Тепловой ( поверочный расчет) котла

 

Продолжение таблицы 10
1	2	3	4		5	6
8 Относительный поперечный шаг	σ2		σ2 = 110/51	(94)	2,15	2,15
9 Температура дымовых газов перед 2 кп	Θ'I	°С	Из расчета топки		470	470
10 Энтальпия дымовых  газов перед 2 кп	I'I		По Iθ диаграмме		9000	9000
11 Температура дымовых газов за 2 кп	Θ"I	°С	Задаемся		400	200
12 Энтальпия дымовых газов за 2 кп	I"I		По Iθ диаграмме		7200	3800
13 Теплота, отданная продуктами сгорания	Qб		где φ – коэффициент  сохранения теплоты. Qб 400 = 0,971(9000-7200+0,05. 379) Qб 200 = 0,971(9000-3800+0,05.379)	(95)	17666	5068
14 Расчетная средняя  температура потока продуктов сгорания	ΘсрI	°С	ΘсрI 400 = (470+400)/2 ΘсрI 200 = (470+200)/2	(96)	435	335
15 Температурный напор	Δt	°С	где tк – температура воды при Р = 1,4 МПа; tк = 194,1 °С. Δt 400 = 435–194,1                          Δt 200 = 335 –194,1	(97)	204,9	104,9
16 Средняя скорость продуктов сгорания во 2 кп	ω	м/с	ω300 = 1,2 .13. ((435+273)/1,07 .273) ω500=0,145·12,8·((335+273)/1,07·273)	(98)	5,1	5,2

 

Продолжение таблицы 10
1	2	3	4		5	6
17 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности 2 кп	αк		, где αn – коэффициент теплоотдачи (Л1, рис. 6.1). αn400 = 33; αn200 = 39. Сz400 = Сz200 = 1. Сs400 = Сs200 = 1. Сф400 = 1,16; Сф200 = 1,11. αк400 = 33·1,16·1·1 αк200 = 39·1,11·1·1	(99)	43	38
18 Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков	S	м	S = 0,9 . 0,051((4 .0,112/3,14. 0,0512) –1)	(100)	0,23	0,23
19 Суммарная поглощательная  способность 3х атомных газов	PS	мМПа	РS = 0,1·0,23		0,023	0,023
20 Коэффициент ослабления  лучей трехатомных газов	Кr	1/м· мПа	По номограмме (Л1, рис. 5.4)		17	19
21 Суммарная оптическая толщина	KPS	мМПа	KPS400 = 17·0,247·0,23 KPS200 = 19·0,247·0,23	(101)	0,97	1,08
22 Степень черноты газового потока	а		По номограмме (Л1, рис. 5.6)		0,6	0,68
23 Коэффициент теплоотдачи	αн		По номограмме (Л1, рис. 6.1)		25	18
24 Коэффициент теплоотдачи,  учитывающий передачи теплоты излучения в кп нагрева	αл		СГ400 = 0,95; СГ200 = 0,92 (Л1, рис. 6.4). αл400 = 44·0,6·0,95 αл200 = 28·0,68·0,92	(102)	25	18
25 Суммарный коэффициент  теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева	αТ		ζ = 1. αт400= 1. (43+25)   αт200= 1. (18+38)	(103)	68	56
Продолжение таблицы 10
1	2	3	4		5	6
26 Коэффициент теплопередачи	К		Ψ = 0,85 (Л1, рис. 6.2). К400 = 0,85·68 К200 = 0,85·56	(104)	58	48
27 Температурный напор для испарения с конвективной поверхности	Δt	°С	∆t400=470–400/ log(470–194,1/ /400–194,1)) ∆t200=470–200/ log(470–194,1/ /200–194,1))	(105)	233	207
28 Количество теплоты  при поверхности нагрева 1 м3	Qт		Qт 400=58 .12,5 .233/0,08 .1000 Qт 200= 48 .12,5 .207/0,08 .1000	(106)	2112	1553

 

10 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА

По уравнению теплового баланса  определяем количество теплоты, которое  должны отдавать продукты сгорания, если принятая температура уходящих газов θ"_эк = 150 °С.

Количество теплоты, кДж/м³, определяется по формуле

 

         (107)

 

где I'_эк и I"_эк – соответственно энтальпии продуктов сгорания на входе и выходе из экономайзера, кДж/м³;

Δα_эк – присос воздуха в экономайзере;

I_вв – энтальпия внутреннего воздуха, подаваемого в топку котла, кДж/м³.

I'_эк = 5450 кДж/м³ при θ'_эк = 390 °С.

I"_эк = 2788 кДж/м³ при θ"_эк = 150 °С.

Q_б = 0,971·(5450-2788+0,1·379);

Q_б = 3738 кДж/м³.

Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой  в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера, кДж/кг, по формуле

 

           (108)

 

где i'_эк – энтальпия питательной воды на входе в экономайзер;

i'_эк = 444 кДж/м³ при t_п.в = 106 °С .

Д – производительность котла, кг/с;

Д_пр – расход пара на продувку, кг/с.

i"_эк = (0,08^.2788/1,11^.0,044)+444

i"_эк = 637 кДж/кг.

 

Определяем температуру питательной  воды на выходе из экономайзера, °С, по формуле

 

            (109)

 

t"_эк = 637/4,19;

t"_эк = 152°С.

Полученная температура воды на выходе из экономайзера меньше, чем температура насыщенного пара на выходе из верхнего барабана котла.

 

.            (110)

 

194,1-180 = 14,1 < 20 °С.

Принимаем к установке чугунный водяной экономайзер.

В зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания определяем температурный напор, °С, по формуле

 

            (111)

 

где Δt_б = θ'_эк-t"_эк;

Δt_м = θ"_эк-t_п.в.

Δt_б = 270-180;

Δt_б = 90 °С.

Δt_м = 150-105;

Δt_м = 45 °С.

Δt = (270-180)/ln(190/45);

Δt = 104 °С.

 

 

Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с, по формуле

 

          (112)

 

где θ_эк^ср – средняя температура продуктов сгорания в экономайзере, °С;

F_эк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м².

Среднюю температуру продуктов сгорания, °С, определяем по формуле

 

            (113)

 

θ_эк^ср = (270+150)/2;

θ_эк^ср = 160 °С.

Площадь живого сечения определяем по формуле

 

            (114)

 

где f_эк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (одна труба) принимаем по Л1, табл. 6.3, f_эк = 0,12 м²;

а – количество труб в одном  ряду (принимаем не менее 3 и не более 10), а = 6.

f_эк = 0,12·6;

f_эк = 0,72 м².

ω_г = 0,08·14((260+273)/(0,72·273));

ω_г =3.04 м/с.

Определяем коэффициент теплопередачи  продуктов сгорания в экономайзере, Вт/м²К, по формуле

 

            (115)

 

где κ_н и С_г – определяются по Л1, рис. 6.9.

К = 14,7.

Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, м², по формуле

 

           (116)

 

Н_эк = (10³·2622·0,02)/(14.7·45);

Н_эк = 55 м².

По полученной площади поверхности  нагрева окончательно устанавливаем  его технические характеристики. Для чугунного экономайзера определяем общее число труб n, шт., и число рядов m, шт., по формулам

 

            (117)

 

где Н_тр – площадь поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны, м² (принимаем по Л1, табл. 6.3), Н_тр = 2,18 м².

 

             (118)

 

n = 55/2,18;

n = 24.

m = 24/6;

m =4

Согласно расчетам принимаем экономайзер  с системой ВТИ по площади Н_эк = 55 м² и числом труб в ряду 4.

 

 

 

11 ВЫБОР ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ

Питательные устройства состоят из необходимого количества питательных  насосов и системы емкости (питательных  баков), предназначенных для хранения запаса питательной воды. Питательные устройства являются одним из ответственных элементов котельной установки, т. к. современные барабанные котельные имеют незначительный запас воды. Поэтому прекращение питания котла водой даже очень короткое время может привести к полному испарению ее и следовательно к выходу из строя котельного агрегата.

Определяем производительность насоса, м³/ч, по формуле

 

            (119)

 

где n – количество котлов, n = 2.

Д = 4.

V_н.п = 1,2·4·2;

V_н.п = 9,6 м³/ч.

Определяем напор насоса, МПа, по формуле

 

           (120)

 

где Р_б – давление в барабане котла, МПа, Р_б = 1,4 МПа;

Р_д – давление в деаэраторе, МПа, Р_д = 0,15 МПа.

Н_п.н = 1,15·(1,4-0,15);

Н_п.н = 1,44 МПа.

 

Выбираем 3 центробежных питательных  насоса с электроприводом типа ЭПН и центробежный конденсатный насос типа КС.

Таблица 11 – Центробежный питательный  насос с электроприводом типа ЭПН

Подача, м3/ч	Напор, МПа (м)	Частота вращения, об/мин	Электродвигатель		Габариты, мм			Масса агрегата, кг
			марка	мощность, КВт	длина	ширина	высота
5	1,44	3000	АМ-51-2	6	780	160	1405	152

 

Таблица 12 – Центробежный конденсатный насос типа КС

Подача, м3/ч	Напор, МПа (м)	Частота вращения, об/мин	Электродвигатель		Габариты, мм			Масса агрегата,  кг
			марка	мощность, КВт	длина	ширина	высота
20	18	2900	4А80А2	1,5	1535	410	860	64

 

12 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

С ростом промышленного производства увеличивается загрязнение атмосферы Земли и ее водоемов вредными химическими соединениями, содержащихся в выбрасываемых продуктах сгорания и жидких стоках.