Расчетно-пояснительная записка. к курсовому проекту по дисциплине:

к курсовому проекту по дисциплине:

«Теплогенерирующие установки»

на тему: «Расчет и подбор оборудования

отопительной котельной»

Выполнил: студент гр. ГТ-41

Антипов Ю.В.

Проверил: Кущев Л. А.

Белгород 2012

Министерство образования и науки РФ

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

ЗАДАНИЕ

На комплексное проектирование теплогенерирующей установки (ТГУ)

Студент: Антипов Ю.В. группа: ГТ-41

Тема курсового проекта: «Расчет и подбор оборудова­ния котельной»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Тип котельного агрегата ‒ ДКВР-6,5-13-250

2. Паропроизводительность, т/ч ‒ 13

3. Теплопроизводительность, МВт (Гкал/ч) ‒ 4,88 (4,20)

4. Давление пара, МПа (кг/см²) ‒ 13

5. Температура пара на выходе из котла ‒ 194

6. Температура питательной воды, ^оС ‒ 95

7. Вид и марка топлива ‒ каменный уголь,Донец

8. Потери в тепловых/паровых сетях ‒ 2 %

9. Процент возврата конденсата 80 % - при температуре 80 ^оС

10. Источник водоснабжения ‒ река Донец

Дата выдачи задания «____» _________________ 2012 г.

Руководитель проектирования ______________ / _________ /

БГТУ им. В.Г. Шухова, ГТ-41

КП ТГУ 10709811 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Кущев Л. А.

№ Докум.

Антипо Ю.В.

Разработ.

Проверил

Подп.

Дата

Лист

Изм

Лист

3

Литер.

Листов

.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика парового котла..............................................................

1.1 Технические характеристики котла ДКВР.............................................

1.2 Устройство и принцип работы котла серии ДКВР...............................

1.3 Циркуляционная схема котла ДКВР......................................................

1.4 Эксплуатационные параметры...............................................................

2.Тепловой расчет котельного агрегата......................................................

2.1 Расчет низшей теплоты сгорания топлива и подбор топочного устройства.......................................................................................................

2.2 Расчет теоретических и действительных объемов воздуха и продуктов сгорания........................................................................................

2.3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.......................................

3. Тепловой баланс теплогенератора...........................................................

3.1 Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива......................

3.2 Расчет теплообмена в топке...............................................................

3.3 Расчет пароперегревателя.................................................................

3.4 Расчет конвективного пучка труб.....................................................

3.5 Расчет водяного экономайзера.........................................................

4. Оборудование котельной.........................................................................

4.1 Устройство и эксплуатация оборудования котельных....................

4.2 Расчет тепловой схемы производственной котельной....................

4.3 Подбор оборудования котельной....................................................

4.4 Аэродинамический расчет котельной..............................................

4.5 Выбор и расчет схемы водоподготовки..........................................

5. Заключение ..............................................................................................

Библиографический список..........................................................................

БГТУ им. В.Г. Шухова, ГТ-41

КП ТГУ 10709811 2012

ВВЕДЕНИЕ

Кущев Л. А.

№ Докум.

Антипов Ю.В

Разработ.

Проверил

Подп.

Дата

Лист

Изм

Лист

4

Литер.

Листов

.

ВВЕДЕНИЕ

Тепловая энергия – один из основных видов энергии, используе­мой человеком для обеспечения необходимых условий его жизне­дея­тельности как для развития и совершен­ствования общества, в ко­тором он живет, так и для создания благоприятных условий его быта. Тепловая энергия, производимая человеком из первичных ис­точников энергии, в основном ис­пользуется для получения электри­ческой энергии на тепловых электро­станциях, для технологических нужд промыш­ленных предприятий, для отопления и горя­чего водо­снабжения жилых и общественных зданий.

