Расчет парового котла БКЗ 420-140

Расчет парового котла БКЗ 420-140

Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

. Расчетные характеристики топлива. Выбор типа шлакоудаления. Выбор температуры горячего воздуха и компоновки хвостовых поверхностей нагрева

.1      Расчетные характеристики заданного энергетического топлива

.2      Выбор способа шлакоудаления

1.3    Выбор температуры горячего воздуха и компоновка хвостовых поверхностей нагрева

. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки и присосы воздуха по отдельным частям газохода

. Объем и энтальпия продуктов сгорания и воздуха

3.1 Объемы теоретического количества воздуха и продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха

3.2 Действительные объемы продуктов сгорания по газоходам при коэффициенте избытка воздуха больше единицы

3.3 Энтальпия продуктов сгорания по газоходам

3.4 Тепловой баланс, коэффициент полезного действия и расход топлива котельного агрегата

3.5 Определение расхода топлива на котел

4. Тепловой расчет топочной камеры

4.1 Конструктивные и тепловые характеристики топочной камеры

4.2 Расчет теплообмена в топке

5. Расчет тепловосприятия радиационных поверхностей пароперегревателя

6. Поверочный расчет ширмового пароперегревателя

7. Расчет конвективного пароперегревателя

8. Расчет воздухоподогревателя первой ступени

9. Расчет водяного экономайзера первой ступени

10. Расчет воздухоподогревателя второй ступени

11. Расчет водяного экономайзера второй ступени

. Составление прямого баланса котла

13. Аэродинамический расчет котельного агрегата

.1 Исходные данные

13.2 Сопротивление ширмового пароперегревателя

.3 Сопротивление конвективного пароперегревателя

13.4 Сопротивление водяных экономайзеров первой и второй ступени

13.5 Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя первой ступени

.6 Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя второй ступени

.7 Расчет сопротивления газоходов

.8 Сопротивления золоуловителя

.9 Расчет сопротивления дымовой трубы

13.10 Расчет самотяги конвективной шахты котла

13.11 Расчет самотяги дымовой трубы

.12 Расчет перерпада сопротивлений по газовому тракту котла

.13 Выбор типоразмера дымососа. Определение его производительности, напора и мощности привода

Заключение

Список использованных источников

Введение

Паровой котел - это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительность при обеспечении установленной температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котельный агрегат должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.

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

Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) - температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.

Номинальная температура питательной воды - температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.

Задание на курсовой проект

Курсовой проект включает в себя тепловой расчет (состоящий из конструкторского и поверочного) котельного агрегата БКЗ-420-140. Цель конструкторского расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла. Поверочный расчет состоит в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла. Кроме этого выполняется аэродинамический расчет тяги, выбор дымососа.

Таблица №1 - Исходные данные для курсового проекта

1. Расчетные характеристики топлива. Выбор типа шлакоудаления. Выбор температуры горячего воздуха и компоновки хвостовых поверхностей нагрева

1.1    Расчетные характеристики заданного энергетического топлива

Расчетные характеристики энергетического топлива представлены в следующей таблице:

Таблица №2 - Расчетные характеристики топлива

.2      Выбор способа шлакоудаления

Так как температура плавления золы  < 1350 , то выбираем топку с жидким шлакоудалением. Эскиз топки с жидким шлакоудалением приведен на рисунке №1

            А - А

- Лётка

Рисунок №1 - Эскиз топки с жидким шлакоудалением

.3      Выбор температуры горячего воздуха и компоновка хвостовых поверхностей нагрева

Температура горячего воздуха выбирают из зависимости от типа шлакоудаления и от характеристик топлива. Выбираем температуру горячего воздуха =390.

Так как температура горячего воздуха  больше 320⁰С, то выбираем двухступенчатую компоновку хвостовых поверхностей нагрева. Схема расположения низкотемпературных поверхностей нагрева приведена на рисунке 2.

Рисунок №2 - Схема расположения низкотемпературных поверхностей нагрева

- Водяной экономайзер второй ступени, 2 - Воздухоподогреватель второй ступени, 3 - Водяной экономайзер первой ступени, 4 - Воздухоподогреватель первой ступени.

2. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки и присосы воздуха по отдельным частям газохода

Значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки выбирается в зависимости от вида сжигаемого топлива и топочного устройства

=1,2

Присосы холодного воздуха по газоходам парогенератора

принимаются по

=0,04

 - присос холодного воздуха в пылесистеме

=0,06

 - присос холодного воздуха в топочной камере

=0,03

 - присос холодного воздуха в пароперегревателе

=0,02

 - присос холодного воздуха в водяном экономайзере

=0,03

 - присос холодного воздуха в воздухоподогревателе

Коэффициент избытка холодного воздуха после пароперегревателя определяется по следующему выражению:

=

=

Коэффициент избытка холодного воздуха после водяного экономайзера второй ступени определяется по следующему выражению:

                (2)

Коэффициент избытка холодного воздуха после воздухоподогревателя второй ступени определяется по следующему выражению:

Коэффициент избытка холодного воздуха после водяного экономайзера первой ступени определяется по следующему выражению:

Коэффициент избытка холодного воздуха после воздухоподогревателя первой ступени определяется по следующему выражению:

На рисунке №3 представлены все присосы холодного воздуха в котельной установке

Рисунок №3 - Присосы холодного воздуха в котельной установке

Найденные значения коэффициентов избытка воздуха дадут возможность найти действительное количество воздуха, действительные объемы продуктов сгорания после каждой поверхности нагрева.

3. Объем и энтальпия продуктов сгорания и воздуха

3.1 Объемы теоретического количества воздуха и продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха

Теоретический объем воздуха, для сжигания одного кг твердого топлива, определяется по следующей формуле:

где  - количество углерода на рабочую массу топлива, % (таблица 2);

 количество серы на рабочую массу топлива, % (таблица 2);

 количество водорода на рабочую массу топлива, % (таблица 2);

 количество кислорода на рабочую массу топлива, % (таблицу 2).

Теоретический объем азота, находится по следующей формуле:

где  теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 количество азота на рабочую массу топлива, % (таблица 2).

Объем трехатомных газов, определяется по следующей формуле:

где  количество углерода на рабочую массу топлива, % (таблица 2);

 количество серы на рабочую массу топлива, % (таблица 2).

Объем водяных паров определяется по следующей формуле:

где  количество водорода на рабочую массу топлива, % (таблица 2);

 влажность топлива на рабочую массу, % (таблица 2);

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6).

Суммарный объем всех паров, находится по формуле:

3.2 Действительные объемы продуктов сгорания по газоходам при коэффициенте избытка воздуха больше единицы

Объем газов, их масса, а также концентрация угольной пыли, подсчитанные для различных участков газохода и занесены в следующую таблицу

Таблица №3 - Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

3.3 Энтальпия продуктов сгорания по газоходам

При сжигании твердого топлива энтальпия дымовых газов, подсчитывается по следующей формуле:

где  объем трехатомных газов,  (формула 8);

 теплоемкость трехатомных газов, ;

 теоретический объем водяных паров,  (формула 9);

 теплоемкость водяных паров, ;

 теоретический объем азота,  (формула 7);

 теплоемкость азота, .

Энтальпия воздуха определяется из следующего выражения:

где  теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 теплоемкость воздуха, .

Найдем приведенную величину уноса золы из топки:

где  доля золы топлива, уносимая газами;

 приведенная зольность топлива, которая находится по следующей формуле:

Так как приведенная зольность меньше 1,4%, то теплосодержание золы можно не учитывать

Энтальпия продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого топлива, подсчитывается по формуле

где  энтальпия теоретического объема продуктов сгорания,  (формула 11);

 коэффициент избытка воздуха за соответствующей поверхностью нагрева;

 энтальпия теоретического объема воздуха,  (формула 12).

Подсчитанные значения энтальпий заносим в следующую таблицу

Таблица №4 - Энтальпия продуктов сгорания

3.4 Тепловой баланс, коэффициент полезного действия и расход топлива котельного агрегата

Коэффициент полезного действия котельного агрегата найдем с помощью уравнения обратного баланса

где  потеря с уходящими газами, %;

 потеря с химическим недожогом топлива, %;

 потеря с механическим недожогом топлива, %;

 потеря в окружающую среду, %;

 потеря с физическим теплом шлака, %.

Потеря тепла с уходящими газами, зависит от заданной температуры уходящих газов  и определяется по формуле

где  энтальпия уходящих газов, которую находим с помощью линейной интерполяции по температуре уходящих газов  по таблице №4

 коэффициент избытка воздуха за воздухоподогревателем первой ступени (таблица №3);

 энтальпия холодного воздуха, которая находится с помощью следующей формулы:

 теплота сгорания топлива,  (таблица №2);

 потеря с механическим недожогом топлива, %.

