Тепловий розрахунок парового газомазутного котла типу ДЕ-25-І4 т/г
Зміст
1. Характеристика парового газомазутного котла типу ДЕ-25-І4 т/г.
1.1 Опис котла
1.2 Опис парової частини
2. Тепловий розрахунок
2.1 Тепловий баланс котлового агрегату
2.2 Розрахунок топки
2.3 Розрахунок конвективного пучка
2.4 Розрахунок другого газоходу
2.5 Розрахунок водяного економайзера
2.6 Аеродинамічний розрахунок котельного агрегату
2.6.1 Опір першого газоходу
2.6.2 Опір другого газоходу
2.6.3 Опір водяного економайзера
2.6.4 Загальний опір котла
2.6.5 Вибір димососа
1. Характеристика парового газомазутного котла типу ДЕ-25-І4 т/г
1.1 Опис котла
Газомазутні вертикально-водотрубні парові котли типу ДЕ паропродуктивністю 25 т/г призначені для вироблення насиченого пару, що йде на технологічні нестатки промислових підприємств, у системі опалення, вентиляції і гарячого водопостачання. Топкова камера котла розміщається збоку від конвективного пучка, обладнаного вертикальними трубами, розвальцьованими у верхньому і нижньому барабанах. Ширина топкової камери по осях бічних екранних труб однакова для всіх котлів - 1790 мм. Глибина топкової камери - 1930-6960 мм. Основною складовою частиною котла є верхній і нижній барабани, конвективний пучок, фронтовий, бічні і задній екрани, що утворять топкову камеру.
Труби перегородки правого бічного екрана, що утворюють також під і потолок топкової камери, уводяться безпосередньо у верхній і нижній барабани. Кінці груб заднього екрана приварюються до верхнього і нижнього колекторів. Труби фронтового екрана котла паропродуктивністю 25 т/г розвальцьовані у верхньому і нижньому барабанах.
В усіх типорозмірах котлів діаметр верхнього і нижнього барабанів - 1000 мм. Відстань між барабанами - 2750 мм (максимально можливе за умовами транспортування блоку по залізниці). Довжина циліндричної частини барабанів котла продуктивністю 25 т/год - 7500 мм. Для доступу у середину барабанів у переднім і заднім днищах маються лазові затвори. Виготовляються барабани для котлів з
робочим тиском 1,4 і 2,4 МПа абс. зі сталі 16ГС і мають товщину стінки відповідно 13 і 22 мм.
У водяному просторі верхнього барабана знаходяться живильна труба і труба для уведення фосфатів, у паровому обсязі - сепараційні пристрої, У нижньому барабані розміщаються пристрій для парового прогріву води в барабан не при розпалюванні і патрубки для спуска води, перфоровані труби для періодичної продувки в котлів продуктивністю 25 т/г.
У котлі продуктивністю 25 т/г застосований двоступінчастий випар. В другу ступінь випару винесена задня частина екранів топки і частина конвективного пучка, розташована в зоні з більш високою температурою газів. Контури другої ступіні випару мають опускну систему, що не обігрівається.
Конвективний пучок відділений від топкової камери газоплотною перегородкою, у задній частині якої мається вікно для входу газів у пучок. Перегородка виконана з щільно поставлених із кроком S = 55 мм і зварених між собою труб Ø 51х2,5 мм. При вході в барабани труби розводяться в два ряди. Місця розведення ущільнюються металевими проставками і шамотобетоном. Конвективний пучок утворений коридорно розташованими вертикальними грубами Ø 0,51х2,5 мм, розвальцьованими у верхньому і нижньому барабанах. Крок труб уздовж барабана - 90 мм, поперечний крок-110 мм (за винятком середнього, рівного 120 мм).
Котли продуктивністю 25 т/г перегородок у пучку не мають, а необхідний рівень швидкостей газів підтримується зміною ширини пучка від 890 до 1000 мм. Димові гази проходять по всьому перетину конвективного пучка і виходять через передню стінку в газовий короб, що розміщений над топковою камерою, і по ньому проходять до розташованого позаду котла економайзеру.
