Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
1. Введение
2. Проектно-экономические параметры парогенератора
3. Расчет горения топлива
4. Привязка расчета горения топлива к котлоагрегату
5. Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
6. Расчет конструктивных характеристик топки
7. Расчет полной площади поверхности стен топки и площади
лучевоспринимающей поверхности топки
8. Поверочный расчет теплообмена в топке
9. Конструктивные размеры характеристики экономайзера
10. Поверочный расчет второй ступени экономайзера
11. Расчёт невязки теплового баланса парогенератора
Вывод
Литература
Тепловой расчет водогрейного котла КВГ-4-150
Рис.1 Схема водогрейного котла КВГ-4-150
Расчетное задание: для выполнения теплового расчета парогенератора схема которого представлена на рис.1 выше используем следующие данные:
Топливо – природный газ;
Теплопроизводство 9000кВт;
Температура нагретой воды 150 ;
Температура перегретого пара 0 ;
Температура питательной воды 70 ;
Температура уходящих газов 170 ;
Продувка 0%.
Котлы КВ-Г (котел водогрейный газовый) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч (4,65 и 7,56 МВт) вместо котлов ТВГ. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе, и представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева, по типу подогревателей кожухотрубных и теплообменников.
К радиационной поверхности относятся четыре топочных экрана и потолочный. Трубы крайних односветных топочных экранов и потолочного по всей высоте (длине) соединены между собой металлическими пластинами. Каждый топочный экран представляет собой отдельную секцию, состоящую из прямых труб, вваренных в верхний и нижний коллекторы.
Для заданного направления движения воды по топочным экранам верхние коллекторы имеют смещенную от центра глухую перегородку (15 и 23 трубы). Топочные экраны соединяются между собой перепускными трубами.
Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций — правой и левой, в каждой по семь труб 0 51 х2,5 мм, вваренных одними концами в верхние, а другими — в нижний коллекторы, т. е. представляют собой нижние и боковые части поверхности нагрева. В боковые трубы вварены четыре пакета трехтрубных змеевиков 0 28×3 мм. Для направления движения воды в змеевиках в боковых трубах установлены глухие перегородки.
Радиационную поверхность от конвективной отделяет перегородка из горизонтально размещенных труб 0 28×3 мм, соединенных между собой металлическими пластинами. Эта перегородка в верхней части находится на уровне верхних змеевиков. Таким образом, через оставленное сверху пространство продукты сгорания топлива из радиационной поверхности нагрева переходят в конвективную, обогревая змеевики, а затем через газоходы и дымовую трубу удаляются в атмосферу.
Для очистки от накипи и шлама все коллекторы вертикальных и потолочных экранов имеют съемные лючки на торцах, а верхние коллекторы топочных экранов — съемные лючки и сверху (по одному).
Котлы (водоподогреватели) оборудуются тремя подовыми, с прямой щелью горелками, которые устанавливаются между вертикальными топочными экранами. Горелка имеет два ряда отверстий 0 1,5 мм, размещенных в шахматном порядке.
В гарнитуру котла входят взрывные клапаны, лючки и лазы. Для осмотра и ремонта внутри топки на фронте котла есть три люка-лаза. Для периодического осмотра состояния поверхности нагрева можно использовать отверстия двух взрывных клапанов, которые находятся в верхней части задней стены конвективной поверхности нагрева.
Циркуляция воды в котлах КВ-Г. Обратная вода из тепловой сети после циркуляционного насоса поступает во входной коллектор конвективной поверхности нагрева. Из коллектора вода двумя потоками, вправо и влево, проходит по стоякам и змеевикам и попадает в выходные коллекторы (правый и левый).
Вода из этих коллекторов по перепускным трубам попадает в крайние задние коллекторы потолочного экрана, из которых по 11 крайним трубам проходит по потолку, переходя во фронтовой экран и по нему в передний коллектор. В коллекторе потоки смешиваются и по 11 средним трубам вода попадает в задний (средний) " коллектор потолочного экрана. Из этого коллектора вода двумя перепускными трубами подается в заднюю часть верхнего коллектора левого топочного экрана. Затем по 16 трубам вода опускается вниз и попадает в нижний коллектор. По нему вода проходит вперед и по 24 трубам поднимается в переднюю часть верхнего коллектора.
Вода, двигаясь последовательно по всем экранам, нагревается и из задней части верхнего коллектора правого экрана поступает в выходной коллектор котла. На коллекторе установлены манометр, термометр, предохранительный и обратный клапаны, и из коллектора вода поступает в тепловую сеть.