Потеря тепла в окружающую среду, принимается в зависимости от производительности котельного агрегата

где  номинальная паропроизводительность;

 реальная паропроизводительность, (таблица №1);

 номинальная потеря тепла в окружающую среду, которая находится по следующей формуле:

Находим потерю тепла в окружающую среду по формуле (19)

Потеря с теплом шлака , определяется по следующей формуле

где  доля золы топлива, уходящая со шлаком;

 зольность топлива, (таблица №2);

 температура шлака, которая определяется как:

 теплоемкость шлака, находится по следующей формуле:

 теплота сгорания топлива,  (таблица №2).

Найдем потерю с теплом шлака с помощью формулы (21)

Посчитаем коэффициент полезного действия по формуле (16)

3.5                                                                                                     Определение расхода топлива на котел

Найдем расход топлива на котел по следующей формуле:

где  расход топлива на котел,  ;

 расчетная паропроизводительность, (таблица №1);

 энтальпия перегретого пара, ;

 энтальпия питательной воды, ;

 расход продувочной воды, ;

энтальпия продувочной воды, ;

 теплота сгорания топлива,  (таблица №2);

коэффициент полезного действия котельного агрегата, % (формула 16).

Изобразим на следующем рисунке энтальпию пара, энтальпию питательной воды и энтальпию пара на продувку:

Рисунок №4 - Энтальпии перегретого пара, питательной воды и продувочной воды

Найдем энтальпию перегретого пара с помощью справочника Ривкина, по давлению перегретого пара и температуре перегретого пара:

где давление перегретого пара;

температура перегретого пара.

Найдем энтальпию питательной воды по давлению питательной воды и температуре питательной воды:

где  давление питательной воды;

 температура питательной воды.

Найдем расход продувочной воды:

Энтальпия продувочной воды находится по давлению в барабане:

где  давление воды в барабане.

Теперь найдем полный расход топлива на котел по формуле (22):

Определим значение расчетного расхода сгоревшего топлива:

где  полный расход топлива на котел;

 потеря с механическим недожогом топлива.

Далее все удельные тепловосприятия поверхностей нагрева в тепловом расчете относятся на 1 кг сгоревшего топлива, т.е. к величине .

4. Тепловой расчет топочной камеры

.1 Конструктивные и тепловые характеристики топочной камеры

Задача теплового и конструктивного расчета топочной камеры заключается в определении ее тепловосприятия, размеров необходимой лучевоспринимающей поверхности экранов и объема топки, обеспечивающих снижение температуры продуктов сгорания до заданной величины. По условию предотвращения шлакования поверхностей нагрева котла, расположенных на выходе из топки, желательно обеспечить значение температуры газов на выходе из топки ниже температуры начала деформации золы.

Для выполнения расчета топки составляется предварительный эскиз ее, который может быть принят к эскизу топочной камеры типового котла. Отметим все основные размеры на этом эскизе.

Рисунок №5 - Эскиз топочной камеры

Выпишем все основные размеры в следующую таблицу:

Таблица №5 - Основные размеры топочной камеры

 ширина топочной камеры, м;

 высота топки, м;

 высота горелочных устройств, м.

Далее найдем полную площадь поверхности стен топки, которая вычисляется как сумма плоскостей, ограничивающих объем топки:

где  площадь поверхности фронтальной стены топки, ;

 площадь поверхности тыловой (задней) стены топки, ;

 площадь поверхности боковой стены топки, ;

 площадь поверхности экранов потолка топки, ;

 площадь поверхности выходного окна топки, образованного плоскость нижнего торца ширм, .

Найдем все площади поверхности топки:

 т.к. два ширмовых пароперегревателя.

Найдем полную площадь поверхности стен топки по формуле (28):

Объем топочной камеры, определяется по уравнению:

где  площадь поверхности боковой стены топки, ;

 ширина топочной камеры, м.

Найдем эффективную толщину излучающего слоя топки:

где  объем топочной камеры, ;

 полная площадь поверхности стен топки, .

4.2 Расчет теплообмена в топке

Задачей расчета теплообмена в топке является определение тепловосприятия экранов топки и температуры газов на выходе из нее. В основу расчета положена методика последовательного приближения. Согласно этой методике необходимо предварительно задаться значением температуры газов на выходе из топки. Примем .

Полезное тепловыделение в топочной камере, определяется следующей формулой:

где  теплота сгорания топлива,  (таблица №2);

 потеря с химическим недожогом топлива, %;

 потеря с механическим недожогом топлива, %;

 потеря с физическим теплом шлака, % (формула 21);

 теплота горячего воздуха, поступающего в топку, .

Найдем теплоту горячего воздуха, поступающего в топку по следующей формуле:

где  относительный избыток воздуха;

 энтальпия горячего воздуха, ;

 энтальпия холодного воздуха,  (формула 18);

 присос холодного воздуха в топочной камере;

 присос холодного воздуха в пылесистеме.

Найдем относительный избыток воздуха:

где  коэффициента избытка воздуха на выходе из топки;

 присос холодного воздуха в топочной камере;

 присос холодного воздуха в пылесистеме.

Значение энтальпии горячего воздуха определяется интерполяцией по таблице №4:

Найдем теплоту горячего воздуха, поступающего в топку по формуле (32):

Далее по формуле (31) найдем полезное тепловыделение в топке:

Значение  соответствует теоретическая (адиабатная) температура продуктов сгорания в топке . Найдем ее методом обратной интерполяции при значении  и принимая энтальпию, :

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера):

где  коэффициент поглощения топочной среды, ;

 давление в топочной камере;

 эффективная толщина излучающего слоя топочной камеры, м (формула 30).

При определении коэффициента поглощения топочной среды учитывается излучение трехатомных газов () и находящихся в потоке частиц сажи, летучей золы и кокса:

где  коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания;

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы;

 концентрация золовых частиц, (таблица №3);

 коэффициент ослабления лучей частицами горящего кокса.

Найдем коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания по следующей формуле:

где  объемная доля водяных паров, (таблица №3);

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 эффективная толщина излучающего слоя топочной камеры, м (формула 30);

 абсолютная температура газов на выходе из топки.

Найдем коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы по формуле:

где  плотность дымовых газов при атмосферном давлении;

 абсолютная температура газов на выходе из топки;

 эффективный диаметр золовых частиц.

Коэффициент ослабления лучей частицами горящего кокса определяется в зависимости от вида сжигаемого топлива. Для каменных и бурых углей, торфа, сланцев принимают .

Найдем коэффициент поглощения топочной среды по формуле (35):

Теперь с помощью формулы (34) определим критерий Бугера:

Определим степень черноты топочной камеры:

Изменение положения ядра факела в топке существенно сказывается на температуре в ее верхней части. Для учета положения пылеугольного факела в камерной топке вводится эмпирический параметр М, который для каменного и бурого угля, сланца, торфа считается по формуле:

где  значение, которое характеризует относительную высоту положения зоны максимальных температур в топке, которое находится по следующей формуле:

где  высота горелочных устройств, м;

 высота топочной камеры, м.

По формуле (39) найдем параметр для учета положения пылеугольного факела в камерной топке :

По найденному значению критерия Бугера определим эффективный коэффициент критерия Бугера:

где  критерий поглощательной способности (критерий Бугера), (формула 34)

Определим коэффициент тепловой эффективности экрана:

где  условный коэффициент загрязнения;

 угловой коэффициент экрана, который находится по формуле:

где  относительный шаг труб настенного экрана.

Определим коэффициент тепловой эффективности экрана по формуле (42):

Уточняем температуру газов на выходе из топки по формуле:

где  теоретическая температура продуктов сгорания в топке;

 параметр для учета положения пылеугольного факела в камерной топке, (формула 39);

 эффективный коэффициент критерия Бугера, (формула 41);

 коэффициент тепловой эффективности экрана, (формула 42);

 полная площадь поверхностей стен топочной камеры,  (формула 29);

 коэффициент сохранения тепла;

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1кг топлива, ;

Найдем коэффициент сохранения тепла по следующей формуле:

где  потеря тепла в окружающую среду, % (формула 19)

Определим среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1кг топлива:

где  полезное тепловыделение в топке,  (формула 31);

 энтальпия продуктов сгорания топлива, на выходе из топки, (таблица №4);

 заданная температура на выходе из топки.

Воспользуемся формулой (44) и уточним температуру газов на выходе из топки:

Полученное значение отличается от ранее принятого менее, чем на 30, поэтому принимаем его за окончательное. Теперь определим по уточненной температуре энтальпию продуктов сгорания топлива на выходе из топки:

Найдем общее количество теплоты, переданное излучением от газов к поверхностям нагрева:

где коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 полезное тепловыделение в топке,  (формула 31);

 энтальпия продуктов сгорания топлива на выходе из топки.