Усі типорозміри котлів мають однакову циркуляційну схему. Контури бічних екранів і конвективного пучка всіх типорозмірів котлів, а також фронтового екрана котлів паровиробництвом 25 т/г замкнуті безпосередньо на барабані.
Котли обладнані стаціонарними обдувочними апаратами, розташованими з лівої сторони котла. Для обдування котлів використовується насичена пара з тиском не менш 0,7 МПа.
Усі котли мають опорну раму, на яку передається маса елементів котла, що працюють під тиском, маса котлової води, а також маса обв'язувального каркаса, натрубного обмуровування й обшивання. Нерухомими опорами котлів є передні опори нижнього барабана. Середня і задня опори нижнього барабана - рухливі і мають овальні отвори для болтів, які кріпляться до опорної рами на період транспортування.
Котел типу ДЕ постачений двома пружинними запобіжними клапанами, один із яких є контрольним. На котлах без пароперегрівника обидва клапани встановлюються на верхньому барабані котла і кожний з них може бути обраний як контрольний. Номінальна паропродуктивність і параметри пари забезпечуються при температурі живильної води 100° С і спалюванні палив: природного газу питомою теплотою згоряння 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/мЗ
) і мазути.
Діапазон регулювання 20-100% від номінальної паропродуктивності. Допускається короткочасна робота з навантаженням 110% від номінального паровиробництва. Котел ДЕ-25-14ГМ може працювати в діапазоні тисків 0,7-1,4 МПа.
У котельнях, призначених для виробництва насиченої пари без пред'явлення твердих вимог до його якості, паровиробництво котлів типу ДЕ при зниженому до 0,7 МПа тиску може бути прийнята також, як і при тиску 1,4 МПа. Для котлів типу Е (ДЕ) пропускна здатність запобіжних клапанів відповідає номінальної продуктивності котла при абсолютному тиску не нижче 0,8 МПа. У випадку, якщо з'єднане з котлом тепловикористовуючі устаткування мають граничний робочий тиск менший за зазначений вищих величин, для захисту цього устаткування варто встановити на ньому запобіжні клапани. При роботі на зниженому тиску запобіжні клапани на котлі і додаткові запобіжні клапани, установлені на устаткуванні, повинні бути відрегульовані на фактичний робочий тиск.
При роботі на котлах з тиском до 0,7 МПа змін у комплектації котлів економайзерами робити не потрібно, тому що в цьому випадку недогрів води в живильних економайзерах до температури насичення пари в котлі складає більш 20° С, що задовольняє вимогам правил.
Норми якості живильної води і пара повинні відповідати вимогам ДСТ20995-75.
Солевміст котлової води в першій ступіні випару котлів без пароперегрівника не повинний бути більш 3000 мг/кг. Солевміст котлової води другої ступіні випару повинний бути не більш 4500 мг/кг. Середній термін служби котлів між капітальними ремонтами при числі годин використання встановленої потужності 2500 год/рік - 3 роки, середній термін служби до списання - 20 років.
Котли всіх типорозмірів поставляються споживачами в зборі без обмуровування й обшивання. Розрізані по розмірах аркуші, обшивання поставляються в пакетах.
Парові газомазутні котли типу Е (ДЕ) продуктивністю від 4 до 24 т/г випускаються Бійським Котельним заводом.
1.2 Опис парової частини
Покриття зовнішніх навантажень і мазутного господарства по пару забезпечується вироблюваною у парових котлах ДС-25-14 насиченою парою Р=1,372 МПа (14 кгс/см2
) і температуру 194 °С. Хімоброблена живильна вода парових котлів підігрівається у водоводяному теплообміннику відсепарованої води, пароводяному охолоджувачі випара охолоджувачі живильної води і потім проходить деаерацію в атмосферному деаераторі барботажного типу.
