Тепловой расчет котла-утилизатора
Аннотация
Выполнить тепловой расчёт котла-утилизатора,
установленного за мартеновской печью ёмкостью 600 т. Объём дымовых газов перед
котлом VДО=10
м3/с, температура дыма на входе в котел tДН=600°С.
Состав дымовых газов перед котлом: CO2
=
9 %; H2O%
=8%; O2 =11%;
N2 =72%.
Подсос воздуха в газоходах котла составляет Vпод
= 0,16% VДО,
температура подсасываемого воздуха tпод
=25°С.
Давление пара после пароперегревателя рп.е =1800 кПа, температура tп.е
=362°С.
Коэффициент сохранения тепла считаем равным φ=0,95,
процент продувки β=8%.
Расчёт пароперегревателя
Принимаем, что котёл - утилизатор работает без
подключения испарительного охлаждения и без предвключённой испарительной
секции.
Согласно таблицы выбираем для установки за печью
котел-утилизатор типа КУ-50
Для упрощения расчета принимаем расчетное
количество дымовых газов, проходящее через котел, равным
Расчет пароперегревателя
Принимаем температуру дымовых газов за
пароперегревателем равной tДК=330°С.
Учитывая, что температура дыма перед котлом равна tДН=600°С,
температура перегретого пара tп.е=362°С,
а температура пара в барабане при давлении 1800 кПа равна t'=210°С, по
формуле(117) для противоточной схемы движения находим среднелогарифмическую
разность температур.
Температура продуктов сгорания(формула 143)
Объемный расход дымовых газов через
пароперегреватель
Средняя скорость дымовых газов
Значение живого сечения прохода для дыма fд
заимствованно из табл. 37. По номограмме на рис. 7 находим коэффициенты
теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к шахматному пучку труб αо=64
Вт/(м2∙К). Используя данные табл. 36 находим S1/d=80/26=3,08;
S2/d=65/26=2,5
и число продольных рядов z2=8. Тогдаz=0,93;
kS=1,11 и kt=0,97
αконв=αо·kz·kS·kt
=64∙0,93∙1,1∙0,97=63,5 Вт/(м2∙К).
Так как (S1+S2)/d=(80+65)/26=5,5<7,
то эффективную толщину газового слоя находим по формуле:
Произведение пропорционального давления на
эффективную толщину газового слоя (длину луча)
;
.
По номограммам на рис. 13-15 находим степень
черноты газов при 
И по формуле (65) 
.
Энтальпию дымовых газов при температуре 
находим
по приложению II.2 ...
H2O
… 
O2
… 
N2
… 
Oриентировочно
определяем значение количества тепла, переданного в пароперегревателе
Площадь поверхности пароперегревателя F=87 м2
берем из табл.36.
Средняя температура стенок труб равна :
Находим коэффициент теплоотдачи излучения
Здесь 
-
эффективная степень черноты.
Суммарный коэффициент теплоотдачи равен:
Средний коэффициент теплопередачи определяется
по формуле:
Количество тепла, воспринятое поверхностью
пароперегревателя от 1 м3 дыма равно
Энтальпия дымовых газов на выходе из
пароперегревателя:
,
Где iпод=39,6 кДж/м3 -
энтальпия подсосанного воздуха.
Таким образом, 
и
температура дыма на выходе из пароперегревателя равна
Т.е. практически совпадает со значением
температуры уходящих газов, принятых в начале расчета (
).
Расчет испарительных секций
Температуру газов в конце секции примем равной t2=300
°C. Теперь можно
определить величину среднелогарифмической разности температур
Температура газового потока равна t2=210+199,2=409,2°C.
Объемный расход дымовых газов
А средняя скорость движения дыма
По номограмме находим значение коэффициента
конвективной теплоотдачи 
и коэффициентов 
и
затем
При 
по номограммам
находим
а по формуле 
Среднюю температуру труб находим по формуле:
CO2 ...
2O
… 
O2 … 
N2 … 
Коэффициент теплоотдачи излучением
Средний коэффициент теплоотдачи определяем по
формуле:
Количество тепла, воспринятое поверхностью
испарительных секций от 1 м3 дыма равно
Здесь F=511 (табличное значение)
Энтальпия дымовых газов на выходе из
испарительных секций равна
Энтальпию дымовых газов при температуре 
равна
CO2 ...
2O
… 
O2 … 
N2 … 
Находим истинную температуру дыма на выходе из
испарительных секций
Расхождение между принятой и полученной
величиной составляет
Что находится в пределах допустимого 
Расчет экономайзера
Принимая температуру газов после экономайзера
равной t2=275°C,
найдем среднелогарифмическую разность температур
При температуре газового потока 
объемный
расход газов
а средняя скорость дыма
По номограмме на рис.7 находим значение 
,
и
затем
При
по графикам на рис. 13-15 находим
А по формуле 
Среднюю температуру стенок труб экономайзера:
Где по формуле ориентировочно найдено
Энтальпия дымовых газов при температуре t2=275°C
равна
Коэффициент теплоотдачи излучением
Средний коэффициент теплоотдачи равен
Количество тепла, воспринятое поверхностью
экономайзера от 1 м3 дыма равно
Энтальпия дымовых газов на выходе из
экономайзера равна
Энтальпия дымовых газов при температуре 
равна
,
при 
.
Тогда истинная температура дымовых газов на выходе из экономайзера
Расхождение между принятой и полученной
величиной составляет
Поскольку расхождение между принятым и
полученным значениями температур превышает 5%, расчет водяного экономайзера
следует повторить, приняв в качестве расчетной температуры уходящих газов
значение
В результате повторного расчета получаем
значение температуры дымовых газов на выходе из водяного экономайзера равное t2=290
°C.
Расчет паропроизводительности котла
котел испарительный секция дым
Найдем энтальпию дымовых газов при температурах 
(на
входе) и 
(на
выходе)
2 ...
2O
… 
O2 … 
N2 … 
Энтальпия подсосанного воздуха равна iпод=39,6
кДж/м3. Количество тепла, отданное дымовыми газами в котле
Количество тепла, воспринятое в котле 1 кг воды
равно:
Здесь 
-
энтальпия перегретого газа;
При 
Паропроизводительность котла равна 
Библиографический список
1.Мастрюков
Б.С Теория, конструкции и расчёты металлургических печей, т.2
-М.:Металлургия,1986.376 с.
.Мастрюков
Б.С Теория конструкции и расчёты металлургических печей, т.2
-М.:Металлургия,1978.271 c.