Опис топкового пристрою в газощільному виконанні з двозавитковими пальниками. Характеристики середовища і тепловий баланс у газоповітряному тракті котла. Розрахунок теплообміну та вибір пальникового пристрою, його економічна та екологічна оцінка.
Аннотация к работе
Опис топково-пальникового пристрою Характеристики середовища у газоповітряному тракті котлаОригінальне Т-образне компанування котла, наявність в топковій камері двосвітного екрану, що ділить топку на дві однакові за розмірами полутопки, організація у нижній частині екранів запалювального поясу, організація рециркуляції димових газів у нижню частину топки - все це притягує увагу до конструкції та роботи цього котла. Мінеральна частина палива у процесі його згоряння при деякій температурі переходить у рідкий стан і утворює оплавлену або спікшуся порувату масу - шлак, котра у деяких випадках може привести к порушенню роботи топки. Економічно вигідно застосовувати топки з рідким шлаковидаленням при спалюванні низькореакційних палив (антрацит, напівантрацит, худі камяні вугілля), а також палив з низькою температурою плавлення золи, які в топках з твердим шлаковидаленням викликають сильне шлакування топкових екранів. Оптимальна температура газів на виході з топки для палива АШ становить 1000-1150ОС. Враховуючи великі розміри даного котла, а також те, що він працює на паливі АШ, температуру газів на виході з топки приймаємо 1050ОС.Основною радіаційною характеристикою продуктів згоряння служить критерій поглинальної здатності (критерій Бугера): Bu = k•p•s, (4.14) де k - коефіцієнт поглинання топкової среди, розраховується по температурі і складу газів на виході з топки. IMG_d4cab1e5-82c0-445f-83f3-1cac0e5ffac4 визначається за формулою: IMG_8349a560-51d7-479e-b790-d057f8df4510 , (4.19) де М - безрозмірний параметр розподілу температур по довжині (уздовж осі пальників) топки, який залежить від виду спалюваного палива, способу його спалювання, типа пальникових пристроїв і розміщення їх в топковій камері. Температуру газів на виході з топки можна визначити за формулою, <ОС:> МДЖ/кг: Теплова потужність топки показує кількістб тепла, що поступає в топку за одиницю часу. Теплова потужність пальника показує яка кількість тепла подається в топку пальником за одиницю часу.В даному проекті запропонований розрахунок топки котла з паропродуктивністю D=640 т/г для вироблення перегрітої пари тиском При цьому визначені характеристики продуктів згорання на виході з топки, коефіцієнт корисної дії (ККД) котла і витрата палива. Також зроблений техніко-економічний розрахунок, в якому визначин термін самоокупності котла і розглянуті питання охорони праці і навколишнього середовища. В результаті отримані наступні результати: коефіцієнт корисної дії (ККД) котла Спроектована топка відповідає стандартам по техніці безпеки і охороні навколишнього середовища, її можна використовувати для отримання пари в кліматичному поясі України при дотриманні техніки безпеки.
Вывод
Перелік джерел інформації
Вступ
У наш час все більш актуальним стає питання збереження тепла та найбільш ефективного використання енергоресурсів. Зростання світових цін на нафту й газ і одночасне збільшення потреб населення та промислових підприємств на електроенергію робить вирішення цього питання невідкладним. Одним з рішенням цього питання є інтенсивне використання котельних установок, працюючих на більш дешевому паливі, наприклад, на кам’ному вугіллі.
Досить відомо, що в Україні одними з головних виробників тепла та електроенергії є ТЕС, на яких експлуатуються великі парові котли з високою паропродуктивністю і високими параметрами пари. До таких котлів належить і котел Таганрогського котельного заводу - ТП-100, що працює на досить дешевому вугіллі АШ. Низькореакційні здібності палива АШ можно компенсувати вдалими конструкторськими рішеннями щодо інтенсифікації процесу згоряння даного палива.