Для живлення парових котлів водою встановлені два живильних електронасоси.
Для сепарації пари продувної води котлів і часткового використання тепла відсепарованої води встановлені сепаратор і теплообмінник безупинної продувки. Відсепарована в розширнику вода скидається в каналізацію через продувний колодязь, після охолодження до 40°С. Конденсат з виробництва охолоджується в теплообміннику вихідною водою в 39°С і подається в конденсатні баки. Конденсат з мазутного господарства після охолодження в теплообміннику до 47°С поступає в баки - відстійники. Відстояний конденсат направляється в конденсатний бак збору конденсату з виробництва, відкіля загальний потік конденсату насосами подається до водопідготовчої установки.
Конденсат після підігріву в охолоджувачі конденсату мазутного господарства подається в деаератор живильної води.
У випадку надходження замазученного конденсату з мазутного господарства відстояний мазут насосом подається в прийомну ємність мазутного господарства. Система збору і повернення конденсату розташована в будинку водопідготовки.
Вихідні дані
Паливо - природний газ Шебелинка-Харків.
Склад газу по обсязі:
Нижча теплота згоряння кДж/м3
,
=377332,9;
СН4
= 92,8%;
С2
Н6
= 3,9%;
СЗ
Н8
= 1%;
С4
Н10
= 0,4%;
С5
Н12
= 0,3%;
N02
= 3,5%;
СО2
= 0,1%;
H2
S = 0%.
Коефіцієнт надлишку повітря
Топка: =1,1.
Котельний пучок: =1,15.
Водяной економайзер: =1,23.
Номінальна паропродуктивність - 25т/год.
Робочий тиск - 14 кгс/см2.
Температура живильної води - 100 0
С.
Температура газів, що відходять - 130 0
С.
Продувка котла в розмірі - 2%.
2. Тепловий розрахунок
Котли типу ДЄ-25-14 - парові двобарабанні.
Поверхня нагрівання котлів виконана з передніх, задніх двох бічних екранів і конвективного пучка.
Екрани і котлові пучки котла виконані зі сталевих труб діаметром 60x3 мм. Трубки конвективного пучка розвальцьовані у верхньому і нижньому барабані пучка. Труби всіх екранів приварені до нижніх камер і розвальцьовані у верхньому барабані. Крок труб конвективного пучка подовжній - 90 мм; поперечний - 110 мм.
Барабани котлів ДЕ-25-14 виготовлені зі сталі 25К. Для огляду барабанів і розташованих у них пристроїв на задніх днищах маються лази. Сепараційні пристрої складаються з встановлених у верхньому барабані направляючих рахунків і козирків, що забезпечують видачу пароводяної суміші на рівень води.
2.1 Тепловий баланс котлового агрегату
Розташовуване тепло палива, кДж/м3
qp=qp =37332,9.
Температура газів, що відходять (за завданням), 0
С Qyx
=130.
Ентальпія газів, що відходять (по таблиці І - θ), кДж/м3
.
Температура холодного повітря tхв
, 0
С tхв
= 30.
Ентальпія холодного повітря, теоретично необхідного для повного згоряння 1 м3
, кДж/м3
Н0
хв
= 396,667.
Втрати теплоти від хімічного недопалу (по табл. ХХ [1]) q3
,%
q3
= 0,5.
Втрати від механічного недопалу (по табл. ХХ [1]) q4
,%
q3
= 0,5.
Втрати теплоти з газами, що відходять q2
,%
, (2.1)
де - з I-θтаблиці;
- з вихідних даних;
- з I-θтаблиці;
q4
- з таблиці ХХ [1].
.
Втрати теплоти в навколишнє середовище (по рисунку 5-1 [1]) q5
,%
q5
= 1,2. Сума теплових втрат Σq,%
. (2.2)
ККД котлового агрегату ηка
,%
. (2.3)
Температура живильної води tп. в.,
0
C
Абсолютний тиск у барабані котла Рб
, МПа
Рб
=14.
