Кафедра:
теплотехники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
з дисциплины:
„Котельные установки промышленных предприятий”
Исходные данные
Сорт (марка) топлива -
Межреченское Г
Тип котла - ТП-35
|
|
|
100 |
202 |
170 |
200 |
408 |
360 |
300 |
621 |
545 |
400 |
840 |
733 |
500 |
1066 |
925 |
600 |
1295 |
1122 |
700 |
1531 |
1325 |
800 |
1774 |
1529 |
900 |
2022 |
1732 |
1000 |
2278 |
1992 |
1100 |
2525 |
2157 |
1200 |
2778 |
2372 |
1300 |
3038 |
2587 |
1400 |
3302 |
2808 |
1500 |
3564 |
3029 |
1600 |
3830 |
3250 |
1700 |
4097 |
3470 |
1800 |
4365 |
3691 |
1900 |
4638 |
3918 |
2000 |
4908 |
4144 |
2100 |
5083 |
4371 |
tк -
30 ºС
tпв -
100ºС
tпс -
430ºС
Р - 3,7 МПа
Wр
- 8%
Ар
- 25,8 %
Sк
р
- 2,3%
Sор
р
- 0,8 %
Wр
макс
- 10% - влажность
Ар
макс
- 35,0 % - зольность
Wги
- 1,5 % - влажность гигроскопическая
Wп
- 1,55% - влажность 103
кг/ккал
Ап
- 5,01% - зольность 103
кг/ккал
Vг
- 38,01
% - выход летучих на горючую массу
Qг
б
- 8250 - теплота сгорания по бомбе, ккал/ кг
V0
= 5,66
VRO2
= 1,02
V0
N2
= 4,48
V0
Н2
О = 0,59
Vr
0
= 6,09
Qн
р
= 5250 ∙ 4,2 = 21630кДж/кг
Таблица 1-1 Присосы воздуха по газоходам Δα и расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α ''
Участки газового тракта |
Δα |
α '' |
Топка и фестон
|
0,10
|
1,25
|
Перегреватель (IIступень) |
0,03
|
1,28
|
То же (Iступень) |
0,02 |
1,30 |
Экономайзер стальной (IIступень)
|
0,03
|
1,33
|
Экономайзер стальной (Iступень) |
0,03
|
1,39 |
Воздухоподогреватель трубчатый (IIступень)
|
0,03
|
1,36
|
воздухонагреватель трубчатый (Iступень) |
0,03
|
1,42
|
Таблица 1-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора
Величина
|
Единицы
|
Газоходы
|
Топка и фестон
|
ІІ ступень перегревателя
|
І ступень перегревателя
|
ІІ ступень экономайзера
|
ІІ ступень воздухоподогревателя
|
І ступень экономайзера
|
ІІ ступень воздухоподогревателя
|
Коэффициент избытка воздуха средний |
-
|
1.25
|
1.28
|
1.3
|
1.33
|
1,36
|
1.39
|
1.42
|
vRO2
|
|
1.02 |
1.02 |
1.02 |
1.02 |
1.02 |
1.02 |
1.02 |
|
|
0.61
|
0.61
|
0.61
|
0.62
|
0.62
|
0.62
|
0.62
|
|
|
7.52
|
7.69
|
7.80
|
7.98
|
8.15
|
8.32
|
8.49
|
|
-
|
0.13
|
0.13
|
0.13
|
0.12
|
0.12
|
0.12
|
0.12
|
|
-
|
0.08
|
0.07
|
0.07
|
0.07
|
0.07
|
0.07
|
0.07
|
|
-
|
0.21
|
0.20
|
0.20
|
0.19
|
0.19
|
0.19
|
0.19
|
|
|
32.5
|
31.8
|
31.4
|
30.7
|
30.7
|
29.4
|
28.8
|
Таблица 1-3 Энтальпия теоретического объёма воздуха и продуктов сгорания топлива, кДж/кг.
