Котельные установки и парогенераторы

Средняяскорость газов в трубахВП1:где Bp– рабочий расходтоплива на топку; Vr– объемдымовыхгазовввоздухоподогревателе ВП1.Коэффициентконвективной теплоотдачи от дымовых газов к стенке при продольном обтекании пучков труб:α1 =αнсфсl= 44,81,111,12 = 55,7 Вт/(м2K).Здесь cф– поправочный коэффициент при средней температурегазов ѲВП1= 216,3 C и объемной доле водяных паров в продуктахтсгорания в газоходе ВП1 rH O 2= 0,0652; cl– поправка на относительную длину труб L/ dэ = 5/ 0,037 = 135;αн – номинальный коэффициент теплоотдачи для скорости газаwг= 15,6 м/с и эквивалентного диаметра dэ = dв = 0,037 м:где fг– поперечное сечениетрубдляпроходагазов; П – «смоченный»периметр.Средняяскорость воздуха в воздухоподогревателе:Здесь – теоретически необходимый объем воздуха для полногосгорания 1 кг топлива.Коэффициент конвективнойтеплоотдачи с воздушной стороны припоперечном обтекании шахматных трубных пучков определяется по номограмме:α2 =αнсzсsсф=11711,110,96 = 125 Вт/(м2K).Здесь αн – номинальный коэффициент теплоотдачи при среднейскорости воздуха wв= 16,6 м/спринаружногодиаметретрубd = 40 мм;сz= 1 – поправочныйкоэффициент при числе рядов труб вдоль движения воздуха z2= 83; cs– поправкапри относительных шагах труб σ1 = 1,55 и σ2 = 1,0125; cф= 0,96 – поправка на физические характеристикипотока при средней температуре воздухаtВП1 = 156,5 °C.Коэффициентиспользования поверхности нагрева, ψ= 0,85 для твердых топлив, тогда коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воздуху определяетсякак:Рисунок 5 – Изменение температуры дымовых газов и воздуха в ВП1Большая и меньшая разности температур между газом и воздухом:tб.ВП1 =Ѳ"ВП1 -t 'вз.ВП1 =125 – 30 = 95 K,tм.ВП1 =Ѳ'ВП1 -t"вз.ВП1 =302,6 – 283 = 19,6 K.Средняя разность температур между теплоносителями для противотока:Перепады температур газов ивоздуха:м.ВП1 =Ѳ'ВП1 -Ѳ"ВП1 =302,6 – 125 = 167,6 K,б.ВП1 =t"вз.ВП1 -t'вз.ВП1 =283 – 30 = 253 K.Параметры, учитывающие изменение температур теплоносителейи температурный напор междуними:Поправка на четырехкратно перекрестный ток воздуха ψ= 0,9, для которой средняя разность температур между газами и воздухом в воздухоподогревателе:tВП1 = ψtпрт.ВП1 =0,9 48 = 44 K.Тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя:Относительная погрешность расчета:Погрешность меньше 2 %, то есть расчет достаточно точный. Следовательно, температура газов на входе в первую ступень воздухоподогревателя Ѳ'ВП1 = 302,6 °C, их энтальпия I 'г.ВП1 = 3977 кДж/к, температура воздуха на выходе t"вз.ВП1 = 283 °C, его энтальпия I"0.вз.ПВ1 = 2542 кДж/кг.2.6 ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ ВТОРОЙ СТУПЕНИ (ВП 2)Полная поверхность нагреваВП1Н =9 000 м2. Диаметрнаружной трубы d = 51 мм, диаметр внутренней трубы dB= 48 мм. Компоновкатруб шахматная. Длинатрубы L = 5 м.Число ходов повоздуху n = 1. Шаги труб: поперечный s1 = 78 мм, продольный s2 = 51 мм. Относительныешаги труб: поперечный σ1=s1 / d = 1,529,продольный σ2 =s2 / d = 1,0. Числотруб в ряду поперек движения воздуха z1 = 150, число рядов вдоль движениявоздуха z2 = 76. Число параллельно включенных труб z0 = 11400. Площадь поперечного сечениятруб для прохода газовШирина сечения воздушногоканала b = 11,7 м, еговысота h = 4,96 м.Площадьпоперечного сечения для прохода воздуха:fв= bh-dhz1 =11,74,96 – 0,00514,86150 = 20,1 м2.Температурагазов на выходе из воздухоподогревателя Ѳ’ВП2=Ѳ’’ЭК2=604C, которой соответствует энтальпия газовI "г.ВП2= 7199 кДж/кг. Температуравоздуха на входе в ВП2 обычнопринимается t'вз.ВП2 = 469C, если нетдругих указаний. Энтальпия теоретического объема воздухаI 'вз.ВП2=I0х.в = 4285 кДж/кг.Отношение действительногообъема воздуха ктеоретически необходимому для воздухоподогревателя:"ВП2=Т-Т -плу=1,2 – 0,1 – 0,12 = 0,98.ЗдесьТ –коэффициент избытка воздуха в топке; Т – присосывоздуха в пылеугольную топку с твердым шлакоудалением,плу – присосы воздуха в систему пылеприготовления с ШБМ и промежуточным бункером пыли при сушкесушильным агентом (смесью воздуха с дымовыми газами). Тепловосприятие в воздухоподогревателе (ВП2):Здесь – присосы воздуха в первую ступень воздухоподогревателя.Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе (ВП2):tвп2=0,5(t 'вз.ВП2+t "вз.ВП2) =0,5 (283+ 469) = 376C.Энтальпия теоретическогообъема присосов воздуха при среднейтемпературе воздуха I0.