Ентальпія живильної води (по табл. ХХІ [7] при тиску рівному Рб
, кДж/кг
Нп. в
= 294,47.
Ентальпія котлової води (по табл. XXIII) Ікип
, кДж/кг
Нкип
= 826,687.
Відсоток продувки котла (за завданням) gnp
,%
gnp
= 2.
Тепло, корисно використане в котлі QКА,
кBt
, (2.4)
де - з завдання;
- з вихідних даних.
.
Витрата палива В, м3
/год
, (2.5)
де - за формулою (2.5); - з вихідних даних; - за формулою (2.3).
Розрахункова витрата палива, м3
/год
BP
= B* (l-q4
/100) =1692,24, (2.6)
де В - за формулою (2.5);
q4 -
з таблиці ХХ [1].
Коефіцієнт збереження тепла, φ
, (2.7)
де - з рисунку 5-1 [1] ;
- по формулі (2.3).
Витрата води (за завданням) Gb
, т/год
Gb
= 25.
2.2 Розрахунок топки
Об’єм топкової камери, м3
Vt
= 25,07.
Діаметр і товщина екранних труб, d*δ, мм
d = 60, δ = 3.
Крок екранних труб, мм
S1
= 50.
Відстань від осі екранних труб до стінки топки, мм
е = 60.
Сумарна поверхня стін топкової камери, (по пункту 6 - 02, стор.23 [1]), м2
Fct
= 41,47. (2.8)
Ефективна товщина випромінюючого шару (по пункту 6 - 02, стор.24 [1]), м
. (2.9)
Коефіцієнт теплової ефективності
а) гладкотрубних екранів
. (2.10)
б) неекранованих стін топки;
.
в) вихідного вікна топки, закритого котловим пучком
. (2.11)
Середній коефіцієнт теплової ефективності
, (2.12)
.
Коефіцієнт надлишку повітря в топці,
= 1,1.
Присос повітря в топку,
= 0.
Ентальпія теоретично необхідної кількості холодного повітря при
прийнятій температурі, кДж/м'3
С = 396,667.
Тепло, внесене повітрям у топку, кДж/м3
.
Корисне тепловиділення в топці 1н, кДж/м3
. (2,13)
Теоретична температура горіння (по І-θ таблиці при ), 0
С (2.14)
θ0
= 1875;
Та
= 1875 + 273 = 2148 К.
Відносне положення максимуму температур по висоті топки, (по пункту 6-14 стор.27)
Хт
= 0,15.
Коефіцієнт
. (2.15)
Температура газів на виході з топки (приймається з наступним уточненням), 0
С:
= 1300;
=1300 + 273 = 1573 К.
Ентальпія газів на виході з топки (по табл. І-θ), кДж/м3
= 5939,3∙4,19 = 24885,67. (2. І6)
Середня сумарна теплоємність продуктів згоряння, кДж/м3
, (2.17)
де QT
- по формулі (2.13);
- по формулі (2.14).
Ефективний ступінь чорності факелу
, (2.18)
де - по формулі (2.21);
- по формулі (2.22).
Коефіцієнт усереднення (приймається по п.6-0 на стор.24-25), m
m = 0,1.
Абсолютний тиск у топці (для котлів без наддування), кгс/см2
Р = 1.
Ефективна товщина випромінюючого слою, м
S = 2,176.
Парціальний тиск трьохатомних газів і водяної пари, кгс/см2
Рп
= rп
= rR02
+ rH20
= 0,088+0,1829 = 0,2709. (2.19)
Коефіцієнт ослаблення променів:
трьохатомними газами (по номограмі 3), 1/м
Кг
= 0,57;
сажистими частками, 1/м
, (
2.20)
,
де
.
Ступінь чорності світлової частини смолоскипа (по номограмі)
= 0,4999. (2.21)
Ступінь чорності несвітлової частини смолоскипа (по номограмі)
= 0,285. (2.22)
Ступінь чорності топкової камери
, (2.23)
де - по формулі (2.18);
- по формулі (2.12).
