 |
|
Схема циркуляции котла ДКВР 4
В котле ДКВР 4 используется естественная циркуляция, осуществляемая за счет разности плотностей теплоносителя.
Питательная вода поступает в верхний барабан 2 по питательной линии 1
Верхний барабан соединенный трубами экранов 7 с нижними камерами и трубами пучка 3 с нижним барабаном 5. Питание экранов производится не обогреваемыми трубами 9 и 6 из верхнего и нижнего барабанов. Опускными трубами кипятильного пучка служат его последние по ходу газов ряды 4.
Из экранов и подъемных труб пучка пароводяная смесь поступает в верхний барабан.
Питание экранов 1-й ступени испарения ведется через трубы 4, приваренные к нижнему барабану 3 и задней части нижних камер экранов 8.
Пароводяная смесь из экранов этой ступени испарения отводится по трубам в верхний барабан. Вследствие небольшой высоты контуров у всех экранов обеих ступеней имеются рециркуляционные трубы. Питательными трубами кипятильного пучка (как и во всех котлах ДКВР) служат его последние обогреваемые ряды 2.
Исходные данные:
- производительность 6,5 т/ч
- давление 1,3 МПа (13 атм)
- температура питательной воды 100°С
- твердое топливо (Читинская обл. уголь марки Г)
- температура холодного воздуха 30°C
- нагрузка 100%
- процент продувки 5%
Топливо, его состав, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.
1.Расчетные характеристики: Читинский уголь марки «Г» табл.1 (4)
| Состав топлива % | Низшая теплота сгорания | |||||||
| Wp | Ap | Sкp | Sорр | Ср | Hp | Np | Op | Qнр |
| 8.0 | 9.2 | 0.6 | 67.9 | 4.7 | 0.8 | 8.8 | 6380Ккал/кг= =26732КДж/кг |
2.Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения:
Теоретический объем азота:
Объем трехатомных газов в продуктах сгорания:
Теоретический объем водяных паров:
Состав продуктов сгорания
| Величина | Размер-ность | Расчетная формула | Топка | I конв. пучок | II конв. пучок | Эконо-майзер | |
| Коэфф. избытка воздуха после пов-ти нагрева | - | Da=DVприс/V0 | 1.45 | 1.55 | 1.6 | 1.7 | 1.8 |
| Средний коэфф. избытка воздуха в газоходе пов-ти нагрева | - | aср=(ai’+ai”)/2 | 1.5 | 1.58 | 1.65 | 1.75 | |
| Объем водяных паров | [м3/кг] | VH2O= V0H2O+0,0161(a-1) V0 | 0,79 | 0,8 | 0,8 | 0,82 | |
| Полный объем продуктов сгорания | [м3/кг] | Vг= V0RO2+V0N2+ V0H2O +(a-1) V0 | 11.14 | 11.71 | 12.2 | 12.92 | |
| Объемная доля трехатомных газов | - | rRO2= VRO2/ Vг | 0.114 | 0.108 | 0.104 | 0.098 | |
| Объемная доля водяных паров | - | rH2O= VH2O/ Vг | 0.071 | 0.068 | 0.066 | 0.063 | |
| Суммарная объемная доля | - | rn= rRO2+ rH2O | 0.185 | 0.176 | 0.17 | 0.161 | |
4.Значение коэффициента избытка воздуха в топке αт=1.3 (табл.ХХI (4))
коэффициент присоса воздуха в топку ∆αт=0.1 (табл.ХVI (4))
I котельный пучек:
II котельный пучек:
Экономайзер:
Определяем действительный объем водяных паров:
Определяем полный объем продуктов сгорания:
Определяем объемную долю трехатомных газов:
Определяем объемную долю водяных паров:
5.Энтальпия теоретически необходимого объема воздуха вычисляется по формуле:
, кДж/кг
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:
, кДж/кг
Энтальпия действительного объема продуктов сгорания:
, кДж/кг
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при различных коэффициентах избытка воздуха.
