полное количество теплоты, полезно использованной в котле:

, кВт, (2.4.3-1)

где =  - количество выработанного насыщенного пара = 1,87 кг/с,

 - энтальпия насыщенного пара, кДж/кг; определяется по давлению и температуре насыщенного пара (РНП = 14,0 кгс/см2 (1,4 МПа); tНП = 195,1 °С):

 кДж/кг.

 - энтальпия питательной воды, кДж/кг,

, кДж/кг, (2.4.3-2)

где сП.В. @ 4,19 кДж/(кг*°С) – теплоемкость воды;

tП.В. – температура питательной воды = 83°С;

 кДж/кг; (2.4.3-3)

 - энтальпия кипящей воды, кДж/кг, определяется по таблице 9 по давлению насыщенного пара РНП = 14,0 кгс/см2 (1,4 МПа):

 кДж/кг, (2.4.3-4)

 - расход воды на продувку котла, кг/с:

, кг/с; (2.4.3-5)

где aПР – доля непрерывной продувки = 4 %;

D – паропроизводительность котла = 1,87 кг/с.

 кг/с (2.4.3-6)

 кВт (2.4.3-7)

Расход топлива, подаваемого в топку котла:

, м3/с, (2.4.3-8)

где QK – полезно использованная теплота в котле, кВт;

QР – располагаемое тепло 1м3 газообразного топлива, кДж;

hК – коэффициент полезного действия котла, %.

м3/с. (2.4.3-9)

Таблица 10 – Расчет теплового баланса.

2.5 Расчет топки (поверочный)

2.5.1 Геометрические характеристики топки

Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры.

Границами объема топочной камеры являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, а в местах, не защищенных экранами, - стены топочной камеры и поверхность барабана, обращенная в топку. В выходном сечении топки и камеры догорания объем топочной камеры ограничивается плоскостью, проходящей через ось левого бокового экрана. Поскольку поверхности, ограждающие объем топочной камеры, имеют сложную конфигурацию, для определения их площади поверхности разбивают на отдельные участки, площади которых затем суммируются. Площадь поверхностей, ограждающих объем топочной камеры, определяются по чертежам котла.

Рисунок 2 – К определению границ расчетного объема топочной камеры котла.

Площадь потолка, правой боковой стенки и пода топки:

, м2, (2.5.1-1)

где  - длины прямых участков потолка, боковой стенки и пола; а – глубина топки = 2695 мм.

, м2, (2.5.1-2)

Площадь левой боковой стенки:

, м2. (2.5.1-3)

Площадь фронтовой и задней стенки:

, м2. (2.5.1-4)

Общая площадь ограждающих поверхностей:

, м2. (2.5.1-5)

Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного экрана топки

Таблица 11 – Геометрические характеристики топочных экранов

Страницы: 1, 2, 3