Реконструкция котельного агрегата Е-75 40 Е-75-40К в связи с переводом его на новый вид топлив

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Северный (Арктический) Федеральный Университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

(
наименование кафедры)

Шумков Анатолий Михайлович

(фамилия, имя, отчество студента)

Факультет ПЭ
курс IV
группа 1

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: __________Котельные установки и парогенераторы
_____________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

На тему: ________Реконструкция котельного агрегата Е-75/40 (Е-75-40К)
________

__________________в связи с переводом его на новый вид топлива
______________

(наименование темы)

Руководитель проекта ___Зав.кафедрой
____ _____________ Любов В.К.

(должность) (подпись) (и.,о., фамилия)

Проект допущен к защите ____________________________ ________________

(подпись руководителя) (дата)

Решением комиссии от «____» _________________ 2010г.

признать, что проект

выполнен и защищен с оценкой _____________________________________________

Члены комиссии

_______________ _________________________________ ____________________

_______________ _________________________________ ____________________

_______________ _________________________________ ____________________

(должность) (подпись) (и.,о., фамилия)

Архангельск

2010

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ…………………………………………………………………………...4

1.ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА…..……………………………………….5

2.ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ……………………………………………………………………...10

3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА..……………………………...12

3.1 Расчетный состав топлива……………………………………………………...12

3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха………………………………12

3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях

нагрева……………………………………………………………………………….13

3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания………………..……15

3.5 Тепловой баланс и расход топлива…………………….………………………17

3.6 Расчет топочной камеры………………………………………………………..19

3.7 Расчет фестона…………………………………………………………………..25

3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя……………………………………30

3.9 Расчет второй и третьей ступени пароперегревателя………………………...47

3.10 Расчет второй ступени водяного экономайзера……………………………..43

3.11 Расчет второй ступени воздухоподогревателя………………………………48

3.12 Расчет первой ступени водяного экономайзера ………………………….54

3.13 Расчет первой ступени воздухоподогревателя………………………………58

3.14 Проверка сходимости баланса………………………………………………..63

3.15 Тепловая схема котлоагрегата………………………………………………..65

4.РАСЧЕТ ТЯГИ И ДУТЬЯ В ПРЕДЕЛАХ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА……........66

4.1 Расчет газового тракта………………………………………………………….66

4.2 Расчет воздушного тракта……………………………………………………...71

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………………..74

1.ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Котел Е-75/40 (Е-75-40К) предназначен для камерного сжигания твердого топлива при сухом шлакоудалении. Паропроизводительность котла – 75 . Параметры пара: давление перегретого пара , температура перегретого пара . Фронтовой и задний экраны топочной камеры экранированы трубами Ø603 с шагом 75 ; боковые экраны образованы тремя панелями, состоящих из труб того же размера с шагами: 1-я и 2-я панели – 90 ,3-я панель – 75 . Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырех рядный фестон. За фестоном располагается трех ступенчатый пароперегреватель с диаметром труб Æ38´3 : первая ступень перегревателя имеет 10 рядов по ходу газов, 4 первых ряда имеют шахматную компоновку труб, а остальные – коридорную. Между первой и второй ступенями пароперегревателя включен пароохладитель. Пройдя пароперегреватель и поворотную камеру, газы попадают в конвективную шахту, где расположены двухступенчатый экономайзер и двухступенчатый воздухоподогреватель. Вторая ступень стального экономайзера выполнена из труб Æ32´3 . Под второй ступенью экономайзера расположена вторая (по воздуху) ступень воздухоподогревателя. Она имеет один ход по воздуху и выполнена из труб Æ40´1,5 . Под ней располагается первая (по воде) ступень стального экономайзера, которая так же выполнена из труб Æ32´3 . Под первой ступенью экономайзера находится (по воздуху) первая ступень воздухоподогревателя. Она выполнена трубчатой, трехходовой по воздуху из труб Æ40´1,5 .

Топливо – очень мелко размолотый уголь – вдувается в топочную камеру вместе с частью необходимого для горения воздуха (первичный воздух) через горелки. Остальной воздух (вторичный) подаётся в топку обычно через те же горелки предварительно подог­ретым до более высокой температуры. В топочной камере мелкие частицы угля (80 –95 % размером менее 90 ) сгорают на лету, образуя факел. Негорючие примеси топлива пре­вращаются в золу. Так как температура в ядре факела достигает (1500 – 1600 ), то в боль­шинстве случаев частички золы плавятся, образуя шлак. Более крупные частички шлака, слипшиеся на лету или скопившиеся на трубах топочных экранов и потом, ото­рвавшись от них, падают на дно топки, скатываются в твёрдом виде по откосам холодной воронки и попадают в шлаковый комод.

Стены топочной камеры покрыты трубками, образующими радиационные поверхно­сти нагрева (топочные экраны). По ним циркулирует вода, которая под влиянием излучения факела кипит, образуя пар.

Процесс сгорания идёт одновременно с отводом тепла от продуктов сгорания. Уже в нижней части топки горение в основном заканчивается, поэтому при дальнейшем дви­жении газов по топочному объёму температура газов, отдающих тепло излучением, по­степенно падает. На выходе она обычно снижается до (1000 – 1200 ) для того, чтобы час­тички шлака, летящие в потоке топочных газов, могли застыть. Этим исключается нали­пание частичек вязкого, тестообразного шлака на трубы поверхностей нагрева, рас­поло­женные в горизонтальном газоходе, в который газы поступают из топки. Газоход за­полнен пучками труб малого диаметра, образующими конвективные поверхности нагрева. На входе в газоход пучки разрежены, образуя так называемый фестон. По трубам, располо­женным за фестоном, движется пар, который, отнимая тепло от топочных газов, перегре­вается до (540 – 600 ). В связи с этим данная часть котлоагрегата носит название паропере­гревателя.

Проходя между трубами пароперегревателя, газы остывают до (500 – 600) и за­тем поворачивают в опускной газоход, заполненный рядами трубок, по которым проходит так называемая питательная вода, поступающая в котёл для пополнения испарившейся воды. Питательная вода нагревается в трубках водоподогревателя или иначе, водяного эконо­майзера почти до кипения, а иногда даже частично испаряется.

Далее топочные газы поступают в воздухоподогреватель, где проходят внутри много­численных трубок малого диаметра. Снаружи трубки омываются воздухом, который в подогретом виде подаётся в топку.

Водяной экономайзер и воздухоподогреватель разделены на две ступени, чередующиеся по ходу газов.

Отдав часть тепла, продукты сгорания покидают кот­лоагрегат при температуре (120 – 150 ). Эти так называемые уходящие газы пропуска­ются через специальное устройство для очистки газов от летучей золы – золоуловитель, и затем дымососом выбрасываются через высокую (100 – 120 ) дымовую трубу в атмо­сферу. От­сасывая газы из котлоагрегата, дымосос поддерживает в газоходах и топочной камере раз­ряжение. В топке оно составляет (5 – 20) , а в газоходе за котлом – до 200

Таким путём предотвращается попадание продуктов сгорания из топки и газоходов в помещение котельной, но создаётся возможность присоса холодного воздуха в топоч­ную камеру и газоходы. Во избежание последнего наружную поверхность обмуровки топки и газоходов тщательно уплотняют, устанавливая обшивку из листового железа или специальной газонепроницаемой штукатурки.

Воздух забирается из-под крыши здания котельной дутьевым вентилятором и пода­ется сначала в воздухоподогреватель и далее в топку.

Мелкая летучая зола, выделившаяся в золоуловителе, и более крупные частицы шлака, выпавшие в топке, транспортируются на золовые отвалы, расположенные вблизи станции.

Питательная вода, подогретая в регенеративных подогревателях турбинной уста­новки до температуры (215 – 240 ), поступает в водяной экономайзер и в барабан котла. Последний представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром (внутренним) (1500 – 1800 ) и длиной до (15 – 20 ), наполовину заполненный водой. Большой внутренний диаметр и высокое внутреннее давление заставляют делать барабан толстостенным (80 – 120 ).

К барабану присоединены многочисленные трубы, по которым в него поступает пароводяная смесь из топочных экранов. В барабане пар отделяется и уходит в паропере­греватель, а оставшаяся вода смешивается с питательной водой и по специальным опуск­ным не обогреваемым трубам, расположенным снаружи топочной камеры, поступает к нижним коллекторам экранов. Эти коллекторы представляют собой трубы горизонталь­ные большого диаметра (150 – 200 ), к которым приварены многочисленные экранные трубы малого диаметра (50 – 60 ). Из коллекторов вода распределяется по экранным трубам и, поднимаясь по ним, частично испаряется за счёт излучения факела. Получив­шаяся пароводяная смесь поступает в барабан.

Движение воды по питательным трубопроводам и экономайзеру сопровождается потерей части давления, а поэтому питательный насос должен развивать напор, превы­шающий давление в барабане.

Точно также пар проходя через пароперегреватель, теряет часть давления, и по­этому давление в барабане выше, чем давление перегретого пара, покидающего котлоаг­регат.

В опускные трубы экранов вода поступает из барабана, и после прохождения экра­нов возвращается в тот же барабан в виде пароводяной смеси. В опускных трубах вода находится при температуре близкой к температуре кипения, но эти трубы не обогрева­ются. Поэтому парообразование в них не имеет места, и эти трубы постоянно заполнены водой с удельным весом, соответствующим температуре кипения.

В подъёмных трубах имеет место парообразование, и трубы заполнены смесью пара и воды. Удельный вес этой смеси значительно меньше, чем удельный вес воды. По­этому общий вес столба смеси в экранных трубах гораздо меньше, чем вес столба воды в опускных. Это и создаёт напор естественной циркуляции, доходящий в высоких топках до (0,5 – 0,8 ). Под влиянием этого напора вода проходит через опускные трубы и по­ступает в экранные, где за счёт парообразования удельный вес поступающей среды уменьшается, и таким образом процесс естественной циркуляции идёт непрерывно.

Отделившийся от воды пар поступает в пароперегреватель, где пар доводится до требуемой температуры (540 – 600 ). Она должна поддерживаться весьма точно, так как всякое снижение температуры перегретого пара против номинальной уменьшает к.п.д. станции, а всякое повышение температуры сверх той, на которую рассчитаны трубки па­роперегревателя, трубопровод и турбина, сильно снижает долговечность этих элементов паросиловой установки. Поэтому температура пара должна поддерживаться на заданном уровне с точностью ±5 . Это требует очень точного регулирования температуры пере­грева, осуществляемого при помощи соответствующих автоматических устройств.

Необходимо также поддерживать на постоянном уровне и давление пара, так как при снижении давления снижается экономичность турбины, а при значительном пониже­нии давления она не развивает полной мощности; при превышении давления увеличива­ются напряжения в трубах, барабанах, коллекторах и т.п.

При работе котла необходимо поддерживать в равновесии и материальный баланс, подавая в котёл количество воды в соответствии с паропроизводительностью и непрерыв­ной продувкой. Если воды будет поступать больше, чем нужно, уровень её в барабане бу­дет повышаться и усилится унос капель воды с паром, т. е. снизится чистота пара. При сильном переполнении барабана в пароперегреватель может быть увлечено так много воды, что на её испарение пойдёт много тепла, и перегрев пара настолько упадёт, что воз­никнет опасность повреждения турбины и потребуется её аварийное отключение. Наобо­рот, в случае недостаточной подачи уровень воды начинает снижаться, и это приведёт к нарушению нормального поступления воды к экранам, перегреву металла и повреждению экранных труб.

Поэтому подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень воды в бара­бане поддерживался в заданных пределах.