Энтальпия теоретически необходимого объема воздуха вычисляется по формуле:
Cв – определяется по таб.III (4)
Топочная камера:
t=2000˚C, 
кДж/кг
t=1800˚C, 
кДж/кг
t=1600˚C, 
кДж/кг
t=1200˚C, 
кДж/кг
t=1100˚C, 
кДж/кг
t=900˚C, 
кДж/кг
I котельный пучек:
t=800˚C, 
кДж/кг
t=700˚C, 
кДж/кг
t=600˚C, 
кДж/кг
t=500˚C, 
кДж/кг
II котельный пучек:
t=400˚C, 
кДж/кг
t=300˚C, 
кДж/кг
t=200˚C, 
кДж/кг
Экономайзер:
t=400˚C, кДж/кг
t=300˚C, кДж/кг
t=200˚C, кДж/кг
t=100˚C, 
кДж/кг
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:
, кДж/м3
Топочная камера:
t=2000°C
кДж/кг
t=1800˚C
кДж/кг
t=1600˚C
кДж/кг
t=1200˚C
кДж/кг
t=1100˚C
кДж/кг
t=900˚C
кДж/кг
I котельный пучек:
t=800˚C
кДж/кг
t=700˚C
кДж/кг
t=600˚C
кДж/кг
t=500˚C
кДж/кг
II котельный пучек:
t=500˚C
кДж/кг
t=400˚C
кДж/кг
t=300˚C
кДж/кг
t=200˚C
кДж/кг
Экономайзер:
t=400˚C
кДж/кг
t=300˚C
кДж/кг
t=200˚C
кДж/кг
t=100˚C
кДж/кг
Учет золы:
энтальпию золы не учитываем
| Поверхность нагрева и коэффициент избытка воздуха | Температура продуктов сгорания, ˚С |  , кДж/кг
|  , кДж/кг
|  кДж/кг
| 
кДж/кг
|
| Топка αт′=1.45 | |||||
| αт″=1.55 | |||||
| I котельный пучек αI′′=1.6 | |||||
| II котельный пучек αII′′=1.7 | |||||
| Экономайзер αэк′′=1.8 | |||||
Конструктивные характеристики котельного агрегата:
| № п.п. | Вид поверхности нагрева | размерность | Расчетная формула | Результат |
| Объем топки | м3 | по чертежу | Vт=13.68 | |
| Полная поверхность стен топки | м2 | пл чертежу | Fc=28.23 | |
| Поверхность стен топки закрытая экранами | м2 | по чертежу | 22.12 | |
| Угловой коэффициент поверхности нагрева | - | Номограмма I (4) (S/d=0.08/0.051=1.57;l=0.8d=0.041) (S2/d=0.11/0.051=2.16;l=0.8d=0.041) | x1=0.86 x2=0.1 x3=0.8 x4=0.77 | |
| Расчетная поверхность нагрева в топке | м2 | 
| Fл=19.15 | |
| Расстояние от пода топки до оси выходного окна | м | по чертежу Нт=3060-2750/2 | Нт=1685 | |
| Поверхность нагрева I конвективного пучка | м2 | по чертежу | HкI=55.23 | |
| Сечение для прохода газов I конвективного пучка | м2 | по чертежу | fжсI=1.17 | |
| Поверхность нагрева II конвективного пучка | м2 | по чертежу | НкII=42.99 | |
| Сечение для прохода газов II конвективного пучка | м2 | по чертежу | fжс2=0.75 |
| Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Расчетная формула, обоснование | Результат | |||||
| Тепловой баланс котла | |||||||||
| Располагаемое тепло | 
| кДж/кг | 
| 26732,00 | |||||
| Температура уходящих газов | 
| ˚C | Принято предварительнотабл.2-13 (3) | 150,00 | |||||
| Энтальпия уходящих газов | 
| кДж/ кг | По  таблице
| 2707,50 | |||||
| Температура холодного воздуха | 
| ˚C | Рекомендации | 30,00 | |||||
| Энтальпия теоретического холодного воздуха | 
| кДж/ кг | 
| 279,79 | |||||
| Потеря тепла с уходящими газами | 
| % | 
| 7,79 | |||||
| Потеря тепла от химической неполноты горения | 
| % | Для угля табл.ХХI (4) | 0,75 | |||||
| Потеря тепла от механического недожога | 
| % | Для угля табл. ХХI (4) | 5,50 | |||||
| Потеря тепла от наружного охлаждения | 
| % | рис.5.1 (4) | 2,30 | |||||
| Потеря тепла с физическим теплом шлаков | 
| % | 
| 0,16 | |||||
| Сумма тепловых потерь | 
| % |  
| 16,50 | |||||
| КПД котла | 
| % | 
| 83,50 | |||||
| Температура питательной воды | 
| ˚C | Задана | 100,00 | |||||
| Энтальпия питательной воды | 
| кДж/ кг | 
| 419,00 | |||||
| Полезная мощность котельного агрегата (рассчитывается при нагрузке 100% и П=5%) | 
| кВт | 
| 1984,60 | |||||