Тепло­генерирующей установ­кой называют совокуп­ность устройств и меха­низмов для производст­ва теп­ловой энер­гии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха. Водяной пар исполь­зуют для технологических нужд в промышлен­ности и сельском хозяйстве, для приведения в движение паро­вых двига­телей, а также для нагрева воды, направ­ляемой в дальнейшем на нужды отопления, вентиляции и горяче­го во­доснабжения. Горячую воду и подогретый воздух исполь­зуют для отопления производ­ственных, общест­венных и жилых зда­ний, а также для коммуналь­но-бы­товых нужд населе­ния. Теплогене­рирующие уста­новки предна­значены для производства тепловой энер­гии из первичных источников энергии, которыми яв­ляются: органи­ческое и ядерное топливо, солнечная и геотер­мальная энергия, го­рючие и тепловые отходы промыш­ленных произ­водств.

БГТУ им. В.Г. Шухова, ГТ-41

КП ТГУ 10709811 2012

ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРОВОГО КОТЛА

Кущев Л. А.

№ Докум.

Антипов Ю.В

Разработ.

Проверил

Подп.

Дата

Лист

Изм

Лист

Литер.

Листов

.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРОВОГО КОТЛА

1.1 Технические характеристики котла ДКВР

Паровые котлы ДКВР-2,5; 4; 6,5; 10; 20 с газомазутными топками – двухбарабанные, вертикально-водотрубные, предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Преимущества:

- надежная гидравлическая и аэродинамическая схема работы котла обеспечивает высокий КПД – до 91%.

- низкий уровень затрат на эксплуатацию и обслуживание.

- котел ДКВР имеет сборную конструкцию, что позволяет монтировать его в котельной, не разрушая стен, и быстро подключить к уже существующим системам.

- возможен перевод котла с одного вида топлива на другой.

- широкий диапазон регулирования производительности (от 40 до 150% от номинала) позволяет использовать котел с максимальной эффективностью и значительно экономить затраты на теплоэнергоснабжение.

- возможность перевода котла в водогрейный режим.

- конструкция котла позволяет использовать под заказ различные варианты комплектации КИПиА, в том числе автоматизированными горелками.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

1.2 Устройство и принцип работы котла серии ДКВР

Конструктивная схема котлов серии ДКВР паропроизводительностью до 10 т/ч одинаково независима от используемого топлива и применяемого топочного устройства.

Котел имеет верхний длинный и нижний короткий барабаны, расположенные вдоль оси котла, экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. Для устранения затягивания пламени в пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом топочная камера котлов ДКВР-2,5; ДКВР-4; ДКВР-6,5 делится шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. На котлах ДКВР-10 камера догорания отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучках при поперечном омывании труб.

Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла – асимметричные. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб.

Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб на днищах имеются овальные лазы размером 325 × 400 мм.

Барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давление 1,4 МПа изготавливаются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки 13 мм. Экраны и кипятильные пучки котлов выполняются из стальных бесшовных труб.

Для удаления отложений шлама в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32 × 3 мм.

Пароперегреватели котлов типа ДКВР, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.

Пароперегреватели – одноходовые по пару, обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану, одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая – подвижной.

1.3 Циркуляционная схема котла ДКВР

Питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по последним рядам труб конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВР-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран – опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

Все котлы снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.

Котлы ДКВР-2,5, ДКВР-4 и ДКВР-6,5, поставка которых может осуществляться одним транспортабельным блоком и в разобранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката.

Котлы ДКВР-10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.

Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой:

- предохранительные клапаны,

- манометры и трехходовые краны к ним,

- рамки указателей уровня со стеклами и запорные устройства указателей уровня,

- запорные вентили и обратные клапаны питания котлов,

- запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя,

- запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателей),

- запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями),

- запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего барабана при растопке котлов (для котлов ДКВР-10),

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

- вентили для спуска воды из нижнего барабана,

- запорные вентили на линии ввода химикатов,

- вентили для отбора проб пара.

Для котлов ДКВР-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана. На газоходах котлов устанавливается чугунная гарнитура.

1.4 Эксплуатационные параметры

Многочисленные испытания и длительный опыт эксплуатации большого числа котлов ДКВР подтвердили их надежную работу на пониженном по сравнению с номинальным давлении. Минимальное допустимое давление (абсолютное) для котлов ДКВР-2,5; 4; 6,5; 10; 20 равно 0,7 МПа (7 кгс/см2).