2.ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор необходимого мельничного оборудования осуществляют в зависимости от вида топлива, характеризуемого влажностью и зольностью рабочей массы, выходом летучих , коэффициентом размолоспособности , и паропроизводительности котла.

Для каменных углей ( ) и паропроизводительности котлоагрегатов более 12 рекомендуются молотковые мельницы, а в качестве заменяющих – мельницы-вентиляторы МВ.

При использовании среднеходных и молотковых мельниц, а также мельниц-вентиляторов пылеприготовительная установка, как правило, выполняется по схеме с прямым вдуванием. В этом случае для котлоагрегатов паропроизводительностью более 400 устанавливается не менее трех мельниц, менее 400 устанавливается не менее двух мельниц.

Питатели сырого угля обеспечивают равномерную и регулируемую подачу топлива. Производительность питателя выбирается с коэффициентом запаса, равным 1,1 от производительности мельницы. Наиболее широкое применение нашли скребковые, шнековые, пластинчатые, скребково-барабанные и ленточные питатели.

Из вышеизложенного выбираем индивидуальную замкнутую систему пылеприготовления с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом (рисунок 2.1).

1 – бункер; 2 – мигалка; 3 – шибер; 4 – питатель угля; 5 – течка; 6 – трубопровод присадки холодного воздуха; 7 – мельница; 8 – сепаратор; 9 – дутьевой вентилятор; 10 – горелка; 11 – короб вторичного воздуха; 12 – котел; 13 – воздухопровод;

14 – воздухоподогреватель; 15 – взрывной клапан; 16 – шибер с быстрозакрывающимся устройством; 17 – заглушка; 18 – трубопровод холодного воздуха для уплотнения вала мельницы.

Рисунок 2.1 – Индивидуальная замкнутая система пылеприготовления

с молотковыми мельницами и сушкой топлива горячим воздухом

3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

3.1 Расчетный состав топлива

Расчетный состав топлива принимается по таблице I [2,6], %:

влага ……………………………………… 11,0

зола ……………………………………….. 25,4

сера ……………………………………… 2,6

углерод ………………………………........ 47,7

водород …………………………………... 3,2

азот ……………………………………….. 1,3

кислород ………………………………….. 8
,
8

100

Низшая теплота сгорания топлива .

Выход летучих на горючую массу .

3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки по таблице XVII [6]. По таблице XVI [6] определяют присосы воздуха в газоходы парогенератора и, суммируя присосы с коэффициентом избытка воздуха на выходе из топки, получают коэффициенты избытка воздуха в газоходах. Расчеты сведены в таблицу 3.1.

Таблица 1.1 – Коэффициенты избытка воздуха

Параметр	Газоходы парогенератора
	Топка, фестон	Пароперегреватель (I ступень)	Пароперегреватель (II, III ступени)	Водяной экономайзер (II ступень)	Воздухоподогреватель (II ступень)	Водяной экономайзер (I ступень)	Воздухоподогреватель (I ступень)
Присос воздуха	0,07	0,015	0,015	0,02	0,03	0,02	0,03
Коэффициент избытка воздуха по газоходам	1,2	1,215	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Средний коэффициент избытка воздуха	1,2	1,208	1,223	1,24	1,265	1,29	1,315

3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Так как состав топлива принят по таблице I [6], то объемы воздуха и продуктов сгорания определяют при помощи таблицы XI [6]. Результаты расчета приведены в таблице 3.2.

Теоретически необходимые объемы воздуха . Теоретические объемы продуктов сгорания, : ; ; ; .

Доля золы, уносимой газами, определяется по таблице XVII [6], .

Таблица 3.2 – Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Рассчитываемая величина	Размерность	Газоходы парогенератора
		Топка, фестон	Пароперегреватель (I ступень)	Пароперегреватель (II, III ступени)	Водяной экономайзер (II ступень)	Воздухоподогреватель (II ступень)	Водяной экономайзер (I ступень)	Воздухоподогреватель (I ступень)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Средний коэффициент избытка воздуха	-	1,2	1,208	1,223	1,24	1,265	1,29	1,315
Объем водяных паров		0,586	0,586	0,588	0,589	0,591	0,593	0,595
Суммарный объем продуктов сгорания		6,342	6,381	6,456	6,540	6,664	6,788	6,912
Объемная доля трехатомных газов	-	0,143	0,143	0,141	0,139	0,137	0,134	0,132
Объемная доля водяных паров	-	0,0924	0,0919	0,0910	0,0900	0,0887	0,0873	0,0860
Суммарная объемная доля	-	0,236	0,234	0,232	0,229	0,225	0,221	0,218
Масса дымовых газов		8,394	8,445	8,541	8,649	8,808	8,968	9,127
Средняя массовая концентрация золовых частиц		0,0287	0,0286	0,0283	0,0279	0,0274	0,0269	0,0264

3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяют по таблице XIV [6]. Затем рассчитывают энтальпию продуктов сгорания по газовому тракту котла. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3.

Определяем значение комплекса

,

Так как , то учитывать энтальпию золовых частиц , , не нужно.

Формула для расчета энтальпий продуктов сгорания будет иметь вид , :

(3.1)

Таблица 3.3 – Энтальпия продуктов сгорания

υ,о С	Jo г	Jo в	α''т.ф =1,2		α''п.п 1 =1,215		α''п.п 2,3 =1,23		α''эк 2 =1,25		α''вп 2 =1,28		α''эк 1 =1,3		α''вп 1 =1,33
	кДж/кг	кДж/кг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг	Jг	ΔJг
100	742	645											935		955
200	1504	1303									1869		1895	960	1934	980
300	2288	1969							2780		2839	970	2879	983	2938	1003
400	3096	2648					3705		3758	978	3838	999	3891	1012
500	3930	3344					4699	994	4766	1008	4866	1029	4933	1042
600	4772	4056					5705	1006	5786	1020	5908	1042	5989	1056
700	5644	4785			6673		6744	1039	6840	1054	6984	1076
800	6541	5522			7728	1055	7811	1066	7921	1081	8087	1103
900	7454	6260	8706		8800	1072	8894	1083	9019	1098
1000	8380	7018	9784	1078	9889	1089	9994	1100
1100	9310	7793	10869	1085	10986	1097
1200	10249	8573	11963	1094
1300	11204	9348	13074	1110
1400	12185	10148
1500	13148	10944
1600	14133	11740	16481
1700	15122	12541	17630	1149
1800	16111	13337	18778	1148
1900	17116	14141	19944	1166
2000	18118	14975	21113	1168
2100	19132	15792	22290	1177
2200	20146	16609	23467	1177
2300	21160	17447	24649	1182

3.5 Тепловой баланс и расход топлива

Результаты расчета приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Тепловой баланс и расход топлива

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Располагаемая теплота топлива				18310,3+1,338*20+0= =18337
Приведенная влажность				11/18,3103=0,601
Температура уходящих газов			Задана	142
Энтальпия уходящих газов			По таблице 3.3	1366
Температура холодного воздуха			Задана	30
Энтальпия холодного воздуха			По таблице 3.3	193,6
Потери теплоты от химического недожога			По таблице XVII [6]	0
Потери теплоты от механического недожога			По таблице XVII [6]	1,4
Потери теплоты с уходящими газами			Для котлов с замкнутой системой пылеприготовления	(1366-1,33*193,6)* *(100-1,4)/18337=5,96
Потери теплоты в окружающую среду			По рисунку 5-1 [6]; при нагрузке, отличающейся от номинальной,	0,8
Доля золы топлива в шлаке		-		1-0,95 =0,05
Энтальпия шлака			По таблице XIII [6]; для топок с твердым шлакоудалением при температуре 600	560,6

Продолжение таблицы 3.4

1	2	3	4	5
Потеря с физической теплотой шлаков			, при можно не учитывать	0
Сумма тепловых потерь				5,96+0+1,4+0,8+0=8,16
КПД брутто				100-8,16=91,84
Энтальпия перегретого пара			По таблице XXV [6] при и или по работе [7]	3308
Энтальпия питательной воды			По таблице XXIV [6] при	635
Энтальпия продувочной воды			По таблице XXIII [6] при	1110,35
Температура кипения воды			По таблице XXIII [6]	254,87
Полезно использованная теплота				20,83*(3308-635)+ +0,625*(1110,35-635)=55985
Расход продувочной воды			, - доля продувки	0,03*20,83=0,625
Полный расход топлива				55985/((18337*91,84/100)+115,2+0)=3,302
Расчетный расход топлива				3,302*(1-1,4/100)=3,256
Коэффициент сохранения теплоты		-		1-0,8/(91,84+0,8)=0,991

Физическая теплота топлива , :

, (3.2)

Теплоемкость рабочей массы твердого топлива , :

(3.3)

- теплоемкость сухой массы топлива при , принимается по таблице 3-1 [6].

.

Теплота, внесенная поступающим в котельный агрегат воздухом , :

, (3.4)

где - отношение количества воздуха на входе в котельный агрегат к теоретически необходимому;

- отношение количества воздуха, подаваемого в топку из воздухоподогревателя к теоретически необходимому;

- присос воздуха в систему пылеприготовления, принимается по таблице XVI [6];

- отношение избыточного количества воздуха к теоретически необходимому;

- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в котельный агрегат и холодного воздуха.

;

;

.

3.6 Расчет топочной камеры

В соответствии с продольным разрезом котлоагрегата выполняется схема топочной камеры (рисунок 3.1) в одном из стандартных масштабов.

Конструктивные характеристики топки определяют по чертежам котлоагрегата.

Рисунок 3.1 – Схема топочной камеры.

Таблица 3.5 – Конструктивные характеристики топочной камеры.

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Диаметр и толщина стенки экранных труб			По чертежу
Шаг экранных труб			По чертежу	Фронтовой и задний экраны с шагом труб 75 ; Боковой экран с шагом труб: 1-ая и 2-ая панели – 90 , 3-ья панель – 75 .
Площадь поверхности фронтовой стенки (с потолком)			, где - ширина топки, ; - линейные размеры	6,4*(2,125+8,65+4,885+ +0,25)=101,8
Площадь поверхности задней стены			, где - линейные размеры задней стены	6,4*(2,125+8,0+1,125)=72
Площадь поверхности боковой стены			, где - площадь геометрических фигур, образующих боковую стену,	(5,8+3,39)/2)*1,75+5,8*8+(5,8+5,13)/2)*0,65+(4,834+ +5,13)/2)*0,1325+ +(0,5+4,834)/2)*3,140=67,03
Площадь поверхности, отсекающей половину холодной воронки			, - линейный размер	3,39*6,4=21,7
Площадь поверхности, проходящей через ось 1-го ряда труб фестона			, где - линейный размер	6,4*(3,1+0,25)=21,44
Суммарная поверхность стен				101,8+72+2*67,03+ +21,7+21,44=351,02
Объем топочной камеры				67,03*6,4=429

Продолжение таблицы 3.5

1	2	3	4	5
Площадь лучевоспринимающей (радиационной) поверхности топки			, где - угловой коэффициент экранных труб с шагом 75 , (по номограмме 1[6]); - угловой коэффициент экранных труб с шагом 90 , ; - угловые коэффициенты первого ряда фестона и холодной воронки, ; (п. 6-04 [6])	101,8*0,99+72*0,99+2*16,33*0,99+2*50,7*0,98+ +21,44*1+21,7*1=297,24
Степень экранирования топки		-		297,24/351,02=0,847
Общая высота топки			По чертежу (от середины холодной воронки до середины выходного окна или до ширм в случае полного заполнения ими верхней части топки)	12
Высота расположения горелок			По чертежу	2,25
Относительная высота расположения горелок, Максимум температур факела		- -	(п. 6-14 [6])	2,25/12=0,1875 0,1875+0=0,1875
Эффективная толщина излучающего слоя				3,6*429/351,02=4,4

