Тепловой расчёт реконструированного

Котельного агрегата ГМ – 50/14

Целью теплового расчёта является определение условий работы всех поверхностей нагрева и уточнение значений температуры сетевой воды в процессе её перемещения по гидравлическому контуру котлоагрегата.

Тепловой расчёт должен подтвердить соблюдение основных нормативных показателей по температурам продуктов горения в топке, на выходе из неё по газоходам, вплоть до температуры уходящих газов, а также по скоростям движения газов в газоходах котельного агрегата и интенсивности теплопередачи в случае отклонения каких-либо параметров от нормативных значений.Тепловой расчёт служит основанием для внесениятех или иных конструктивных или режимных изменений для обеспечения длительной нормальной работы котлоагрегата.

При выполнении теплового расчёта котлоагрегата, реконструируемого для работы по прямоточной схеме, руководствуются нормативной методикой [1]. Так как в ходе реконструкции площади поверхностей нагрева практически не изменяются, все они подвыергаются поверочному расчёту.

Исходные данные для расчёта

- тепловая производительность — 32,9 МВт

- рабочее давление — 1,373 Мпа (14кгс/см²)

- теплоноситель — вода

- температура воды на входе — 70ºC

- температура воды на выходе — 150ºC

- температура воздуха, подаваемого в топку — 30ºC

- температура уходящих газов — 140ºC

 

Основным топливом является природный газ:

Низшая теплотворная способность топлива – Q^p_н = 34233,92кДж/м³.

Таблица 3.1 — Элементарный состав топлива в % по объёму

Метан	Этан	Пропан	Азот	Углекислый газ	Влагосодержание
CH4= 93.4	C2H6 = 3.6	C3H8 = 0.9	N2 = 1.7	CO2 = 0.4	d = 10.1

 

Теоретические объёмы

Теоретический объём воздуха, необходимый для сжигания 1м³ топлива при = 1:

V⁰ = 0, 0476 ), м³ / м³

V⁰ = 0, 0476 ((1 + 0.25 4) 93.4 + (2+0.25 6) 3.6 + (3+0.25 8) 0.9) = 9.7, м³ / м³

Теоретические объёмы продуктов сгорания:

- Объём двухатомных газов:

= 0.79 V⁰ + 0.01 N₂ , м³ / м³

= 0.79 9.7 + 0.01 1.7 = 7.68, м³ / м³

- Объём трёхатомных газов:

= 0.01 (CO₂ + ), м³ / м³

= 0.01 (0.4 + 93.4 + 2 3.6 + 3 0.9) =1.037, м³ / м³

- Объём водяных паров:

= 0.01 (, м³ / м³

 

= 0.01 (2

= м³ / м³

Суммарный объём дымовых газов:

= + + () V⁰ , м³ / м³

= 1.037 + 7.68 + 2.18 + (1.29-1) 9.7 = 13.71, м³ / м³

Действительное количество воздуха и продуктов сгорания

 

Действительное количество воздуха, поступающего в топку, отличается от теоретически необходимого в раз, где — коэффициент избытка воздуха. По нормативным значениям присосов воздуха по газоходам (табл. 2—2 [1]) выбираем коэффициент избытка воздуха на входе в топку и присосы воздуха по газоходам и находим расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах .

Таблица 3.3.1. — Присосы воздуха по газоходам и расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах .

Участки газового тракта
Топка, фестон и котельный пучок	0.05	1.15
Воздухоподогреватель	0.06	1.21
Экономайзер (II ступень)	0.04	1.25
Экономайзер (I ступень)	0.04	1.29

Наличие присосов воздуха приводит к тому, что объём продуктов сгорания в каждом газоходе будет отличаться от теоретического, поэтому, необходимо рассчитать действительные объёмы газов по газоходам и объёмные доли газов. Так как присосы воздуха не содержат трёхатомных газов, то объём этих газов от коэффициента избытка воздуха не зависит и во всех газоходах остаётся постоянным и равным теоретическому.