Температура газів на виході з топки, 0
С
, (2.24)
де -
по формулі (2.14);
-
пo формулі (2.12);
- пo формулі (2.8);
- по формулі (2.6).
.
Розбіжність зі значенням не повинна перевищувати ±-80°С.
Ентальпія газів на виході з топки , кДж/м3
= 24993,296.
Кількість тепла прийнятого в топці, кДж/м3
= 0,98 ∙ (37582,57-24993,296) = 12337,49, (2.25)
де -
по формулі (2.7);
- по
Лучесприймаюча поверхня нагрівання топкової камери, м2
Нл
= 41,47∙0,55 = 22,806, (2.26)
де Fc
п -
по формулі (2.8).
Середнє теплове навантаження лучесприймаючої поверхні нагрівання, кВт/м2
, (2.27)
де - по формулі (2.6);
- по формулі (2.26);
- по формулі (2.25).
Теплова напруга топкового об’єму, кВт/м3
, (2.28)
де -
по вихідним даним;
- по формулі (2.6).
2.3 Розрахунок конвективного пучка
Розрахунок першого газоходу.
Зовнішній діаметр труб, мм:
d = 51x2.
Відносний крок поперечний, мм
S1
=110,S1
/d = 2,157.
Відносний крок подовжній, мм
S2
= 90,S2
/d = 1,765.
Число рядів труб по ходу газів, шт
Z = 67x8
Кількість труб в одному ряді, шт. n = 8.
Повна поверхня нагрівання, м2
Н = 171,75.
Живий перетин для проходів газу, м2
, (2.29)
де а і b - розміри газоходу в місці розташування котлового пучка,
n - число труб в одному ряді,
lid - діаметр і довжина труб КП.
Ефективна величина випромінюючого шару, м
. (2.30)
Температура газів перед котловим пучком, 0
С приймається рівній температурі газів на виході з топки
= 1305.
Ентальпія газів перед котловим пучком, кДж/м3
= 24993,296.
Температура газів за котловим пучком, °С = 746.
Тепломісткість газів за котловим пучком, кДж/м3
.
Тепловосприйняння котлового пучка по балансу, кДж/м3
, (2.31)
де -
по формулі (2.7); - з вихідних даних.
.
Температура кипіння при тиску в барабані котла (по табл. ХХІІІ на сторінці 204), 0
С tкип
= 194,13.
Температурний напір, °С
. (2.32)
Середня температура газів, 0
С
. (2.33)
Середня температура газів, К
= 1025,5+273 = 1298,5. (2.34)
Об’єм газів на 1 км3
палива при (по табл. розрахунку ЕОМ)
VГ
= 12,428.
Об'ємна частка водяних пар (по табл. розрахунку ЕОМ)
rН
2
О
= 0,1795.
Об'ємна частка трьохатомних газів і водяних пар (по табл. розрахунку ЕОМ):
rп
= 0,2655.
Концентрація золи в димових газах, кг (золи) /гк (газу)
μзл
= 0.
Середня швидкість газів, м/с
W2 = 4,628.
Коефіцієнт тепловіддачі конвекції (по номограмі 12 [1]):
. (2.35)
де = 34,6;
= 1;
= 1;
= 1.
Сумарна поглинаюча здатність трьохатомних газів, М
Рп
= rп
= 0,0469.
Коефіцієнт ослаблення трьохатомними газами (по номограмі),
Кг
= 2,5.
Коефіцієнт ослаблення променів золовими частками,
Кзл
= 0.
Оптична товщина запиленого потоку
Kps
= 0,117.
Температура зовнішньої поверхні забруднень, 0
С
. (2.36)
Коефіцієнт тепловіддачі випромінювання (по номограмі 2 і 19 стор.241 і стор.261 [1]):
. (2.37)
де = 162;
а
= 0,14;
Сг
= 0,99.