Для сжигания заданного типа топлива выбираем топку.
По данным расчетным характеристик камерных топок (табл. 4-3) и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах . Результаты расчетов сводим в таблицу 1-1.
Табл. 1 Присосы воздуха по газоходам Δα и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах .
|
Участки газового тракта |
Δα |
|
|
Топка и фестон |
0 |
1,1 |
|
Экономайзер (II ст.) |
0,08 |
1,18 |
|
Экономайзер (I ст.) |
0,04 |
1,22 |
Выполняем расчет горения топлива. Данные расчета энтальпии в зависимости от температуры продуктов сгорания заносим в таблицу 1-2, а также представляем графически на рис. 2.
Состав природного газа в процентах:
|
92,8 |
3,9 |
1 |
0,4 |
0,3 |
1,5 |
0,1 |
100 |
37,3 |
Определяем теплоту сгорания природного газа:
Теоретически необходимый обьем воздуха при α=1:
= 0,0476 ( 2СН4 + 3,5 С2Н6 + 5С3Н8 + 6,5С4Н10 + 8С5Н12 ) =
= 0,0476× ( 2×92,8 + 3,5×3,9 + 5×1,0 + 6,5×0,4 + 3×0,3 ) = 9,95 м3/м3
Теоретические обьемы продуктов сгорания при α=1.
= (0,1+1*92,8+2*1+8*0,3+2*3,9+4*0,4)*0,01=1,067 м3/м3
= 0,01*N2 + 79 * = 0,79*9,955+0,01*1,5 = 7,879 м3/м3
Обем воздуха при α >1:
Об’єм двохатомних газів і водяних парів:
Обьем двух атомних газов при α>1:
7,879 + (1,1 – 1)×9,95 = 8,874 м3/м3
2,283 + 0,0161×(1,1 – 1)×9,95 = 2,239 м3/м3
Суммарный обьем дымовых газов при α>1:
1,068 + 8,87 + 2,24 = 12,18 м3/м3
Обьемные доли трехатомных газов, равные парциальным давлениям газов при
общем давлении
= V/Vг =1,067/12,18=0,087
= V/Vг =2,239/12,18=0,184
= +=0,087+0,184=0,271
При 100 0С
9,95×132 = 1314 кДж/кг
1,067×169 = 180кДж/кг
7,88×130 = 1024 кДж/кг
2,223×151 = 336кДж/кг
180 + 1024 + 336 = 1540 кДж/кг
Аналогично выполняются остальные расчеты, а результаты расчетов сводим в таблицу.
Таблица 2 Энтальпия продуктов сгорания.
|
t,oC |
I0в |
I0вRO2 |
I0N2 |
I0H2O |
I0г |
|
30 |
388,4517 |
- |
- |
- |
- |
|
100 |
1314,7596 |
180,492 |
1024,87281 |
335,7878853 |
1541,152695 |
|
200 |
2649,4398 |
381,276 |
2049,74562 |
676,0232923 |
3107,044912 |
|
300 |
4014,0009 |
597,012 |
3090,385704 |
1029,601264 |
4716,998968 |
|
400 |
5398,4826 |
824,496 |
4154,676699 |
1392,07428 |
6371,246979 |
|
500 |
6812,8452 |
1063,728 |
5234,734968 |
1765,666099 |
8064,129067 |
|
600 |
8267,049 |
1305,096 |
6338,444148 |
2150,376723 |
9793,916871 |
|
700 |
9751,1337 |
1560,348 |
7457,920602 |
2550,653672 |
11568,92227 |
|
800 |
11255,139 |
1819,872 |
8616,815241 |
2968,720708 |
13405,40795 |
|
900 |
12759,1443 |
2083,668 |
9799,360791 |
3389,011505 |
15272,0403 |
|
1000 |
14302,9908 |
2351,736 |
10989,78998 |
3835,987432 |
17177,51341 |
|
1100 |
15886,6785 |
2624,076 |
12180,21917 |
4282,963359 |
19087,25852 |
|
1200 |
17470,3662 |
2901,756 |
13362,76472 |
4738,834329 |
21003,35504 |
|
1300 |
19233,3393 |
3178,368 |
14584,72845 |
5212,495386 |
22975,59184 |
|
1400 |
20677,5828 |
3460,32 |
15838,22673 |
5688,380203 |
24986,92694 |
|
1500 |
22301,1117 |
3742,272 |
17060,19047 |
6179,831347 |
26982,29381 |
|
1600 |
23934,6009 |
4023,156 |
18313,68875 |
6673,506251 |
29010,351 |
|
1700 |
25558,1298 |
4309,38 |
19567,18703 |
7176,076198 |
31052,64323 |
|
1800 |
27181,6587 |
4595,604 |
20828,56895 |
7689,76495 |
33113,9379 |
|
1900 |
28854,9891 |
4881,828 |
22113,60179 |
8201,229941 |
35196,65973 |
|
2000 |
30518,3592 |
5172,324 |
23367,10007 |
8730,485019 |
37269,90909 |
|
2200 |
33855,0597 |
5753,316 |
25937,16573 |
9782,323891 |
41472,80562 |
Далее рассчитываем характеристику продуктов сгорания по газоходу с учетом присосов воздуха. Данные заносим в таблицу 3.