Среднее тепловое напряжение экранов топки (воспринятый тепловой поток):

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 общее количество теплоты, переданное излучением от газов к поверхностям нагрева,  (формула 47);

 полная площадь поверхностей стен топочной камеры,  (формула 29);

 степень экранирования стен топки,  примем  тогда:

5. Расчет тепловосприятия радиационных поверхностей пароперегревателя

Изобразим на следующем рисунке схему пароперегревателей котла:

Рисунок №6 - Схема пароперегревателей котла

Найдем расход пара через радиационный и ширмовый пароперегреваетль:

где  расход пара через радиационный пароперегреватель, ;

 расход пара через ширмовый пароперегреватель, ;

 расчетная паропроизводительность, (таблица №1);

 расход пара на впрыск, .

Определим расход пара на впрыск:

Воспользуемся формулой (49) и найдем расход пара через радиационный и ширмовый пароперегреватель:

Найдем давление после радиационного и ширмового пароперегревателя:

где  давление перегретого пара,  (таблица №1).

Целью расчета радиационного пароперегревателя является определение энтальпии и температуры пара на выходе из него. Найдем энтальпию на выходе из радиационного пароперегревателя:

где  энтальпия на входе в радиационный пароперегреватель, ;

 прирост энтальпии пара в радиационном пароперегревателе, .

Энтальпия на входе в радиационный пароперегреватель находится по давлению в барабане:

Прирост энтальпии пара в радиационном пароперегревателе находится по следующей формуле:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 суммарное тепловосприятие радиационного пароперегревателя, ;

 расчетная паропроизводительность,  (таблица №1);

 расход пара на впрыск,  (формула 50).

Суммарное тепловосприятие радиационного пароперегревателя, находится как сумма тепловосприятий поверхностей нагрева:

где  тепловосприятие поверхностей нагрева, расположеных в горизонтальном газоходе, ;

 тепловосприятие поверхностей нагрева, расположенных в поворотной камере, .

Для нахождения тепловосприятия поверхностей нагрева, нужно найти площади этих поверхностей нагрева.

На следующем рисунке отметим размеры радиационного пароперегревателя:

Рисунок №7 - Размеры радиационного пароперегревателя

Занесем все основные размеры радиационного пароперегревателя в следующую таблицу:

Таблица №6 - основные размеры радиационного пароперегревателя

Найдем площадь поверхности нагрева, расположенной в поворотной камере котла:

Найдем площадь поверхности нагрева, расположенной в горизонтальном газоходе котла:

Найдем суммарную площадь поверхностей нагрева радиационного пароперегреваетля:

где  площадь поверхности нагрева, расположенная в поворотной камере котла,  (формула 56);

 площадь поверхности нагрева, расположенная в горизонтальном газоходе котла,  (формула 57).

Тепловосприятие поверхностей нагрева в области горизонтального газохода, находится как:

где  удельное теплонапряжение поверхности;

 площадь поверхности нагрева, расположенная в горизонтальном газоходе котла,  (формула 57);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 средняя температура газов в горизонтальном газоходе, .

Средняя температура газов в горизонтальном газоходе находится как:

где  температура газов на выходе из топки, ;

 температура газов на входе в поворотную камеру, .

А температура газов на входе в поворотную камеру находится как:

где  температура газов на выходе из топки, ;

 величина снижения температуры газов в горизонтальном газоходе, тогда:

Вернемся к формуле (60) и найдем среднюю температуру газов в горизонтальном газоходе:

Найдем тепловосприятие поверхностей нагрева в области горизонтального газохода, по формуле (59):

Теперь найдем тепловосприятие поверхностей нагрева в области поворотной камеры котла:

где  удельное теплонапряжение поверхности;

 эффективная толщина излучения объемов газа в поворотной камере;

 температура газов на входе в поворотную камеру,  (формула 61);

 площадь поверхности нагрева, расположенная в поворотной камере котла,  (формула 56);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27).

Найдем эффективную толщину излучения объемов газа в поворотной камере:

где  объем поверхности нагрева, расположенная в поворотной камере котла;

 площадь поверхности нагрева, расположенная в поворотной камере котла,  (формула 56).

По формуле (62) найдем тепловосприятие поверхностей нагрева в области поворотной камеры котла:

Найдем суммарное тепловосприятие радиационного пароперегревателя, по формуле (55):

Теперь найдем прирост энтальпии пара в радиационном пароперегревателе по формуле (54):

Найдем энтальпию на выходе из радиационного пароперегревателя по формуле (52):

По энтальпии на выходе из радиационного пароперегревателя и давлению пара за радиационным пароперегревателем найдем температуру перегретого пара на выходе из пароперегревателя:

где  давление после радиационного пароперегревателя,  (формула 51);

 энтальпия на выходе из радиационного пароперегревателя,  (формула 52).

6. Поверочный расчет ширмового пароперегревателя

Поскольку конструктивные размеры ширмовой поверхности на выходе из топки жестко связаны с размерами топки, обычно габаритные размеры ширм перед их тепловым расчетом принимаются на основе эскиза котла, и выполняется поверочный расчет ширмовой поверхности.

На следующем рисунке отметим основные размеры ширмового пароперегревателя, снятые с эскиза котла:

Рисунок №8 - Конструктивные размеры ширмового пароперегревателя

Запишем конструктивные размеры в следующую таблицу:

Таблица №7 - Конструктивные размеры ширмового пароперегревателя

Число ширм по ширине газохода:

где  ширина топочной камеры, м;

, тогда:

Найдем площадь поверхности выходного окна ширмового пароперегревателя:

Площадь поверхности входного окна ширмового пароперегревателя равна площади поверхности выходного окна топочной камеры:

Задаемся ориентировочно температурой газов на выходе из ширмового пароперегревателя:

Тепловосприятие ширм из топки, определяется по формуле:

где  теплота, полученная ширмовой поверхностью прямым излучением из топки, ;

 тепло излучения из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами, .

Теплота, полученная ширмовой поверхностью прямым излучением из топки, определяется интенсивностью теплового потока в верхней части топки, величиной плоскости входного сечения ширм и конструктивной характеристикой ширм и может быть найдена по формуле:

где  коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между

объемом топки и ширмовой поверхностью;

 коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топки;

 среднее тепловое напряжение экранов топки (воспринятый тепловой поток),  (формула 48);

 площадь поверхности входного окна ширмового пароперегревателя,  (формула 67);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27).

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между

объемом топки и ширмовой поверхностью, находится по следующей формуле:

где , тогда:

Вернемся к формуле (69) и найдем теплоту, полученную ширмовой поверхностью прямым излучением из топки:

Теперь найдем тепло, излучаемое из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами:

где  теплота, полученная ширмовой поверхностью прямым излучением из топки, ;

 степень черноты газов в ширмах;

 угловой коэффициент ширм (доля теплового излучения из топки, воспринятая поверхностью ширм);

 коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между

объемом топки и ширмовой поверхностью, (формула 70);

 площадь поверхности выходного окна ширмового пароперегревателя,  (формула 66);

 средняя температура газов в ширмах, ;

 поправочный коэффициент;

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27).

Определим среднюю температуру газов в ширмах, по следующей формуле:

где  температура газов перед ширмами и на выходе из топки, ;

 температура газов после ширмового пароперегревателя, .

Найдем угловой коэффициент ширм:

где

;

, тогда:

Степень черноты газов в ширмах определяется величиной суммарной оптической толщины запыленного газового потока:

где  коэффициент поглощения лучей, ;

 давление в топке;

 эффективная толщина излучающего слоя в ширмах, м.

Эффективная толщина излучающего слоя в ширмах находится как:

где

;

;

, тогда:

По следующей формуле найдем коэффициент поглощения лучей:

где  коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания, ;

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы, ;

 концентрация золовых частиц, (таблица №3).

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания находится как:

где  объемная доля водяных паров, (таблица №3);

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 эффективная толщина излучающего слоя в ширмах, м (формула 75);

 температура газов после ширмового пароперегревателя.

Коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы находится по следующей формуле:

где  плотность дымовых газов при атмосферном давлении;

 температура газов после ширмового пароперегревателя;

 эффективный диаметр золовых частиц.

Вернемся к формуле (76) и найдем коэффициент поглощения лучей:

По формуле (74) найдем степень черноты газов в ширмах:

Теперь найдем тепло, излучаемое из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами по формуле (71):

По формуле (68) найдем тепловосприятие ширм из топки:

Количество теплоты, отданное газами ширмовому пароперегревателю из межтрубного пространства, определяется как:

где  коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 энтальпия газов на входе в ширмы, ;

 энтальпия газов на выходе из ширм, .

Энтальпия газов на входе в ширмы равна энтальпии газов на выходе из топки:

А энтальпию газов на выходе из ширм находим с помощью линейной интерполяции по температуре газов после ширмового пароперегревателя:

Вернемся к формуле (79) и найдем количество теплоты, отданное газами ширмовому пароперегревателю из межтрубного пространства:

Определив количество теплоты, отданное газами ширме, найдем значение энтальпии пара на выходе из ширм:

где  энтальпия пара на входе в ширмы, (формула 52);

 количество теплоты, отданное газами пароперегревателю из межтрубного пространства,  (формула 79);

 лучистое тепловосприятие ширм,  (формула 68);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 расход пара через ширмовый пароперегреватель,  (формула 49).