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки, Вт/м2
∙К
. (2.38)
де - по формулі (2.35).
Коефіцієнт теплової ефективності (по пункту 7.55 стор.48)
= 0,65.
Коефіцієнт теплопередачі k, кВт/м2
∙К
, (2.39)
де - по формулі (2.38).
Теплосприйняння котлового пучка, кДж/м3
, (2.40)
де - по формулі (2.6);
θ - по формулі (2.33).
. (2.41)
Розрахунок котельного пучка закінчено.
2.4 Розрахунок другого газоходу
Зовнішній діаметр труб, мм
d = 51 х2.
Відносний крок поперечний, мм
S1
=110,S1
/d = 2,157.
Відносний крок подовжній, мм
S2
= 90,S2
/d = 1,765.
Число рядів труб по ходу газів, шт
Z = 49
Кількість труб в одному ряді, шт
n = 8.
Повна поверхня нагрівання, м2
Н = 15,694.
Живий перетин для проходів газу, м2
, (2.42)
де а і b - розміри газоходу в місці розташування котлового пучка, n - число труб в одному ряді, lid - діаметр і довжина труб КП.
Ефективна величина випромінюючого шару, м
. (2.43)
Температура газів перед котловим пучком, 0
С приймається рівній температурі газів на виході з топки
= 746.
Ентальпія газів перед котловим пучком, кДж/м3
= 13995,25.
Температура газів за котловим пучком, °С
= 667.
Тепломісткість газів за котловим пучком, кДж/м3
.
Тепловосприйняння котлового пучка по балансу, кДж/м3
, (2.44)
де -
по формулі (2.7);
- з вихідних даних.
.
Температура кипіння при тиску в барабані котла (по табл. ХХІІІ на сторінці 204), 0
С
tкип
= 194,13.
Температурний напір, °С
. (2.45)
Середня температура газів, 0
С
. (2.46)
Середня температура газів, К
= 706,5+273=979,5. (2.47)
Об’єм газів на 1 км3
палива при (по табл. розрахунку ЕОМ)
VГ
= 12,428.
Об'ємна частка водяних пар (по табл. розрахунку ЕОМ)
rН
2
О
= 0,1795.
Об'ємна частка трьохатомних газів і водяних пар (по табл. розрахунку ЕОМ):
rп
= 0,2655.
Концентрація золи в димових газах, кг (золи) /гк (газу)
μзл
= 0.
Середня швидкість газів, м/с
. (2.48)
Коефіцієнт тепловіддачі конвекції (по номограмі 12 [1]):
. (2.49)
де = 44,54;
= 0,6;
= 0,6;
= 1,03.
Сумарна поглинаюча здатність трьохатомних газів, М
Рп
∙S= rп
∙S= 0,0469.
Коефіцієнт ослаблення трьохатомними газами (по номограмі),
Кг
= 3,2.
Коефіцієнт ослаблення променів золовими частками,
Кзл
= 0.
Оптична товщина запиленого потоку
Kps
= 0,15.
Температура зовнішньої поверхні забруднень, 0
С
. (2.50)
Коефіцієнт тепловіддачі випромінювання (по номограмі 2 і 19 стор.241 і стор.261 [1]):
. (2.51)
де = 108,159;
а
= 0,139; Сг
= 0,985.
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки, Вт/м2
∙К
. (2.52)
де - по формулі (2.35).
Коефіцієнт теплової ефективності (по пункту 7.55 стор.48)
= 0,65.
Коефіцієнт теплопередачі k, кВт/м2
∙К
, (2.53)
де - по формулі (2.38).
Теплосприйняння котлового пучка, кДж/м3
, (2.54)
2.5 Розрахунок водяного економайзера
θвс
= 667.
Знтальпия газів на вході, кДж/м3
=
12393,39.
Температура газів на виході, 0
С θ´´ = 130.
Ентальпія газів на виході, кДж/м3
Н´´ = 2402,73.