Оригінальне Т-образне компанування котла, наявність в топковій камері двосвітного екрану, що ділить топку на дві однакові за розмірами полутопки, організація у нижній частині екранів запалювального поясу, організація рециркуляції димових газів у нижню частину топки - все це притягує увагу до конструкції та роботи цього котла.
Отже, темою даної випускної кваліфікаційної роботи бакалавра є розробка топково-пальникового пристрою котла паропродуктивністю 640 т/г, який працює на кам’яному вугіллі марки АШ.
1. Опис котла
1.1 Конструкція котла
Котел ТП-100 паропродуктивністю 640 т/г для роботи у блоці з турбіною 200 МВТ . Топкова камера розташована у центральному висхідному газоході, а праворуч і ліворуч від неї, у двох симетрично розташованих бокових опускних газоходах, розташовані хвостові нагрівальні поверхні.
Фронтальний та тиловий екрани у нижній частині мають ухил під кутом 300 к горизонталі з напрямом к центру полутопок.
Топкова камера з рідким шлаковидаленням по всій висоті розділена двосвітним екраном на дві однакові за обємом камери.
Котел має зварний барабан з низьколегованої сталі (марки 16ГНМ).
Пальникові пристрої - вихрові двозавиткові, розташовані у два яруси на бокових стінах топкової камери у кількості 16 шт.
Ширмовий пароперегрівач розташовується на вході у кожний горизонтальний газохід.
Труби екранів під ширмами пароперегрівача утворюють два виступи, призначення яких є відтиснення газових потоків до середини топки. Завдяки цьому покращується омивання газами ширмового та конвективного пароперегрівачів і зростає теплосприймання.
Усі екрани виконані з труб діаметром 60 х 6 мм, з кроком 64 мм, із сталі 20. Нижня частина екранів топкової камери й холодних лійок ошипована і вкрита хромитовою масою, утворюючи запалювальний пояс.
Тип парогенегатора - з природньою циркуляцією води. Тиск перегрітої пари РПЕ=15,2МПА. Температура перегрітої пари ТПЕ =5700С. Температура живильної води тж.в.=2350С.
1.2 Аналіз якості палива
Паливо - донецький АШ марки Д.
Елементарний склад палива у відсотках, %:
IMG_a3fe4fa1-c1c4-4979-ae6f-52102f233bb0 ;
IMG_d2e5ddbe-5a61-4900-9a39-fb9b93370f9d
;
IMG_41682fdf-6442-4c16-bb38-7aa3e79d154a
;
IMG_a8e69b25-ccec-4aed-8b3c-a6c0497cf39d
;
IMG_734477f8-228b-40d8-bf46-b22b84d52e76
;
IMG_7a26fcba-1ae2-479f-b45a-989d2769ef98
;
IMG_1249ca9f-2f21-47ca-b2d5-47036c794201
.
Нижча теплота згоряння, ккал/кг:
IMG_6a45da26-2b5e-4b8a-8d63-9de881a9f135 = 5390.
Вихід летючих на суху беззольну масу, %: Vdaf=3,5 [1, табл.1, с.153].
Vdaf<28, отже дане паливо низькореакційне.
Вологість, зольність та сірчистість палива оцінюють за наведеними характеристиками, відповідно
У якості температурних характеристик золи прийняті температури плавкості t1, t2, t3.
Мінеральна частина палива у процесі його згоряння при деякій температурі переходить у рідкий стан і утворює оплавлену або спікшуся порувату масу - шлак, котра у деяких випадках може привести к порушенню роботи топки. Окрім цього, більшість компонентів мінеральної частини палива мають аморфну структуру і тому переходять з твердого стану у рідкий, поступово разм’якшуючись у деякому інтервалі температур. У результаті цього встановити фіксовану температуру плавлення мінеральної частини палива неможливо, доводиться розглядати температурні інтервали плавлення й характерні точки цього процесу. Розрізнюють легкоплавку та тугоплавку золу. Фіксують температуру трьох характерних моментів зміни форми зразка: 1. - температура початку деформації - t1 =11000С;
2. - температура розм’якшення - t2 -12000С;
3. - температура початку рідкого стану t3= 12500С.
