Поверочный тепловой расчет котла Е-25-24 225 ГМ

Поверочный тепловой расчет котла Е-25-24 225 ГМ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра АСУТП

Курсовой проект

по курсу: «Котельные и турбинные установки»

Выполнил:

ст. гр. ТА-96-2

Косенко Е.А.

Проверил:

Регишевская И.Д.

Алчевск 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Описание прототипа

2 Тепловой расчет парогенератора

1 Расчетное задание

2 Топливо, воздух, продукты сгорания

3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива

5 Основные конструктивные характеристики топки

6 Расчет теплообмена в топке

7 Расчет фестона

8 Расчет перегревателя

9 Расчет испарительного пучка

10 Расчет хвостовых поверхностей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ВВЕДЕНИЕ

Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По

имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе

определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах

между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате

поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора

вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических

и прочностных расчетов.

При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи

с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с

переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда

элементов агрегата. Однако основные части парогенератора и его общая

компоновка, как правило, сохраняется, а реконструкцию тех элементов,

которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности

сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.

Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных

операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала

записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех

входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат.

1 ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА

Топочная камера объемом 89.4 м3 полностью экранирована трубами 60[pic]3 мм

с шагом их во всех экранах 90 мм; состоит из четырех транспортабельных

блоков . На боковых стенках установлены газомазутные горелки.

Испарительный пучок из труб 60[pic]3 мм расположен между верхним и

нижним барабанами. Опускные трубы испарительного пучка расположены в

плоскости осей барабанов. В верхнем барабане перед входными сечениями

опускных труб установлен короб для предотвращения закручивания воды и

образования воронок на входе в опускные трубы.

Парогенератор имеет перегреватель с коридорным расположением труб

28[pic]3 мм. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется

поверхностным пароохладителем, установленным со стороны насыщенного пара.

Схема испарения- трехступенчатая: первая и вторая ступени размещены в

верхнем барабане( соответственно в средней его части и по торцам); третья

ступень вынесена в выносные циклоны 377 мм.

Воздухоподогреватель- трубчатый, одноходовой (по газам и воздуху), с

вертикальным расположением труб 40[pic]1.5 мм; поперечный шаг- 55 мм,

продольный-50 мм.

Экономайзер- чугунный, ребристый, двухходовой ( по газам и воде).

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора Е-25-

25-380ГМ следующие:

Номинальная производительность, т/ч...............25

Рабочее давление пара , МПа.......................2.4

Температура перегретого пара, 0С..................380

Площадь поверхностей нагрева, м2:

лучевоспринимающая(экранов и фестона).............127

конвективная:

фестона.......................................7

перегревателя.................................73

испарительного пучка..........................188

экономайзера..................................590

воздухоподогревателя..........................242

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА

2.1 Расчетное задание

Для выполнения теплового расчета парогенератора, схема которого изображена

на рис. 1-1, будем исходить из следующих данных:

1. Паропроизводительность агрегата - 25 т/ч

2. Давление пара у главной паровой задвижки рп, Мпа-2.4

3. Температура перегретого пара tпп, 0С-380

4. Температура питательной воды tпв-100

5. Температура уходящих газов [pic]ух-140

6. Топливо-мазут малосернистый.

Для сжигания заданного вида топлива выбираем камерную топку. Температуру

воздуха на входе в воздухоподогреватель принимаем равной 25 0С, горячего

воздуха- 350 0С

2 Топливо, воздух и продукты сгорания.

Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива:

Wp=3 % ; Ap=0.05 %; SpK+OP=0.3 %; Cp=84.65%; Hp=11.7 %;Np=0.3 %; Op=0.3;

Qph=40.31 МДж

Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг

топлива:

V0=0.0889(Cp+0.375Spop+k)+0.265Hp-0.0333OP=7.535+3.09=10.6 м3/кг

Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:

а) объем двухатомных газов

VN2=0.79V0+0.008Np=8.374+0.0024=8.376

б) объем трехатомных газов

VRO2=[pic]=1.58

в) объем водяных паров

VH2O=0.11Hp+0.0124Wp+0.0161V0=1.49

По данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов

воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на

выходе из топки aт и присосы воздуха по газоходам [pic] и находим расчетные

коэффициенты избытка воздуха в газоходах a``. Результаты расчетов сводим в

таблицу 2-1.