Таблица 3.6 – Тепловой расчет топочной камеры

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки	αт "	-	По табл.XVII [6]	1,2
Присос воздуха в сиситеме пылеприготовления	Δαпл	-	По табл.XVI [6]	0
Температура горячего воздуха	tг.в	o C	По табл.1.8. [6]	320
Энтальпия горячего воздуха	Jгв o	кДж/кг	По табл.4.3	2105,06
Теплота, вносимая воздухом в топку	Qв	кДж/кг	βт 'Jo гв +(Δαт +Δαпл )·Jхв	1,13*2105,06+(0,07+0)* *193,6=2392,3
Полезное тепловыделение в топке	Qт	кДж/кг	Qp ·(100-q3 -q4 -q6 )/(100- -q4 )+Qв +Qфор +ΣrJг.отб	18337*(100-0-1,4-0)/(100-1,4)+2392,3=20729,3
Теоретическая температура горения	υа	o C	По табл. 4.3 по Qт и αт "	1967
Коэффициент	М	-	0,59-0,5·Хт	0,59-0,5*0,1875=0,496
Температура газов на выходе из топки	υт ''	o C	Задаёмся предварительно	1000
Произведение	pn S	м·Мпа	rn pS, где р=0,1 МПа	0,236*4,4*0,1=0,104
Коэффициенты ослабления лучей:		1/м·Мпа
–трёхатомными газами	Кг		По номограмме 3[6]	4,45
–золовыми частицами	Кзл		По номограмме 4[6]	72
–частицами кокса	Ккокс		По п. 6-08 [6]	10
Безразмерные параметры, учитывающие:
–род топлива	х1	-	По п. 6-08 [6]	0,5
–способ сжигания	х2	-	По п. 6-08 [6]	0,1
Оптическая толщина излучающей среды	kpS	-	(Kг rn +Kзл μзл +Ккокс х1 х2 )pS	(4,45*0,236+72*0,0287+0,5*0,1*10)*4,4*0,1=1,592
Степень черноты факела	αф	-	1-e-kpS или по номограмме 2[6]	0,797
Коэффициент учитывающий загрязнение	ζ	-	По табл. 6-2 [6]	0,45
Коэффициент тепловой эффективности экранов	ψср	-	ζ·χ	0,45*0,847=0,381

Продолжение таблицы 3.6

Степень черноты топки	αт	-	αф /(αф +(1-αф )*ψср )	0,797/(0,797+(1- -0,797)0,381)=0,911
Тепловыделение на 1 м2 поверхности стен	qF	кВт/м2	Bp ·Qт /Fст	(3,256*20729,3)/351,02=192,3
Температура на выходе из топки	υт ''	o C	По номограмме 7[6]	1025
Плавкостные характеристики золы	tA	o C	По табл. 1 [2,6]	1050
	tB			1150
	tC			1170
Энтальпия газов на выходе из топки	Jт ''	кДж/кг	По табл 4.3	10055
Количество тепла, воспринятого в топке	Qл	кДж/кг	φ·(Qт -Jт ")	0,991(20729,3-10055)=10582
Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности	qл	кВт/м2	Bp ·Qл /Hл	(3,256*10582)/297,24= =115,9
Теплонапряжение топочного объёма:
-расчётное	qv	кВт/м3	Bр *Qi r /Vт	3,256*18310,3/429=138,96
-допустимое	qv доп		По табл.XVII [6]	150
Средняя температура стенки экранных труб	Тст	К	tкип +273+60; по 8-04[2] или прил.IV [6]	254,87+273+60=587,87
Критерий Стентона	St	-	(1-(υт "+273)/(υа +273))/(1- -Tст /(υа +273))	(1-(1025+273)/(1967+273))/ /(1-587,87/(1967+273))=0,57

Температура газов на выходе из топки меньше температуры начала деформации золовых частиц , т.е. шлакования конвективных поверхностей нагрева не будет.

Расхождение между принятым и полученным значениями не превышает 100ºС, расчет топки считается законченным.

3.7 Расчет фестона

На основании продольного разреза котлоагрегата выполняется схема фестона (рисунок 3.2).

Используя чертежи общих видов котлоагрегата, определяют конструктивные характеристики фестона и заносят их в таблицу 3.7.

Рисунок 3.2 – Схема фестона.

;

Таблица 3.7 – Конструктивные характеристики фестона.

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт
Диаметр и толщина стенки труб	dxδ	мм	По чертежу	60x3
Расположение труб	-	-	По чертежам	шахмотное
Шаги труб:		мм
-поперечный	S1		4Sэ	4*75=300
-продольный	S2		По чертежу или (S21 +S22 +S23 )/3, где S21 , S22 , S23 - продольные шаги труб пучка	250
Число рядов по ходу газов	z2	шт	По чертежу	4
Число труб в рядах:		шт	По чертежу
-первом	z1(1)			20
-втором	z1(2)			20
-третьем	z1(3)			21
-четвёртом	z1(4)			21
Длина труб в рядах:		м	По чертежу
-первом	l1			4,243
-втором	l2			4,2175
-третьем	l3			4,1915
-четвёртом	l4			4,2825
Площадь поверхности нагрева пучка	Hф	м2	π·d·Σz1(i) ·li	0,060*3,14*(20*4,243+ +20*4,2175+ +21*4,1915+21*4,2825)= =65,4
Площадь живого сечения для прохода газов:
-на входе	F'	м2	a'·b'-z1(1) ·l'·d, где a' - размер газохода на входе, м; b' - ширина газохода на входе, м; l' - проекция труб последнего ряда на входное сечение	3,654*6,4-20*3,654*0,060=19

Продолжение таблицы 3.7

-на выходе	F"	м2	a"·b"-z1(i) ·l"·d, где a" - размер газохода на выходе, м; b" - ширина газохода на выходе, м; l" - проекция труб последнего ряда на выходное сечение	3,504*6,4-21*3,504*0,060=18,01
Средняя плщадь живого сечения для прохода газов	Fср	м2	2·F'·F"/(F'+F")	(2*19*18,01)/(19+18,01))=18,49
Относительные шаги труб:		-
-поперечный	σ1		S1 /d	300/60=5,0
-продольный	σ2		S2 /d	250/60=4,17
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9·d·((4·S1 ·S2 /π·d2 )--1)	0,9*0,060((4*0,3*0,25)/ /(3,14*0,062 )-1)=1,38
Угловой коэффициент котельного пучка	xп.ф	-	По номограмме 1[6] при S1 /d=5	0,72

Таблица 3.8 – Тепловой расчет фестона

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт
Площадь расчётной поверхности	Нф	м2	По конструктивным характеристикам	65,400
Температура газов перед пучком	υ'	o C	Из расчёта топки	1025
Энтальпия газов перед пучком	J'	кДж/кг	Из расчёта топки	10055
Температура газов за пучком	υ''	o C	Принимаем предварительно	920
Энтальпия газов за пучком	J"	кДж/кг	По табл. 4.3	8921,52
Тепловосприятие пучка по балансу	Qб	кДж/кг	φ·(J'-J")	0,991(10055- -8921,52)=1123,65

Продолжение таблицы 3.8

Средняя температура газов	υ	o C	0,5·(υ'+υ")	0,5(1025+920)=972,5
Температура кипения	tкип	o C	По табл. XXIII [6] по Рб	254,87
Объём газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,342
Объёмные доли:			По табл. 4.2
-водяных паров	rH2O	-		0,092
-трёхатомных газов	rn	-		0,236
Массовая концентрация золы	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,0287
Скорость газов	wг	м/с	(Bp Vг /Fcp )·(υ+273)/273	(3,256*6,342/18,49)* *(972,5+273)/273=5,094
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк	Вт/м2 ·К	αн cz cs cф; по номограмме 13 [6]	49,25*0,92*0,955*0,95= =41,107
Средний температурный напор	Δt*	-	(Δtб -Δtн )/ln(Δtб /Δtн )	(1025-254,87 - 920+ +254,87)/ln(770,13/665,13)= =716,35
Произведение	pn S	м·Мпа	rn pS, где p=0,1 МПа	0,236*0,1*1,38=0,0325
Коэффициент поглощения лучей:		1/м·Мпа
-газовой фазой продуктов сгорания	Кг		Кг о ·rn , Кг о - по номограмме 3 [6]	7,7*0,236=1,8172
-частицами золы	Кзл μзл		По формуле (6-16) [2]	104 *0,75*0,0287/((1245,52/3 )* *(1+1,2* *0,0287*1,38))=1,778
Оптическая толщина	kpS**	-	(Кг +Кзл ·μзл )pS	(1,8172+1,778)0,1*1,38=0,496
Температура загрязнённой стенки трубы	tз	o C	tкип +Δtз	254,87+80=334,87
Поправка	Δtз	o C	По п. 7-36 [6]	80
Степень черноты	α	-	По номограмме 17 [2] или формуле (7-65)	0,391

Продолжение таблицы 3.8

Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 ·К	По номограмме 19 [6]; αн ·α	182*0,391=71,15
Коэффициент теплоотдачи от газов стенке	α1 ***	Вт/м2 ·К	ζ·(αк +αл )	1(41,107+71,15)=112,254
Коэффициент использования поверхности, учитывающий полноту омывания	ζ	-	По пп. 7-07[6]; для смешанно-омываемых пучков, схематически изображённых на рис. 7.10 [6], ζ=0,95	1
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-	По рис.7.16 [2]	0,46
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 ·К	ψ·α1	0,46*112,254=51,64
Тепловосприятие пучка по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(k·Hф ·Δt/Bp )· ·10-3	((51,64*65,4*716,35)/3,256)* *10-3 =743,15
Отношение расчётныхвеличин тепловосприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )·100	(743,15/1123,65)*100=66,14

Значения и отличаются друг от друга больше чем на %, необходимо уточнить расчёт. Принимаем новое значение температуры газов за фестоном. Повторный расчёт проводится по упрощенной схеме (таблица 3.8.1)

Таблица 3.8.1 Повторный расчёт фестона.

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт
Температура газов за фестоном	υ''	o C	Принимаем предварительно	954
Энтальпия газов за фестоном	J"	кДж/кг	По табл. 4.3	9288
Тепловосприятие пучка по балансу	Qб	кДж/кг	φ·(J'-J")	0,991(10055-9288)=760,4
Средняя температура газов	υ	o C	0,5·(υ'+υ")	0,5(1025+954)=989,5
Средний температурный напор	Δt*	-	(Δtб -Δtн )/ln(Δtб /Δtн )	(1025-254,87 -954+254,87)/ /ln(770,13/699,13)=734,05

Продолжение таблицы 3.8.1

Тепловосприятие пучка по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(k·Hф ·Δt/Bp )·10-3	((51,64*65,4*734,05)/ /3,256)*10-3 =761,52
Отношение расчётныхвеличин тепловосприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )·100	(761,52/760,4)100=100,15

Значения и отличаются друг от друга меньше чем на %, расчет фестона считается законченным.

3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя

На основании общих видов котлоагрегата выполняем схематический чертеж первой ступени пароперегревателя (рисунок 3.3) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.9).

Таблица 3.9 – Конструктивные характеристики первой ступени пароперегревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	38x3
Количество параллельно включенных змеевиков	z1	шт.	По чертежам, змеевики сдвоенные	72
Число рядов по ходу газов	z2	шт.	По чертежу	10
Расположение труб в первых четырех рядах по ходу газов	-	-	По чертежу	Шахматное
Расположение труб в последних шести рядах	-	-	По чертежу	Коридорное
Число труб в ряду:
- в первых четырех	zр ш	шт.	По чертежу	36
- в последних шести	zр к	шт.		72

Рисунок 3.3 – Схема пароперегревателя (I ступень).