С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепло- выми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлениях.

Элементы котлов рассчитаны на рабочее давление 1,4 МПа, безопасность их работы обеспечивается установлен- ными на котле предохранительными клапанами.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа комплектация котлов экономайзерами не изменяется, так как в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет более 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Ростехнадзор.

БГТУ им. В.Г. Шухова, ГТ-41

КП ТГУ 10709811 2012

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Кущев Л. А.

№ Докум.

Антипов Ю.В

Разработ.

Проверил

Подп.

Дата

Лист

Изм

Лист

Литер.

Листов

.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

2.1. Расчет низшей теплоты сгорания топлива и подбор топочного устройства

Низшую теплоту сгорания газообразного топлива , кДж/м³, определяют по известному процентному содержанию от­дельных газов, входящих в состав данного топлива , кДж/м³.

,

где СО, H₂, H₂ S, С_m Н_n– содержание соответствующего га­за, об. %; Q , Q , Q , Q –низшая теплота сгорания дан­ного газа, входящего в состав газообразного топ­лива, кДж/м³.

Основанием для выбора топочного устройства яв­ляются: тип и производительность теплогенератора; вид и характеристики топлива.

К основным характеристикам топочных устройств относятся:

- тепловое напряжение зеркала горения q_зг, кВт/м²;

- тепловое напряжение топочного объема q_v, кВт/м³;

- потери теплоты от химической неполноты сгора­ния q₃, %;

- потери теплоты от механической неполноты сгорания q₄, %;

Выбор коэффициента избытка воздуха и присосов в газоходах теплогенератора. Коэффициент избытка воздуха по мере движе­ния продуктов сгорания по газоходам теплогенератора увеличивается. Это обусловлено тем, что давление в газоходах теплогенераторов с уравновешенной тягой меньше давления окружающего воздуха и через

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

неплот­ности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимается в зависимости от типа топочного уст­ройства и вида сжигаемого топлива.

Значение расчетного коэффициента избытка воз­духа в отдельных сечениях газового тракта теплоге­нератора с уравновешенной тягой определяют суммиро­ванием коэффициента избытка воздуха на выходе из топки с присосами воздуха в газоходах, расположен­ных между топкой и рассматриваемым сечением

,

где – расчетный коэффициент избытка воздуха на вы­ходе из рассматриваемого элемента; – сумма присосов воздуха во всех газохо­дах, расположенных между топкой и рассматриваемым сече­нием газового тракта.

Принимаем =1.15

Значения расчетных присосов воздуха в от­дельных элементах теплогенератора принимают на ос­нове обобщенных данных эксплуатации агрегатов.

2.2. Расчет теоретических и действительных объемов возду­ха и продуктов сгорания

Расчет теоретических объемов возду­ха и продук­тов сгорания (при ).Все объемы воздуха и продуктов сгорания рас­считы­вают на 1 м³ га­зооб­разного топлива. Расчеты производят в следующей по­следовательности:

Вычисляют теоретический объем воздуха, не­обхо­димый для полного сгорания газообразного топлива, м³/м³

;

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

где m – число атомов углерода; n – число атомов водорода.

Рассчитывают теоретические объемы продук­тов сгорания для сухого газообразного топ­лива, м³/м³:

– объем трехатомных газов

;

– объем азота (двухатомных газов)

;

– объем водяных паров

,

где d_гт– влагосодержание газообразного топ­лива, отнесенное 1 м³ сухого газа, г/м³.

Расчет действительных объемов воз­духа и про­дуктов сгорания (при ). Расчет ведут в следующей последовательности:

1. Определяют объем воздуха при , м³/кг (м³/м³)

=1,15∙9,52=10,95м³/м³

2. Объемы продуктов сгорания твердых, жидких и га­зообразных топлив при отличаются от теоретиче­ских на величину объемов воздуха и водяных паров, поступающих в теплогенератор за счет избы­точного воздуха (присосов атмосферного воздуха).