Показником плавкості золи вважають температуру початку рідкого стану t3,.Ця температура є одним із важливих факторів при виборі типу шлаковидалення.
1.3 Вибір системи пилоприготування і млинів
Для котла продуктивністю 640т/г на паливі АШ приймається схема пилоприготування с проміжним бункером і кульовими барабанними млинами КБМ 400/800 (К50). У кількості двох.
У пилоприготувальній установці [3] с промбункером легко можна одержати тонкий і добре висушений пил, що необхідно для ефективного й економічного спалювання палива з відносно невеликим виходом летючих. Паливо підігрівається гарячим повітрям з температурою 250-4000С із повітропідігрівника. Наявність промбункера підвищує надійність установки [4]. Цьому сприяє також зв’язок млинових пристроїв окремих агрегатів за допомогою пилових шнеків, що дозволяють, якщо буде потреба, подавати паливо від одного котла к іншому. У системі пилоприготування з проміжним бункером також є можливість повністю завантажувати млинове обладнання. К недолікам системи слід віднести збільшення витрат на обладнання.
1.4 Вибір типу шлаковидалення
Вибір типу шлаковидалення один з важливих моментів проектування топково-пальникового пристрою котла.
Економічно вигідно застосовувати топки з рідким шлаковидаленням при спалюванні низькореакційних палив (антрацит, напівантрацит, худі камяні вугілля), а також палив з низькою температурою плавлення золи, які в топках з твердим шлаковидаленням викликають сильне шлакування топкових екранів.
Для забезпечення рідкого шлаковидалення необхідно, щоб температура газів у стін нижньої частини топки і у районі поду була вища за температуру текучесті шлаку, тобто ?г > тнр ., де тнр = t3 (50ч100)0С -температура нормального рідкотекучего стану.
Переваги топкових пристроїв з рідким шлаковидаленням у порівнянні з твердим видаленням шлаку полягає у наступних основних моментах: - при спалюванні того самого виду палива втрати з механічним недопалом q4 у випадку рідкого шлаковидалення знижуються приблизно на 30%;
- загальна теплова напруга топкового об’єму виявляється у середньому на 20% выше.
Це значить, що ущільнювання нижньої частини топки зменшують присоси повітря в топкову камеру, що приводить до деякого сниження витрат з газами, що виходять. У топках з рідким шлаковидаленням помітно скорочуються витрати на золоуловлюючі пристрої [2].
Разом з тим топки з рідким шлаковидаленням мають і ряд недоліків: - збільшується втрата тепла з високотемпературним шлаком q6, що у багато разів перевищує зменшення втрати q4 (механічний недопал);
- знижується діапазон робочих навантажень за умовами виходу рідкого шлаку;
- зростання температурного рівня у ядрі смолоскипа веде до збільшення виходу шкідливих оксидів азоту;
- не всяке паливо можна спалювати із забезпеченням рідкого виходу шлаку. Якщо для палив з відносно легкоплавкою золою (t3=1150ч13000С) не виникають затруднення, то при значенні t3>13500C необхідно провести розрахунок забезпечення виходу рідкого шлаку [2].
У даному випадку паливо - антрацитовий штиб АШ, вихід летючих -
IMG_78e2c3a4-5b63-43d4-85b9-0ecdb674660e = 3,5%; наведена вологість - 1,58%; початок рідкоплавкого стану - 12500С; істинно рідкий стан - 12800С.
Тому приймаємо рідке шлаковидалення (РШВ).
1.5 Температура газів на виході з топки
Температура газів на виході з топки
IMG_f7b31b00-a66e-4839-8e3b-ba16c4592453 ,ОС, характерезує кількість теплоти, що сприймається променесприймаючими поверхнями нагріву, огороджуючими топковий об`єм, а також умови надійності і економічної роботи поверхонь нагріву котла, розташованих за топковим обємом.