; ; ;

; ; ;

; ;

; ;

Продолжение таблицы 3.9

Площадь поверхности нагрева труб, расположенных в шахматном порядке	Hш	м2	πdlср z2 ш zр ш , где lср - средняя длина трубы ряда, м; z2 ш =4	3,14*38*10-3 *2,375*4*36=40,807
Площадь поверхности нагрева труб, имеющих коридорную компоновку	Hк	м2	πdlср z2 к zр к , где lср - средняя длина трубы ряда, м; z2 к =6	3,14*38*10-3 *2,375*6*72=122,42
Площадь поверхности нагрева потолочного перегревателя, расположенного над I ступенью	Hпот 1	м2	Hпот 1 =Hпот общ l1 /lобщ Hпот общ =blобщ x=19,53, где b=6,6 м, lобщ =3,4415 м	19,53*1=19,53
Суммарная поверхность Iступени пароперегревателя	H	м2	Нш +Нк +Нпот 1	40,807+122,42+19,53=182,76
Поперечный шаг труб:
- первых четырех рядов	S1 ш	мм	По чертежу	170
- последних шести	S1 к	мм	По чертежу	85
- средний	S1 ср	мм	(S1 ш Нш +S1 к Нк )/ (Нш +Нк )	(170*40,807+85*122,42)/ /(40,807+122,42)=106,25
Продольный шаг	S2	мм	По чертежу; lп /(z2 -1), где lп =1050 - глубина пучка, мм	1012/(10-1)=112,44
Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в шахматном пучке:
- на входе	Fш '	м2	a' ш b' -zp ш l' ш d	4,356*6,6-36*2,375*0,038=25,5
- на выходе	Fш ''	м2	a'' ш b'' -zp ш l'' ш d	3,730*6,6-36*2,375*0,038=21,369
- средняя	Fш ср	м2	2Fш ' Fш '' /(Fш ' +Fш '' )	(2*25,5*21,369)/(25,5+21,369)= =23,252
Расчетная площадь живого сечения для прохода газов в коридорном пучке:
- на входе	Fк '	м2	a' к b' -zp к l' к d	3,625*6,6-72*2,375*0,038=17,427
- на выходе	Fк ''	м2	a'' к b'' -zp к l'' к d	3,05*6,6-72*2,375*0,038=13,632
- среднее	Fк ср	м2	2Fк ' Fк '' /(Fк ' +Fк '' )	2*17,427*13,632/(17,427+ +13,632)= =15,298
Средняя расчетная площадь живого сечения для прохода газов в I ступени пароперегревателя	Fср	м2	(Нш +Нк )/ ((Нш /Fш ср )+(Нк /Fк ср ))	(40,807+122,42)/((40,807/23,252)+ +(122,42/15,298))=16,728

Продолжение таблицы 3.9

Расчетная площадь живого сечения для прохода пара	fп	м2	пdвн 2 z1 /4	(3,14*(0,0322 )*72)/4=0,058
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 ср /d	(106,25/38)=2,8
- продольный	σ2	-	S2 /d	(112,44/38)=2,96
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9d(4S1 ср S2 /πd2 -1)	0,9*0,038*((4*106,25*112,44)/ /(106 *3,14*(0,0382 ))-1)=0,326

Таблица 3.10 – Тепловой расчет первой ступени пароперегревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета фестона	954
Энтальпия газов на входе	J’	кДж/кг	Из расчета фестона	9288
Температура насыщеного пара	tн.п	°C	Задана	254,87
Энтальпия насыщеного пара	iн.п	кДж/кг	По табл. XXIII [2,6] при p= 4,4 МПа	2797,6
Температура перегретого пара на выходе из первой ступени п/п	t’’ п.п1	°С	Принимаем	320
Энтальпия перегретого пара на входе во вторую ступень	i’’ п.п1	кДж/кг	По табл. XXV [2,6] при p= 4,2 МПа	3012,8
Коэффициент распределения тепло-восприятия по высоте	Ув	-	По табл. 8-3 ,8-4 [2] или из позонного расчета; при отсутствии данных при h/Hт = 1 по номограмме 11 [6]	0,64
Тепловая нагрузка вверху топки	qл	кВт/м2	Ув (Вр Qл ψ/Fст ψср )	0,64(3,256*10582*0.46)/ /(351,02*0,381)=75,85
Тепловосприятие перегревателя излучением из топки	Qл пп	кДж/кг	qл (Fф /Вр )(1-xп.ф. )	75,85(21,44/3,256)(1-0,72)=139,85
Тепловосприятие перегревателя по балансу	Qб	кДж/кг	(i''п.п1 -iн.п )(Dп.п /Вр )-Qл пп	(3012,8-2797,6)(20,83/3,256)- -139,85=1237,4
Энтальпия газов за пароперегревателем	J’’	кДж/кг	J’ -Qб /φ+ΔαJ˚х.в	9288-(1237,4/0,991)+ +0,015*193,6=8042,6

Продолжение таблицы 3.10

Температура газов на выходе	υ’’	°С	По табл. 4.3	829,4
Средняя температура газов	υ	°С	(υ’ +υ’’ )/2	(954+829,4)/2=891,7
Средняя температура пара	t	°С	(t''п.п1+ tн.п )/2	(254,87+320)/2=287,44
Объем газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,381
Объемные доли:			По табл. 4.2
- водяных паров	rH2O	-		0,0919
- трехатомных газов	rn	-		0,234
Массовая концентрация золовых частиц	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,0286
средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fср )((υ+273)/273)	(3,256*6,381/16,728)* *((891,7+273)/273)=5,3
Коэффициент теплоотдачи конвекцией шахматного пучка труб	αк ш	Вт/м2· К	По номограмме 8 [2], 13[6]; αн сz cs cф	61*0,85*0,925*0,958=45,95
Коэффициент теплоотдачи конвекцией при обтекании коридорного пучка труб	αк к	Вт/м2· К	По номограмме7[2], 12[6]; αн сz cs cф	50*0,96*1*0,95=45,6
Средний коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк ср	Вт/м2· К	(αк ш Нш +αк к Нк )/(Нш +Нк )	(45,95*40,807+45,6*122,42)/ /(40,807+122,42)=45,69
Объем пара при средней температуре	υ	м3 /кг	По табл. XXV [2,6] при р=4,3МПа	0,05335
Средняя скорость пара	ωп	м/с	Dп.п υ/fп	(20,83*0,05335)/0,058=19,2
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару	α2	Вт/м2· К	По номограмме 12 [2], 15 [6]; αн Сd при d=dвн	1600*0,985=1576,00
Средняя масовая скорость	ωп /υ	кг/с·м2	ωп /υ;оптимальный диапазон для первичных перегревателей wп /υ =500... 1200; для промежуточных ωп /υ =300... 400 [4]	19,2/0,05335=359,96
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-	По рис. 7.16 [2]	0,5

Продолжение таблицы 3.10

Температура загрязненной стенки трубы	t3	°С	t+(1/ψ(1/α1 +1/α2 )-1/α1 )* *(Bр /H)(Qб +Qл пп )103	287,44+((1/0,5)* *(1/100,61+ 1/1576)-1/100,61)*((3,256/182,76)*(1237,4+ +139,8))*103 =562,43
Произведение	pn S	м·МПа	rn ps при р = 0,1 МПа	0,234*0,1*0,326=0,0076
Коэффициент поглощения лучей:
- газовой фазой продуктов сгорания	Kг	1/м·МПа	Кг ˚rn , Кг ˚по номограмме 2 [2], 3[6]	18,4*0,234=4,3056
- частицами золы	Кзл μзл		По формуле (6- 16) [2]	104 *0,8*0,0286/((1164,72/3 )(1+ +1,2*0,0286*0,326))=2,042
Оптическая толщина	kpS	-	(Kг +Kзл μзл )pS	(4,31+2,042)0,1*0,326=0,207
Степень черноты	a	-	1-e-kpS или по номограмме 17 [2]	1-EXP(-0,207)=0,187
Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 К	По номограмме 18 [2], 19 [6] или αн a	207*0,187=38,77
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов, расположенных до и внутри перегревателя	α’ л	Вт/м2 К	αл (1+A(Tоб /1000)0,25 )* *(lоб /lп )0,07 )	38,77*((1+0,4*(1227/1000)0,25 * *(0,87/1,012)0,07 =54,92
Коэффициент, учитывающий вид топлива	A	-	По п.7-40 [2]	0,4
Температура газов в объеме камеры перед перегревателем	Tоб	К	υ’ +273	954+273=1227
Глубина газового объема	lоб	м	По чертежу	0,87
Глубина пучка	lп	м	По чертежу	1,012
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	ξ(αк +α’ л )	1(45,69+54,92)=100,61
Коэффициент использования поверхности, учитывающий полноту омывания	ξ	-	По п. 7-41 [2]	1,0
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1 /(1+(1+Qл пп /Q)*α1 / /α2 )	(0,5*100,61)/(1+(1+ +139,8/1237,4 )*(100,61/1576))=46,97

Продолжение таблицы 3.10

Температурный напор (для противотока)	Δtпрт	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =υ’ -t''п.пI; Δtм = υ’’ -tн.пI	(954-254,87-829,4+320)/ /[ln((954-254,87)/(829,4-320))]=599,24
Температурный напор (для прямотока)	Δtпрт	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =υ’ -t''п.пI; Δtм = υ’’ -tн.пI	(1025-360-833+256,05)/ /[ln((1025-360)/(833-256,05))]=620,01
Средний температурный напор
Тепловосприятие перегревателя по уравнению теплообмена	Qт	кДЖ/кг	(kHΔt/Bp )10-3	(46,97*182,76*599,24/3,256)* *10-3 =1579,95
Отношение расчетных величин тепло-восприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1579,95/1237,4)100=127,68

Значения и отличаются более чем на , расчет первой ступени пароперегревателя необходимо повторить. Принимаем новое значение температуры перегретого пара на выходе из первой ступени пароперегревателя (таблица 3.11)

Таблица 3.11 – Повторный расчет первой ступени пароперегревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура перегретого пара на входе во вторую ступень	t’’ п.п1	°С	Принимаем	337
Энтальпия перегретого пара на входе во вторую ступень	i’’ п.п1	кДж/кг	По табл. XXV [2,6] при p= 4,2 МПа	3057,08
Тепловосприятие перегревателя по балансу	Qб	кДж/кг	(i''п.п1 -iн.п )(Dп.п /Вр )-Qл пп	(3057,08-2797,6)(20,83/3,256)- -139,85=1520,6
Энтальпия газов за пароперегревателем	J’’	кДж/кг	J’ -Qб /φ+ΔαJ˚х.в	9288-(1520,6/0,991)+ +0,015*193,6=7756,9
Температура газов на выходе	υ’’	°С	По табл. 4.3	802,7
Температурный напор (для противотока)	Δtпрт	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =υ’ -t''п.пI; Δtм = υ’’ -tн.пI	(954-254,87-802,7+337)/ /[ln((954-254,87)/(802,7-337))]=574,54

Продолжение таблицы 3.11

Тепловосприятие перегревателя по уравнению теплообмена	Qт	кДЖ/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3 *(46,97*182,76*574,54/ /3,256)*10-3 =1514,81
Отношение расчетных величин тепло-восприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1514,81/1520,6)100=99,62

Значения и отличаются менее чем на , расчет первой ступени пароперегревателя считается законченным.

3.9 Расчет второй и третьей ступени пароперегревателя

На основании общих видов котлоагрегата выполняют схему второй и третьей ступеней перегревателя (рисунок 3.4) и определяют конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.12).