По энтальпии пара на выходе из ширм и по давлению за ширмовым пароперегревателем найдем температуру пара за ширмами:

                                                                       (82)

где  давление за ширмовым пароперегревателе,  (формула 51);

 энтальпия пара на выходе из ширм,  (формула 81).

Теперь определим скорость газов при средней температуре:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в ширме, ;

 живое сечение для прохода газов, .

Найдем среднюю температуру газов в ширме:

где  температура газов перед ширмовым пароперегревателем, ;

 температура газов после ширмового пароперегревателя, .

Определим живое сечение для прохода газов по следующей формуле:

  (85)

где ;

 ширина топочной камеры, м;

 число ширм по ширине газохода, шт. (формула 65);

 наружный диаметр труб.

По формуле (83) определим скорость газов при средней температуре:

По полученной скорости газов находим коэффициент теплоотдачи конвекцией:

где  и , тогда найдем коэффициент теплоотдачи конвекции по формуле (86):

Средняя скорость пара в ширмах рассчитывается по формуле:

где  расход пара через ширмовый пароперегреватель,  (формула 49);

 средний удельный объем пара, ;

 площадь живого сечения для прохода пара, .

Средний удельный объем пара, определяется по давлению после ширмового пароперегревателя и по средней температуре пара:

  (88)

где  давление за ширмовым пароперегревателе,  (формула 51);

 средняя температура пара, .

Средняя температура пара находится, как:

где  температура пара перед ширмовым пароперегревателем,  (формула 64);

 температура пара после ширмового пароперегревателя,  (формула 82).

По формуле (88) найдем средний удельный объем пара:

Площадь живого сечения для прохода пара, рассчитывается по формуле:

  (90)

где  внутренний диаметр труб;

 число ширм по ширине газохода, шт. (формула 65);

 количество параллельно включенных трубок в одной ширме.

Количество параллельно включенных трубок в одной ширме находится как:

где ;

 продольный шаг ширм.

По формуле (90) найдем площадь живого сечения для прохода пара:

Теперь вернемся к формуле (87) и найдем среднюю скорость пара в ширмах:

Далее определим коэффициент теплоотдачи от стенки трубы пару:

где  и , тогда:

Чтобы найти коэффициент теплоотдачи излучением, нужно предварительно найти температуру наружных загрязнений труб:

где  средняя температура пара,  (формула 89);

 коэффициент загрязнения поверхности;

 коэффициент теплоотдачи от стенки трубы пару,  (формула 92);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 количество теплоты, отданное газами пароперегревателю из межтрубного пространства,  (формула 79);

 лучистое тепловосприятие ширм,  (формула 68);

 площадь поверхности ширм.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, определяется по температуре газов и температуре загрязненной стенки:

где  степень черноты газов в ширмах, (формула 74);

 и , тогда:

Найдем коэффициент теплоотдачи от газов:

где  коэффициент использования;

 коэффициент теплоотдачи конвекции,  (формула 86);

 наружный диаметр труб;

 продольный шаг ширм;

 угловой коэффициент ширм;

 коэффициент теплоотдачи излучением,  (формула 94).

Коэффициент теплопередачи в ширмах учитывается как лучистый, так и конвективный теплообмен газового потока с поверхностью труб и рассчитывается по формуле:

где  коэффициент теплоотдачи от газов,  (формула 95);

 количество теплоты, отданное газами пароперегревателю из межтрубного пространства,  (формула 79);

 лучистое тепловосприятие ширм,  (формула 68);

 коэффициент загрязнения поверхности;

 коэффициент теплоотдачи от стенки трубы пару,  (формула 92).

где  средняя температура газов в ширме,  (формула 84) ;

 средняя температура пара,  (формула 89).

Количество тепла, переданного через стенки труб ширм за счет теплопередачи, определяют по уравнению конвективного теплообмена:

где  коэффициент теплопередачи в ширмах,  (формула 96);

 площадь поверхности ширм;

 температурный напор,  (формула 97);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27).

Полученное тепловосприятие  сравнивают с тепловосприятием  путем определения расчетной погрешности :

где  количество тепла, переданного через стенки труб ширм,  (формула 98);

 количество теплоты, отданное газами пароперегревателю из

межтрубного пространства,  (формула 79).

Полученное значение погрешности меньше 2 %, следовательно, это решение удовлетворительно.

7. Расчет конвективного пароперегревателя

При курсовом проектировании парового котла считается методически правильным выполнять тепловой расчет конвективного пароперегревателя конструктивным методом с определением необходимых теплообменных поверхностей при номинальной производительности и принятых показателях экономичности и надежности работы.

На следующем рисунке представим эскиз конвективного пароперегревателя

Рисунок №9 - Эскиз конвективного пароперегревателя

Проектирование конвективного пароперегревателя начинают c выбора конструктивных характеристик:

 наружный диаметр труб конвективного пароперегревателя;

 внутренний диаметр труб конвективного пароперегревателя;

 поперечный шаг между трубами;

 продольный шаг между трубами.

По выбранному поперечному шагу труб и ширине газохода, которая равна ширине топки, рассчитывается число труб пароперегревателя в ряду:

где  ширина топочной камеры, м;

 поперечный шаг между трубами, м.

Найдем количество тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе:

где  расчетная паропроизводительность,  (таблица №1);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 энтальпия перегретого пара,  (формула 23);

 энтальпия пара на входе в пароперегреватель после впрыскивающего пароохладителя, ;

 переизлучение теплоты в топки,  (формула 71).

По следующей формуле найдем энтальпию пара на входе в пароперегреватель после впрыскивающего пароохладителя:

где  энтальпия пара на выходе из ширм,  (формула 81);

 уменьшение энтальпии пара во впрыскивающем пароохладителе, .

Найдем уменьшение энтальпии пара во впрыскивающем пароохладителе:

где  расход собственного конденсата на впрыск, (формула 50);

 расчетная паропроизводительность,  (таблица №1);

 энтальпия пара на выходе из ширм,  (формула 81);

 энтальпия конденсата, .

Энтальпия конденсата находится как:

где  давление воды в барабане, МПа.

По формуле (103) найдем уменьшение энтальпии пара во впрыскивающем пароохладителе:

Вернемся к формуле (102) и найдем энтальпию пара на входе в пароперегреватель после впрыскивающего пароохладителя:

Теперь по энтальпии пара на входе в конвективный пароперегреватель и по давлению после ширмового пароперегревателя найдем температуру пара на входе в конвективный пароперегревателя после впрыскивающего пароохладителя:

По формуле (101) найдем количество тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе:

Определяем энтальпию газа на выходе из конвективного пароперегревателя:

где  энтальпия газов на входе в конвективный пароперегреватель;

 количество тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе,  (формула 101);

 коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 величина присосов воздуха в пароперегревателе;

 величина энтальпии присосанного холодного воздуха,  (формула 18).

Теперь по найденной энтальпии газа на выходе из конвективного пароперегревателя найдем температуру газа после конвективного пароперегревателя с помощью обратной интерполяции:

На следующем рисунке изобразим график температурного напора конвективного пароперегревателя:

Рисунок №10 - Температурный напор конвективного пароперегревателя

Определим температурный напор конвективного пароперегревателя:

где ;

.

Найдем скорость газов в межтрубном пространстве:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в конвективном пароперегревателе, ;

 площадь живого сечения для прохода газов,

Найдем среднюю температуру газов в конвективном пароперегревателе:

Далее определим площадь живого сечения для прохода газов:

где  высота конвективного пароперегревателя;

 ширина котельного агрегата, м;

 число труб пароперегревателя в ряду, шт. (формула 100);

 наружный диаметр труб конвективного пароперегревателя.

Вернемся к формуле (108) и найдем скорость газов в межтрубном пространстве:

Найдем коэффициент теплоотдачи конвекцией по следующей формуле:

где  и , тогда:

Теперь найдем среднюю скорость пара в конвективном пароперегревателе:

  (112)

где  расчетная паропроизводительность,  (таблица №1);

 средний удельный объем пара, ;

 площадь живого сечения для прохода пара, .

Средний удельный объем пара находится по среднему давлению и средней температуре пара в конвективном пароперегревателе:

где  среднее давление пара;

 средняя температура в конвективном пароперегревателе.

Найдем площадь живого сечения для прохода пара:

где  внутренний диаметр труб конвективного пароперегревателя;

 число труб пароперегревателя в ряду, шт. (формула 100).