Оптимальна температура газів на виході з топки для палива АШ становить 1000-1150ОС. За оптимальної температури досягається мінімальні витрати палива на котел взагалі. Зниження цієї температури призводить до підвищення витрати на топкові екрани (внаслідок зниження інтенсивності променевого теплообміну) та до збільшення витрати металу на всі конвективні поверхні нагріву (за рахунок зниження температурних напорів). Підвищення температури на виході з топки більше оптимальної ускладнює умови роботи металу, в основному пароперегрівників, що потребує використання дорогих сталей аустенітного класу.
На практиці дотримання оптимальної температури на виході з топки пов"язано з рядом труднощів. Дану температуру приймаємо на підставі рекомендацій [1, с.66]. Враховуючи великі розміри даного котла, а також те, що він працює на паливі АШ, температуру газів на виході з топки приймаємо 1050ОС. Отримати температуру більш близьку до оптимальної неможливо тому, що теплову напругу топкового об"єму не можна занижати, оскільки необхідно буде знизити ступінь екранованості топки. Це викличе більші втрати з зовнішнім охолодженням, а також збільшить товщину обмуровки.
1.6 Повітряний баланс топки
В залежності від виду спалюємого палива, типу шлаковидалення і конструктивного оформлення огородження топкової камери (газощільна топка чи ні) визначається коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки
IMG_51468426-3be0-4b7c-83a5-d57b4f123772 .
При подачі частини повітря через скидальні сопла, коефіцієнт подачі повітря в пальники визначається за виразом:
- доля повітря по відношенню к теоретично необхідному для повного спалювання палива, що подається через скидальні сопла;
IMG_514b0250-1e17-4c77-b3da-ffdc599d89e5
.
IMG_4af3e22b-1ffd-4a98-9622-1507becd1fdf
.
2. Характеристики середовища у газоповітрянному тракті котла
2.1 Вибір температури гарячого повітря
У залежності від виду палива, системи шлаковидалення та пилоприготування потрібен різний підігрів повітря [1. табл.II-10. c.72].
При спалюванні вугілля марок АШ для інтенсифікацїї запалення пилу доцільно пил у топку транспортувати гарячим повітрям, а сушильний агент із млинової системи подавати через скидні пальники. Так як було прийняте рідке шлаковидалення, у [1] рекомендовано підігрівати повітря до 380-4000С. Приймаємо ТГП = 4000С.
Температура гарячого повітря визначає компонування конвективної шахти котла. При підігріві повітря до 4000С необхідно застосовувати двоступінчастий повітропідігрівник (ПП). Поміж сходами ПП у розсічку звичайно встановлюється економайзер. Виходячи із цього, компонування горизонтального газоходу й конвективної шахти буде наступним: 1) топкова камера;
2) первинний пароперегрівник ППЕ;
3) вторинний пароперегрівник ППЕ;
4) друга сходинка ПП;
5) экономайзер;
6) перша сходинка ПП.
2.2 Повітряний баланс котла
Загальний вид рівняння для знаходження коефіцієнту надлишку повітря у відходящих газах:
IMG_b2f9b2ca-9d21-4705-8a82-d2bae1cda1c8 ,(2.1) де
IMG_fc52fe0b-bb13-48b3-90fd-4cf1dbf0a272 - присоси повітря в окремих поверхнях нагріву;
i - індекс поверхні нагріву за ходом димових газів.
Присоси у топці: ??т=1,2.
Прийнявши компонування конвективной шахти котла, визначимо присоси і коефіцієнти надлишку повітря в газоходах котла [1, табл.XVI, c.198].