Тепловосприйняння економайзера по балансу, кДж/м3
,
де -
по формулі (2.6).
.
Невязка теплового балансу котла, кДж/м3
, (2.56)
де - з вихідних даних;
- по формулі (2.3);
- по формулі (2.55).
Відносне нев'язання балансу,%
. (2.57)
Ентальпія води на вході у водяний економайзер, кДж/м3
. (2.58)
, (2.59)
де D - по вихідним даним;
qnp
- з вихідних даних.
Температура води на вході у водяний економайзер,0
С
:
t´ек
= 100.
Ентальпія води на виході з економайзера, кДж/кг
, (2.60)
де - по формулі (2.6);
- по формулі (2.59);
- по формулі (2.55).
Температура води на виході з економайзера (по табл, ХХІ [1]), 0
С
t´´ек
= 115,4.
Діаметр і товщина труб, мм
d = 28,δ = 3.
Живий перетин для проходів газу, м2
, (2.42)
де а і b - розміри газоходу в місці розташування котлового пучка, n - число труб в одному ряді, lid - діаметр і довжина труб КП.
Відносний крок поперечний, мм
S1
/d = 70/28=2,5.
Відносний крок подовжній, мм
S2
/d = 50/28=1,79.
Число рядів труб по ходу газів, шт
Z2
= 12.
Температурний напір на вході газів, 0
С
, (2.62)
Температурний напір на виході газів, 0
С
. (2.63)
Середній температурний напір, С:
. (2.64)
Середня температура води, 0
С
. (2.65)
Температура забруднення стінки, 0
С
tз
= t + Δt = 107,7+25=132,7. (2.66)
Об’єм газів на 1 км3
палива
VГ
= 13,086.
Об'ємна частка водяних пар
rН
2
О
= 0,1713.
Об'ємна частка трьохатомних газів і водяних пар
rп
= 0,2533.
Концентрація золи в димових газах, кг (золи) /гк (газу)
μзл
= 0.
Середня температура газів, 0
С
. (2.67)
Середня швидкість газів, м/с
. (2.68)
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від газів до стінок труб економайзера (по номограмі 13 [1]), Вт/ (м2
∙К)
. (2.69)
де = 88;
= 1;
= 0,6;
= 1,02.
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки, Вт/м2
∙К
. (2.70)
де - по формулі (2.69);
- по номограмі 19 сторю 261 [1.
Коефіцієнт теплової ефективності (по пункту 7.55 стор.48)
= 0,5.
Коефіцієнт теплопередачі k, кВт/м2
∙К
, (2.71)
де - по формулі (2.70).
Необхідна поверхня нагрівання, м2
,
(2.72)
де - по формулі (2.6):
- пo формулі (2.64);
- по формулі (2.55).
Швидкість води в трубі водяного економайзера, м/с
, (2.73)
де Fb
- сумарний прохідний перетин для води, м2
. (2.74)
В розрахунку прийняли два економайзери ЕП-1-808.
2.6 Аеродинамічний розрахунок котельного агрегату
Аеродинамічний розрахунок котла проводиться для визначення опору газоповітряного тракту.
Нормальна робота котла можлива за умови безупинної подачі повітря в топку, і видалення продуктів згоряння в атмосферу, після їхнього охолодження й очищення від твердих часток. Такі умови підтримуються тягодутьєвими пристроями за допомогою створюваного ними напору долающих опір, а також забезпечується рух повітря і гарячих газів, що відходять, за допомогою димової труби.
При штучній тязі подача повітря в топку і подолання опору по довжині повітряного тракту здійснюється вентилятором, а видалення газів котла і подолання опору по довжині газового тракту димососами.
Висота димової труби при штучній тязі визначається санітарно - гігієнічними умовами і приймається в залежності від виду палива, що спалюється, близькості житлового району, висоти сусідніх будинків.