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

Так как присосы воздуха не содержат трех­атом­ных газов, то действительный объем этих газов не зависит от коэффициента избытка воздуха и во всех газоходах остается постоянным, т.е равным теоретиче­скому объему.

;

– объем двухатомных газов, м³/кг (м³/м³)

;

– объем водяных паров, м³/кг (м³/м³)

;

– суммарный объем дымовых газов, м³/кг (м³/м³)

;

3. Объемные доли трехатомных газов и во­дяных паров , равные парциальным давлениям этих газов при общем давлении P = 0,1 МПа, соответ­ственно равны

Определяют суммарную объемную долю трехатомных газов и водяных паров

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

2.3. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

При выполнении расчетов энтальпию воздуха и продуктов сгорания относят к 1 кг твердого, жидкого или к 1 м³ газообразного топлива. Расчет энтальпий производят при фактических коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхностей, так как эти темпера­туры неизвестны.

Определение энтальпий производят в следующей последовательности:

1. Вычисляют энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур для твердого и жидкого топлив, кДж/кг и газообраз­ного топлива, кДж/м³

,

где (ct)_в – энтальпия 1 м³ воздуха, кДж/м³.

2. Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания , кДж/кг (кДж/м³), рассчитывают для всего выбранного диапазона температур

,

где (ct) ,(ct) ,(ct) – энтальпии 1 м³ соот­ветственно трехатомных газов, азота и водяных паров, кДж/м³.

Удельную энтальпию трехатомных газов (ct) счи­тают равной удельной энтальпии диоксида углерода (ct) .

3. Определяют энтальпию продуктов сгорания, при коэффициенте избытка воздуха >1, кДж/кг (кДж/м³)

,

Результаты расчетов энтальпий продуктов сгора­ния по всем поверхностям нагрева теплогенератора сводят в таблицу 2.3.

По данным табл. 2.3 на миллиметровой бумаге стро­ят график зависимости энтальпии продуктов сго­рания от температуры It-диаграмму (рис. 2.1).

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

It-диаграмма позволяет в последующих расчетах определить для заданного коэффициента избытка воз­духа энтальпию продуктов сгорания при любой их тем­пературе и наоборот.

Таблица 2.3

Энтальпия продуктов сгорания (It-таблица)

			, кДж/кг (кДж/м3)
Коэффициенты избытка воз­духа по участкам газового тракта
				X	X	X
				X	X	X
				X	X	X
			X		X	X
			X		X	X
			X		X	X
			X	X		X
			X	X		X
			X	X		X
			X	X	X
			X	X	X
			X	X	X

БГТУ им. В.Г. Шухова, ГТ-41

КП ТГУ 10709811 2012

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА

Кущев Л. А.

№ Докум.

Антипов Ю.В

Разработ.

Проверил

Подп.

Дата

Лист

Изм

Лист

4

Литер.

Листов

.

3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА

3.1. Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива

Тепловой баланс теплогенератора выражает равен­ство теплоты, поступившей в агрегат, сумме по­лезно использованной теплоты и всех тепловых по­терь, имею­щихся при его работе.

Цель составления теплового баланса – вычислить коэффициент полезного действия теплогенератора и оп­ределить необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляют применительно к ус­тановившемуся тепловому состоянию теплогенератора. Все статьи теплового баланса принято относить к 1 м³ газообразного топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид, кДж/кг (кДж/м³)

,

где – располагаемая теплота; Q₁ – полезно использованная теплота; Q₂ – потери теплоты с уходящими газами; Q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгора­ния; Q₄ – потери теплоты от механической непол­ноты сгорания; Q₅ – потери теплоты всеми элементами теплоге­нера­тора в окружающую среду (потери от наруж­ного охлаждения); – потери теплоты в виде физической теп­лоты шлака.

Распола­гаемая теплота на 1 м³ газообразного топлива, кДж/м³

.

Для упрощения расчетов в курсовой работе можно при­нимать для газообразного топлива

.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

Если статьи теплового баланса выразить в отно­сительных величинах (процентах от располагаемой теп­лоты , то уравнение теплового баланса примет вид

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл.