Присоси у системі пилоприготування: ?пл=0,1; присоси в пароперегрівачі ППЕ: ??ппе= 0,03; присоси у повітропідігрівнику 2-ої сходинки ПП
2.3 Розрахунок обємів повітря й продуктів згоряння
Розрахунок обємів повітря і продуктів згоряння виконується на підставі даних про склад робочої маси палива. Об"єми продуктів згоряння і повітря виражаються в кубічних метрах за нормальних умов на 1 кг твердого палива.
Теоретичні об"єми повітря і продуктів згоряння (коефіцієнт надлишку повітря a = 1) при спалюванні твердого палива визначаються наступним чином.
Теоретична кількість повітря, м<3/кг:>
IMG_e56f92dc-98eb-4898-801c-3c622b8bb328 ; (2.3)
IMG_ee514cd1-9a2c-4006-8d78-676768214d4c
.
Теоретичні об"єми продуктів згоряння, отримані при повному згорянні палива з теоретично необхідною кількістю повітря (? = 1), м<3/кг:>теоретичній об"єм азоту, м<3/кг:>
IMG_eca2ee2e-f0eb-4d95-aea0-6010fbde5611 ; (2.4)
IMG_fae73f49-bd20-4cf5-bb3e-8d6d012235e5
.
Теоретичний об"єм трьохатомних газів, м<3/кг:>
IMG_0934bcea-a861-468f-88d7-58bd45b1018f ; (2.5)
IMG_e7bf8de5-0e26-4171-b997-9b1fae3fc6c8
.
Теоретичний об"єм водяної пари, м<3/кг:>
IMG_2e278171-dc7d-4c14-b46f-1bf8930f237d ; (2.6)
IMG_fa6ea4f8-6a5c-4f39-b2bd-cfc9083d4b8e
.
Об"єм водяної пари, м<3/кг:>
IMG_6d279f8a-ced6-4c61-9214-190b687106a6 ; (2.7)
IMG_20028237-3a69-4ce4-a4a6-42cee50f3508
.
Об"єм димових газів, м<3/кг:>
IMG_e183a83d-c298-4df4-b9a5-a93ae2b175de ; (2.8)
IMG_76472524-b651-44cd-814c-66aa5c39ba79
.
Обємні долі трьохатомних газів:
IMG_cf94daf1-45e4-498f-9c32-584a1a5cd667 ; (2.9)
IMG_3351b379-2942-410b-b07f-59fc1f7cc248
;
IMG_2914c1a6-9140-4905-8247-c87fb197d842
; (2.10)
IMG_26ac7cdd-53d8-4cd9-9aff-45bc88274395
.
Обємна сумарна частка трьохатомних газів:
IMG_75a36a8e-0828-4c69-8b0d-331cf51a3f74 ; (2.11)
IMG_df19b915-cc29-4d38-a0d4-b09e77c7a9de
.
Маса димових газів, кг/кг:
IMG_b35a8a8e-e1e8-4e06-83c9-4934e9eec86f ; (2.12)
IMG_383f2903-15e3-49bc-a7e0-e8215e7bdb46
.
Безрозмірна концентрація золи у димових газах:
IMG_b3eefaf8-373e-4f67-9320-80097d69d18b , (2.13)
IMG_478561af-6889-47b0-b9e9-fc22d87d587f
[1, табл.XVII, c.200], доля виносу шлаків;
IMG_a5436cb1-0051-4fbb-8417-9ceaa7c35685
.
Значення обємів газів, обємних долей на виході з топки і котла для відповідних значень наведені у таблиці 2.1 [1, табл.4-1, с.17].
Температура відхідних газів за котлом ТВІД вибирається за умовою ефективного використання тепла палива та витрати металу на хвостові поверхні нагріву. При виборі температури відхідних газів варто враховувати, що при спалюванні високосірчастих та високовологих палив можлива низькотемпературна корозія хвостових поверхонь нагріву і, у першу чергу, повітропідігрівника.