Вентилятор і димосос повинні надійно забезпечувати подачу необхідного для горіння палива повітря в топку і видалення продуктів його згоряння з котла при всіх режимах його роботи, підтримуючи задане чи розрядження тиску в топці. При цьому на привід вентилятора і димососа повинне витрачатися мінімальна кількість електроенергії.
Основними параметрами визначальними вибір вентилятора і димососа є необхідна їхня подача і тиск при номінальному навантаженні котла.
Аеродинамічний розрахунок дозволяє визначити по опорі газоповітряного тракту продуктивності і тиску вентилятора і димососу.
2.6.1 Опір першого газоходу
Відносний продовжний шаг труби (за конструктивними даними)
. (2.75)
Відносний поперечний шаг (за конструктивним даними)
. (2.76)
Середня швидкість газу у газоході (за даними теплового розрахунку), м/с w
ср
= 4,5.
Середня температура газів (за даними теплового розрахунку), °С θср
= 1002,5.
Число рядів труб в глибину пучка по ходу газів (за конструктивним даними), шт. Z1
= 49.
Значення коефіцієнту опору всього пучка (за графіком рис. V1
2 при
,
. (2.77)
де - 0,155;
- 1,08;
- 0,88.
Густина газу при середній температурі, кг/м3
. (2.78)
Динамічний тиск при середній швидкості і середній густині, мм вод. ст.
. (2.79)
Опір пучка труб першого газоходу, мм вод. ст.
. (2.80)
Значення коефіцієнту опору двох поворотів під 90 ° у першому газоході: ξ = 2.
Опір двох поворотів першого газоходу, мм вод. ст.
. (2.81)
Опір першого газоходу:
. (2.82)
2.6.2 Опір другого газоходу
Середня швидкість газу у газоході (за даними теплового розрахунку), м/с w
ср
= 4,6.
Середня температура газів (за даними теплового розрахунку), °С θ ср
=
1027,5.
Число рядів труб в глибину пучка по ходу газів (за конструктивним даними), шт. Z2
=49.
Значення коефіцієнту опору всього пучка (за графіком рис. V1
2 при ,
. (2.83)
де - 0,155; - 1,08; - 0,88.
Густина газу при середній температурі, кг/м3
. (2.84)
Динамічний тиск при середній швидкості і середній густині, мм вод. ст.
. (2.85)
Опір пучка труб другого газоходу, мм вод. ст.
. (2.86)
Значення коефіцієнту опору двох поворотів під 90 ° у другому газоході:
ξ = 2.
Опір двох поворотів другого газоходу, мм вод. ст.
. (2.87)
Опір другого газоходу:
. (2.88)
2.6.3 Опір водяного економайзера
Число рядів труб продовж потоку газів (за даними теплового розрахунку), шт
Z3
=12.
Середня швидкість газів (за даними теплового розрахунку), м/с
w
ср
= 10,31.
Середня температура газів (за даними теплового розрахунку), °С
θ
ср
= 398,5.
Значення коефіцієнту опору
ξ = 0,5·12 = 6.
Густина газу при середній температурі, кг/м3
. (2.89)
Динамічний тиск при середній швидкості і середній плотності, мм вод. Ст..
. (2.90)
Опір водяного економайзера, мм вод. ст.:
. (2.90)
2.6.4 Загальний опір котла
Сумарний опір двох газоходів і водяного економайзера, мм вод. ст.
(2.92)
Значення поправочного коефіцієнта, який враховує камеру догорання:
K=l,l5. Загальний опір котла, мм вод, ст.
(2.93)
2.6.5 Вибір димососа
Робочий об'єм газів
, (2.94)
Де = 13,086;
В -
розрахункова витрата палива.
Опір, мм вод. ст.:
Нр
= 1.2 · hK
= 1.2 · 226,562 = 271.87. (2.95)
Потужність димососа, кВт
, (2.94)
Потужність двигуна, кВт
. (2.97)
Відповідно обираємо димосос:
Д-15.5:
n = 970 хв-1
та двигун А-2-91-6; n = 980 хв-1
.