Рисунок 3.4 – Схема пароперегревателя (II и III ступени).

; ;

; ;

; .

Таблица 3.12 – Конструктивные характеристики II, III ступеней пароперегревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	38x3
Количество параллельно включенных змеевиков	z1	шт.	По чертежам, змеевики сдвоенные	72
Число рядов по ходу газов	z2	шт.	По чертежу	20
Расположение труб	-	-	По чертежам	Коридорное
Число труб в ряду	zp	шт.	По чертежам	72
Шаги труб:
- поперечный	S1	мм	По чертежу	85
- продольный	S2	мм	lп2 /(z2 -1)	1400/(20-1)=73,6
Площадь поверхности нагрева труб, имеющих коридорную компоновку	Hк	м2	πdlср z2 zр , где lср - средняя длина трубы ряда, м	3,14*38* *10-3 *2,471*20*72=424,57
Общая площадь поверхности нагрева перегревателя	H	м2	Нк	424,57
Расчетная площадь живого сечения для прохода газов:
- на входе	F'	м2	a' b' -zp l' d	2,625*6,6-72*2,471*0,038=10,564
- на выходе	F''	м2	a'' b'' -zp l'' d	2,79*6,6-72*2,471*0,038=11,65
- средняя	Fср	м2	2F' F'' /(F' +F'' )	(2*10,564*11,46)/(10,564+11,65)= =11,08
Расчетная площадь живого сечения для прохода пара	fп	м2	пdвн 2 z1 /4	(3,14*(0,0322 )*72)/4=0,0579
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 /d	(85/38)=2,24
- продольный	σ2	-	S2 /d	(73,6/38)=1,94
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9d(S1 S2 /πd2 -1)	0,9*0,038*((4*85*73,6)/ /(106 *3,14*(0,0382 ))-1)=0,155

Тепловой расчет второй и третьей ступеней выполняем в табличной форме

(таблица 3.13).

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета I ступени перегревателя	802,7
Энтальпия газов на входе	J’	кДж кг	То же	7756,9
Температура перегретого пара на выходе из ступени	tп.п	°С	Задана	440
Энтальпия перегретого пара на выходе из ступени	iп.п	кДж кг	По табл. XXV [2,6]	3308,8
Энтальпия перегретого пара на входе в ступень	i’ п.пII	кДж кг	i’’п.пI -Δiпо	3057,08-47=3010,08
Температура перегретого пара на входе в ступень	t’ п.пII	°С	По табл. XXV [2,6] при p= 4,2 МПа	319
Теплота, переданная в пароохладителе	Δiпо	кДж кг	Δiпо =17...84, пароохладитель поверхностного типа, включен после потолочного перегревателя	47
Тепловосприятие перегревателя по балансу	Qб	кДж/кг	(iп.п -i'п.пI )(Dп.п /Вр )	(3308,8- -3010,08)(20,83/3,256)= =1911,8
Энтальпия газов за пароперегревателем	J’’	кДж/кг	J’-Qб /φ+ΔαJ˚х.в	7756,9-(1911,8/0,991)+ +0,015*193,6=5831,4
Температура газов на выходе	υ’’	°С	По табл. 4.3	612,14
Средняя температура газов	υ	°С	(υ’ +υ’’ )/2	(802,7+612,14)/2=707,42
Средняя температура пара	t	°С	(t’' п.п +t’ п.п II )/2	(440+319)/2=379,5
Объем газов на 1 кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,456
Объемные доли:			По табл. 4.2
- водяных паров	rH2O	-		0,091
- трехатомных газов	rn	-		0,232

Продолжение таблицы 3.13

Массовая концентрация золы	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,0283
Средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fср )((υ+273)/ /273)	(3,256*6,456/11,08)* *((707,42+273)/273)=6,81
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк	Вт/м2· К	По номограмме 7 [2], 12[6]; αн сz cs cф	58,5*1*0,99*0,96=55,6
Объем пара при средней температуре	υ	м3 /кг	По табл. XXV [2,6] при р=4,1 МПа	0,0702
Средняя скорость пара	ωп	м/с	Dп.п υ/fп	(75/3,6*0,0702)/0,0579=25,27
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару	α2	Вт/м2· К	По номограмме 12 [2], 15 [6]; αн Сd при d=dвн	1500*0,98=1470
Средняя массовая скорость	ωп /υ	кг/с·м2	ωп /υ	25,38/0,0705=360
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-	По рис. 1.6 [2]	0,58
Температура загрязненной стенки трубы	t3	°С	t+(1/ψ(1/α1 +1/α2 )-1/α1 )* *(Bр /H)Qб 103	379,5+((1/0,58)*(1/83,7+1/1470)- -1/83,7)*((3,256/424,6)* *1911,8)*103 =523,54
Произведение	pn S	м·МПа	rn ps	0,232*0,1*0,155=0,0036
Коэффициент поглощения лучей:
- газовой фазой продуктов сгорания	Kг	1/м·МПа	Кг ˚rn , Кг ˚по номограмме 2 [2], 3[6]	31*0,232=7,19
- частицами золы	Кзл μзл		По формуле (6-16) [2]	104 *0,8*0,0283/((980,52/3 )(1+ +1,2*0,0283*0,155))=2,2 78
Оптическая толщина	kpS	-	(Kг +Kзл μзл )pS	(7,19+2,278)0,1*0,155=0,147
Степень черноты	a	-	1-e-kpS или по номограмме 17 [2]	1-EXP(-0,128)=0,136
Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 К	По номограмме 18 [2], 19 [6] или αн a	149*0,136=20,31
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов, расположенных до и внутри перегревателя	α’ л	Вт/м2 К	αл (1+A(Tоб /1000)0,25 )* *(lоб /lп )0,07 )	20,31*((1+0,4*(1075,7/1000)0,25 * *(0,656/1,587)0,07 =28,1

Продолжение таблицы 3.13

Коэффициент, учитывающий вид топлива	A	-	По п.7-40 [2]	0,4
Температура газов в объеме камеры перед перегревателем	Tоб	К	υ’ +273	802,7+273=1075,7
Глубина газового объема	lоб	м	По чертежу	0,656
Глубина пучка	lп	м	По чертежу; lп1	1,587
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	ξ(αк +α’ л )	1(55,6+28,1)=83,7
Коэффициент использования поверхности, учитывающий полноту омывания	ξ	-	По п. 7-41 [2]	1
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1 /(1+α1 /α2 )	(0,58*83,7)/(1+(83,7/1470))=45,9
Температурный напор (для прямотока)	Δtпрм	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =υ’ -t’ п.пII; Δtм = υ’’ -tп.п	(802,7-319-612,14+440)/ /[ln((802,7- -319)/(612,14-440))]=301,6
Температурный напор (при противотоке)	Δtпрт	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =υ’ -tп.п Δtм = υ’’ -t’п.п II	(802,7-440-612,14+319)/ /[ln((802,7-440)/(612,14- -319)]=326,7
Температурный напор	Δt	°С	т.к. Δtпрт /Δtпрм >0,92 то Δt=(Δtпрм+Δtпрт)/2	(301,6+326,7)/2=314,1
Тепловосприятие пароперегревателя по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3* * (45,9*424,6*326,7/3,256)=1881,4
Отношение расчетных величин тепловосприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1881,4/1911,8)100=98,41

При переходе котлоагрегата на новый вид твердого топлива требуется модернизация второй и третьей ступеней пароперегревателя с увеличением площади поверхности нагрева с 254,7 до 424,6 . Наращивание площади поверхности нагрева выполняют за счет увеличения числа рядов по ходу газов до 20.

Значения и отличаются менее чем на , расчет второй и третьей ступеней пароперегревателя считается законченным.

3.10 Расчет второй ступени водяного экономайзера

На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему второй ступени водяного экономайзера (рисунок 3.5) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.14).

Таблица 3.14 – Конструктивные характеристики второй ступени водяного экономайзера.

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	32x3
Расположение труб	-	-	По чертежу	Шахматное
Шаги труб:
- поперечный	S1	мм	По чертежу	80
- продольный	S2	мм		75
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 /d	80/32=2,5
- продольный	σ2	-	S2 /d	75/32=2,344
Число рядов по ходу газов	z2	шт.	По чертежу	21
Средняя длина трубы одного ряда	l1	м	По чертежу, односторонний, симметричный экономайзер	3,239*2=6,478
Среднее число труб в ряду	z1	шт.	По чертежу	24
Расчетная площадь поверхности нагрева	H	м2	πdl1 z1 z2 ,	3,14*0,032*6,478*21*24=328,1

Рисунок 3.5 – Схема экономайзера (II ступень).

Продолжение таблицы 3.14

Число параллельно включенных змеевиков	n	шт.	2z1	2*24=48
Глубина газохода	a	м	По чертежу	2
Ширина газохода	b	м	По чертежу	6,6
Проекция трубы	l	м	По чертежу	6,426
Расчетная площадь сечения для прохода газов	F	м2	ab-z1 dl	2,0*6,6-24*0,032*6,426=8,26
Площадь живого сечения для прохода воды	ƒ	м2	пdвн 2 n/4	(3,14*(0,0262 )*48)/4=0,0255
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9d(4S1 S2 /πd2 -1)	0,9*0,032*((4*80*75)/ /(106 *3,14*(0,0322 ))-1)=0,1862

Тепловой расчет 2-ой ступени водяного экономайзера выполняем в табличной форме (таблица 3.15).

Таблица 3.15 – Тепловой расчет второй ступени водяного экономайзера

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета пароперегревателя	612,14
Энтальпия газов на входе	J’	кДж/кг	Из расчета пароперегревателя	5831,4
Тепловосприятие экономайзера	Qэк	кДж/кг	(Qp ηка +Qфор +Qв.вн )·100/ (100-q4 )-(Qл +Qф б +Qк . п б + Qб пп II,III +Qпп I б )	(18337*0,9184+0+115,2)* *(100/(100-1,4)- -(10582+760,4+0+ +1520,6+1911,8)=2421,5
Энтальпия воды на выходе из II ступени	i’’	кДж/кг	iп.в +Δiпо (Dп.п /Dэк )+Qэк Bp //Dэк , где Dэк =(1+P)Dп.п	635+47*(20,83/(1,03*20,83))+ +(2421,5*3,256/(1,03*20,83))=1048
Температура воды на выходе	t’’	°С	По табл. XXIV [2,6] при ρ = 4,5 МПа	242,1
Температура газов на выходе	υ’’	°С	Задаемся	425
Энтальпия газов на выходе	J’’	кДж/кг	По табл. 4.3.	4010,4
Тепловосприятие экономайзера по балансу	Qб	кДж/кг	φ(J’ -J’' +ΔαJ˚х.в )	0,991*(5831,4-4010,4+ +0,02*193,6 ) = =1809,2
Энтальпия воды на входе	i’	кДж/кг	i’’ -Qб Bp /Dэк	1048-(1809,2*3,256)/(1,03*20,833)=773,5