Для повного виключення корозії поверхні нагріву, при відсутності спеціальних мір захисту, температура металевої стінки повинна бути приблизно на 100С вище температури точки роси димових газів, але це призведе до значного превищення температури відхідних газів над економічними їх значеннями, що приведені в [1, табл.II-8, c.71], тобто повинна виконуватися умова:
IMG_6d4a06f3-0efe-4ab4-93d3-3251f47da2f7
IMG_2ec94ec2-4a17-4b20-a7b2-fa345a0c2ca0 .
IMG_5053364c-162a-4792-bfb2-0a00e8e5da11 (2.14)
Температура точки роси димових газів ТР залежить від температури конденсації вологи ТКОН при парціальному її тиску у газах та наведеному складу сірки у робочому паливі
Визначимо температуру конденсації водяної пари, димових газів [1. табл.XXIII. c.204] при парціальному тиску водяної пари. Так як топкова камера працює без наддуву, то абсолютний тиск Р=1кгс/см2 або Рн2о=1кгс/см2 і температура конденсації ТКОН=99,09<0С.>
IMG_d36922ef-b93b-4c46-9f80-caf606ac91c8 .
Рекомендації з вибору температури відхідних газів наведені у [1. табл.II. c.72] і повинна бути не нижче пропонованої.
Оптимальне значення твід вибирається на основі техніко-економічних розрахунків. Приймаємо твід =128<0С.>Для виключення корозії повітропідігрівника нижній куб виконується змінним.
2.5 Розрахунок ентальпій повітря і продуктів згоряння
Ентальпії повітря і продуктів згоряння розраховуються на 1 кг твердого палива за нормальних умов (0ОС і 101,3 КПА).
Ентальпія газів при a = 1,0 і температурі JOC, КДЖ/кг:
IMG_08f806d8-dc6b-4e15-8b72-c11c45802059 , (2.16) де
IMG_5aa92ee7-4de0-4582-8797-27e36cdd0827 ,
IMG_57a47fe8-e6d4-4b86-9cfc-153e442747b3 ,
IMG_fc13ec93-9ab3-4ccd-9620-de2a18eb6dd5 - ентальпія відповідно CO2, N2, H2O приймається по [1, табл.XIII, с.179].
Ентальпія теоретично необхідної кількості повітря при температурі JOC, КДЖ/м<3:>
IMG_50ebece7-d087-478b-acdd-d67241843d99 , (2.17) де
IMG_3a34aff8-e18d-4ad4-bc4f-ec988cde668a - ентальпія повітря, приймається по [1, табл.XIII, с.179].
Ентальпія золи розраховується за формулою, КДЖ/кг:
IMG_6fc94b2a-0126-4b55-aca4-dc6a09c13c2a , (2.18) де
IMG_504ba4d4-0534-40d0-ad85-40e5fa273ecb - зольність робочої маси палива;
IMG_2812c107-af21-4624-97fb-6c005e69729e - ентальпія 1 кг золи, приймається по [1, табл.XIII, с.179].
Ентальпія димових газів на 1 кг палива при a >1, КДЖ/кг:
IMG_5093948b-165e-4c3f-9e5e-374be055a787
. (2.19)
Дані розрахунку ентальпій продуктів згоряння зводяться в
IMG_8a1e2013-a04e-460f-a03a-81b60f83beed таблицю (таблиця 2.2). При складанні таблиці для кожного
IMG_4f7eb115-5d3c-42a3-99e7-dffe64ce684f визначаються значення I в області, що перекриває очікуємий діапазон температур у газоході.
Таблиця 2.2 - Ентальпії повітря і продуктів згоряння.
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/м<3:>
IMG_e960cd33-2bae-413b-ab4c-a8311aab66ec (3.1)
3.1 Наявна теплота в загальному випадку визначається за формулою, КДЖ/кг:
IMG_61ed58dd-2430-403f-9947-b2c43e174c8f [I, глава 5, с. 20-22]. (3.2)
Нижча теплота згоряння
IMG_c4d42c06-0c6e-416f-885f-5a3820f64f91 для палива АШ береться із [I, табл.1 с.153], КДЖ/кг:
IMG_b493c74b-751c-4f55-a829-c8553be1ac95 =22584.