По формуле (112) найдем среднюю скорость пара в конвективном пароперегревателе:

Далее определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:

где  и , тогда:

Для определения коэффициента теплоотдачи излучением, необходимо предварительно оценить температуру наружных загрязнений труб, по формуле:

 (115)

где

 средняя температура в конвективном пароперегревателе;        (116)

 коэффициент загрязнения конвективной поверхности, ;

 коэффициент теплоотдачи от стенки к пару,  (формула 115);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 количество тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе,  (формула 101);

 переизлучение теплоты в топки,  (формула 71);

 площадь поверхности нагрева конвективного

Пароперегревателя.

Также для определения коэффициента теплоотдачи излучением понадобится степень черноты газов в конвективном пароперегревателе:

   (117)

где  коэффициент поглощения среды, ;

 давление в топке;

 эффективная толщина излучающего слоя, м.

Найдем эффективную толщину излучающего слоя:

где  наружный диаметр труб конвективного пароперегревателя;

 поперечный шаг между трубами;

 продольный шаг между трубами.

Определим коэффициент поглощения среды:

где  коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания, ;

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы, ;

 концентрация золовых частиц, (таблица №3).

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания находится как:

  (120)

где  объемная доля водяных паров, (таблица №3);

 объемная доля трехатомных газов, (таблица №3);

 эффективная толщина излучающего слоя, м (формула 75);

 температура газов после конвективного пароперегревателя.

Теперь коэффициент ослабления лучей взвешенными в топочной среде частицами летучей золы:

где  плотность дымовых газов при атмосферном давлении;

 температура газов после конвективного пароперегревателя;

 эффективный диаметр золовых частиц.

Вернемся к формуле (119) и определим коэффициент поглощения среды:

И теперь по формуле (117) найдем степень черноты газов в конвективном пароперегревателе:

Найдем величину коэффициента теплоотдачи излучением:

где  степень черноты газов в конвективном пароперегревателе, (формула 117) и , тогда:

Общий коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб конвективного пароперегревателя находится как:

где  коэффициент теплоотдачи конвекцией,  (формула 111);

 коэффициент теплоотдачи излучением,  (формула 122).

Коэффициент теплопередачи определяем как:

где  коэффициент тепловой эффективности;

 коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб,  (формула 123);

 коэффициент теплоотдачи от стенки к пару,  (формула 115).

Теперь уточним необходимую площадь поверхности нагрева по формуле теплообмена:

где  количество тепла, воспринятого в конвективном пароперегревателе,  (формула 101);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 коэффициент теплопередачи,  (формула 124);

 температурный напор конвективного пароперегревателя, (формула 107).

Далее найдем основные конструктивные размеры пароперегревателя. Длина одного змеевика пакета пароперегревателя:

где  площадь поверхности нагрева,  (формула 125);

 число труб пароперегревателя в ряду, шт. (формула 100);

 средний диаметр труб.

Действительное число рядов труб по ходу газов, находится как:

где  длина одного змеевика, м (формула 126);

 высота конвективного пароперегревателя, м.

Ширина пакета пароперегревателя по ходу движения газов:

где  действительное число рядов труб по ходу газов, шт. (формула 127);

 продольный шаг между трубами.

Так как ширина пакета пароперегревателя по ходу движения газов больше 1,5 м, то конвективный пароперегреватель разделим на два пакета по 1,292 м. Изобразим эти два пакета на следующем рисунке:

Рисунок №11 - Расположение конвективного пароперегревателя.

Между пакетами необходимо иметь свободное пространство для выполнения ремонтных работ и осмотров. Против этого пространства на стене в обмуровке устанавливают лаз.

8. Расчет воздухоподогревателя первой ступени

Трубчатый воздухоподогреватель рассчитывается конструктивно, т.е. целью расчета является определение его необходимой теплообменной поверхности.

Сначала зададимся температурой воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя:

где  температура питательной воды,  (таблица №1).

На следующем рисунке изобразим схему конвективной шахты.

Рисунок №12 - Схема конвективной шахты.

Найдем тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя:

где  коэффициент избытка воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя;

 величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

 энтальпия воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя, ;

 энтальпия холодного воздуха,  (формула 18).

Определим коэффициент избытка воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя:

где  относительный избыток воздуха, (формула 33);

 величина присосов воздуха в воздухоподогревателе.

Теперь найдем энтальпию воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя по температуре воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя с помощью линейной интерполяции:

Вернемся к формуле (130) и найдем тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя:

Определим энтальпию газов перед первой ступенью воздухоподогревателя:

где  энтальпия уходящих газов, ;

 тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя,  (формула 130);

 коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

 количество тепла, вносимого присасываемым воздухом, .

Количество тепла, вносимого присасываемым воздухом, находится с помощью линейной интерполяции по средней температуре воздуха

 :

Теперь по формуле (132) найдем энтальпию газов перед первой ступенью воздухоподогревателя:

И найдем температуру газов на входе в воздухоподогреватель, с помощью обратной интерполяции:

На следующем рисунке изобразим график температурного напора воздухоподогревателя первой ступени:

Рисунок №13 - Температурный напор воздухоподогревателя первой ступени.

Определим температурный напор воздухоподогревателя первой ступени:

где  поправочный коэффициент для трех ходов воздуха;

 среднелогарифмический температурный напор, .

Найдем среднелогарифмический температурный напор:

где ;

.

Определим температурный напор воздухоподогревателя первой ступени по формуле (133):

Для определения коэффициента теплопередачи задаем скорость газов и скорость воздуха:

 скорость газов;

 скорость воздуха.

Найдем общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в воздухоподогреваетеле первой ступени, ;

 скорость газов в воздухоподогреваетеле первой ступени;

 внутреннее сечение трубы для прохода газов, .

Определим среднюю температуру газов в воздухоподогреваетеле первой ступени:

где  температура газов перед воздухоподогревателем первой ступени, ;

 температура газов после воздухоподогревателя первой ступени, .

Найдем внутреннее сечение трубы для прохода газов по следующей формуле:

где  внутренний диаметр труб, который находится как:

где  наружный диаметр труб;

 толщина стенки труб.

Вернемся к формуле (137) и найдем внутреннее сечение трубы для прохода газов:

И по формуле (135) посчитаем общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов:

Число труб в одном ряду по ширине котла, находится как:

где  ширина топочной камеры, м;

 шаг между трубами по ширине котла.

Найдем число труб по глубине конвективной шахты:

где  общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов, шт. (формула 135);

 число труб в одном ряду по ширине котла, шт. (формула 139).

На следующем рисунке изобразим основные конструктивные размеры конвективной шахты:

Рисунок № 14 - Основные размеры конвективной шахты

где  глубина конвективной шахты;

 ширина воздухоподогревателя;

 перепуск для прохода воздуха.

Найдем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

где  коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятие поверхности нагрева вследствие неравномерности ее омывания газами;

 коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, ;

 коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху, .

Найдем коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где  и , тогда:

Найдем коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху:

где ; ;  и , тогда:

И теперь по формуле (141) найдем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

Определим поверхность нагрева воздухоподогревателя:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя,  (формула 130);

 коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе,  (формула 141);

 температурный напор воздухоподогревателя первой ступени,  (формула 133).

Далее найдем полную высоту воздухоподогревателя:

где  поверхность нагрева первой ступени воздухоподогревателя,  (формула 144);

 средний диаметр труб, м;

 общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов, шт. (формула 135).

Высота одного хода воздухоподогревателя, находится как:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 коэффициент избытка воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя, (формула 131);

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 средняя температура воздуха;

 ширина топочной камеры, м;

 число труб в одном ряду по ширине котла, шт. (формула 139);

 наружный диаметр труб;

 скорость воздуха;

 число потоков воздуха.

Найдем число ходов воздуха:

где  полная высота воздухоподогревателя, м (формула 145);

 высота одного хода воздухоподогревателя, м (формула 146).

Теперь персчетаем высоту одного хода воздухоподогревателя по следующей формуле:

 число ходов воздуха, шт. (формула 147).

В итоге воздухоподогреватель будет состоять из двух кубов по 1,945 м.

9. Расчет водяного экономайзера первой ступени

Целью расчета водяного экономайзера является определение его необходимой теплообменной поверхности.

Сначала возьмем необходимые характеристики:

 наружный диаметр труб водяного экономайзера;

 внутренний диаметр труб водяного экономайзера;

 поперечный шаг труб экономайзера;

 продольный шаг труб экономайзера.

Найдем температуру газов перед водяным экономайзером:

где  температура газов после водяного экономайзера первой ступени, ;

 температура газов после конвективного пароперегревателя, .

И теперь с помощью линейной интерполяции найдем энтальпию газов перед водяным экономайзером первой ступени:

Тепловосприятие водяного экономайзера первой ступени, определяется как:

где коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 энтальпия газов на входе в экономайзер, ;

 энтальпия газов на выходе из экономайзера, ;

 величина присосов воздуха в экономайзере;

 энтальпия холодного воздуха,  (формула 18).