Продолжение таблицы 3.15

Температура воды на входе	t’	°С	По табл. XXIV [2,6] при р=4,8 МПа	181,9
Средняя температура газов	υ	°С	(υ’ +υ’’ )/2	(612,14+425)/2=519
Средняя температура воды	t	°С	(t’ +t'' )/2	(181,9+242,1)/2=212
Температурный напор на входе	Δt’	°С	υ' -t''	612,14-242,1=370
Температурный напор на выходе	Δt’’	°С	υ'' -t'	425-181,9=243,1
Средний температурный напор	Δt	°С	(Δt'-Δt'')/ln(Δt'/Δt")	(370-243,1)/ln(370/243,1)=302
Температура загрязненной стенки трубы	t3	°С	t + Δt3 , Δt3 =60°С по пп.7-39 [2], 7-36 [6]	212+60=272
Объем газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,54
Объемные доли:
- водяных паров	rH2O		По табл. 4.2	0,09
- трехатомных газов	rn	-		0,229
Массовая концентрация золовых частиц	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,0279
Средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fср )((υ+273)/273) для твердых топлив wг опт =6...13 м/c, для мазута и газа wr опт =16...20 м/c [4,6]	(3,256*6,54/8,26)* *((519+273)/273)=7,47
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк	Вт/м2· К	По номограмме 8 [2], 13[6]; αн сz cs cф	81*1*0,97*0,95=74,6
Плотность воды при средней температуре и давлении	ρ	кг/м3	По табл. XXIV [2,6] при р=4,65 МПа	852,2
Средняя скорость воды	ωв	м/с	Dэк /ƒρ	(1,03*20,833)/(0,0255*852,2)=0,989
Средняя массовая скорость воды	ωв ρ	кг/см2	wв ρ, оптимальный диапазон для экономайзеров wв ρ = 600...800 [6]	0,989*852,2=842,44
Произведение	pn S	м·МПа	rn ps	0,229*0,1*0,1862=0,00427

Продолжение таблицы 3.15

Коэффициент поглощения лучей:
- газовой фазой продуктов сгорания	Kг	1/м·МПа	Кг ˚rn , Кг ˚по номограмме 2 [2], 3[6]	30*0,229=6,88
- частицами золы	Кзл μзл		По формуле (6-16) [2]	104 *0,8*0,0279/((7922/3 )(1+ +1,2*0,0279*0,1862))=2,59
Оптическая толщина	kpS	-	(Kг +Kзл μзл )pS	(6,88+2,59)0,1*0,1862=0,176
Степень черноты	a	-	1-e-kpS или по номограмме 17 [2]	1-EXP(-0,176)=0,162
Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 К	По номограмме 18 [2], 19 [6] или αн a	64*0,162=10,34
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газовых объемов, расположенных до и внутри экономайзера	α’ л	Вт/м2 К	αл (1+A(Tоб /1000)0,25 )* *(lоб / lп )0,07 )	10,34*((1+0,4*(885,14/ /1000)0,25 * *(3,26/1,575)0,07 =14,56
Коэффициент, учитывающий вид топлива	A	-	По п.7-40 [2]	0,4
Глубина газового объема	lоб	м	По чертежум lоб2	3,26
Глубина пучка	lп	м	По чертежу	1,575
Температура газов в объеме камеры перед экономайзером	Tоб	К	υ’ +273	612,14+273=885,14
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	ξ(αк +α’ л )	1(74,6+14,56)=89,21
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-	По рис. 1.6 [2]	0,67
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1	0,67*89,21=59,8
Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3 (59,8*328,1*302/3,256)=1819,6
Отношение расчетных величин тепловосприятий	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1819,6/1809,2)100=100,58

Значения и отличаются менее чем на , расчет II ступени экономайзера считается законченным.

3.11 Расчет второй ступени воздухоподогревателя

На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему второй ступени воздухоподогревателя (рисунки 3.6 и 3.7) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.16).

Рисунок 3.6 – Схема воздухоподогревателя (II ступень).

Рисунок 3.7 – Схема воздухоподогревателя (II ступень).

Таблица 3.16 – Конструктивные характеристики второй ступени воздухоподогревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	40x1,5
Расположение труб	-	-	По чертежу	Шахматное
Шаги труб:
- поперечный	S1	мм	По чертежу	60
- продольный	S2	мм		42
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 /d	60/40=1,5
- продольный	σ2	-	S2 /d	42/40=1,05
Число ходов по воздуху	n	шт.	По чертежу	1
Число труб в ряду	z1	шт.	По чертежу	108
Число рядов по ходу воздуха	z2	шт.	По чертежу	48
Общее число труб	z	шт.	z1 z2 ,	108*48=5184
Расчетное сечение для прохода газов	Fг	м2	пdвн 2 z/4	(3,14*(0,0372 )*5184)/4= =5,571
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9dвн	0,9*0,037=0,0333
Площадь живого сечения для прохода воздуха	ƒв	м2	ab-z1 dl' n , l' n =b	6,4*2,65- -108*0,04*2,65=5,512
Длина трубы	l	м	По чертежу ( l' n n)	2,65*1=2,65
Площадь расчетной поверхности нагрева	H	м2	πdср lz	3,14*0,0385*2,65*5184 =1661

Тепловой расчет второй ступени воздухоподогревателя выполняем в табличной форме (таблица 3.17).

Таблица 3.17 – Тепловой расчет второй ступени воздухоподогревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета второй ступени ВЭ	425
Энтальпия газов на входе	J’	кДж/кг	Из расчета второй ступени ВЭ	4010
Температура воздуха на выходе	t’’	°С	Из расчета топки t'' =tг.в	320
Энтальпия воздуха на выходе	Jº’’ г.в	кДж/кг	Из расчета топки	2105,06
Отношение количества воздуха на выходе из второй ступени ВП к теоретически необходимому	β'' впII	-	αт '' - Δαт - Δαпл	1,2-0,07-0=1,13
Присос воздуха в воздухоподогревателе	Δαвп	-	Из табл. 4.1	0,03
Температура воздуха на входе	t’	°С	Задаемся	183
Энтальпия воздуха на входе	Jº’ в	кДж/кг	По табл. 4.3	1191,3
Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу	Qб	кДж/кг	(β'' впII +Δαвп /2+βрц+изб )·(Jº г.в '' -Jº в ' )	(1,13+0,03/2+0)*(2105,06- -1191,3)=1046,3
Средняя температура воздуха	t	°С	(t' +t" )/2	(183+320)/2=251,5
Энтальпия воздуха при средней температуре	Jºпрс	кДж/кг	По табл. 4.3	1646,2
Энтальпия газов на выходе	J''	кДж/кг	J’ -Qб /φ+Δαвп J˚ прс	4010- -1046,3/0,991+0,03*1646,2 =3004,3
Температура газов на выходе	υ''	°С	По табл. 4.3	316,5
Средняя температура газов	υ	°С	(υ' +υ'' )/2	(425+316,5)/2=370,8
Объем газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,664
Объемные доли:
- водяных паров	rH2O		По табл. 4.2	0,0887
- трехатомных газов	rn	-		0,225
Массовая концентрация золы	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,0274

Продолжение таблицы 3.17

Средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fг )((υ+273)/273)	(3,256*6,664/5,571)* *((370,8+273)/273)=9,18
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк	Вт/м2· К	По номограмме 11 [2], 13[6]; αн с1 cф	29,6*1*1=29,6
Произведение	pn S	м·МПа	rn ps	0,225*0,1*0,0333=0,000750
Коэффициент поглощения лучей:
- газовой фазой продуктов сгорания	Kг	1/м·МПа		(((7,8+16*0,0887)/ /(10*0,00075)0,5 )-1)*(1- -0,37*643,8/1000)*0,225=18,09
-частицами золы	Кзл μзл	1/м·МПа		104 *0,8*0,0274/((643,82/3 )* (1 +1,2*0,0274*0,0333))=2,94
Оптическая толщина	kpS	-	(Kг +Kзл μзл )pS	(18,09+2,94)*0,1*0,0333= =0,0700
Степень черноты	a	-	1-e-kpS или по номограмме 17 [2]	1-EXP(-0,07)=0,0676
Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 К	По номограмме 18 [2], 19 [6] или αн a	48*0,0676=3,52
Температура загрязненной стенки	t3	°С	(υ+t)/2 , по пп.7-39 [2], 7-36 [6]	(370,8+251,5)/2=311,13
Теоретически необходимый объем воздуха	Vо	м3 /кг	По табл. 4.2	4,88
Средняя скорость воздуха	ωв	м/с	((β'' впII +Δαвп /2)Bp V0 / /ƒв)·((t+273)/273)	(((1,13+0,03/2)*3,256*4,88)/ /5,512)*(251,5+273)/273=6,34
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху	α2	Вт/м2· К	По номограмме 8 [2], 13[6]; αн сz cs cф	62*1*1*0,92=60,7
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	ξ(αк +αл ), ξ=1	1(29,6+3,25)=32,85

Продолжение таблицы 3.17

Коэффициент эффективности	Ψ	-	По п. 7-50 [2]; Ψтаб	0,9
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1 /(1+α1 /α2 )	0,9*32,85/(1+32,85/60,7)=19,2
Температурный напор на входе газов	Δtм	°С	υ' -t''	425-320=105
Температурный напор на выходе	Δtб	°С	υ'' -t'	316,5-183=133,5
Температурный напор при противотоке	Δtпрт	°С	(Δtб -Δtм )/ln(Δtб /Δtм )	(133,5-105)/ln(133,5/105)=118,7
Наибольший перепад температур	τб	°С	t'' -t'	320-183=137
Наименьший перепад температур	τм	°С	υ' -υ''	425-316,5=108,5
Параметр	P	-	τм /(υ' -t' )	108,5/(425-183)=0,448
Параметр	R	-	τб /τм	137/108,5=1,26
Коэффициент пересчета	Ψ	-	По номограмме 21 [2]	0,9
Средний температурный напор	Δt	°С	Ψп Δtпрт	0,9*118,7=106,8
Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3 (18,1*1661*106,8/3,256)= =1045,4
Отношение расчетных величин тепловосприятия	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1045,4/1046,3)100=99,92

Значения и отличаются менее чем на , расчет II ступени воздухоподогревателя считается законченным.

3.12 Расчет первой ступени водяного экономайзера

На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему первой ступени водяного экономайзера (рисунок 3.8) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.18).

Таблица 3.18 – Конструктивные характеристики первой ступени экономайзера

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	32x3
Расположение труб	-	-	По чертежам	Шахматное
Шаги труб:
- поперечный	S1	мм	По чертежу	80
- продольный	S2	мм		75
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 /d	80/32=2,5
- продольный	σ2	-	S2 /d	75/32=2,34
Число рядов по ходу газов	z2	шт.	По чертежу	22
Средняя длина трубы одного ряда	l1	м	По чертежу, двухсторонний, симметричный	3,239*2=6,478
Среднее число труб в ряду	z1	шт.	По чертежу	21
Расчетная площадь поверхности нагрева	H	м2	πdl1 z1 z2 ,	3,14*0,032*6,478*21*22=300,7
Число параллельно включенных змеевиков	n	шт.	2z1	2*21=42
Глубина газохода	a	м	По чертежу	1,7
Ширина газохода	b	м		6,6
Проекция трубы	l	м		6,426
Расчетная площадь сечения для прохода газов	Fг	м2	ab-z1 dl	1,7*6,6-21*0,032*6,426=6,9
Площадь живого сечения для прохода воды	ƒ	м2	пdвн 2 n/4	(3,14*(0,0262 )*42)/4=0,0223
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9d(4S1 S2 /πd2 -1)	0,9*0,032*((4*80*75)/ /(106 *3,14*(0,0322 ))-1)=0,186

Рисунок 3.8 – Схема экономайзера (I ступень).

Тепловой расчет 1-ой ступени водяного экономайзера выполняем в табличной форме (таблица 3.19).