V, ºС |
I0
B
= V0
(ct) в
|
IRO2
= =VRO2
(Cύ) RO2
|
I0
N2
=
= V0
N2
(Cύ) N2
|
I0
H2
O=V0
H2
O∙
∙ (Cύ) ∙H2
O
|
I0
r
= IRO2
+
+ I0
N2
+ I0
H2
O
|
25 |
221 |
- |
- |
- |
- |
100 |
748 |
173 |
583 |
90 |
846 |
200 |
1506 |
365 |
1165 |
180 |
1710 |
300 |
2281 |
571 |
1757 |
274 |
2602 |
400 |
3068 |
788 |
2361 |
351 |
3500 |
500 |
3872 |
1016 |
2975 |
469 |
4460 |
600 |
4698 |
1247 |
3602 |
571 |
5420 |
700 |
5542 |
1491 |
4239 |
677 |
6407 |
800 |
6396 |
1739 |
4897 |
788 |
7424 |
900 |
7251 |
1991 |
5569 |
890 |
8450 |
1000 |
8128 |
2247 |
6246 |
1018 |
9511 |
1100 |
9028 |
2507 |
6922 |
1137 |
10566 |
1200 |
9928 |
2772 |
7594 |
1258 |
11624 |
1400 |
12317 |
3305 |
9001 |
1510 |
13816 |
1600 |
13601 |
3843 |
10408 |
1771 |
16022 |
1800 |
15447 |
4390 |
11837 |
2041 |
18268 |
2000 |
17343 |
4940 |
13279 |
2335 |
20554 |
2200 |
19239 |
5495 |
14740 |
2596 |
22831 |
Таблица 1-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах кДж/кг
|
|
|
Участки газового тракта
|
Топка |
ІІ перегре-ватель |
І перегре-ватель |
ІІ
эконо-майзер
|
ІІ воздухоподогреватель
|
І
эконо-майзер
|
І воздухо-подогреватель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
848 |
714 |
1254
1349
1210
1289
1317
1341
1333
1349
1352
1358
1385
1371
974
|
1193
1230
1261
1280
1382
1231
|
1191
1210
1247
1278
1296
1404
|
1181
1215
1235
1273
1303
1322
|
1105 |
1153
1174
1204
1240
1259
|
1127 |
1177
1197
1228
1263
|
1148 |
1201
1220
|
200 |
1714 |
1512 |
2258 |
2304 |
2349 |
300 |
2608 |
2289 |
3363 |
3432 |
3501 |
3569 |
400 |
3528 |
3079 |
4452 |
4544 |
4636 |
4729 |
500 |
4477 |
3885 |
5565 |
5643 |
5759 |
5876 |
5992 |
600 |
5439 |
4712 |
6758 |
6853 |
6994 |
7135 |
700 |
6430 |
5565 |
7988 |
8100 |
8267 |
800 |
7451 |
6422 |
9057 |
9249 |
9378 |
9570 |
900 |
8492 |
7274 |
10311 |
10529 |
10674 |
10892 |
1000 |
9568 |
8366 |
11660 |
11911 |
12078 |
1100 |
10605 |
9059 |
12870 |
13142 |
1200 |
11668 |
9962 |
14159 |
1300 |
12760 |
10865 |
15476 |
1400 |
13868 |
11794 |
16817 |
1500 |
14969 |
12722 |
18150 |
1600 |
16086 |
13650 |
19499 |
1700 |
17207 |
14574 |
20851 |
1800 |
18333 |
15502 |
22209 |
1900 |
19480 |
16456 |
23594 |
2000 |
20614 |
17405 |
24965 |
2100 |
21349 |
18358 |
25939 |
Таблица 1-5 Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива
Величины |
Единица
|
Расчёт
|
Наименование
|
Обозначение |
Расчётные формулы или способ определения |
Располагаемая теплота топлива |
|
++ |
кДж/кг
|
21630+0+0=21630 |
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива |
|
По табл.4 - 3
|
%
|
0.5
|
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива |
|
То же
|
%
|
3
|
Температура уходящих газов
|
|
По заданию
|
|
100 |
Энтальпия уходящих газов
|
|
По - таблице
|
кДж/кг
|
2231 |
Температура воздуха в котельной |
|
По выбору
|
|
30 |
Энтальпия воздуха в котельной |
|
По - таблице |
кДж/кг |
221 |
Потеря теплоты с уходящими газами
|
|
|
%
|
|
Потеря теплоты от наружного охлаждения |
|