Определим энтальпию воды на выходе из водяного экономайзера:

где  энтальпия питательной воды на входе в экономайзер,  (формула 24);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие водяного экономайзера первой ступени,  (формула 150);

 расход питательной воды через экономайзер котла, .

Определим расход питательной воды через экономайзер котла:

где  реальная паропроизводительность,  (таблица №1);

 расход продувочной воды,  (формула 25);

 расход пара на впрыск,  (формула 50).

Вернемся к формуле (151) и найдем энтальпию воды на выходе из водяного экономайзера:

По найденной энтальпии питательной воды определяем температуру питательной воды на выходе из экономайзера:

где  давление питательной воды;

 энтальпия воды на выходе из водяного экономайзера,  (формула 151).

На следующем рисунке изобразим график температурного напора водяного экономайзера первой ступени:

Рисунок №15 - Температурный напор водяного экономайзера первой ступени.

Найдем температурный напор водяного экономайзера первой ступени:

где ;

.

Определим скорость дымовых газов:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в водяном экономайзере, ;

 площадь живого сечения для прохода газов, .

Найдем среднюю температруру газов в водяном экономайзере:

где  температура газов перед водяным экономайзером,  (формула 149);

 температура газов после водяного экономайзера, .

Теперь определим площадь живого сечения для прохода газов:

где  ширина топочной камеры, м;

 глубина конвективной шахты; м (рисунок 14);

 число труб в одном ряду пакета экономайзера, шт.;

 наружный диаметр труб водяного экономайзера.

Найдем число труб в одном ряду пакета экономайзера:

где  ширина топочной камеры, м;

 поперечный шаг труб экономайзера.

Вернемя к формуле (157) и найдем площадь живого сечения для прохода газов:

И теперь по формуле (155) определим скорость дымовых газов:

Найдем коэффициент теплопередачи:

где  коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, ;

 коэффициент загрязнения поверхности.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке находится, как:

где ; ;  и , тогда:

По формуле (159) найдем коэффициент теплопередачи:

Площадь поверхности нагрева находится по следующей формуле:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие первой ступени водяного экономайзера,  (формула 150);

 коэффициент теплопередачи в экономайзере,  (формула 159);

 температурный напор экономайзера,  (формула 154).

Длина одного змеевика определяется, как:

где  площадь поверхности нагрева,  (формула 161);

 наружный диаметр труб водяного экономайзера;

 число труб в одном ряду пакета экономайзера, шт. (формула 158).

Найдем число рядов по ходу газов:

  (163)

где  длина одного змеевика, м (формула 162);

 ширина топочной камеры, м.

Полная высота пакета экономайзера:

 (164)

где  число рядов по ходу газов, шт. (формула 163);

 продольный шаг труб экономайзера.

В итоге водяной экономайзер будет состоят из одного пакета с высотой равной 0,96 м.

10. Расчет воздухоподогревателя второй ступени

Найдем тепловосприятие второй ступени воздухоподогревателя:

 (165)

где  относительный избыток воздуха, (формула 33);

 величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

 энтальпия горячего воздуха, ;

 энтальпия воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя, .

Определим энтальпию газов перед второю ступенью воздухоподогревателя:

где  энтальпия газов после второй ступени воздухоподогревателя, ;

 тепловосприятие второй ступени воздухоподогревателя,  (формула 165);

 коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

 количество тепла, вносимого присасываемым воздухом, .

Количество тепла, вносимого присасываемым воздухом, находится с помощью линейной интерполяции по средней температуре воздуха  :

Теперь по формуле (166) найдем энтальпию газов перед второй ступенью воздухоподогревателя:

И найдем температуру газов на входе в воздухоподогреватель, с помощью обратной интерполяции:

На следующем рисунке изобразим график температурного напора воздухоподогревателя второй ступени:

Рисунок №16 - Температурный напор воздухоподогревателя второй ступени.

Определим температурный напор воздухоподогревателя второй ступени:

где  поправочный коэффициент для трех ходов воздуха;

 среднелогарифмический температурный напор, .

Найдем среднелогарифмический температурный напор:

где ;

.

Определим температурный напор воздухоподогревателя второй ступени по формуле (167):

Для определения коэффициента теплопередачи задаем скорость газов и скорость воздуха:

 скорость газов;

 скорость воздуха.

Найдем общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в воздухоподогреваетеле второй ступени, ;

 скорость газов в воздухоподогреваетеле второй ступени;

 внутреннее сечение трубы для прохода газов, .

Определим среднюю температуру газов в воздухоподогреваетеле второй ступени:

где  температура газов перед воздухоподогревателем второй ступени, ;

 температура газов после воздухоподогревателя второй ступени, .

Найдем внутреннее сечение трубы для прохода газов по следующей формуле:

где  внутренний диаметр труб, который находится как:

где  наружный диаметр труб;

 толщина стенки труб.

Вернемся к формуле (171) и найдем внутреннее сечение трубы для прохода газов:

И по формуле (169) посчитаем общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов:

Число труб в одном ряду по ширине котла, находится как:

где  ширина топочной камеры, м;

 шаг между трубами по ширине котла.

Найдем число труб по глубине конвективной шахты:

где  общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов, шт. (формула 169);

 число труб в одном ряду по ширине котла, шт. (формула 173).

Найдем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

где  коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятие поверхности нагрева вследствие неравномерности ее омывания газами;

 коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, ;

 коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху, .

Найдем коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где  и , тогда:

Найдем коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху:

где ; ;  и , тогда:

И теперь по формуле (175) найдем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

Определим поверхность нагрева воздухоподогревателя:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие второй ступени воздухоподогревателя,  (формула 165);

 коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе,  (формула 175);

 температурный напор воздухоподогревателя второй ступени,  (формула 167).

Далее найдем полную высоту воздухоподогревателя:

где  поверхность нагрева второй ступени воздухоподогревателя,  (формула 178);

 средний диаметр труб, м;

 общее число труб воздухоподогревателя для прохода газов, шт. (формула 169).

Высота одного хода воздухоподогревателя, находится как:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 коэффициент избытка воздуха на выходе из второй ступени воздухоподогревателя;

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 средняя температура воздуха;

 ширина топочной камеры, м;

 число труб в одном ряду по ширине котла, шт. (формула 173);

 наружный диаметр труб;

 скорость воздуха;

 число потоков воздуха.

Найдем число ходов воздуха:

где  полная высота воздухоподогревателя, м (формула 179);

 высота одного хода воздухоподогревателя, м (формула 180).

Теперь персчетаем высоту одного хода воздухоподогревателя по следующей формуле:

где  полная высота воздухоподогревателя, м (формула 179);

 число ходов воздуха, шт. (формула 181).

В итоге воздухоподогреватель будет состоять из одного куба с высотой 1,687 м.

11. Расчет водяного экономайзера второй ступени

Найдем тепловосприятие водяного экономайзера второй ступени:

где коэффициент сохранения тепла, (формула 45);

 энтальпия газов на входе в экономайзер, ;

 энтальпия газов на выходе из экономайзера, ;

 величина присосов воздуха в экономайзере;

 энтальпия холодного воздуха,  (формула 18).

Определим энтальпию воды на выходе из водяного экономайзера:

где  энтальпия питательной воды на входе в экономайзер,  (формула 151);

 расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие водяного экономайзера второй ступени,  (формула 183);

 расход питательной воды через экономайзер котла,  (формула 152)

По найденной энтальпии питательной воды определяем температуру питательной воды на выходе из экономайзера:

  (185)

где  давление перед экономайзером;

 энтальпия воды на выходе из водяного экономайзера,  (формула 184).

На следующем рисунке изобразим график температурного напора водяного экономайзера второй ступени:

Рисунок №17 - Температурный напор водяного экономайзера второй ступени.

Найдем температурный напор водяного экономайзера второй ступени:

где ;

.

Определим скорость дымовых газов:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 полный объем газов,  (таблица №3);

 средняя температура газов в водяном экономайзере, ;

 площадь живого сечения для прохода газов, .

Найдем среднюю температруру газов в водяном экономайзере:

где  температура газов перед водяным экономайзером, ;

 температура газов после водяного экономайзера, .

Теперь определим площадь живого сечения для прохода газов:

где  ширина топочной камеры, м;

 глубина конвективной шахты; м (рисунок 14);

 число труб в одном ряду пакета экономайзера, шт.;

 наружный диаметр труб водяного экономайзера.

Найдем число труб в одном ряду пакета экономайзера:

где  ширина топочной камеры, м;

 поперечный шаг труб экономайзера.

Вернемя к формуле (189) и найдем площадь живого сечения для прохода газов:

И теперь по формуле (187) определим скорость дымовых газов:

Найдем коэффициент теплопередачи:

где  коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, ;

 коэффициент загрязнения поверхности.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке находится, как:

где ; ;  и , тогда:

По формуле (191) найдем коэффициент теплопередачи:

Площадь поверхности нагрева находится по следующей формуле:

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 тепловосприятие второй ступени водяного экономайзера,  (формула 183);

 коэффициент теплопередачи в экономайзере,  (формула 191);

 температурный напор экономайзера,  (формула 186).

