Поверочный расчет парового котло-агрегата ДКВР-6,5-13.

В поверочном тепловом расчете по принятой конструкции и размерам котельного агрегата для заданных нагрузок и вида топлива определяют температуру воды, пара, воздуха и газов на границах между отдельными поверхностями нагрева, коэффициент полезного действия, расход топлива, расход и скорости воздуха и дымовых газов.

Поверочный расчет производят для оценки показателей экономичности и надежности агрегата при работе на заданном топливе, выбора вспомогательного оборудования и получения исходных данных для проведения расчетов: аэродинамического, гидравлического, температур металла и прочности труб, интенсивности золового уноса труб, коррозии и т.д.

 

Исходные данные.

Паропроизводительность, т/ч 6,5

Пар насыщенный

Рабочее давление пара, кгс/см 13

Радиационная поверхность

Нагрева, м² 27

Конвективная поверхность

нагрева, м² 171

Топливо природный газ

 

 

Состав природного газа
СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	N2	СO2	Q^нр
%	%	%	%	%	%	%	Ккал/м^3
94,21	2,33	0,99	0,37	0,11	1.83	0,15

 

Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

 

1.Теоретическое количество воздуха, необходимое, полного сгорания топлива.

=

0,476[(3+8/4)0,99+(5+2/4)0,11+(2+6/4)2,33+(4+10/4)0,37+ (1+4/4)94,21-0,01] = =9,748 м3/м3

 

2. Теоретический объем азота:

 

V°_N2 = 0,79V₀ + N₂/100 = 0,79*9,748 + 1,83/100 =7.719 м3/м3

 

3.Объем трехатомных газов:

 

=

= 0,01[0,15+94,21+3*0,99+5*0,11+2*2,3З+4*0.37]=1,04 м3/м3

 

4. Теоретический объем водяных паров:

=

=0,01 [4/2*94,21+6/2*2,33+8/2*0,99+10/2*0,37+12/2*0,11 + +0,124*10]+0,0161*9,748 = 2,188 м³/м³

5. Теоретический объем дымовых газов:

V°_r= V_R02+V⁰_N2+V^o_H2O = 1,04+7,719+2,188 =10,947 м³/м³

 

6. Объем водяных паров при а=1,05:

2,188+0,0161(l,05-l)9,748= =2,196м³/м³

 

7. Объем дымовых газов при а = 1,05:

V_r = V_R02+V⁰_N2+V_H20+(a-1)V° =

= 1,04+7,719+2,196+(1,05-1)9,748 = 11,442 м³/м³

 

 

8. Плотность сухого газа при нормальных условиях.

р^с_гтл = 0,01[1,96C0₂+1,52H₂S+1,25N₂+1,43O₂+1,25CO+

+0,0899H₂+L(0.536m+0,045n)C_mH_n] = =0,01[1,96*О,15+1,25*1,83+1,43*0,01+(0,536*0,045*4)94,21

+ (0,536*3+0,045*8)0,99+(0,536*5+0,045*12)0,11 + +(0,536*2+0.045*6)2,33+(0,536*4+0,045* 10)0.37] = 0.764 кг/м³

9. Масса дымовых газов:

G_r=p^c_г.тл+d_т.тл/1000+l,306αV°= 0,764* 10/1000+1.306*1,05*9,748= 14,141 кг/м³

10. Коэффициент избытка воздуха:

на выходе из топки α_т = 1,05

на выходе из котельного пучка

α_к.п = α_т+∆α_кп = 1,05+0,05 = 1,1

 

на выходе из экономайзера

α_эк=α_кп+∆α_эк = 1,1 +0,05 =1,2, где

∆α - присосы воздуха в газоходах

Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов:

 

11. Теоретическое теплосодержание дымовых газов

 

I⁰_Г=V_RO2(cν)_RO2+V⁰_N2(cν)_N2+V⁰_H2O(cν)_H2O, ккал/м³

 

