Тепловой расчет котлоагрегата малой мощности

Исходные данные:

Тип котла — ДКВР-2,5−13.

Производительность — 2,5 т/ч Температура пара — 194,1.

Топливо — Кузнецкий каменный уголь марки ДР.

Пересчет состава твердого топлива с горючей массы на рабочую массу.

Проверка:

Коэффициент избытка воздуха в конце топки и по газоходам котлоагрегата.

Из общей эскизной компоновки видно, сколько газоходов имеет котлоагрегата с учетом газоходов пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя.

Расчет количества и энтальпии продуктов сгорания топлива.

Количество воздуха, м3/кг, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле Объем сухих трехатомных газов, м3/кг Азот в теоретически необходимом количестве воздуха, м3/кг.

Теоретический объем сухих газов, м3/кг Теоретический объем водяных паров, м3/кг Полный объем сухих газов, м3/кг определяется при.

Полный объем водяных паров, м3/кг определяется при.

Полный объем продуктов сгорания, м3/кг

определяется при.

Парциальные давления, Па, сухих трехатомных газов и водяных паров.

при ,.

при ,.

при ,.

при ,.

Масса дымовых газов при сжигании твердого топлива, кг/кг, рассчитывается по формуле определяется при.

Энтальпия продуктов сгорания, кДж/кг, отнесенная к 1 кг топлива принимаем Т, К.

топливо котлоагрегат сгорание.

Строим таблицу с данными:

Топка 1 котельный пучок 2 котельный пучок Экономайзер

T, K 1200 2000 900 1100 800 1000 700 900.

1,305.

2,19 2,394 2,065 2,152 2,014 2,114 1,958 2,065.

5,632.

1,385 1,466 1,346 1,372 1,334 1,359 1,321 1,346.

8,034 8,579 7,746 7,942 7,645 7,849 7,535 7,746.

0,581.

1,704 1,907 1,624 1,678 1,599 1,650 1,575 1,624.

7,130.

1,4 1,4 1,45 1,45 1,55 1,55 1,65 1,65.

1,429 1,514 1,386 1,416 1,373 1,403 1,359 1,429.

H 14 646 26 129 10 931 13 694 10 188 13 060 9309 12 407.

Тепловой баланс котельного агрегата.

Тепловой баланс котлоагрегата, необходимый для определения его КПД и часового расхода топлива, составляется для 1 кг твердого и жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива. Соответственно все составляющие теплового баланса выражаются в кДж/кг или кДж/м3.

Если низшую теплоту сгорания рабочего топлива принять за 100%, то баланс теплоты будем иметь вид:

q1+q2+q3+q4+q5=100%.

66+23+1+7+3=100%.

где, q1 — полезно используемая теплота;

q2 — потеря теплоты с уходящими газами;

q3 — потеря теплоты от химического недожога;

q4 — потеря теплоты от механического недожога;

q5 — потеря теплоты от наружного охлаждения.

Потери q3 = 1,0 и q4 = 7,0 берем из Приложения 3. Потеря теплоты с уходящими газами находится по уравнению:

q2 = () ().

где энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3; энтальпия поступающего в котлоагрегат воздуха, кДж/кг или кДж/м3.

При отсутствии воздухоподогревателя принимают, равную 298 К.

Энтальпия уходящих газов определяется по Н-Т диаграмме при.

Температура уходящих газов, при принимаем 430…450 К.

Потерю теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата берем q5 = 3,0%, в зависимости от паропроизводительности 4,0 т/ч.

Определение КПД брутто котлоагрегата. Коэффициент полезного действия показывает, насколько полно используется располагается теплота в котельном агрегате:

Определение часового расхода топлива. Расход топлива, кг/ч, котельным агрегатом определяется по уравнению:

Расчет объема топочного пространства и площади поверхности колосниковой решетки.

Объем топочного пространства, м3, определяется по формуле:

где — могут определены быть из Приложения 3.

Активная площадь поверхности колосниковой решётки, м2, находится по формуле:

где — видимое тепловое напряжение колосниковой решётки берем из Приложения 3.

Определение теоретической температуры горения в конце топки.

Теоретическую энтальпию газов, кДж/кг, находим по формуле:

где з' - коэффициент тепловыделения, определяемый уравнением:

где энтальпия воздуха, поступающего в топку.

По данным графика находим Ттеор в конце топки:

Ттеор=1640 К Определение действительной температуры газов в конце топки.

где — площади эффективных радиационных поверхностей нагрева кипятильных труб и экранов, м2 значения берем из Приложения 4.

Определяем температуру газов в конце топки и решаем следующее уравнение:

4 = В ().

5 370 810 5 419 200 несовпадение = 0,9%.

Несовпадение составило 0,9%, что составляет меньше 1%. Значит выбранная температура выбрана правильно.

Расчет газоходов котлоагрегата.

Основными уравнениями при расчете конвективного теплоперехода являются:

а) уравнение теплопередачи.

:

б) уравнение количества теплоты.

:

Уравнения (27) и (28) должны быть сбалансированы.

:

Площадь поверхности нагрева в первом газоходе определяется по формуле:

Средний температурный напор:

Зададим два произвольных значения этой температуры в диапазоне возможных температур в данном газоходе:

при и.

при и.

где,.

Определение коэффициента теплоотдачи Вт.

где, находится по номограмме (рис. 2).

Массовая скорость газов, кг/(м2с), определяется по формуле:

Площадь живого сечения газохода при поперечном потоке газов:

Температура Т есть среднеарифметическая температура газов в рассчитываемом газоходе:

Вычисляем по номограмме (рис. 2) :

По номограмме (рис. 4) находим Сd:

По номограмме (рис. 5) находим Сz:

Определение коэффициента теплоотдачи излучением.

• а)
• б)

Значение коэффициента находим из Рис. 9:

Определение коэффициента теплоотдачи К зависит от коэффициентов теплоотдачи соприкосновения и излучением .

Расчет водяного экономайзера Находим тепловой поток, Вт, который передается питательной воде в экономайзере:

Температура воды, выходящей из чугунного экономайзера, определяется по формуле:

Энтальпия воды выходящей из экономайзера:

Среднеарифметическая разность температур газа и воды:

Коэффициент теплопередачи рассчитываем:

где находят по графику, предварительно подсчитав скорость движения газов м/с:

Живое сечение газохода экономайзера определяется по формуле:

где m — число труб в горизонтальном ряду, принимаем = 4.

При средней длине труб l=2,48 значение и выбираем из Таблицы 7:

Площадь нагрева поверхности экономайзера определяется:

Общее число труб устанавливаемых в газоходе экономайзера определяем по формуле:

Расчет тягодутьевого устройства Газовый поток при своем движении встречает различные сопротивления. Для нормальной работы котельной установки сила тяги, Па, должна быть примерно на 20% выше суммы всех газовых сопротивлений:

Суммарные газовые сопротивления, Па, определяем по формуле:

Подсчитав силу тяги, определим высоту трубы, м, по формуле:

Площадь выходного сечения трубы, м2, находим по формуле:

Диаметр дымовой трубы, м, определяем по формуле:

Для выбора типа дымососа нужно подсчитать его подачу, м3/ч, обеспечивающую необходимую тягу в газовоздушном тракте котлоагрегата с запасом 10%.

Аналогичным образом определяется подача, м3/ч, дутьевого вентилятора:

Для выбора типа вентилятора кроме подачи необходимо знать и создаваемый им напор — 1000- 1200 Па.

Из полученных данных выбираем тип дымососа Д-8 и тип вентилятора ВД-6.