Длина одного змеевика определяется, как:

где  площадь поверхности нагрева,  (формула 193);

 наружный диаметр труб водяного экономайзера;

 число труб в одном ряду пакета экономайзера, шт. (формула 190).

Найдем число рядов по ходу газов:

где  длина одного змеевика, м (формула 194);

 ширина топочной камеры, м.

Полная высота пакета экономайзера:

где  число рядов по ходу газов, шт. (формула 195);

 продольный шаг труб экономайзера.

В итоге водяной экономайзер будет состоят из одного пакета с высотой равной 0,384 м.

12. Составление прямого баланса котла

Завершающим этапом распределения тепловосприятий является проверка правильности распределения с помощью определения расчетной невязки теплового баланса котельного агрегата:

где  теплота сгорания топлива,  (таблица №2);

коэффициент полезного действия котельного агрегата, % (формула 16);

 тепловосприятие поверхности нагрева в топке,  (формула 47);

 тепловосприятие ширмового пароперегревателя,  (формула 79);

 тепловосприятие конвективного пароперегревателя,  (формула 101);

 тепловосприятие первой ступени водяного экономайзера,  (формула 150);

 тепловосприятие второй ступени водяного экономайзера,  (формула 183);

 потеря с механическим недожогом топлива, %.

Посчитаем относительную величину невязки:

   (197)

Величина невязки меньше 0,5%, значит расчет поверхностей нагрева котла выполнен верно и тепловой расчет заканчивается.

Теперь, по завершении теплового расчета котельного агрегата, изобразим на следующем рисунке схему конвективной шахты с указанием размеров поверхностей нагрева.

Рисунок №18 - Схема конвективной шахты.

13. Аэродинамический расчет котельного агрегата

.1 Исходные данные

Целью расчета является выбор необходимого типоразмера дымососа на основе определения производительности тяговой системы и перепада полных давлений в газовом тракте. Аэродинамический расчет газового тракта котла выполняется по данным теплового расчета. Исходные данные приведены в следующей таблице:

Таблица №8 - Исходные данные для выполнения аэродинамического расчета котельного агрегата.

Сопротивление газового тракта котельного агрегата с уравновешенной тягой складывается из сопротивления трубчатых поверхностей нагрева, расположенных в газоходах, местных сопротивлений, сопротивления трения при движении в газоходах, как в пределах парогенератора, так и вне него, самотяги.

На следующем рисунке изобразим схему газового тракта:

Рисунок №19 - Схема газового тракта котла.

где  разряжение в верхней части топки, мм. вод. ст.;

 сопротивление ширмового пароперегревателя, мм. вод. ст.;

 сопротивление конвективного пароперегревателя, мм. вод. ст.;

 сопротивление водяного экономайзера второй ступени, мм. вод. ст.;

 сопротивление воздухоподогревателя второй ступени, мм. вод. ст.;

 сопротивление водяного экономайзера первой ступени, мм. вод. ст.;

 сопротивление воздухоподогревателя первой ступени, мм. вод. ст.;

 сопротивление золоуловителя, мм. вод. ст.;

 сопротивление дымовой трубы, мм. вод. ст.

Аэродинамический расчет газового тракта котла начинаем с выбора разрежения в верхней части топки. Обычно разряжение составляет 2 - 4 мм. вод. ст., выбираем 3 мм. вод. ст.

.2 Сопротивление ширмового пароперегревателя

Сопротивление ширм, расположенных в газоходе, учитывается при скоростях газов, больших 10 , следовательно, в данном случае сопротивление ширм равно нулю.

.3 Сопротивление конвективного пароперегревателя

Сопротивление конвективного пароперегревателя, считается по следующей формуле:

где  динамическое давление, определяем при средних значениях скорости и температуры газов в поверхности;

 коэффициент сопротивления.

Коэффициент сопротивления гладкотрубного коридорного пучка определяется из выражения:

где  коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка;

 количество рядов труб по глубине пучка, шт. (таблица №8).

Коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка находится, как:

 (200)

где  и , тогда:

Вернемся к формуле (199) и посчитаем коэффициент сопротивления гладкотрубного коридорного пучка:

И теперь по формуле (198) найдем сопротивление конвективного пароперегревателя:

.4 Сопротивление водяных экономайзеров первой и второй ступени

Сопротивление водяного экономайзера первой ступени считается по формуле:

 (201)

где  сопротивление одного ряда труб шахматных пучков;

 коэффициент формы шахматного пучка;

 поправка на наружный диаметр труб;

 количество рядов труб по глубине пучка, шт. (таблица №8).

И сопротивление водяного экономайзера второй ступени считается по формуле:

  (202)

где  сопротивление одного ряда труб шахматных пучков;

 коэффициент формы шахматного пучка;

 поправка на наружный диаметр труб;

 количество рядов труб по глубине пучка, шт. (таблица №8).

.5 Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя первой ступени

Газовое сопротивление воздухоподогревателя, складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них:

  (203)

где  сопротивление трения в трубах, мм. вод. ст.;

 сопротивление входа в трубы и выхода из них, мм. вод. ст.

Сопротивление трения в трубах воздухоподогревателя, определяется по формуле:

где  поправка на внутренний диаметр трубок;

 потеря давления в трубах воздухоподогревателя;

 высота воздухоподогревателя, м (таблица №8).

Сопротивление входа в трубы и выхода из них, находится как:

 (205)

где  количество последовательно расположенных по ходу газов отдельных кубов, шт.;

 сопротивление входа в воздухоподогреватель;

 сопротивление выхода из воздухоподогревателя;

 динамическое давление, мм. вод. ст.

Сопротивления входа и выхода определяются в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода.

Суммарная площадь живого сечения труб находится, как:

где  внутренний диаметр труб, м;

 полное число труб воздухоподогревателя, шт.

А площадь живого сечения газохода находится, как:

где  глубина конвективной шахты, м;

 ширина топочной камеры, м.

Отношение суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода:

Тогда сопротивление входа в воздухоподогреватель, сопротивление выхода из воздухоподогревателя и динамическое давление будут равны:

 сопротивление входа в воздухоподогреватель;

 сопротивление выхода из воздухоподогревателя;

 динамическое давление.

Вернемся к формуле (205) и найдем сопротивление входа в трубы и выхода из них:

И теперь по формуле (203) найдем сопротивление воздухоподогревателя первой ступени:

.6 Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя второй ступени

Газовое сопротивление воздухоподогревателя, складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них:

 (208)

где  сопротивление трения в трубах, мм. вод. ст.;

 сопротивление входа в трубы и выхода из них, мм. вод. ст.

Сопротивление трения в трубах воздухоподогревателя, определяется по формуле:

где  поправка на внутренний диаметр трубок;

 потеря давления в трубах воздухоподогревателя;

 высота воздухоподогревателя, м (таблица №8).

Сопротивление входа в трубы и выхода из них, находится как:

 (210)

где  количество последовательно расположенных по ходу газов отдельных кубов, шт.;

 сопротивление входа в воздухоподогреватель;

 сопротивление выхода из воздухоподогревателя;

 динамическое давление, мм. вод. ст.

Сопротивления входа и выхода определяются в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода.

Суммарная площадь живого сечения труб находится, как:

где  внутренний диаметр труб, м;

 полное число труб воздухоподогревателя, шт.

А площадь живого сечения газохода находится, как:

где  глубина конвективной шахты, м;

 ширина топочной камеры, м.

Отношение суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода:

Тогда сопротивление входа в воздухоподогреватель, сопротивление выхода из воздухоподогревателя и динамическое давление будут равны:

 сопротивление входа в воздухоподогреватель;

 сопротивление выхода из воздухоподогревателя;

 динамическое давление.

Вернемся к формуле (211) и найдем сопротивление входа в трубы и выхода из них:

И теперь по формуле (209) найдем сопротивление воздухоподогревателя первой ступени:

.7 Расчет сопротивления газоходов

Суммарное сопротивление на произвольном участке газового тракта складывается из суммы местных сопротивлений и сопротивления трения:

 (213)

где  сумма местных сопротивлений, мм.вод.ст.;

 сопротивление трения.

Произвольное местное сопротивление, рассчитывается по формуле:

 (214)

где  величина коэффициента местного сопротивления;

 динамическое давление, мм.вод.ст.

Динамическое давление для первого местного сопротивления, будет определяться в зависимости от скорости газов в конвективном пароперегревателе и температуры после конвективного пароперегревателя:

 (215)

где  скорости газов в конвективном пароперегревателе,  (таблица №8);

 температура после конвективного пароперегревателя, .

