Ентальпія теоретично необхідної кількості повітря при температурі JоС, кДж/м3:

, (2.17)

де  – ентальпія повітря, приймається по [1, табл.XIII, с.179].

Ентальпія золи розраховується за формулою, кДж/кг:

, (2.18)

де  - зольність робочої маси палива;  - ентальпія 1 кг золи, приймається по [1, табл.XIII, с.179].

Ентальпія димових газів на 1 кг палива при a >1, кДж/кг:

. (2.19)

Дані розрахунку ентальпій продуктів згоряння зводяться в  таблицю (таблиця 2.2). При складанні таблиці для кожного  визначаються значення I в області, що перекриває очікуємий діапазон температур у газоході.

Таблиця 2.2 – Ентальпії повітря і продуктів згоряння.

3. Тепловий баланс котла

Складання теплового балансу полягає у встановленні рівноваги між кількістю теплоти, що надійшла в котел і сумою корисно використаної теплоти і теплових втрат. На підставі теплового балансу обчислюються ККД і необхідна витрата палива.

Тепловий баланс складається стосовно сталого теплового режиму котла на 1 кг твердого палива при 0 оС і 101,3 кПа.

Загальне рівняння теплового балансу має вигляд, кДж/м3:

 (3.1)

3.1 Наявна теплота в загальному випадку визначається за формулою, кДж/кг:

 [I, глава 5, с. 20-22]. (3.2)

Нижча теплота згоряння  для палива АШ береться із [I, табл.1 с.153], кДж/кг:

=22584.

Тепло, шо вноситься у котел з повітрям, при підігріві його поза котлом парою, відпрацьованим теплом и т.п. , кДж/кг:

Зовнішній підігрів повітря не приймається, отже:

=0.

Фізичне тепло палива  враховується у тих випадках, коли воно попередньо підігрівається стороннім джерелом тепла (паровий підігрів мазуту, парові сушарки і т.і.), а також при сушці по розімкнутому циклу. При замкнутій схемі пилоприготування тепло й підсушка палива у млиновій системі не враховується [1. с.20], тобто:

=0.

Тепло, що вноситься у котел паровим дуттям (форсуночною парою) QФ., у даному проекті не передбачається, тоді:

QФ=0.

Тепло, витрачене на розкладання карбонатів при спалюванні сланців QК. Розрахунок топки ведеться для роботи на твердому паливі АШ, тому:

QК=0.

Отже, наявна теплота палива, кДж/кг:

==22584.

3.2 Втрати теплоти у котлі

Втрати теплоти у котлі визначаються як:

; (3.3)

Втрата теплоти з відхідними газами визначається як різниця ентальпій продуктів згоряння на виході з котла і холодного повітря, %:

, (3.4)

де  – ентальпія відхідних газів, при надлишку повітря  і температурі відхідних газів , кДж/кг (кДж/м3), [1, табл. 2.2);

 – ентальпія холодного повітря, кДж/кг (кДж/м3), (визначається по таблиці 2.2);

 - ентальпія повітря, яке присмоктується в газоходи котла, кДж/кг;

Втрати тепла від механічної неповноти згоряння палива q4, % [1.табл.XVIII с.200]:

q4=3.

Втрати тепла від хімічної неповноти згоряння палива q3, % [1,табл.XVII, с.200]:

q3=0.

Втрати тепла у навколишнє середовище q5, % [1, табл. XVII - XIX]:

q5=0,5.

Отже втрата теплоти з вихідними газами, %:

q2=.

Втрати теплоти від зовнішнього охолодження котла по окремих газоходах для спрощення приймаються пропорційними кількості теплоти, що віддається газами у відповідних газоходах. Тому при визначенні кількості теплоти, відданої газами, втрати від зовнішнього охолоджування враховуються введенням коефіцієнта збереження теплоти:

; (3.5)

.

де  – ККД котла, визначається по (3.8).

Втрати з теплом шлаку q6 вводяться у розрахунок для всіх твердих палив при камерному спалюванні з рідким шлаковидаленням, %:

 (3.6)

де  – доля золи у шлаку;

()-ентальпія золи, кДж/кг.