По рис.3 - 1
|
%
|
1.1 |
Сумма тепловых потерь
|
|
+++ |
%
|
8.5+0.5+3+1.1=13 |
К.П.Д. парогенератора
|
|
100 - |
%
|
100 - 13= 87 |
Коэффициент сохранения теплоты
|
|
1 - |
|
Паропроизводительность агрегата |
|
По заданию
|
|
9.72 |
Давление пара в барабане
|
|
То же
|
МПа
|
3.7 |
Температура перегретого пара |
|
То же
|
|
430 |
Температура питательной воды |
|
То же
|
|
100 |
Удельная энтальпия перегретого пара |
|
По табл. VI-8
|
кДж/кг
|
3290 |
Удельная энтальпия питательной воды |
|
По табл. VI-6
|
кДж/кг
|
390 |
Значение продувки |
|
По выбору |
% |
4.5 |
Полезно используемая теплота в агрегате
|
|
( - ) +
+ ( - )
|
кВт
|
|
Полный расход топлива
|
|
|
|
|
Расчётный расход топлива
|
|
|
|
|
Таблица 1-6 Расчёт конструктивных характеристик топки
Величины
|
Единица |
Расчёт
|
Наименование
|
Обозначение |
Расчётные формулы или способ определения |
Активный объём топочной камеры |
|
По конструктивным размерам |
|
206 |
Тепловое напряжение объёма топки:
расчётное
допустимое
|
|
/
По табл.4 - 3
|
кВт/
кВт/
|
210
|
Количество горелок
|
|
По табл. III - 10
|
шт.
|
2 |
Теплопроизводи-тельность горелки
|
|
1.25 |
МВт
|
|
Тип горелки
|
-
|
По табл. III - 6
|
-
|
ТКЗ - ЦКТИ, ГУ - 11 №3 |
Таблица 1-7 Расчет полной площади поверхности стен топки Fст
и площади лучевоспринимающей поверхности топки Нл
Величина |
Единица |
Стены топки |
Выходное окно топки |
Суммарная площадь |
Наименование |
Обозначение |
Фронтовая и свод |
Боковые |
задняя |
Общая площадь стены и выходного окна |
Fст
|
м2
|
74 |
87 |
41 |
20 |
222 |
Расстояние между осями крайних труб |
b |
м |
4,66 |
4,072 |
4,66 |
4,66 |
-
|
Освещенная длина труб |
lосв
|
м |
13,8 |
9,9 |
8,5 |
4,3 |
- |
Площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью:
полная
покрытая торкретом
открытая
|
F
Fзакр
Fоткр
|
м2
м2
м2
|
64,4
14
50,4
|
80,6
15
65,6
|
39,6
39,6
|
20,0
20,0
|
204,6
29
175,6
|
Наружный диаметр экранных труб |
d |
мм |
60 |
60 |
60 |
60 |
- |
Шаг экранных труб |
s |
мм |
110 |
110 |
80 |
- |
- |
Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены) |
l |
мм |
60 |
60 |
60 |
-
|
- |
Отношение |
s/d |
- |
1,83 |
1,83 |
1,33 |
- |
- |
Отношение |
l/d |
- |
1 |
1 |
1 |
- |
- |
Угловой коэффициент экрана |
x |
- |
0,90 |
0,90 |
0,96 |
1,00 |
- |
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
Hл.откр
|
м2
|
45,4 |
59,4 |
38,2 |
20,0 |
163 |
Площадь лучевоспринимающей поверхности экранов, покрытых торкретом |
Hл.закр
|
м2
|
14 |
15 |
- |
- |
29 |
Таблица 1-8 Поверочный расчёт теплообмена в топке
Величины
|
Единица
|
Расчёт
|
Наименование
|
Обозна-
чение
|
Расчётные формулы или способ определения |
Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности |
|
По конструктивным размерам
|
|
192 |
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
|
То же
|
|
163
|
Площадь лучевоспринимающей поверхности закрытых экранов |
|
То же
|
|
29
|
Полная площадь стен топочной камеры |
|
То же
|
|
222 |