Величину полезно использованной теплоты Q₁(q₁) прямым путем определить нельзя, так как заранее неиз­вестно количество сжигаемого топлива. Поэтому Q₁(q₁) можно найти из уравнений теплового баланса лишь после определения всех потерь теплоты.

Далее расчет осуществляем в следующей последо­вательности:

1. Потери теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий продуктов сгорания, уходящих из теплогенератора, и холодного воздуха, %

,

где – энтальпия уходящих дымовых газов, кДж/м³,при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух; –коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, берется в сечении газохода после последней поверхности нагрева; I – энтальпия теоретического объема холод­ного воздуха, кДж/кг (кДж/м³)

,

где (ct)_хв–энтальпия 1 м³ холодного воздуха, кДж/м³, оп­ределяется в зависимости от темпера­туры холодного воздуха t_хв, которую при отсутствии специальных указаний принимают t_хв = 30^оС.

Энтальпию уходящих дымовых газов I_ух находят по It-диаграмме при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух. При этом температурой t_ух следует задавать­ся.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

2. Расчетные потери от химической q₃, %,и меха­нической q₄, %, неполноты сгорания топлива принимают из расчетных характеристик топок.

q₃ = 0,8 %, q₄ = 0 %,

3. Потери теплоты в окружающую среду (от на­ружного охлаждения) q₅, %, для стационарных тепло­генерато­ров принимают в зави­симости от паропроизводительности котельного агре­гата и наличия хвостовой поверхности.

q₅ = 1,4 %,

4. Коэффициент полезного действия теплогенера­тора (брутто) находят по уравнению обратного ба­ланса, %

= q₁ =100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл);

= q₁ =100 – (5,2 +0,8 + 0+ 1,4 + 0)=92,6 %

5. Номинальный расход топлива определяют по формуле, м³/ч

,

где Д_пп, Д_нп – количество выработанного пара, перегретого и насыщенного соот­ветст­венно, кг/ч; Д_пр – расход воды на продувку теплогенера­тора, кг/ч, причем

,

где Р – непрерывная продувка, %; учитывается только при Р 2, в курсовой работе следует прини­мать Р = 2–7%; i_пп – энтальпия перегретого пара при давлении и тем­пературе в барабане теплогенератора, кДж/кг; i_нп– энтальпия сухого насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг; i' – энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла, кДж/кг; i_пв– энтальпия питательной воды, кДж/кг, оп­ределяют по ее температуре и давлению на входе в теплогенератор.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

6. Расчетный расход топлива определяют по фор­муле м³/ч

,

3.2. Расчет теплообмена в топке

При проектировании и эксплуатации теплогенери­рующих установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств. Конструктивный расчет производится только при разработке новых агрегатов конструкторскими бюро заводов-изготовителей или при реконструкции топочных камер существующих теплоге­нераторов.

При поверочном расчете топки по ее тепловым и конструктивным характеристикам определяют темпера­туру дымовых газов на выходе из топки , °С.

Передача теплоты в топке к лучевоспринимающим поверхностям происходит в основном излучением. Доля конвективного теплообмена относительно мала и им при расчете топки пренебрегают.

Поверочный расчет однокамерных топок произво­дят в следующей последовательности:

1. Для камерных топок проверяют только тепловое напряжение топочного объема.

Тепловое напряжение зеркала горения, кВт/м²

,

где R_зг–площадь зеркала горения, м².

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

2.Полезное тепловыделение в топке определяют по формуле, кДж/м³

,

где Q_в–теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/м³.

Величина Q_вскладывается из теплоты горячего воздуха и холодного, присосанного в топку

,

где –коэффициент избытка воздуха в топке; – присосы воздуха в топку; V⁰ –теоретически необходимое количество воздуха, м³/м³; с_в–объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м^3.К), с_в = 1,3кДж/(м^3.К); –температура воздуха после подогрева в воз­духоподогревателе, °С; –температура холодного воздуха, °С, = 30°С.