прс.ВП2 = 3403 кДж/кг, тогда энтальпиядымовых газов на входе в воздухоподогреватель:I ‘’г.ВП2= I’г.ВП2– QВП2 / +0.прс.ВП1 == 7199-1734/0,996 – 0,03 3403 = 5560 кДж/кг,соответствует температура дымовых газов на входе в ВП2Ѳ'ВП2= 430C.Средняя температура газов ввоздухоподогревателе:ѲВП2= 0,5(Ѳ'ВП2+ Ѳ"ВП2) =0,5 (604 + 430) = 517C.Средняяскорость газов в трубахВП2:где Bp– рабочий расходтоплива на топку; Vr– объем дымовых газов ввоздухоподогревателе ВП2.Коэффициентконвективной теплоотдачи от дымовых газов к стенке при продольном обтекании пучков труб:α1 =αнсфсl=430,891 = 38,3 Вт/(м2K).Здесь cф– поправочный коэффициент при средней температурегазов ѲВП2= 517C и объемной доле водяных паров в продуктахт сгорания в газоходе ВП1 rH O 2= 0,0676; cl– поправка на относительную длину труб L/ dэ = 5/ 0,048 = 104;αн – номинальный коэффициент теплоотдачи для скорости газа wг= 15,2 м/с и эквивалентного диаметра dэ = dв = 0,048м:где fг– поперечное сечение труб для прохода газов; П – «смоченный»периметр.Средняяскорость воздуха в воздухоподогревателе:Здесь – теоретически необходимый объем воздуха для полногосгорания 1 кг топлива.Коэффициент конвективнойтеплоотдачи с воздушной стороны припоперечном обтекании шахматных трубных пучков определяется по номограмме:α2 =αнсzсsсф=9311,160,88 = 94,9 Вт/(м2K).Здесь αн – номинальный коэффициент теплоотдачи при среднейскорости воздуха wв= 12,7 м/спри наружного диаметре труб d = 51 мм;сz= 1 – поправочныйкоэффициент при числе рядов труб вдоль движения воздуха z2= 76; cs– поправка при относительных шагах труб σ1 = 1,529 и σ2 = 1; cф= 0,88 – поправка на физические характеристикипотока при средней температуре воздуха tВП2= 376 °C.Коэффициентиспользования поверхности нагрева, ψ= 0,85 для твердых топлив, тогда коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воздуху определяетсякак:Рисунок 5 – Изменение температуры дымовых газов и воздуха в ВП2Большая и меньшая разности температур между газом и воздухом:tб.ВП2=Ѳ"ВП2-t 'вз.ВП2=430 – 283 = 147 K,tм.ВП2=Ѳ'ВП2-t"вз.ВП2=604 – 469 = 135 K.Средняя разность температур между теплоносителями для противотока:Перепады температур газов ивоздуха:м.ВП2=Ѳ'ВП2-Ѳ"ВП2=604 – 430 = 174 K,б.ВП2=t"вз.ВП2-t'вз.ВП2=469– 283 = 186K.Параметры, учитывающие изменение температур теплоносителейи температурный напор междуними:Поправка на четырехкратно перекрестный ток воздуха ψ= 0,9, для которой средняя разность температур между газами и воздухом в воздухоподогревателе:tВП2= ψtпрт.ВП2=0,85115,1 = 99 K.Тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя:Относительная погрешность расчета:Погрешность меньше 2 %, то есть расчет достаточно точный. Следовательно, температура газов на выходе из второй ступенивоздухоподогревателя Ѳ'’ВП2= 430 °C, их энтальпия I 'г.ВП0= 5556 кДж/к, температура воздуха на выходе t"вз.ВП2= 469 °C, его энтальпия I"0.вз.ПВ2= 4285 кДж/кг.2.7 ВОДЯНОЙ ЭКОНОМАЙЗЕР ПЕРВОЙ СТУПЕНИ (ЭК1)Температура газов на входе вЭК1 (из расчета второй ступени воздухоподогревателя) Ѳ'ЭК1 = 430 °C, которой соответствует их энтальпия I 'г.ЭК1 = 5556 кДж/(кг K).Температурагазов на выходе из экономайзера (из расчета воздухоподогревателя первой ступени) Ѳ"ЭК1 = 302,6 °C, их энтальпияI "г.ЭК1 = 3977 кДж/(кгK).Теплота, отданная дымовыми газамив экономайзере:QЭК1 =(Iвх-Iвых+ЭК1I0прс)= (5556 – 3977 + 0,02265)0,996 = 1584 кДж/кг,где ЭК1 – присосы воздуха в газоходах первой ступени экономайзера; I0прс =I0х.в – энтальпия присосоввоздуха; φ – коэффициент сохранения теплоты в газоходах парогенератора. Рисунок 6 – Температурный режим в хвостовых поверхностях нагрева котла БКЗ-160-100Список использованной литературы1. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 2018, 256 стр.2. Липов Ю.М. «Тепловой расчет парового котла» Учебное пособие для вузов. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2020г.-176стр.3. Р.И. Эстеркин. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 2016. - 280 с.4. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник/ А.А.Александров, Б.А. Григорьев. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98 - М.: Издательство МЭИ. 2019.5. К. Ф. Роддатис, А. Н. Полторацкий. Справочник по котельным установкам. Москва: Энергоатомиздат, 2020 г.6. Инструкция по эксплуатации котла БКЗ-160-100 (ст. №14) Уфимской ТЭЦ -1.