Тепло, шо вноситься у котел з повітрям, при підігріві його поза котлом парою, відпрацьованим теплом и т.п.
IMG_a7714540-7e38-4022-a0cc-c769955c9b9d , КДЖ/кг: Зовнішній підігрів повітря не приймається, отже:
IMG_aa4620ea-42e7-44ce-980c-5687f9db3bd8 =0.
Фізичне тепло палива
IMG_d9631319-a7d2-4cf5-890a-d9bb2e1bbfba 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:
IMG_378e0f54-87ad-4993-b17d-fc8a04ef07d4 =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 QK. Розрахунок топки ведеться для роботи на твердому паливі АШ, тому: Q<К=0.>
Отже, наявна теплота палива, КДЖ/кг:
IMG_11b2d58c-5e5b-497c-a880-0ed69b214e24 =
IMG_2a8f4a3b-3d67-416a-ba52-8b2320c74142 =22584.
3.2 Втрати теплоти у котлі
Втрати теплоти у котлі визначаються як:
IMG_db7bd4ca-1274-44a6-8000-e939995cc926 ; (3.3)
Втрата теплоти з відхідними газами визначається як різниця ентальпій продуктів згоряння на виході з котла і холодного повітря, %:
IMG_fb7c7d82-276c-4ec6-b6f8-e00631fc6ce6 , (3.4) де
IMG_37153cfa-e118-4df4-925b-6312db8f5907 - ентальпія відхідних газів, при надлишку повітря
IMG_7c1b1166-4484-40f9-b461-758465af447a і температурі відхідних газів
- ентальпія холодного повітря, КДЖ/кг (КДЖ/м3), (визначається по таблиці 2.2);
IMG_2d18a0a2-2111-4418-bf39-acbbe14e0135
- 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, %: q<2=>
IMG_866d538a-cf98-45ed-8c77-5a7459a25970 <.>
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:
IMG_5c42ec66-46d4-48cf-ada4-8a17e4e1ce52 ; (3.5)
IMG_037dfcba-12a1-46a3-965c-d864ed0c04a0
. де
IMG_bbe8cc68-9c8f-4281-aab2-859e2e7674a0 - ККД котла, визначається по (3.8).
Втрати з теплом шлаку q6 вводяться у розрахунок для всіх твердих палив при камерному спалюванні з рідким шлаковидаленням, %:
IMG_28e9430e-bda4-4652-9243-a36b49624ca8 (3.6) де
IMG_e07b6396-e798-40cf-b426-8f05bcd88c1c - доля золи у шлаку;
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:
IMG_d1debb16-d839-44ad-81cb-b542d0ae0505 , (3.11) де
IMG_5562d2b2-5a06-4622-9e66-d06f567fb37a и
IMG_5f2a4d24-36ff-4003-a203-dfed78bf093c - гідравлічний опір перегрівника і економайзера. Гідравлічний опір пароперегрівника не повинен перевищувати ~ 10% робочого тиску пари [1, c.74], МПА:
IMG_f0cadc53-d2ca-4d85-a32d-290b7d013234 ; (3.12)
IMG_87b4df8d-e2ff-4efa-a18f-061d803dca25
Тиск в барабані, МПА:
IMG_e20376ea-88fd-438f-8015-ae837a0de688 ; (3.13)
IMG_01d158ac-e7ed-4a1d-a796-3346fed5bd07
.
Гідравлічний опір економайзера, МПА:
IMG_0640da47-8204-4336-b322-de0caf6ede04 ; (3.14)
IMG_4d7b6fdb-3bcf-4416-a026-50a2ddf78100
.