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности |
|
|
-
|
|
Эффективная толщина излучающего слоя пламени
|
|
3.6 |
|
|
Полная высота топки
|
|
По конструктивным размерам
|
|
10.6 |
Высота расположения горелок |
|
То же
|
|
2.6 |
Относительный уровень расположения горелок |
|
/ |
-
|
0.245 |
Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке |
|
0.59 - 0.5
|
-
|
0.59-0.50.245=0.467
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки |
|
По табл.4 - 3
|
-
|
1.2
|
Присос воздуха в топке
|
|
По табл.2 - 1
|
-
|
0.1 |
Присос воздуха в системе пылеприготовления |
|
То же
|
-
|
0.1 |
Температура горячего воздуха |
|
По предварительному вибору
|
|
350 |
Энтальпия горячего воздуха
|
|
По - таблице
|
кДж/кг
|
3143.5 |
Энтальпия присосов воздуха |
|
То же
|
кДж/кг
|
229.2 |
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом
|
|
(--) +
+ (+)
|
кДж/кг
|
(1.2 - 0.1 - 0.1) 3143.5 +
+ (0.1+0.1) 229.2 = 3189.34
|
Полезное тепловыделение в топке
|
|
+
+-
|
кДж/кг
|
+ 3189.34= 24708
|
Адиабатическая температура горения |
|
По - таблице
|
|
1906 |
Температура газов на выходе из топки |
|
По предварительному вибору
|
|
1000 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
|
По - таблице
|
кДж/кг
|
11850 |
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания |
|
|
кДж/ (кгК)
|
|
Объёмная доля:
водяных паров
трёхатомных газов
|
|
По табл.1 - 2
То же
|
0.08
0.14
|
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов |
|
+ |
-
|
0.08 + 0.14 = 0.22 |
Произведение
|
|
|
МПа
|
0.1∙ 0.22 ∙ 3.35 = 0.074 |
Коэффициент ослабления лучей:
трёхатомными газами
золовыми частицами
частицами кокса
|
|
По рис.5 - 5
По рис.5 - 6
По п.5 - 2
|
1/ (МПа)
1/ (МПа)
1/ (МПа)
|
9.6
0.057
10
|
Безразмерные параметры
|
|
По п.5 - 2
То же
|
0.5
0.1
|
Коэффициент ослабления лучей топочной средой
|
|
++ |
1/ (МПа)
|
9.6 ∙ 0.22 + 0.057 ∙ 18.5 + 10 ∙ 0.5 ∙0.1= =3.67 |
Суммарная сила поглащения топочного объёма |
|
|
3.67 0.13.35 = 1.23 |
Степень черноты факела
|
|
По рис.5 - 4
|
-
|
0.77
|
Степень черноты топки
|
|
По рис.5 - 3
|
-
|
0.91 |
Тепловая нагрузка стен топки
|
|
|
кВт/
|
|
Температура газов на выходе из топки |
|
По рис.5 - 7
|
|
1115 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
|
По - таблице
|
кДж/кг
|
13360 |
Общее тепловосприятие топки |
|
(-) |
кДж/кг
|
0.988 (25126 - 13360) = 11625 |
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки |
|
|
кВт/
|
|
Таблица 1-9 Поверочный расчёт фестона
Таблица 1-10 Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
Размеры и характеристики |
Единица
|
Ступень |
наименование |
обозначение |
Расчётная ф-ла или способ определения |
I
|
II
|
Диаметр труб |
|
По конструктивным размерам |
|
38/32 |
38/32 |
Кол-во труб в ряду (поперёк газохода) |
|
То же |
шт. |
40 |
40 |
Кол-во труб в ряду (по ходу газов) |
|
То же |
шт. |
22 |
6 |
Средний шаг труб:
поперечный
продольный
|
|
То же |
|
110
82
|
110
104
|
Расположение труб в пучке |
То же |