Таблица 2-1 Присосы воздуха по газоходам Da и расчетные коэффициенты

избытка воздуха в газоходах a``

|Участки газового тракта |Da |a`` |

|Топка и фестон |0,1 |1,15 |

|Перегреватель |0,05 |1,2 |

|Конвективный пучок |0,05 |1,25 |

|Воздухоподогреватель |0,06 |1,31 |

|Экономайзер |0,1 |1,41 |

По формулам (2-18)-(2-24) рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные

доли газов r и полученные результаты сводим в таблицу 2-2.

Таблица 2-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора

(VRO2=1,58 м3/кг, V0=10,6 м3/кг, VN20=8,376 м3/кг, V0H2O=1,49 м3/кг)

|Величина |Един|Газоходы |

| |ица | |

| | |Топка и |Перегрев|Конвектив|Воздухопо|Экономайз|

| | |фестон |атель |ный ый |догревате|ер |

| | | | |пучок |ль | |

|Расчетный |- |1.15 |1.2 |1,25 |1,31 |1,41 |

|коэффициент избытка | | | | | | |

|воздуха | | | | | | |

|VRO2 |м3/к|1,58 |1,58 |1,58 |1,58 |1,58 |

|VR2=VN20+ (1-a)V0 |г |9,964 |10,49 |11,02 |11,662 |12,722 |

|VH2O=V0H2O+0.0161(1-|м3/к|1.515 |1.52 |1.53 |1.54 |1.56 |

|a)V0 |г |13.059 |13.59 |14.13 |14,782 |15,862 |

|VГ= VRO2+ VR2+ VH2O |м3/к|0.12 |0.116 |0.111 |0.107 |0.099 |

|rRO2= VRO2/ VГ |г |0.116 |0.111 |0.108 |0.104 |0.098 |

|rH2O= VH2O/ VГ |м3/к|0.23 |0.2278 |0.219 |0.211 |0.197 |

|rn= rRO2+ rH2O |г | | | | | |

| |- | | | | | |

| |- | | | | | |

| |- | | | | | |

3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания

топлива определяем по следующим формулам :

IB=V0(ct)B;

IГ0=VRO2(cJ)RO2+V0N2(cJ)N2+V0H2O(cJ)H2O.

Полученные результаты сводим в таблицу 2-3.

Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания

топлива.

|J, 0С|I0= |IRO2= VRO2 |I0N2= V0N2 * |I0H2O= V0H2O |Iг= VRO2(cJ)RO2|

| |V0(ct)B,|cJ)RO2, |cJ)N2, кДж/кг|(cJ)H2O ., |V0N2 +(cJ)N2 |

| |кДж/кг |кДж/кг | |кДж/кг |+V0H2O(cJ)H2O.,|

| | | | | |кДж/кг |

|30 |413,4 | | | |413,4 |

|100 |1399,2 |267,02 |1088,62 |226,5 |2980,01 |

|200 |2819,6 |564,06 |2177,24 |456 |6014,32 |

|300 |4271,8 |883,22 |3282,6 |694,5 |9128,27 |

|400 |5745,2 |1219,76 |4413,098 |939 |12311,85 |

|500 |7250,4 |1573,68 |5560,336 |1191 |15568,74 |

|600 |8798 |1930,76 |6732,696 |1450,5 |18903,896 |

|700 |10377,4 |2308,38 |7921,804 |1720,5 |22319,03 |

|800 |11978 |2692,32 |9152,782 |2002,5 |25814,37 |

|900 |13578,6 |3082,58 |10408,882 |2286 |29343,24 |

|1000 |15221,6 |3479,16 |11673,356 |2587,5 |32947,05 |

|1100 |16907 |3882,06 |12937,83 |2889 |36599,6 |

|1200 |18592,4 |4292,86 |14193,93 |3196,5 |40257,76 |

|1300 |20468,6 |4702,08 |15491,9 |3516 |47763,06 |

|1400 |22005,6 |5119,2 |16823,366 |3837 |44178,58 |

|1500 |23733,4 |5536,32 |18121,336 |4168,5 |47785,166 |

|1600 |25471,8 |5951,86 |19452,802 |4501,5 |51559,556 |

|1700 |27199,6 |6375,3 |20784,268 |4840,5 |55377,962 |

|1800 |28927,4 |6798,74 |22124,108 |5187 |59199,668 |

|1900 |30708,2 |7222,18 |23489,07 |5532 |63037,248 |

|2000 |32478,4 |7651,94 |24820,536 |5889 |66951,45 |

|2100 |34333,4 |8081,7 |26185,498 |6241,5 |70839,876 |

|2200 |36029,4 |8511,46 |27550,46 |6598,5 |74842,098 |

Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле:

IГ=I0Г+( a-1)I0B.