Тиск живильної води, МПА:
IMG_31f9723c-05a4-4449-9752-6a28531d0ff5 ; (3.15)
IMG_2e8f3061-bee5-4317-8e34-229c3c9ea4ca
.
Ентальпія перегрітої пари
IMG_871804ac-a7dd-4fb6-9bec-6d3b98d346c6 3512,2 КДЖ/кг , визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску
IMG_1e08b19d-e505-4083-a056-66107e68884f 15,2 МПА. Ентальпія живильної води
IMG_9d98471f-5b8c-4a59-92ba-c18680a215e2 1039,1 КДЖ/кг, визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску
IMG_e28c8b8b-5f74-4596-86d0-5a3cde9e4eb4 16,85 МПА і температурі
IMG_c7814df6-5e5e-4c98-b688-84a4adb16ad3 235ОС. Ентальпія води на лінії насичення
IMG_9ab026b4-8dc8-4c48-882f-6abea67fec8b 1680,2 КДЖ/кг, визначається по таблицях термодинамічних властивостей води і водяної пари по тиску
Для підрахунку сумарних обємів продуктів згоряння, повітря і теплоти, відданої газами в поверхнях нагріву, вводиться розрахункова витрата палива, яка визначається за формулою, кг/с:
IMG_1af511d2-d3eb-43a4-baed-4296a4c053ad ; (3.17)
IMG_0f399af1-9b25-4b11-b471-506ade4c265c
.
Розрахунок системи пилоприготування, пальників та паливоподачі ведеться по повній витраті В, а тяги і дуття по розрахунковій витраті
IMG_4137e449-fb8d-4644-9e80-4086c8e49cb4 .
4. Розрахунок теплообміну в топковій камеріВ даному проекті запропонований розрахунок топки котла з паропродуктивністю D=640 т/г для вироблення перегрітої пари тиском
IMG_09d229b2-5461-4169-a3ff-5217d89c0ea7 МПА і температурою
IMG_d633901e-104a-450c-885a-d1d65d5a075b ОС.
При цьому визначені характеристики продуктів згорання на виході з топки, коефіцієнт корисної дії (ККД) котла і витрата палива. Також зроблений техніко-економічний розрахунок, в якому визначин термін самоокупності котла і розглянуті питання охорони праці і навколишнього середовища.
В результаті отримані наступні результати: коефіцієнт корисної дії (ККД) котла
IMG_b6fa117d-e3cd-4850-aa36-5759a9f7ec78 %;
· витрата палива 5,93 т/г;
температура газів на виході з топки
IMG_123f24e6-b20f-43fd-a7ac-de36afd5d755 1132,5<ОС;>· термін самоокупності котла - 7 років.
Спроектована топка відповідає стандартам по техніці безпеки і охороні навколишнього середовища, її можна використовувати для отримання пари в кліматичному поясі України при дотриманні техніки безпеки.
Перелік джерел інформації
Перелік джерел, на які надані посилання у тексті
1 Кузнецов Н.В. и др. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) - Москва "Энергия", 1973.
3 Методические указания к выполнению квалификационной работы бакалавра по направлению 6.0905 "Энергетика" (для студентов всех форм обучения) - Харьков, 2004.
11 Справочник по гигиене труда / Под. Ред. Д.Е.Карпова; Медицина 1979г. ГОСТ 12.1.007-78. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. - Введ.01.01.89.
12 ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрация общие требования безопасности. Введ.01.01.91г.
13 СНИП 2.04.05-91 отопление, вентиляция, кондиционирование. Москва "Стройиздат"- 1981.
14 Снип II-4-79 Естественное и искусственное освещение. Москва "Стройиздат"-1981.
15 Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении - Москва: "Машиностроение", 1978.
16 Сборник правил и руководящих материалов по котлопроизводству. М.: Надра, 1974.
17 Правила техники безопасности при эксплуатации теплотехнического оборудования электростанций и тепловых сетей. М.: Энергоатомиздат,1984.