| Полный расход топлива | 
| кг /с | 
| 0,09 | |||||
| Расчетный расход топлива при сжигании ТВ топлива | 
| кг/с | 
| 0,09 | |||||
| Коэффициент сохранения тепла | 
| - | 
| 0,97 | |||||
| Расчет топки | |||||||||
| Температура продуктов сгорания на выходе из топки | 
| ˚C | Принимается предварительно | 850,00 | |||||
| Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки | 
| кДж/ кг | По таблице
| 14531,60 | |||||
| Полезное тепловыделение в топке | 
| кДж/ кг |  кДж/кг
| 26908,25 | |||||
| Теоретическая температура горения | 
| ˚C | По таблице
| 1560,80 | |||||
| Коэффициент загрязнения | 
| - | По таб. 5.1 (2). | 0,60 | |||||
| Коэффициент тепловой эффективности экранов | 
| - | 
| 0,41 | |||||
| Эффективная толщина излучающего слоя | S | м | 
| 1,74 | |||||
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами | 
| 1/мМПа | 
| 8,28 | |||||
| Степень черноты несветящейся части факела | 
| - | 
кз-рис.5.5(2) μзл=10·Араун/Vг=10·9.2·0.16/11.14=1.32
кк-стр.64 (2)
| 0,27 | |||||
| Степень черноты факела | 
| - | 
| 0,27 | |||||
| Коэффициент | M | - | 
| 0,59 | |||||
| Степень черноты топки | 
| - | 
| 0,47 | |||||
| Действительная температура продуктов сгорания на выходе из топки | 
| ˚C | 
| 817,63 | |||||
| Так как разность температур меньше 50°C расчет топки закончен | |||||||||
| Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки | 
| кДж/ кг | По таблице
| 13925,86 | |||||
| Тепло, переданное излучением | 
| кДж/ кг | 
| 11592,92 | |||||
| Удельная нагрузка топочного объема | 
| кДж/кг | 
Полученная нагрузка меньше номинальной определенной по табл.ХХI (4)
| 175,87 | |||||
| Удельная нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева | 
| кДж/ кг | 
| 54.48 | |||||
| Расчет первого газохода | |||||||||
| Температура газа за газоходом | 
| ˚C | Принимается предварительно | 300,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом | 
| кДж/ кг | По  таблице
| 4929,80 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода | 
| кДж/ кг | 
| 8739,75 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор | 
| ˚C | 
| 291,93 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе | 
| ˚C | 
| 558,82 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 2,74 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | 
| Вт/м2К |  , рис6.1 (2)
| 31,80 | |||||
| Толщина излучающего слоя | S | м | 
| 0,19 | |||||
| Коэффициент ослабления излучения трехатомными газами |
| 1/мМПа | 
| 37,11 | |||||
| Суммарная оптическая толщина | КРS | - | (kгrn+кзлμзл)·P·S= (37.11·0.176+1·1.26)·0.1·0.19 кз-рис.5.5(2) μзл=10·Араун/Vг | 0,15 | |||||
| Степень черноты газового потока | a | - | 
| 0,14 | |||||
| Температура загрязненной стенки | tз | ˚C | 
| 254,13 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи излучением | 
| Вт/м2К |  , рис.6.4 (2)
| 4,90 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи сложного теплообмена | 
| Вт/м2К | 
| 36,70 | |||||
| Коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева | ψ | - | По таб. 7-1 (3) | 0,65 | |||||
| Коэффициент теплопередачи | 
| Вт/м2К | 
| 23,86 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода | 
| кДж/ кг | 
| 4276,01 | |||||
| Отношение тепловосприятий | 
| % | 
| 48,93 | |||||
| Так как отношение тепловосприятий больше 2% ,то расчет повторяем при новой температуре. | |||||||||
| Температура газа за газоходом |
| ˚C | Принимается предварительно | 500,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом |
| кДж/ кг | По таблице
| 8426,00 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 5348,43 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор |
| ˚C | 
| 445,99 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе |
| ˚C | 
| 658,82 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 3,07 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
| Вт/м2К |  , рис6.1 (2)
| 32,32 | |||||
| Толщина излучающего слоя | S | м |
| 0,19 | |||||
| Коэффициент ослабления излучения трехатомными газами |
| 1/мМПа | 
| 33,63 | |||||
| Суммарная оптическая толщина | КРS | - | (kгrn+кзлμзл)·P·S= (33.63·0.176+0.065·1.26)·0.1·0.19 кз-рис.5.5(2) μзл=10·Араун/Vг | 0,11 | |||||
| Степень черноты газового потока | a | - | 
| 0,10 | |||||
| Температура загрязненной стенки | tз | ˚C |
| 254,13 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи излучением |
| Вт/м2К |  , рис.6.4 (2)
| 6,00 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи сложного теплообмена |
| Вт/м2К | 
| 38,32 | |||||
| Коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева | ψ | - | По таб. 7-1 (3) | 0,65 | |||||
| Коэффициент теплопередачи |
| Вт/м2К | 
| 24,91 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 6820,07 | |||||
| Отношение тепловосприятий |
| % | 
| 127,52 | |||||
| Так как отношение тепловосприятий>2% следовательно мы не попали в заданный интервал и расчет нужно повторить. | |||||||||
| Температура газа за газоходом |
| ˚C | Принимается графически | 450,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом |
| кДж/ кг | По таблице
| 7540,60 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 6207,27 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор |
| ˚C | 
| 412,75 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе |
| ˚C | 
| 633,82 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 2,99 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
| Вт/м2К | , рис6.1 (2)
| 32,32 | |||||
| Толщина излучающего слоя | S | м |
| 0,19 | |||||
| Коэффициент ослабления излучения трехатомными газами |
| 1/мМПа | 
| 34,50 | |||||
| Суммарная оптическая толщина | KPS | - | (kгrn+кзлμзл)·P·S= (34.50·0.176+0.07·1.26)·0.1·0.19 кз-рис.5.5(2) μзл=10·Араун/Vг | 0,12 | |||||
| Степень черноты газового потока | a | - | 
| 0,11 | |||||
| Температура загрязненной стенки | tз | ˚C |
| 254,13 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи излучением |
| Вт/м2К |  , рис.6.4 (2)
| 5,50 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи сложного теплообмена |
| Вт/м2К | 
| 37,82 | |||||
| Коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева | ψ | - | По таб. 7-1 (3) | 0,65 | |||||
| Коэффициент теплопередачи |
| Вт/м2К | 
| 24,58 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 6228,15 | |||||
| Отношение тепловосприятий |
| % | 
| 100,34 | |||||
| Так как отношение тепловосприятий меньше 2% расчет считаем законченным | |||||||||
| Расчет второго газохода (второй части котельного пучка) | |||||||||
| Температура газа за газоходом | 
| ˚C | Принимается предварительно | 300,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом | 
| кДж/ кг | По таблице
| 5213,00 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода | 
| кДж/ кг | 
| 2284,91 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор | 
| ˚C | 
| 73,90 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе | 
| ˚C | 