Доля золи у виносі  і ентальпія золи визначається по[1.табл. ХVII-XIX, ХХI і табл. ХIII].

=1-0,85=0,15.

Отже, втрата з теплом шлаку, %:

q6=.

Сумарна втрата теплоти в котлі, %:

; (3.7)

.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) котла, %:

; (3.8)

.

3.3 Теплота, що корисно використана в котлі

Тепло, що корисно викорастане к котлі, кДж/кг:

 (3.9)

де = 0 – кількість тепла, віддане окрім перегрівача;

=0 – тепло, отримане вторинним перегрівачем;

=0 – тепло сприйняте водою або повітрям, підігрітими у котельному агрегаті і віддаваємих на сторону, ккал/ч.

У результаті одержимо, кДж/кг:

, (3.10)

де  - витрата виробленої перегрітої пари, кг/с;

 - кількість пари що витрачається на продувку, кг/с;

 - ентальпія живильної води, кДж/кг;

 - ентальпія перегрітої пари, кДж/кг;

 - ентальпія води на лінії насичення, кДж/кг;

Приймемо для даного котла  рівне 2%.

= 0,02·640 =12,8 т/г.

Для котлів з природною циркуляцією тиск має бути таким, щоб подолати гідравлічний опір водяного економайзера і пароперегрівника і забезпечити заданий тиск пари за котлом, МПа:

, (3.11)

де  и – гідравлічний опір перегрівника і економайзера. Гідравлічний опір пароперегрівника не повинен перевищувати ~ 10% робочого тиску пари [1, c.74], МПа:

; (3.12)

Тиск в барабані, МПа:

; (3.13)

.

Гідравлічний опір економайзера, МПа:

; (3.14)

.

Тиск живильної води, МПа:

; (3.15)

.

Ентальпія перегрітої пари 3512,2 кДж/кг , визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску 15,2 МПа. Ентальпія живильної води 1039,1 кДж/кг, визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску 16,85 МПа і температурі 235оС. Ентальпія води на лінії насичення 1680,2 кДж/кг, визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску 16,7 МПа.

Повна кількість теплоти, що корисно використана в котлі, кДж/кг:

177,8(3512,2-1039,1)+3,5(1680,2-1039,1)=441943,3.

3.4 Витрата палива, що подається у топку

Визначається за формулою, кг/с:

; (3.16)

.

Для підрахунку сумарних об'ємів продуктів згоряння, повітря і теплоти, відданої газами в поверхнях нагріву, вводиться розрахункова витрата палива, яка визначається за формулою, кг/с:

; (3.17)

.

Розрахунок системи пилоприготування, пальників та паливоподачі ведеться по повній витраті В, а тяги і дуття по розрахунковій витраті .

4. Розрахунок теплообміну в топковій камері

4.1 Геометричні характеристики топки

При розрахунку теплообміну в топковій камері необхідно визначити об'єм топки. Межами об'єму є осьова плоскість екранних труб . У вихідному перетині камери об'єм обмежується горизонтальною плоскістю, що проходить через нижню межу ширм. Ширми включаються в об’єм топки тому що крок ширм S1=720мм, S1>700мм. Нижньою межею об'єму топки служить под.

Повна поверхня стін топки Fст, м2, обчислюється як сума плоскості, що обмежує об'єм топкової камери.

Fст = SFпл . (4.1)

Площа стіни, зайнята екраном Fпл визначається по відстані між осями крайніх труб даного екрану і освітленій довжині екранних труб.

Площа поверхні фронтальної стіни обчислюється за формулою, :

FФР =F3+F4+F5; (4.2)

F3=4,2·4,05=17;

F4=8,128·20,388=165,71;

F5=1,306·8,128=10,61;

FФР=17+165,71+10,61=193,32.

Площа поверхні задньої стіни , :

FЗ= FФР=193,32

Площа поверхонь бічних стін обчислюється за формулою, м2:

Fб= F1 +2F2;         (4.3)

F1=18,56·20,388=378,4;

F2= =15,1;

Fб=378,4+2·15,1=408,6.