По Jt-диаграмме (см. рис. 2.1) по значению J = Q_топределяют теоретическую (адиабатическую) темпера­туру горения топлива t_а, °С (Т_а, К).

t_а = 1950°С; Т_а = 2223 К.

3. Вычисляют параметр М, зависящий от относи­тельного положения максимума температуры пламени по высоте топки.

При сжигании газа и мазута

М = 0,54 – 0,2X_т .

Параметр Х_т характе­ризует относительное положение максимума температу­ры топочных газов, которое для камерных топок с верхним отводом газов и горизонтальным положением осей горелок определяют по формуле

,

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

где h₁–расстояние от нижней плоскости топки до плоскости максимальных температур, м; h₂–расстояние от нижней плоскости топки до середины ее выходного окна, м.

М = 0,54 – 0,2∙0,93=0,35 .

Под нижней плоскостью топки следует понимать: при сжигании газа и мазута – под топки, при сжига­нии твердого топлива – середину холодной воронки. Максимум температур практически совпадает с уровнем расположения осей горелок.

4. Определяют среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхно­сти топки

,

где H_л – полная лучевоспринимающая поверхность топки, м², принимают по прил.1; F_ст – полная поверхность стен топки, м²; коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева, учитывающий снижение ее тепловосприятия вследствие загрязнения топочных эк­ранов наружными отложениями или покрытия их огне­упорной массой.

Коэффициент загрязнения принимают равным: для газообразного топлива – 0,65.

5. Предварительно задаются температурой про­дуктов сгорания на выходе из топочной камеры . Для промышленных паровых теплогенераторов рекомендуется предварительно при­нимать температуру продуктов сгорания на выходе из топки: при сжигании природного газа 1050…1100°С.

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

6. Определяют эффективную толщину излучающего слоя, м

,

где V_т – объем топочной камеры, м³.

7. Вычисляют коэффициент ослабления лучей то­почной средой, (м^.МПа)^-1.

При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициен­та ослабления лучей трехатомными газами к_ги сажи­стыми частицами k_c.

к = k_гr_n + k_c ,

где r_n – суммарная объемная доля трехатомных газов.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными га­зами рассчитывают по формуле, (м^.МПа)^-1

,

где –объемная доля водяных паров; Р_п –суммарное парциальное давление трехатом­ных газов, МПа; Р_п = r_п^.Р; Р – давление в топочной камере теплогенерато­ра, МПа, для агрегатов, работающих без наддува, Р = 0,1 МПа.

(м^.МПа)^-1

Коэффициент ослабления лучей сажистыми части­цами вычисляют по формуле, (м^.МПа)^-1

,

где С^p, Н^p – содержание соответственно углерода и водорода в рабочей массе топлива.

(м^.МПа)^-1

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

Для газообразного топлива:

,

где С_mН_n – процентное содержание углеводород­ных соединений, входящих в состав газообразного то­плива.

к = 8,16∙0,26 +1,22=3,34(м^.МПа)^-1 _.

8. Определяют степень черноты топки:

– для камерных топок (R_зг = 0)

,

где а_ф – эффективная степень черноты факела, зависящая от вида сжигаемого топлива.

Для жидкого и газообразного топлив степень черноты факела

,

где m – коэффициент, учитывающий заполнение объ­ема топки светящимся пламенем; a_св, а_нс – степень черноты соответственно све­тящейся части факела и несветящихся трехатомных га­зов:

,

,

9.Определяют среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м³

Лист

КП ТГУ 10709811 2012

№ Докум.

Подп.

Дата

Лист

Изм

,

где Q_т – полезное тепловыделение в топке, кДж/м³; Т_a – теоретическая (адиабатическая) темпера­тура горения, К; – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре и избытке воздуха на выходе из топки, кДж/м³, определяют по It-диа­грамме (см. рис. 2.1) по предварительно принятой темпе­ратуре .

кДж/м³

10. Определяют действительную температуру на выходе из топки , °С.

,

где - коэффициент сохранения теплоты, рассчитывае­мый по формуле