I⁰_Г 100=2,188*36+1,04*40,6+7,719*31=360,3 ккал/м³

I⁰_Г 200=2,188*72,7+1,04*85,4+7,719*62,1=727,2 ккал/м³

I⁰_Г 300⁼2Д88*110,5+1,04*133,5+7,719*93,6=1103,1 ккал/м³

I⁰_Г 400 =2,188*149,6+1,04*184,4+7,719*125,8=1490,2 ккал/м³

I⁰_Г 500=2,188*189,8+1,04*238+7,719* 158,6=1887,0 ккал/м³

I⁰_Г 600 =2,188*231+1,04*292+7,719*192=2291,2 ккал/м³

I⁰_Г 700=2,188*274+1,04*349+7,719*226=2707.0 ккал/м³

I⁰_Г 800=2,188*319+1,04*407+7,719*261=3135,9 ккал/м³

I⁰_Г 900=2,188*364+1,04*466+7,719*297=3573.6 ккал/м³

I⁰_Г 1000⁼2,188*412+1,04*526+7.719*333=4018.9 ккал/м³

I⁰_Г 1100=2,188*460+1,04*587+7,719*369=4465.3 ккал/м³

I⁰_Г1200=2,188*509+1,04*649+7,719*405=4914.8 ккал/м³

I⁰_Г 1300=2,188*560+1,04*711 +7,719*442=5376.5 ккал/м³

I⁰_Г 1400=2,188*611+1,04*774+7,719*480=5846,9 ккал/м³

I⁰_Г 1500=2,188*664+l,04*837+7,719*517=6314,0 ккал/м³

I⁰_Г 1600=2,188*717+1,04*900+7,719*555=6788,8 ккал/м³

I⁰_Г 1700=2,188*771+1,04*964+7,719*593=7266,9 ккал/м³

I⁰_Г 1800=2,188*826+1,04*1028+7,719*631=7747,1 ккал/м³

I⁰_Г 1900=2,188*881+l,04*1092+7,719*670=8235,0 ккал/м³

I⁰_Г 2000=2,188*938+1,04*1157+7,719*708=8720,7 ккал/м³

 

12. Теоретическое теплосодержание воздуха:

I⁰_В =V⁰(cν)_В, ккал/м³

I⁰_В 100= 9,748*31,6=308,0 ккал/м³

I⁰_В 200= 9,748*63,6=620.0 ккал/м³

I⁰_В 300= 9,748*96,2=937,8 ккал/м³

I⁰_В 400= 9,748*129,4=1261,4 ккал/м³

I⁰_В 500= 9,748*163,4=1592,8 ккал/м³

I⁰_В 600= 9,748* 198,2=1932,1 ккал/м³

I⁰_В 700= 9,748*234=2281,0 ккал/м³

I⁰_В 800= 9,748*270=2632,0 ккал/м³

I⁰_В 900= 9,748*306=2982,9 ккал/м³

I⁰_В 1000= 9,748*343=3343,6 ккал/м³

I⁰_В 1100= 9,748*381=3714,0 ккал/м³

I⁰_В 1200= 9,748*419=4084,4 ккал/м³

I⁰_В 1300= 9,748*457=4454,8 ккал/м³

I⁰_В 1400= 9,748*496=4835.0 ккал/м³

I⁰_В 1500= 9,748*535=5215,2 ккал/м³

I⁰_В 1600= 9,748*574=5595,4 ккал/м³

I⁰_В 1700= 9,748*613=5975,5 ккал/м³

I⁰_В 1800= 9,748*652=6355,7 ккал/м³

I⁰_В 1900= 9,748*692=6745,6 ккал/м³

I⁰_В 2000= 9,748*732=7135,5 ккал/м³

ЭНТАЛЬПИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ (I-t таблица) Таблица 4.5
Теор. кол-во	По газоходам Iг = I^ог + (a - 1)Iв
ν,^oC	I^0Г	I^0В	aТ = 1,05	aКП = 1,075	aВЭ = 1,15
	ккал/м^3	ккал/м^3	I	DI	I	D I	I	D I
	360,3	308,0			391,1
	727,2	620.0		773,7	820,2	413,7
	1103,1	937,8		1173,4	399,7	1243,8	423,6
	190,1	1261,4		1584,8	411.4
	1887,0	1592,8		2006,5	421,7
	2291,2	1932,1
	2707,0	2281,0
	3135,9	2632,0	3267,5
	3573.6	2982,9	3722,7	455,2
	4018,9	3343,6	4186.1	463,4
	4465,3	3714,0	4651,0	464,4
	4914,8	4084,4	5119,0	468,0
	5376,5	4454,8	5599,2	480,0
	6314,0	5215,2	6088,7	489,5
	6788,8	5595,4	6574,8	486,1
	7266,9	5975,5	7068,6	493,8
	7747,1	5975,5	7565,7	497,1
	8235,1	6355,7	8064,9	499,1
	8235,0	6745,6	8572,3	507,4
	8720,7	7135,5	9077.5	505,2

 

 

Тепловой расчет котла ДКВР-6,5-13:

 

Тепловой баланс.