| 375,00 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 3,47 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | 
| Вт/м2К |  , рис.6.1 (2)
| 37,10 | |||||
| Коэффициент теплопередачи | 
| Вт/м2К | 
| 24,12 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода | 
| кДж/ кг | 
| 851,43 | |||||
| Отношение тепловосприятий | 
| % | 
| 37,26 | |||||
| Так как отношение тепловосприятий меньше 2% расчет повторяем | |||||||||
| Температура газа за газоходом | 
| ˚C | Принимается предварительно | 400,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом |
| кДж/ кг | По таблице
| 7036,00 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 516,60 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор |
| ˚C | 
| 99,98 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе |
| ˚C | 
| 425,00 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 3,74 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
| Вт/м2К |  , рис.6.1 (2)
| 36,72 | |||||
| Коэффициент теплопередачи |
| Вт/м2К | 
| 23,87 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 1139,96 | |||||
| Отношение тепловосприятий | 
| % | 
| 220,67 | |||||
| По графику определяем температуру продуктов сгорания на выходе из второго газохода. | |||||||||
| Температура газа за газоходом |
| ˚C | Принимается предварительно | 370,00 | |||||
| Теплосодержание газов за первым газоходом |
| кДж/ кг | По таблице
| 6489,10 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 1047,09 | |||||
| Температура насыщения котловой воды | tН | ˚C | По таблице XXIII (4) | 194,13 | |||||
| Средний температурный напор |
| ˚C | 
| 92,77 | |||||
| Средняя температура газов в газоходе |
| ˚C | 
| 410,00 | |||||
| Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе | ω | м/с | 
| 3,66 | |||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
| Вт/м2К |  , рис.6.1 (2)
| 36,10 | |||||
| Коэффициент теплопередачи |
| Вт/м2К | 
| 23,47 | |||||
| Тепловосприятие первого газохода |
| кДж/ кг | 
| 1040,03 | |||||
| Отношение тепловосприятий |
| % | 
| 99,33 | |||||
| Так как отношение тепловосприятий меньше чем 2% ,то расчет второго газохода считаем законченным. | |||||||||
| Расчет водяного экономайзера | |||||||||
| Температура дымовых газов перед экономайзером | 
| ˚C |
| 370,00 | |||||
| Теплосодержание дымовых газов перед экономайзером | 
| кДж/ кг | По таблице
| 6489,10 | |||||
| Температура дымовых газов после экономайзера | 
| ˚C | Была принята 
| 150,00 | |||||
| Теплосодержание дымовых газов после экономайзера | 
| кДж/ кг | По таблице
| 2707,50 | |||||
| Тепловосприятие в водяном экономайзере | 
| кДж/ кг | 
| 3695,29 | |||||
| Энтальпия воды после водяного экономайзера | 
| кДж/кг | 
| 800,61 | |||||
| Температура питательной воды на выходе из экономайзера | 
| ˚C | 
Полученная температура меньше температуры кипения при давление 14атм
| 191,08 | |||||
| Температурный напор | 
| ˚C | Находим, как средне логарифмический, так как 
| 101,08 | |||||
| Средняя температура продуктов сгорания в экономайзере | 
| ˚C | 
| 260,00 | |||||
| Средняя скорость дымовых газов | 
| м/с | Принимаем | 8,00 | |||||
| Коэффициент теплопередачи | 
| Вт/м2К | Номограмма 20 (экономайзер ВТИ) (4) | 22,00 | |||||
| Расчетная поверхность нагрева экономайзера | 
| м2 | 
| 149,56 | |||||
| Общее число труб | 
| шт. | 
| ||||||
| Количество горизонтальных рядов | 
| шт. | 
| ||||||
Невязка теплового баланса:
<2%
Расчет можно считать законченным.