А динамическое давление для второго местного сопротивления, будет определяться в зависимости от скорости газов в водяном экономайзере первой ступени и температуры уходящих газов:

  (216)

где  скорости газов в водяном экономайзере первой ступени ,  (таблица №8);

 температура уходящих газов, .

Теперь мы можем найти первое и второе местное сопротивление по формуле (215):

По формуле (214) найдем суммарное сопротивление газохода:

 (217)

.8 Сопротивления золоуловителя

Выбираем в качестве золоуловителя ДВПН с БЦ его сопротивление составляет  Примем сопротивление равное 70 мм.вод.ст.

.9 Расчет сопротивления дымовой трубы

Суммарное сопротивление дымовой трубы складывается из сопротивления трения и потери давления с выходной скоростью:

 (218)

где  сопротивление трения, мм.вод.ст.;

 потери давления с выходной скоростью, мм.вод.ст.

Сопротивление трения определяется по формуле:

 (219)

где  коэффициент сопротивления трения;

 величина среднего уклона дымовой трубы;

 динамическое давление, мм.вод.ст.

Коэффициент сопротивление трения принимаается в зависимости от внутреннего диаметра дымовой трубы на выходе:

если , то

если , то

Внутренний диаметр дымовой трубы на выходе определяется как:

  (220)

где  расход дымовых газов через трубу, ;

 скорость газов в выходном сечении трубы,(таблица №8).

Расход дымовых газов через трубу определяется из условия использования одной дымовой трубы на четыре котла:

  (221)

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 объем уходящих газов,  (таблица №3);

 присосы воздуха в газоход на участке между воздухоподогревателем и дымососом;

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 температура уходящих газов, .

Теперь по формуле (220) найдем внутренний диаметр дымовой трубы на выходе:

Коэффициент сопротивление трения принимаается равный 0,015 так как .

Высоту дымовой трубы выбираем из унифицированного ряда типоразмеров дымовых труб в зависимости от внутреннего диаметра на выходе из трубы:

Динамическое давление для расчета сопротивления трения дымовой трубы определяется по скорости газов равной 10  и по температуре уходящих газов:

Вернемя к формуле (219) и найдем сопротивление трения:

Потеря давления с выходной скоростью определяется по формуле:

где  коэффициент сопротивления;

 динамическое давление.

По формуле (218) найдем суммарное сопротивление дымовой трубы:

13.10 Расчет самотяги конвективной шахты котла

Величина самотяги конвективной шахты рассчитывается по следующей формуле:

где  высота конвективной шахты котла, м (рисунок №18);

 ускорение свободного падения;

 плотность дымовых газов, ;

 средняя температура газов в конвективной шахте, .

Найдем среднюю температуру газов в конвективной шахте по следующей формуле:

где  температура газов после конвективного пароперегревателя, ;

 температура уходящих газов, .

А плотность дымовых газов находится, как:

где  рабочая зольность топлива, % (таблица №2);

 средний присос воздуха в конвективной шахте котла;

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 средний объем газов в конвективной шахте котла, .

Найдем средний присос воздуха и средний объем газов в конвективной шахте котла:

По формуле (225) найдем плотность дымовых газов:

И теперь найдем величину самотяги конвективной шахты по формуле (223):

.11 Расчет самотяги дымовой трубы

Величина самотяги дымовой трубы рассчитывается по следующей формуле:

где  высота дымовой трубы;

 ускорение свободного падения;

 плотность дымовых газов, ;

 температура уходящих газов, .

Плотность дымовых газов находится, как:

где  рабочая зольность топлива, % (таблица №2);

присос воздуха в воздухоподогревателе первой ступени (таблица №3);

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 объем газов после воздухоподогревателя первой ступени,  (таблица №3).

И теперь найдем величину самотяги дымовой трубы по формуле (226):

В итоге найдем суммарную самотягу котельной установки:

где  самотяга дымовой трубы, Па (формула 226);

 самотяга конвективной шахты котла, Па (формула 223).

.12 Расчет перерпада сопротивлений по газовому тракту котла

где  сумма сопротивлений на участке топка - золоуловитель, мм.вод.ст.;

 массовая концентрация золы в дымовых газах, ;

 сумма сопротивлений на участке золоуловитель - дымовая труба, мм.вод.ст.

Сумма сопротивлений, на участке топка - золоуловитель подсчитывается по выражению:

 (230)

где  аэродинамическое сопротивление ширмового пароперегревателя, мм.вод.ст;

 аэродинамическое сопротивление конвективного пароперегревателя, мм.вод.ст.;

 аэродинамическое сопротивление второй ступени водяного экономайзера, мм.вод.ст.;

 аэродинамическое сопротивление второй ступени воздухоподогревателя, мм.вод.ст.;

 аэродинамическое сопротивление первой ступени водяного экономайзера, мм.вод.ст.;

 аэродинамическое сопротивление первой ступени воздухоподогревателя, мм.вод.ст.;

 сопротивление газохода, мм.вод.ст.;

 сопротивление золоуловителя, мм.вод.ст.

Сумма сопротивлений на участке золоуловитель - дымовая труба находится, как:

где  сопротивление дымовой трубы, мм.вод.ст.

Массовая концентрация золы в дымовых газах определяется, как:

где  рабочая зольность топлива, % (таблица №2);

 доля золы уноса в уходящих газах;

 плотность дымовых газов, ;

 средний объем газов в конвективной шахте котла, .

Найдем суммарное сопротивление газового тракта по формуле (229):

Перепад полных давлений по газовому тракту находится, как:

где  разрежение на выходе из топки, мм.вод.ст.;

 суммарное сопротивление газового тракта, мм.вод.ст.;

 суммарная самотяга котельной установки, мм.вод.ст.

.13 Выбор типоразмера дымососа. Определение его производительности, напора и мощности привода

Выбор типоразмера дымососа сводится к подбору агрегата, обеспечивающего необходимые производительность и разрежение, определенные при расчете газового тракта, и потребляющей наименьшее количество энергии при эксплуатации.

Производительность дымососа определяется по формуле:

 (234)

где  коэффициент запаса;

 расход газов при номинальной нагрузке котла, .

Расход газов рассчитывается по выражению:

  (235)

где  расчетный расход сгоревшего топлива,  (формула 27);

 объем уходящих газов, ;

 присосы воздуха в газоходе;

 теоретически необходимый объем воздуха,  (формула 6);

 температура уходящих газов, .

Производительность дымососа рассчитывается по формуле (234):

Так как на котел устанавливается два дымососа, производительность одного дымососа определится, как:

  (236)

где  производительность дымососа, .

Найдем расчетный напор дымососа по следующей формуле:

  (237)

где  коэффициент запаса;

 перепад полных давлений по газовому тракту, мм.вод.ст.

По найденным значениям производительности и напору выбираю дымосос Д-25 с частотой вращения  

Расчетная мощность двигателя находится, как:

  (238)

где  производительность дымососа;

 расчетный напор дымососа;

 коэффициент запаса по потребляемой мощности;

Заключение

В курсовом проекте был произведен расчет котельного агрегата БКЗ 420 - 140, работающего на буром угле Абанского месторождения. Выбрано жидкое шлакоудаление и двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева. Был рассчитан полный расход топлива равный , а также расчетный расход топлива равный .

Расчет топочной камеры выполнялся поверочной методикой, в результате которой были найдены тепловосприятие экранов топки равное , площадь стен равную  и объем топки равный , а также температура газов на выходе из топки равную необходимая нам для расчета ширмового пароперегревателя.

Из расчета радиационного пароперегревателя определена температура пара на выходе равная . Она же является температурой пара на входе в ширмовый пароперегреватель.

Ширмовый пароперегреватель считался поверочной методикой, при которой зная температуры на входе по газу и по пару были найдены температуры на выходе по газу равная  и по пару равная , которые в свою очередь позволили рассчитать конвективный пароперегреватель.

Тепловой расчет конвективного пароперегревателя выполнялся конструктивным методом, с помощью которого определена необходимая поверхность нагрева равная , длина одного змеевика равная , а также ширина пакета перегревателя равная .

Далее выполнялся расчет хвостовых поверхностей нагрева конструкторской методикой.

Были определены полное число труб, поверхность нагрева воздухоподогревателя и его необходимая полная высота.

Далее рассчитывался водяной экономайзер. Были определенны размеры поверхности нагрева водяного экономайзера. Полная высота, длина каждого змеевика.

Далее был составлен прямой баланс котла.

Далее выполнялся аэродинамический расчет, состоящего из расчета газового тракта и расчета воздушного тракта. В расчете газового тракта по найденным значениям производительности и напору был выбран типоразмер дымососов, а именно дымосос двухстороннего всасывания марки Д-25 с частотой вращения 370 .

котельный топливо пароперегреватель экономайзер

Список использованных источников

1.      Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.

2.      Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (аэродинамический расчет котельных установок): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.

3.      Ривкин, С.Л. Теплотехнические свойства воды и водяного пара / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. М.: Энергия, 1980.