Полученные результаты сведем в таблицу 2-4.

Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах

|J, 0С|Iг0, |Iв0,кДж/|Участки газового тракта |

| |кДж/кг |кг | |

| | | |Топка |Перегреватель |Конвект. Пучок|Воздухоподогрева|Экономайзер |

| | | |a=1.15 |a=1.2 | |тель |a=1.41 |

| | | | | |a=1.25 |a=1.31 | |

| | | |I |DI |I |DI |I |DI |I |DI |I |DI |

|100 |2681,34 |1399,2 | | | | | | | | |3072,25 | |

|200 |6016,9 |2819,6 | | | | | | | | |6199,8 |3917,|

|300 |9132,12 |4271,8 | | | | | | |9342,1|3641,6 |9411,1 |9 |

|400 |12317,058 |5745,2 | | | | | | |3 |3725 | |3710,|

|500 |15575,416 |7250,4 | | | | |15864,5 |3723,|12601 |3816,3 | |65 |

|600 |18911,956 |8798 | | | | |19264,09|4 |15935,| | | |

|700 |22328,084 |10377,4 | | |22660,9| | |3810,|5 | | | |

|800 |25825,602 |11978 |26112,7| |64 |3817.6|22746,4 |9 |21639,| | | |

|900 |29356,062 |13578,6 |4 |3571,1|26212,2| |28820,1 |3897,|3 | | | |

|1000 |32961,26 |15221,6 |29683,8| | |3850.4| |6 | | | | |

|1100 |36615,89 |16907 |5 |3648,6|29797,4| | | | | | | |

|1200 |40275,69 |18592,4 |33332,5| | |3933.9| | | | | | |

|1400 |47785,166 |22005,6 | |3697,4|36005.5| | | | | | | |

|1600 |55377,962 |25471,8 |37029,9| |8 |3991.7| | | | | | |

|1800 |63037,248 |28927,4 | |3912.6|39997.2| | | | | | | |

|2000 |70839,876 |32478,4 |40734.5| |9 |3996.8| | | | | | |

|2200 |78689,82 |36029,4 | |8021.3|43994.1| | | | | | | |

| | | |48335,3| |7 | | | | | | | |

| | | | |8112.7| | | | | | | | |

| | | |59198.7| | | | | | | | | |

| | | | |8177.6| | | | | | | | |

| | | |67376.3| | | | | | | | | |

| | | | |8335.3| | | | | | | | |

| | | |75711.6| | | | | | | | | |

| | | | |8382.6| | | | | | | | |

| | | |84094.2| | | | | | | | | |

2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.

Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива

Qpp. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего

источника теплоты отсутствует имеем: Qв.вн=0. Расчеты выполняем в

соответствии с таблицей 2-5.

Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива

|Наименование |Расчетная формула или |Расчет |

| |способ определения | |

|Располагаемая теплота |Qhp+QВ.ВН+iтл |40310+244.8=40554.8 |

|топлива, Qpp, кДж/кг | | |

|Потеря теплоты от |По табл. 4-5 |0.5 |

|химического недожога, q3,% | | |

|Потеря теплоты от |То же |0 |

|механического недожога, q4, | | |

|% | | |

|Температура уходящих газов, |По заданию |140 |

|[pic]ух, 0С | | |

|Энтальпия уходящих газов |По [pic]-таблице |4323,17 |

|,Iух, кДж/кг | | |

|Температура воздуха в |По выбору |25 |

|котельной ,tх.в, 0С | | |

|Энтальпия воздуха в |По [pic]-таблице |238,5 |

|котельной, Iх.в0,кДж/кг | | |

|Потеря теплоты с уходящими |[pic] |[pic]=9,8 |

|газами ,q2, % | | |

|Потери теплоты от наружного |По рис. 3-1 |1.2 |

|охлаждения ,q5, % | | |

|Сумма тепловых потерь, Sq,% |q2+q3+q4+q5 |9,8+0.5+1.2=11,5 |

|К.п.д. парогенератора, hпг, |100- Sq |100-11,5=88,5 |

|% | | |

|Коэффициент сохранения |1-[pic] |1-[pic]=0.986 |

|теплоты, j | | |

|Паропроизводительность |По заданию |6.94 |

|агрегата, D, кг/с | | |

|Давление пара в барабане, |То же |2.64 |

|рб, МПа | | |

|Температура перегретого |» » |380 |

|пара, tп.п,0С | | |

|Температура питательной |» » |100 |

|воды, tп.в, 0С | | |

|Удельная энтальпия |По табл. VI-8 |3192,6 |

|перегретого пара, iп.п, | | |

|кДж/кг | | |

|Удельная энтальпия |По табл. VI-6 |420.38 |

|питательной воды, iп.в, | | |

|кДж/кг | | |

|Значение продувки, р, % |По выбору |3 |

|Полезно используемая теплота|D(iп.п-iп.в)+D[pic](iк|6,9(3192,6-420,38)+0,208(|

|в агрегате, Qпг, кВт |ип-iп.в |975,5-420,38)=19354.8 |

|Полный расход топлива, |[pic] |[pic]=0.54 |

|В,кг/с | | |

|Расчетный расход топлива, |[pic] |0,54 |

|Вр, кг/с | | |

5 Основные конструктивные характеристики топки

Парогенераторы типа Е-25-24-380ГМ имеют камерную топку для сжигания мазута.

Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое

напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С

учетом рекомендаций приложения III выбираем количество и тип газомазутных

горелок, установленных на боковых стенках. Расчеты приведены в таблице 2-6.

Таблица 2-6 Расчет конструктивных характеристик топки

|Наименование |Расчетная формула или |Расчет |

| |способ определения | |

|Активный объём топки, Vт,м3|По конструктивным |89.4 |

| |размерам | |

|Тепловое напряжение объема | | |

|топки: | | |

|расчетное, qV, кВт/м3 |ВQнр/Vт |0,54*40310/89,4=243,48 |

|допустимое, qV,кВт/м3 |по табл. 4-5 |249 |

|Количество горелок, n, шт. |По табл. III-10 |2 |

|Теплопроизводительность |[pic] |1,25[pic]10-3=13,6 |

|горелки, Qг, МВт | | |

|Тип горелки |По табл. III-6 |ГМП-16 |

6 Расчет теплообмена в топке

Топка парогенератора Е-25-24-380ГМ полностью экранирована трубами

диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм с шагом 90 мм. По конструктивным

размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь

лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2-

7.

По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем

поверочный расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с

таблицей 2-8.

Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки

отличается от предварительно принятой менее чем на [pic] 0С; следовательно,

пересчета теплообмена не требуется.

Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки Fст и площади

лучевоспринимающей поверхности топки НЛ

|Наименование |Стены топки | |

| |Фронтонная |боков|Задня|Выходное |Суммарная|

| |и свод |ые |я |окно |площадь |

| | | | |топки | |

|Общая площадь стены и |45,7 |42 |52,5 |8,7 |149 |

|выходного окна, Fст , м2 | | | | | |

|Расстояние между осями крайних|3,78 |2,25[|3,78 |3,78 |- |

|труб, b, м | |pic]2| | | |

|Освещенная длина труб, lосв, м|9,6 |7,8 |7,6 |2,25 |- |

|Площадь, занятая луче | | | | | |

|воспринимающей поверхностью | | | | | |

|полная, F, м2 |26,6 |25,74|21,07|6,24 |80 |

|Наружный диаметр экранных труб|66 |66 |66 |66 |- |

|, d, мм | | | | | |

|Шаг экранных труб, s, мм |90 |90 |90 |90 | |

|Расстояние от оси экранных |100 |100 |100 |- |- |

|труб до кладки (стены), l, мм | | | | | |

|Отношение s/d |1.36 |1.36 |1.36 |- |- |

|Отношение l/d |1.51 |1.51 |1.51 |- |- |

|Угловой коэффициент экрана, х |0,95 |0,95 |0,95 |1,00 |- |

|Площадь лучевоспринимающей | | | | |127 |

|поверхности открытых экранов, | | | | | |

|Нл, м2 | | | | | |

Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке

|Величина |Расчетная формула или |Расчет |

Страницы: 1, 2, 3