Таблица 3.19 – Тепловой расчет первой ступени водяного экономайзера

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета второй ступени ВП	316,5
Энтальпия газов на входе	J’	кДж/кг	Из расчета второй ступени ВП	3004,3
Энтальпия воды на выходе	i’’	кДж/кг	Из расчета второй ступени ВЭ	773,5
Температура воды на выходе	t’’	°С	Из расчета второй ступениВЭ t' экII =t'' экI Допускается различие между t' экII и t'' экI на ±10°С[2,6]	181,9
Температура питательной воды	tп.в	°С	Задано	150
Энтальпия питательной воды	iп.в	кДж/кг	По табл. XXIV [2,6]	635
Энтальпия воды на входе в ступень ВЭ	i’	кДж/кг	iп.в +Δiпо Dп.п /Dэк	635+47*(20,83/1,03*20,83)= =680,6
Температура воды на входе в I ступень ВЭ	t'	°С	По табл. XXIV [2,6]	160,5
Тепловосприятие экономайзера по балансу	Qб	кДж/кг	(Dэк /Bр )(i'' -i' )	(1,03*20,83/3,256)*(773,5- -680,6)=612,2
Энтальпия газов на выходе	J’’	кДж/кг	J’-Qб /φ+ΔαJ˚х.в	3004,3- -612,2/0,991+0,02*193,6= =2390,6
Температура газов на выходе	υ''	°С	По табл. 4.3	250,4
Средняя температура газов	υ	°С	(υ’ +υ’’ )/2	(316,5+250,4)/2=283,5
Средняя температура воды	t	°С	(t’ +t'' )/2	(160,5+181,9)/2=171,2
Температурный напор на входе	Δt’	°С	υ' -t''	316,5-181,9=134,6
Температурный напор на выходе	Δt’’	°С	υ'' -t'	250,4-160,5=89,8

Продолжение таблицы 3.19

Средний температурный напор	Δt	°С	(Δtб - Δtм )/ln(Δtб /Δtм ), где Δtб =Δt’ ; Δtм = Δt''	(134,6-89,8)/ln(134,6/89,8)=110,7
Температура загрязненной стенки	t3	°С	t + Δt3 , Δt3 =25°С по пп.7-39 [2], 7-36 [6]	171,2+25=196,2
Объем газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,788
Объемные доли:
- водяных паров	rH2O		По табл. 4.2	0,0873
- трехатомных газов	rn	-		0,221
Массовая концентрация золы	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,02691
Средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fг )((υ+273)/ /273)	(3,256*6,788/6,9)* *((283,5+273)/273)=6,53
Коэффициент теплопередачи конвекцией	αк	Вт/м2· К	По номограмме 8 [2], 13[6];αн сz cs cф	81*1*0,92*0,92=68,6
Плотность воды при средней температуре и давлении	ρ	кг/м3	По табл. XXIV [2,6]	898,7
Средняя скорость воды	ωв	м/с	Dэк /ƒρ	(1,03*20,833)/(0,0223*898,7)=1,07
Средняя массовая скорость воды	ωв ρ	кг/см2	wв ρ	1,07*898,7=962,8
Произведение	pn S	м·МПа	rn ps	0,221*0,1*0,186=0,00412
Коэффициент поглощения лучей:
- газовой фазой продуктов сгорания	Kг	1/мМПа	Кг ˚rn ,Кг ˚по номограмме 2 [2],3[6]	34*0,221=7,5
- частицами золы	Кзл μзл		По формуле (6- 16)[2]	104 *0,8*0,02691/((565,52/3 ) (1+1,2*0,02691*0,186))= =3,16
Оптическая толщина	kpS	-	(Kг +Kзл μзл )pS	(7,5+3,16)0,1*0,186=0,199
Степень черноты	a	-	1-e-kpS или по номограмме 17 [2]	1-EXP(-0,199)=0,180

Продолжение таблицы 3.19

Коэффициент теплоотдачи излучением	αл	Вт/м2 К	По номограмме 18 [2], 19 [6] или αн a	29*0,180=5,23
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	ξ(αк +αл )	1(68,6+5,23)=73,79
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	-	По рис. 1.6 [2]	0,8
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1	0,8*73,79=59
Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3 (59*300,7*110,7/3,256)=603,8
Отношение расчетных тешювосприятий	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(603,8/612,2)100=98,62

При переходе котлоагрегата на новый вид твердого топлива требуется модернизация первой ступени водяного экономайзера, уменьшение площади поверхности нагрева с 382,7 до 300,7 . Уменьшение поверхности нагрева выполним за счет сокращения числа рядов по ходу газов до .

Значения и отличаются менее чем на , расчет I ступени экономайзера считается законченным.

3.13 Расчет первой ступени воздухоподогревателя

На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему первой ступени воздухоподогревателя (рисунок 3.9) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.20).

Таблица 3.20 – Конструктивные характеристики первой ступени воздухоподогревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки труб	d*δ	мм	По чертежу	40x1,5
Расположение труб	-	-	По чертежам	Шахматное

Продолжение таблицы 3.20

Шаги труб:
- поперечный	S1	мм	По чертежу	70
- продольный	S2	мм		45
Относительные шаги труб:
- поперечный	σ1	-	S1 /d	70/40=1,75
- продольный	σ2	-	S2 /d	45/40=1,125
Число ходов по воздуху	n	шт.	По чертежу	3
Число труб в ряду	z1	шт.	По чертежу	92
Число рядов по ходу воздуха	z2	шт.	По чертежу	39
Общее число труб	z	шт.	z1 z2 ,	39*92=3588
Расчетная площадь сечения для прохода газов	Fг	м2	пdвн 2 z/4	(3,14*(0,0372 )*3588)/4=3,86
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,9dвн	0,9*0,037=0,0333
Площадь живого сечения для прохода воздуха	ƒв	м2	ab-z1 dl' n , l' n =b	6,6*2,05- -92*0,04*2,05=5,986
Длина трубы	l	м	По чертежу ( l' n n)	6,025
Расчетная площадь поверхности нагрева	H	м2	πdср lz	3,14*0,0385*6,025*3588= =2613,4

Тепловой расчет первой ступени воздухоподогревателя выполняем в табличной форме (таблица 3.21)

Рисунок 3.9 – Схема воздухоподогревателя (I ступень).

Таблица 3.21– Тепловой расчет первой ступени воздухоподогревателя

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Температура газов на входе	υ’	°С	Из расчета первой ступени ВЭ	250,4
Энтальпия газов на входе	J’	кДж/кг	Из расчета первой ступени ВЭ	2390,6
Температура воздуха на выходе	t’’	°С	Из расчета второй ступениВП t' впII =t'' впI Допускается различие между t' впII и t'' впI на ±10°С[2,6]	183
Энтальпия воздуха на выходе	Jº’' в	кДж/кг	Из расчета второй ступени ВП или по табл. 4.3	1191,3
Отношение количества воздуха на выходе из I ступени ВП к теоретически необходимому	β'' впI	-	αт '' - Δαт - Δαпл +ΔαвпII	1,2-0,07-0+0,03=1,16
Присос воздуха в I ступени воздухоподогревателя	ΔαвпI	-	Из табл. 4.1	0,03
Температура воздуха на входе	t’	°С	Задана t' = tвп ,т.к. калорифер присутствует	45
Энтальпия воздуха на входе	Jº’ в	кДж кг	По табл. 4.3	290,4
Тешювосприятие воздухоподогревателя по балансу	Qб	кДж/кг	(β'' впI +ΔαвпI /2+βрц+изб )· ·(Jº г.в '' -Jº в ' )	(1,16+0,03/2+0)*(1191,3-290,4)= =1058,5
Средняя температура воздуха	t	°С	(t' +t" )/2	(45+183)/2=114
Энтальпия воздуха при средней температуре	Jºпрс	кДж/кг	По табл. 4.3	737,4
Энтальпия газов на выходе	J''	кДж/кг	J’ -Qб /φ+ΔαвпI J˚ прс	2390,6-1058,5/0,991+0,03*737,4= =1345
Температура газов на выходе	υ''	°С	По табл. 4.3	139,9
Средняя температура газов	υ	°С	(υ' +υ'' )/2	(250,4+139,9)/2=195,1
Объем газов на 1кг топлива	Vг	м3 /кг	По табл. 4.2	6,912

Продолжение таблицы 3.21

Объемные доли:
- водяных паров	rH2O		По табл. 4.2	0,086
- трехатомных газов	rn	-		0,218
Массовая концентрация золы	μзл	кг/кг	По табл. 4.2	0,02644
Средняя скорость газов	ωг	м/с	(Bр Vг /Fг )((υ+273)/273)	(3,256*6,912/3,86)* *((195,1+273)/273)=10
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	αк	Вт/м2· К	По номограмме 11 [2], 14[6]; αн с1 cф	31,2*1*1,18=36,8
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α1	Вт/м2 К	αк +αл ;αл - мало, поэтому не учитывается [2,6]	36,8
Температура загрязненной стенки	t3	°С	(υ+t)/2 , по пп.9-43 [2], 7-36 [6]	(195,1+114)/2=154,6
Теоретически необходимый объем воздуха	Vо	м3 /кг	По табл. 4.2	4,88
Средняя скорость воздуха	ωв	м/с	((β'' впI +ΔαвпI /2)Bp V0 /ƒв)· ·((t+273)/273)	(((1,16+0,03/2)*3,256*4,88)//5,986)*(114+273)/273= =4,4
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху	α2	Вт/м2· К	По номограмме 8 [2], 13[6];αн сz cs cф	54*0,85*1*1=45,9
Коэффициент эффективности	Ψ	-	По п. 7-50 [2]; Ψтаб -0,15	0,9-0,05=0,85
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 К	ψα1 /(1+α1 /α2 )	0,85*36,8/(1+36,8/45,9)= =17,4
Температурный напор на входе	Δtм	°С	υ' -t''	250,4-183=67,4
Температурный напор на выходе	Δtб	°С	υ'' -t'	139,9-45=94,9
Средний температурный напор при противотоке	Δt	°С	(Δtб -Δtм )/ln(Δtб /Δtм )	(94,9-67,4)/ln(94,9/67,4)=80,3
Наибольший перепад температур	τб	°С	t'' -t'	183-45=138
Наименьший перепад температур	τм	°С	υ' -υ''	250,4-139,9=110,5
Параметр	P	-	τм /(υ' -t' )	110,5/(250,4-45)=0,538
Параметр	R	-	τб /τм	138/110,5=1,2
Коэффициент пересчета	Ψ	-	По номограмме 21 [2]	0,95
Средний температурный напор	Δt	°С	Ψп Δtпрт	0,95*80,3=76,3
Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплообмена	Qт	кДж/кг	(kHΔt/Bp )10-3	10-3 (17,4*2613,4*76,3/3,256)=1063,9
Отношение расчетных тепловосприятий	Qт /Qб	%	(Qт /Qб )100	(1063,9/1058,5)100=100,5

Значения и отличаются менее чем на , расчет I ступени воздухоподогревателя считается законченным.

3.14 Проверка сходимости баланса

Расчеты по уточнению балансовых значений тепловосприятий выполняем в табличной форме (таблица 3.22).