|
Величина |
Единица |
Топка |
Экономай-зер (2 ступень) |
Экономай-зер (1 ступень) |
|
Расчетный коэффициент избытка воздуха в газоходе |
- |
1,1 |
1,18 |
1,22 |
|
м3/кг |
1,068 |
1,068 |
1,068 |
|
|
м3/кг |
8,683 |
9,462 |
9,852 |
|
|
м3/кг |
2,235 |
2,248 |
2,254 |
|
|
м3/кг |
11,986 |
12,778 |
13,174 |
|
|
r = V/Vг |
- |
0,089 |
0,083 |
0,081 |
|
rH2O =VH2O/ Vг |
- |
0,186 |
0,176 |
0,171 |
|
rn = r+ rH2O |
- |
0,275 |
0,259 |
0,252 |
Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.
Тепловой баланс составлен в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Q определенной по формуле (3-1). Считая, что предварительный подогрев воздуха и топлива за счет внешнего источника отсутствует, имеем = 0 и . Расчеты выполняем в соответствии с табл. 5
Таблица 5. Расчет теплового баланса парогенератора и величина расхода топлива.
|
Наименование |
Обозначение |
Расчетная ф-ла или способ опр. |
Единица |
Расчет |
|
Располагаемая теплота топлива |
37528,4 |
|||
|
Потери от хим. недожога |
По табл. 4-5 |
% |
0,5 |
|
|
Потери от мех. недожога |
По табл. 4-5 |
% |
0 |
|
|
Температура уходящих газов |
По заданию |
170 |
||
|
Энтальпия уходящих газов |
По I-t диаграмме |
2597,62 |
||
|
Температура воздуха в котельной |
По выбору |
30 |
||
|
Энтальпия воздуха в котельной |
По I-t диаграмме |
379,8 |
||
|
Потери теплоты с ух.газами |
% |
|||
|
Потери теплоты от наружного охлажд. |
По рис. 3-1 |
% |
3,3 |
|
|
Сумма тепловых потерь |
% |
|||
|
К.П.Д. парогенератора |
% |
|||
|
Коэф.сохранения теплоты |
- |
|||
|
Произв.парогенератора |
D |
|
кг/с |
|
|
Давление пара в барабане |
По заданию |
МПа |
3 |
|
|
Температура перегр. пара |
По заданию |
0 |
||
|
Температура пит. воды |
По заданию |
70 |
||
|
Удельная энтальпия перегретого пара |
По табл. VI-8 |
кДж/кг |
1938,26 |
|
|
Удельная энт. пит.воды |
По табл. VI-6 |
кДж/кг |
295,4 |
|
|
Значение продувки |
p |
По заданию |
% |
0 |
|
Полезн. исп,теплота в агрегате |
кВт |
|||
|
Полный расход топлива |
B |
кг/с |
||
|
Видимое тепловое напряжение топочного объема |
Q/V |
|
947,1 |
|
Расчетный расход топлива |
кг/с |
Таблица 6 Расчет конструктивных характеристик топки
|
Величина |
Единица |
Расчет |
||
|
Наименование |
Обозначение |
Расчетная ф-ла или способ определения |
||
|
Активный объем топочной камеры |
По конструктивным размерам |
12,67 |
||
|
Тепловое напряжение топочной камеры: |
кВт/ |
|||
|
расчетное |
||||
|
допустимое |
По табл. 4-5 |
кВт/ |
460 |
Таблица 7 Расчет полной площади поверерхности стен топки и площади лучевоспринимающей поверхности топки
|
Величина |
Единица |
Суммарная площадь |
|
|
Наименование |
Обозначение |
||
|
Общая площадь стены и выходного окна |
27,598 |
||
|
Площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью: полная |
F |
86,75 |
|
|
открытая |
- |
||
|
Наружный диаметр экранных труб |
d |
мм |
51 |
|
Шаг экранных труб |
s |
мм |
80 |
|
Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены) |
l |
мм |
40,8 |
|
Отношение |
s/d |
- |
1,57 |
|
Отношение |
l/d |
- |
0,8 |
|
Угловой коэффициент экрана |
x |
- |
0,91 |
|
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
|
Таблица 8. Поверочный расчет теплообмена в топке
|
Величина |
Еди- ница |
Расчет |
||
|
Наименование |
Обозначение |
Расчетная формула или способ определения |
||
|
Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности |
По конструктивным размерам |
25,86 |
||
|
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
-//- |
78,94 |
||
|
Полная площадь стен топочной камеры |
-//- |
27,598 |
||
|
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности |
- |
|||
|
Эффективная толщина излучающего слоя пламени |
s |
м |
||
|
Полная высота топки |
По конструктивным размерам |
м |
3,114 |
|
|
Высота расположения горелок |
По конструктивным размерам |
м |
0,445 |
|
|
Относительный уровень расположения горелок |
- |
0,14 |
||
|
Параметр учитывающий распределение температуры в топке |
М |
0,54-0,2 |
- |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки |
По табл. 4-5 |
- |
1,15 |
|
|
Присос воздуха в топке |
По табл. 2-2 |
- |
0,05 |
|
|
Температура горячего воздуха |
По предварительному выбору |
25 |
||
|
Энтальпия горячего воздуха |
По i-t диаграмме |
кДж/кг |
94,96 |
|
|
Энтальпия присосов воздуха |
-//- |
кДж/кг |
238 |
|
|
Количество теплоты вносимое в топку с воздухом |
кДж/кг |
|||
|
Полезное тепловыделение в топке |
кДж/кг |
|||
|
Адиабатическая температура горения |
По It-таблице |
1814 |
||
|
Температура газов на выходе из топки |
По предварительному выбору |
1100 |
||
|
Энтальпия газов на выходе из топки |
По It-таблице |
кДж/кг |
18810,2 |
|
|
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания |
||||
|
Объемная доля водяных паров |
По табл. 1-3 |
- |
0,186 |
|
|
Объемная доля трехатомных газов |
По табл. 1-3 |
- |
0,089 |
|
|
Суммарная объемная доля трехатомных газов |
- |
0,275 |
||
|
Произведение |
м/МПа |
|||
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами |
По формуле 5-26 |
1/(м* мПа) |
6,85 |
|
|
Коэффициент ослабления лучей топочной средой |
k |
1/(м* мПа) |
||
|
Суммарная сила поглощения топочного объема |
kps |
kps |
- |
|
|
Степень черноты факела |
По рис. 5-4 или формуле 5-22 |
- |
0,26 |
|
|
Степень черноты топки |
По рис. 5-3 или формуле 5-20 |
- |
0,16 |
|
|
Тепловая нагрузка стен топки |
||||
|
Температура газов на выходе из топки |
По формуле (5-3) |
1080 |
||
|
Энтальпия газов на выходе из топки |
По It таблице |
кДж/кг |
13667 |
|
|
Общее тепловосприятие топки |
кДж/кг |
0.967*(37422,8-13667)=22971,8 |
||
|
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки |
Таблица 9. Конструктивные размеры характеристики экономайзера
|
Наименование |
Обозначение |
Единица |
Ступень |
|
|
I |
II |
|||
|
Диаметр труб: наружный |
d |
мм |
28 |
28 |
|
внутренний |
мм |
25 |
25 |
|
|
Расположение труб |
- |
- |
Шахматное |
Шахматное |
|
Количество труб в горизонтальном ряду |
шт. |
- |
- |
|
|
Количество горизонтальных рядов труб |
шт. |
- |
- |
|
|
Шаг труб: поперек потока газов (по ширине) |
мм |
64 |
64 |
|
|
вдоль потока газов (по высоте) |
мм |
26 |
26 |
|
|
Относительный шаг труб: поперечный |
- |
2,28 |
2,28 |
|
|
продольный |
- |
0,93 |
0,93 |
|
|
Площадь поверхности нагрева |
H |
41,35 |
41,35 |
|
|
Размеры сечения газохода поперек движения газов |
A |
м |
0,228 |
0,288 |
|
Б |
м |
2,724 |
7,724 |
|
|
Площадь живого сечения для прохода газа |
F |
0,01 |
0,01 |
|
|
Количество параллельно включенных труб (по воде) |
шт. |
172 |
172 |
|
|
Площадь живого сечения для прохода воды |
f |
0,34 |
0,34 |
Таблица 10. Поверочный расчет второй ступени экономайзера
|
Величина |
Единица |
Расчет |
||
|
Наименование |
Обозначение |
Расчетная формула или способ определения |