- |
коридорное
|
коридорное
|
Характер омывания |
- |
То же |
- |
поперечное
|
поперечное
|
Средняя длина змеевика |
|
То же |
|
1.65
|
3.5
|
Суммарная длина труб |
|
То же |
|
1450
|
840
|
Полная площадь поверхности нагрева |
|
|
|
174
|
102
|
Площадь живого сечения на входе |
|
|
|
7.2
|
11.4
|
То же, на выходе |
|
|
|
4.7
|
9.4
|
Средняя площадь живого сечения газохода |
|
|
|
5.7
|
10.2
|
Кол-во параллельно включённых змеевиков (по пару) |
|
По конструктивным размерам |
шт. |
40
|
40
|
Площадь живого сечения для прохода пара |
|
|
|
0.032
|
0.032
|
Таблица 1-11 Поверочный расчёт второй ступени перегревателя
Таблица 1-12 Конструктивный расчёт первой ступени перегревателя
Таблица 1-13. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
Величины |
Единица
|
Ступень |
Наименование |
Обозна-
чение
|
I |
II |
Диаметр труб:
наружный
внутренний
|
|
|
32
26
|
32
26
|
Расположение труб |
- |
- |
шахматное
|
шахматное
|
Кол-во труб в горизонтальном ряду |
|
шт. |
16 |
16 |
Кол-во горизонтальных рядов труб |
|
шт. |
38 |
12 |
Шаг труб:
поперёк потока газов (по ширине)
вдоль потока газов (по высоте)
|
|
|
90
56
|
90
56
|
Относительный шаг труб:
поперечный
продольный
|
/
/
|
2.8
1.75
|
2.8
1.75
|
Площадь поверхности нагрева |
|
|
250 |
80 |
Размеры сечения газохода поперёкдвижения газов |
|
|
4.3
1.49
|
4.3
1.49
|
Площадь живого сечения для прохода газов |
|
|
4.2 |
4.2 |
Кол-во параллельно включённых труб (по воде) |
|
шт. |
32 |
32 |
Площадь живого сечения для прохода воды |
|
|
0.017 |
0.017 |
Таблица 1-14. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
Величины |
Обозна-
чение
|
Единица
|
Ступень |
Наименование |
I |
II |
Диаметр труб:
наружный
внутренний
|
|
|
40
37
|
40
37
|
Длина труб |
|
|
3.4 |
3.4 |
Расположение труб |
- |
- |
шахматное
|
шахматное
|
Кол-во ходов по воздуху |
|
2 |
2 |
Кол-во труб в ряду поперёк движения воздуха |
|
шт. |
70 |
70 |
Кол-во рядов труб вдоль движения воздуха |
|
шт. |
34 |
34 |
Шаг труб:
поперечный
(поперёк потока воздуха)
продольный
(вдоль потока воздуха)
|
|
|
56
44
|
56
44
|
Относительный шаг труб:
поперечный
продольный
|
/
/
|
-
|
1.4
1.1
|
1.4
1.1
|
Кол-во параллельно включённых труб (по газам) |
|
шт. |
2400 |
2400 |
Площадь живого сечения для прохода газов |
|
|
2.4 |
2.4 |
Ширина сечения воздушного канала |
|
|
4.3 |
4.3 |
Площадь живого сечения для прохода воздуха |
|
|
2.1 |
2.1 |
Площадь поверхности нагрева |
|
|
1000 |
1000 |
Средняя высота воздушного канала |
|
|
1.7 |
1.7 |
Таблица 1-15 Поверочный расчёт второй ступени экономайзера
Таблица 1-16 Поверочный расчёт первой ступени воздухоподогревателя
Таблица 1-17 Поверочный расчёт второй ступени воздухоподогревателя
Таблица 1-18 Конструктивный расчёт первой ступени экономайзера
Таблица 1-19 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора
Таблица 1-20 Распределение температурного перепада и тепловосприятий между ступенями воздухоподогревателя и экономайзера
|