Таблица 3.3.2. — Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Величина	Единица	Топка, фестон и котельный пучок	Участки конвективных поверхностей нагрева
ВП	ЭК-II	ЭК-I
Коэф. избытка воздуха	-	0.15	0.21	1.25	1.29
	м^3/кг	1.037	1.037	1.037	1.037
= + () V^0	м^3/кг	9.135	9.717	10.105	10.493
= + () V^0	м^3/кг	2.203	2.212	2.219	2.225
= + +	м^3/кг	12.375	12.966	13.361	13.755
	-	0.0837	0.0799	0.0766	0.0753
	-	0.178	0.170	0.166	0.162
	-	0.2617	0.2479	0.2436	0.2373

 

Используя данные по удельной энтальпии воздуха (табл.2-4 [1]), определяем энтальпии теоретического объёма воздуха и продуктов сгорания топлива.

Таблица 3.3.3. — Энтальпии теоретического объёма воздуха и продуктом сгорания топлива

	378,3	-	-	-	-
	1280,4	175,25	998,4	329,18	1502,83
	2580,2	370,2	1996,8	662,72	3029,72
	3903,1	579,68	3010,56	1009,34	4599,58
	5257,4	800,56	4047,36	1364,68	6212,6
	6634,8	1032,85	5099,52	1730,92	7863,29
		1267,2	6174,72	2108,06	9549,98
	9496,3		7265,28	2500,46	11280,74
			8394,24	2910,3	13071,54
	12425,7	2023,2	9546,24	3322,32	14891,76
	13929,2	2283,5	10705,92	3760,5	16749,92
	15471,5	2547,9	11865,6	4198,68	18612,18
	17013,8	2817,5	13017,6	4645,58	20480,68
	18730,7			5109,92	22403,92
	20137,2	3359,88	15429,12	5576,44	24365,44
	21718,3	3633,65	16619,52	6058,22	26311,39
	23309,1	3906,4	17840,64	6542,18	28289,22
	24890,2	4184,3	19061,76	7034,86	30280,92
	26471,3	4462,2	20290,56	7538,44	32291,2
	28100,9		21542,4	8039,84	34322,24
	29720,8	5022,2	22763,52	8558,68	36344,4
	31418,3	5304,25	24015,36	9070,98	38390,59
	32970,3	5586,3	25267,2	9589,82	40443,32

 

Таблица 3.3.4 – Энтальпия продуктов сгорания в газоходах

t,º C	I ºв	I ºr	Участки газового тракта и коэффициенты избытка воздуха
топка =1.15	Воздухоподогре-ватель	II экономайзер	I экономайзер
I		I		I		I
	1280,4	1502,8					1822,93		1874,15
								1851,8		1903,8
	2580,2	3029,7	3416,75		3571,56		3674,77		3777,98
				1769,2		1848,9				1955,2
	3909,1	4599,58	5185,95		5420,49		5576,86		5733,22
				1815,3		1896,2
	5257,4	6212,6	7001,21		7316,65		7526,95		7737,25
				1857,3		1939,9
	6634,8	7863,29	8858,51		9256,59		9521,99		9787,38
				1899,1		1984,1		2040,7		2097,4
		9549,98	10757,6		11240,7		11562,7		11884,8
				1947,6		2034,3
	9496,3	11280,7	12705,2		13274,9		13654,8
				2010,5		2098,4		2156,9
		13071,5	14715,7		15373,4		15811,8
				2039,9		2127,8		2186,3
	12425,7	14891,8	16755,6		17501,2		17998,1
				2083,7		2173,9		2234,1
	13929,5	16749,9	18839,3		19675,1		20232,2
				2093,6		2186,1
	15471,5	18612,2	20932,9		21861,2
				2099,9		2192,4
	17013,8	20480,7	23032,8		24053,6
				4353,3		4540,7
	20137,2	24365,4			28594,3
				4399,6		4589,9
	23309,1	28289,2	31785,9		33184,1
				4476,3
	26471,3	32291,2	36261,9		37850,2
				4540,6
	29720,8	36344,4	40802,5
				4586,4
	32970,3	40443,33	45388,9