||
|
Площадь поверхности нагрева ступени |
H |
По конструктивным размерам |
41,35 |
|
|
Площадь живого сечения для прохода газов |
-//- |
0,01 |
||
|
То же для прохода воды |
f |
-//- |
0,034 |
|
|
Температура газов на входе в ступень |
Из расчета перегревателя |
993 |
||
|
Энтальпия газов на входе в ступень |
-//- |
кДж/кг |
13667 |
|
|
Температура газов на выходе из ступени |
По выбору |
300 |
||
|
Энтальпия газов на выходе из ступени |
По It-диаграмме |
кДж/кг |
5353,2 |
|
|
Тепловосприятие ступени (теплота отданная газами) |
кДж/кг |
|||
|
Температура воды на выходе из ступени |
|
80 |
||
|
Температура воды на входе в ступень |
По табл. VI-6 |
70 |
||
|
Средняя температура воды |
t |
94,9 |
||
|
Средняя температура газов |
0,5(993+300)=646,5 |
|||
|
Средняя скорость газов |
м/с |
|||
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
По рис. 6-4 Место для формулы. |
55*1,23*1=67,65 |
||
|
Эффективная толщина излучающего слоя |
s |
м |
||
|
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов |
м*МПа |
|||
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами |
По рис. 5-5 |
1/(м* МПа) |
45 |
|
|
Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока |
pks |
- |
||
|
Степень черноты излучающей среды |
α |
По рис. 5-4 |
- |
0,4 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением |
По рис. 6-11 |
158*0,4*0,9=56,88 |
||
|
Температура в объеме камеры перед ступенью |
Из расчета перегревателя |
993 |
||
|
Коэффициент |
А |
По $ 6-2 |
- |
0,3 |
|
Глубина по ходу газов: ступени |
По конструктивным размерам |
м |
26,69 |
|
|
объема перед ступенью |
-//- |
м |
12,67 |
|
|
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема переел ступенью |
||||
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке |
1(56,88+74)=130,88 |
|||
|
Коэффициент теплопередачи |
К |
|||
|
Разность температур между средами: наибольшая |
993-119,8=873,2 |
|||
|
наименьшая |
300-70=230 |
|||
|
Отношение |
- |
3,8 |
||
|
Температурный напор |
551,6 |
|||
|
Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена |
кДж/кг |
|||
|
Расхождение расчетных тепловосприятий |
% |
|
Температура газов на выходе из ступени |
По условию |
306 |
||
|
Энтальпия газов на выходе из ступени |
-//- |
кДж/кг |
5410 |
|
|
Количество теплоты, отданное газам |
кДж/кг |
Вывод
При выполнении курсового проекта проведен тепловой расчет водогрейного котла ТВГ-8 при сжигании природного газа.
Расчет парогенератора выполняем по нормативному методу расчета.[1].
При расчете горения топлива определили параметры горения смеси = 2,223 м3/м3; =7,879 м3/м3; =9,95 м3/м3;= 1,067 м3/м3.
При расчете теплового баланса определили : потери от хим недожога q3=0,5; потреи от мех. недожога q4=0; потери теплоты с уходящими газами q2= 5,69 ; потери теплоты от наружного охлаждения q5=3,3 .Как следует из результатов расчета парогенератор может работать на заданной смеси топлив и К.П.Д его составляет 90,51%.
Расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет 0,069%.
Литература
1. Тепловой расчет промышленных парогенераторов/Под ред. В. И. Частухина,-К.: Вища школа, 1980.
2. Тепловой расчет промышленных парогенераторов (нормативный метод)/ Под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Митора, М: Энергия, 1973.
3. Роддатис К. Ф. Котельные установки.-М.: Энергия, 1977.
+
=
0
0
)
1
(
0161
,
0
2
2
г
O
H
О
Н
V
V
V
a