Поверхня двосвітного екрану, м2 :

F2х.св. =(h1+h2+h3)·a; (4.4)

F2х.св. =(20,388+1,306+4,05)·8,128=209,24.

Площа поду, м2:

Fпод= 2·l1·a; (4.5)

Fпод=2·4,571·8,128=74,3.

Площа потолка, м2:

Fпот =l3·b; (4.6)

Fпот=4,2·18,56=77,95.

Площа вихідного вікна FВО, м2:

FВО.=(l4·b)·2; (4.7)

FВО.=(8,1·18,56)·2=300,67.

Площа стін топки, м2:

Fст = Fфр + Fз + 2Fб + 2F2х.св +Fпот+Fпод + FВО ; (4.8)

Fст =193,32 +193,32 + 817,2+2·209,24+74,3+77,95 + 300,67= 2075,24.

Рисунок 4.1 - Ескіз бокової поверхні топкової камери

Ефективна товщина випромінюючого шару топки, м:

, (4.9)

де  и  - об'єм і поверхня стін топки, м3, м2.

.

Відносна висота розташування пальників при їх розташуванні у декілька рядів [1, п.6В, с.26-27]:

 (4.10)

Кількість пальників у залежності від їх типу та розташуванні у топці котлів різної потужності рекомендовано вибирати по [1.табл.II-3а. c.67]. Так як паливо АШ, паропродуктивність 640т/г, рекомендуєтся прийняти 8-16 вихрових пальників при зустрічному їх розташуванні.

n·1, n2 – кількість пальників у першому і другому рядах;

В1, В2 – витрата палива відповідно через кожний пальник першого і другого рядів, кг/г.

Приймаємо 16 пальників при 2-х ярусному розташуванні.

Тоді:

.

Відносна висота розташування пальників

 (4.11)

4.2 Розрахункові характеристики топки

Ефективність організації топкового процесу визначається розрахунковими характеристиками .

Теплова напруга топкового об'єму qv, кВт/м3 характеризує умови спалювання палива. Величина qv обернено пропорційна часу перебування часток палива в топковому об'ємі за умови рівномірного заповнення об'єму продуктами згоряння (топковими газами), кВт/м3:

, (4.12)

де В – витрата палива, кг/г;

Vт – об'єм топки, м3;

- теплота згоряння палива нижча, кДж/кг.

Максимальна допустима величина теплової напруги топкового об'єму становить [qv ]= 125 кВт/м3, визначається по [1, табл.XVIII, с.200].

Теплова напруга поперечного перетину топки , МВт/м2. Величина qf прямо пропорційна середній швидкості руху топкових газів в топці за умови рівномірності заповнення перетину.

, (4.13)

де Fт – площа поперечного перетину топки, яка дорівнює площі фронтальної поверхні, яка була визначена раніше в геометричних характеристиках топки,м2.

.

Максимальна допустима величина теплової напруги поперечного перетину топки становить [qf ]= 2,5 МВт/м2, визначається по [1, табл.II-1].

4.3 Радіаційні властивості продуктів згоряння

Основною радіаційною характеристикою продуктів згоряння служить критерій поглинальної здатності (критерій Бугера):

Вu = k∙p∙s, (4.14)

де k – коефіцієнт поглинання топкової среди, розраховується по температурі і складу газів на виході з топки. При його визначенні враховується випромінювання трьохатомних газів (RO2, H2O) і зважених в їх потоці часток сажі.

p – тиск в топковій камері, МПа;

s – ефективна товщина випромінюючого слою;

Коефіцієнт поглинання променів трьохатомними газами (RO2, H2O), 1/(м×МПа)

, (4.15)

де rn – об'ємна сумарна частка трьохатомних газів ( табл. 2.1), ;

 - заздалегідь прийнята температура газів на виході з топки, К;

=1323.

Коефіцієнт поглинання променів частками сажі, 1/(м×МПа):

, (4.16)

де - співвідношення вуглецю і водню в робочій масі палива.

.

.

Коефіцієнт поглинання топкового середовища при спалюванні твердого палива, 1/(м×МПа):

Страницы: 1, 2, 3, 4