Таблица 3.22 – Уточнение балансовых величин и проверка сходимости баланса

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Температура уходящих газов			Из расчета первой ступени ВП	139,9
Энтальпия уходящих газов			Из расчета первой ступени ВП	1345,000
Потеря теплоты с уходящими газами		%		(1345-1,33*193,6)*(100- -1,4)/18337=5,85
Сумма тепловых потерь				5,85+0+1,4+0,8+0=8,05
Коэффициент полезного действия брутто				100-8,05=91,95
Полный расход топлива				55985/(18337*91,95/100+ +115,2+0)=3,298
Расчетный расход топлива				3,298*(1-1,4/100)=3,252
Теплота, вносимая воздухом в топку				(1,2-0,07- -0)*2105,06+(0,07+0)*193,6 = =2392,3
Полезное тепловыделение в топке				18337*((100-0-1,4-0)/(100- -1,4))+2392,3+0+0=20729,3
Количество теплоты, воспринятое в топке				0,991*(20729,3- -10055)=10582,2

Продолжение таблицы 3.22

Невязка теплового баланса				18337*0,9195+0+115,2- -(10582,2+760,41+ +1520,6+1911,8+1809,2+612,2)*((100-1,4)/100)=20,85
Относительная невязка теплового баланса		%		(20,85/18337)*100=0,11

Основные результаты теплового расчета сводим в таблицу 3.23

Таблица 3.23 – Сводная таблица теплового расчета котла

Параметр	Обозначение	Размерность	Газоход
			Топка	Фестон	ПП1	ПП2,3	ВЭ2	ВП2	ВЭ1	ВП1
Температура газов:
-на входе	υ'	o C	-	1025,0	954,0	802,7	612,1	425,0	316,5	250,4
- на выходе	υ''	o C	1025,0	954,0	802,7	612,1	425,0	316,5	250,4	139,9
Тепловосприятие по балансу	Qб	кДж/кг	10582,2	760,4	1520,6	1911,8	1809,2	1046,3	612,2	1058,5
Температура теплоносителя:
-на входе	t'	o C	-	254,9	254,9	319,0	181,9	183,0	160,5	45,0
- на выходе	t''	o C	-	254,9	337,0	440,0	242,1	320,0	181,9	183,0
Скорость газов	wг	м/с	-	5,09	5,30	6,81	7,47	9,18	6,53	10,01
Скорость воды, пара, воздуха	w	м/с	-	-	19,20	25,27	0,99	6,34	1,07	4,42
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/м2 ·К	-	51,6	47,0	45,9	59,8	19,2	59,0	17,4
Температурный напор	Δt	o C	-	734,1	574,5	314,1	302,1	106,8	110,7	76,3
Поверхность нагрева	Hрасч Hз	м2	297,24 297,24	65,4 65,4	182,76 182,76	254,7 424,6	328,1 328,1	1661 1661	382,7 300,7	2613,4 2613,4

3.15 Тепловая схема котлоагрегата

Тепловая схема котлоагрегата устанавливает взаимосвязь элементов котла, показывает распределение приращения энтальпий воды, пароводяной смеси, пара и воздуха в элементах котлоагрегата, размещение поверхностей нагрева по ходу движения потока продуктов сгорания (рисунок 3.10).

1 – первая ступень экономайзера; 2 – вторая ступень экономайзера;

3 – испарительные поверхности нагрева; 4 – пароперегреватель; 5 – первая ступень воздухоподогревателя; 6 - вторая ступень воздухоподогревателя

Рисунок 3.10 – Тепловая схема котлоагрегата Е-75-40К.

4.РАСЧЕТ ТЯГИ И ДУТЬЯ В ПРЕДЕЛАХ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Целью аэродинамического расчета котлоагрегата является определение сопротивления газового и воздушного трактов котла для возможности выбора в дальнейшем оборудования тягодутьевых установок.

Основой для определения сопротивления отдельных поверхностей нагрева котлоагрегата являются результаты теплового расчета, которые приведены в таблице 4.1.

4.1 Расчет газового тракта

Сопротивление отдельных участков тракта рассчитываются по средним скоростям и температурам для данного участка. Местные сопротивления в начале и в конце участка рассчитываются по условиям для данного участка тракта. Повороты потока газа внутри пучка труб представляют собой сложные местные сопротивления вследствие взаимного влияния поворота в пучке на их сопротивление. В целях упрощения все сопротивления газового тракта рассчитываются для сухого воздуха при нормальных условиях.

Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета

Участок тракта	Диаметр труб, мм	Расположение труб	Число рядов по ходу газов (воздуха)	Отношение S 1 /d	Отношение S 2 /d		Длина продольно омываемых труб, м	Средняя температура газов, 0 С	Средняя температура воздуха, 0 С	Средняя скорость газов, м/с	Средняя скорость воздуха, м/с	Динамическое давление, дПа (по рисунку VII-2 [5])	Поправочный коэффициент К [5, таблица VII-5]
Фестон	60	Шахматное	4	5,00	4,17	1,04	-	989,5	-	5,09	-	0,37	-
ПП 1	38	Шахмат. +корид.	10	2,80	2,96	0,92	-	878	-	5,30	-	0,43	1,2
ПП 2,3	38	Коридорное	20	2,24	1,94	1,32	-	707	-	6,81	-	0,86	1,2
ВЭ 2	32	Шахматное	21	2,50	2,34	0,91	-	519	-	7,47	-	1,25	1,1
ВП 2	40	Шахматное	48	1,50	1,05	1,72	2,65	370,8	252	9,18	6,34	2,5	1,1/1,05
ВЭ 1	32	Шахматное	22	2,50	2,34	0,91	-	283,5	-	6,53	-	1,35	1,1
ВП 1	40	Шахматное	39	1,75	1,13	1,76	6,025	195,1	114	10,01	4,42	3,85	1,1/1,15

- диагональный шаг.

Расчет тяги выполняют в табличной форме (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Расчет тяги

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Топка
Разряжение на выходе из топки			По п.2-56 [5]	2
Фестон
Сопротивление пучка			По рисунку VII-7 [5];	1,11*0.83*0,18*(4+1)=0,83
Коэффициент формы шахматного пучка		-	По п.1-18 [5];	(3,2+0,66*((1,7- -1,04)^1,5 ))/3,2=1,11
Первая ступень пароперегревателя
Коэффициент сопротивления пучка		-	при ; по рисунку VII-6 [5]	0,59*0,59*10=3,481

Продолжение таблицы 4.2

1	2	3	4	5
Динамическое давление в начале и в конце поворота			По таблице 4.1	0,43 0,86
Динамическое давление на повороте				(0,43+0,86)/2=0,645
Коэффициент сопротивления поворота в пучке (при повороте на )		-	По п.1-36 [5]; при поворотах на ; на	1
Сопротивление перегревателя и поворота с учетом поправочного коэффициента				1,2*(3,481*0,43+1*0,645)=2,57
Вторая и третья ступени пароперегревателя
Коэффициент сопротивления пучка		-	при ; по рисунку VII-6 [5]	0,7*0,59*0,68*20=5,62
Сопротивление перегревателя и поворота с учетом поправочного коэффициента				1,2*5,62*0,86=5,8
Поворотная камера
Коэффициент сопротивления поворота в канале		-		1,4*1*1=1,4
Исходный коэффициент сопротивления с учетом шероховатости		-	По п.1-29 [5]	1,4
Коэффициент, учитывающий угол поворота		-	При повороте на ; п.1-29 [5]	1

Продолжение таблицы 4.2

1	2	3	4	5
Коэффициент, учитывающий характер канала и его сечение		-	По п.1-29 [5]	1
Среднее динамическое давление в поворотной камере				(0,86+1,25)/2=1,055
Сопротивление поворотной камеры				1,4*1,055=1,477
Вторая ступень водяного экономайзера
Сопротивление пучка			По рисунку VII-7 [5];	1,14*1*0,46*(21+1)=11,54
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента				1,1*11,54=12,694
Вторая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление трения			По рисунку VII-4 [5]; ( по кривой )	0,98*2,4*2,65=6,23
Отношение площади живого сечения труб к площади газохода		-		0,785*372 /(60*42)=0,426
Коэффициент сопротивления входа и выхода		-	По рисунку VII-11 [5]	0,28+0,36=0,64
Количество входов и выходов		-	По чертежу	1
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента				(6,23+1*0,64*2,5)*1,1=8,613
Первая ступень водяного экономайзера
Сопротивление пучка			По рисунку VII-7 [5];	1,14*1*0,46*(22+1)=12,06

Продолжение таблицы 4.2

1	2	3	4	5
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента				1,1*12,06=13,266
Первая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление трения			По рисунку VII-4 [5]; ( по кривой )	0,98*3,9*6,025=23,02
Отношение площади живого сечения труб к площади газохода		-		0,785*372 /(70*45)=0,341
Коэффициент сопротивления входа и выхода		-	По рисунку VII-11 [5]	0,33+0,47=0,8
Количество входов и выходов		-	По чертежу	2
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента				(23,02+2*0,8*3,85)*1,1=32,1
Суммарное сопротивление котлоагрегата
Сопротивление тракта				0,83+2,57+5,8+1,477+12,694+ +8,613+13,266+32,1=77,35
Приведенная плотность дымовых газов		-	По рисунку VII-26 [5]	1,01
Массовая концентрация золы в дымовых газах				0
Сопротивление тракта с учетом поправок				77,35*1,01*(1+0)=78,12

Продолжение таблицы 4.2

Самотяга котлоагрегата
Расчетная высота опускной шахты			По чертежу	19,6
Средняя температура газов в шахте			Из теплового расчета	376,000
Средняя объемная доля водяных паров		-	Из таблицы 3.2	0,08850
Самотяга на 1 высоты газохода			По рисунку VII-26 [5]	0,65
Самотяга опускной шахты				(-19,6)*0,65= -12,74
Перепад полных давлений				2+78,12+12,74=92,86

4.2 Расчет воздушного тракта

Все исходные данные для расчета сопротивления воздушного тракта принимаются из теплового расчета. Сопротивление воздухоподогревателя по воздушной стороне складывается из сопротивления поперечно омываемых труб и сопротивления поворотов в перепускных коробах. Загрязнение поверхности учитывается поправочным коэффициентом К, значение которого приведены в таблице 4.1.

В начале расчета определяем расход воздуха, :

в первой ступени воздухоподогревателя

,

;

во второй ступени воздухоподогревателя

,

.

Расчет сопротивления воздушного тракта выполняем в табличной форме (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Расчет дутья

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1	2	3	4	5
Первая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление пучка			По рисунку VII-7 [5];	1,04*0,95*0,264*(39+1)*3=31,29
Площадь сечения перепускного короба в начале поворота			По чертежу;	6,4*2,23=14,272
Площадь сечения в конце поворота				6,4*0,87=5,568
Средняя площадь сечения перепускных коробов				2*14,272*5,568/(14,272+5,568)= =8,01
Средняя скорость в перепускных коробах				26,43/8,01=3,3
Динамическое давление в повороте			, где	3,32 *0,132/2=0,718
Коэффициент сопротивления при повороте в коробе на		-	По п.3-8 [5]	0,9
Сопротивление коробов			, где - число поворотов на	5*0,9*0,718=3,231
Вторая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление пучка			По рисунку VII-7 [5];	1,08*0,95*0,45*(48+1)*1= =22,62

Продолжение таблицы 4.3

1	2	3	4	5
Площадь сечения перепускного короба в начале поворота			По чертежу;	6,4*0,87=5,57
Площадь сечения в конце поворота				6,4*2,65=16,96
Средняя площадь сечения перепускных коробов				2*5,57*16,96/(5,57+16,96)= =8,39
Средняя скорость в перепускных коробах				34,91/8,39=4,16
Динамическое давление в повороте			, где	4,162 *0,132/2=1,14
Коэффициент сопротивления при повороте в коробе на		-	По п.3-8 [5]	0,9
Сопротивление коробов			, где - число поворотов на	1*0,9*1,14=1,026
Суммарное сопротивление воздухоподогревателя				1,05*(31,29+3,231)+ +1,15*(22,62+1,026)=63,44

На этом аэродинамический расчет котла закончен.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Любов В.К. Поверочный расчет котельных агрегатов. Учебное пособие. – 2-е изд., исп. и доп. – Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2004. – 160 с.

Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е изд., перераб. и доп./ СПб., НПО ЦКТИ. 1998. –256 с.

Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П. Котельные агрегаты. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1959. – 487 с.

Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водянего пара. – М.: Энергия, 1980. – 424 с.

Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / Под ред. С.И. Мочана. – 3-е изд. – Л.: Энергия, 1977. – 256 с.

Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.