Располагаемое тепло топлива:

Q_н^р =8170 ккал/м³

 

Температура уходящих газов:

ν_ух =130⁰C

 

Энтальпия уходящих газов:

I_ух130=550,7 ккал/м³

 

Температура и энтальпия холодного воздуха:

t _хв = 30°С

I˚_хв=92,4 ккал/м³

 

Потери тепла, %

q₃- от химического недожога топлива (табл.ХХ [1])

q₃ = 0,5 %

q₄ = 0 % - от механической неполноты сгорания топлива (табл.ХХ)

q₅= 2.3% -в окружающую среду (рис.5-1 [1]) q₅= 2.3%

q₂ - с уходящими газами

 

q₄) = 550,7-1,2*92,4)(100-0)/8170 = 5,4%

 

Коэффициент полезного действия котла:

= 100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅) = 100-0,5-0-2,3-5,4=91,8%

Температура и энтальпия воды

при Р=15 кгс/см² (табл.ХХ1У [1]):

t _пв =102°C

i_пв =l 02,32 ккал/кг

 

Энтальпия насыщенного пара при

Р= 13 кгс/см²(табл.XXI11 [1])

i_нп =665,3ккал/кг

 

Полезно используемое тепло топлива в котлоагрегате:

Q_ка = D_нп (i_нп – i _пв)= 4_;5*10³(665,3-10232)=3659370 ккал/ч

 

Полный расход топлива:

В = = 659370400/8170*91,8=487,9 м³/ч

Коэффициент сохранения тепла:

= =1- 2,3/(91,8+2,3)=0,976

Расчет топочной камеры.

Диаметр и шаг экранных труб

- боковых экранов dxS=51x80 мм

- заднего экрана d₁xS₁=51xl 10 мм

 

Площадь стен 58,4 м²

 

Объем топки и камеры 24,2 м²

 

Коэффициент избытка воздуха в топке:

α_т = 1,05

 

Температура и энтальпия дутьевого воздуха:

t_в = 30°С

I_в=92,4 ккал/м³

 

Тепло, вносимое воздухом в топку:

Qв = α_т · I˚_хв = l,05*92,4=97,02 ккал/м³

 

Полезное тепловыделение в топке:

= = 8170*(100-0,5)/100 + 97,02 =

8226,2 ккал/м³

 

Теоретическая температура горения:

ν_а=1832⁰С

Т_а=2105К

Коэффициент: М=0.46

Температура и энтальпия газов на выходе из топки:

=1000 °С (предварительно принимается)

=4186,1 ккал/м³ (табл.2)

 

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

= =(8225,9-4186,1)/(1832-1000) = = 4,856 ккал/м³ °С

 

Эффективная толщина излучающего слоя:

S=3,6 V_T/F_CT.-3,6*24,2/58,4=l,492 м

 

Давление в топке для котлов, работающих без наддува:

Р=1 кгс/см²

 

Суммарное парциальное давление газов:

Рп = Р · r_п =0,283 кг с/см²

 

Произведение:

P_nS=Pr_nS=0,283* 1,492=0,422 м кг с/см²

 

Коэффициент ослабления лучей:

- трехмерными газами (ном.3[1])

к= k_г r_п =0,58*0,283=0,164 1/(м кг с/см²)

-сажистыми частицами

kс = =

= 00,3(2-1,05)(1,6*1273/1000-0,5)2,987=

-0.131 1/(мкгс/см²), где = 0,12 =

0,12 · ( · 94,21 + · 2,33 + · 0,99 + · 0,37 +

· 0,11) = 2,987

 

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени: к=к_гг_п+к_с=0.164+0,131=0,295 1/(м кг с/см²)

Степень черноты при заполнении всей топки:

- светящимся пламенем

a_св = 1- =0,356

- несветящимися трехатомными газами

аг = 1- =0,217

 

Коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объема (п.6-07[1]):

m=0.1

 

Степень черноты факела:

аф = m · асв + (1 – m) · аг= 0,1 *0,3 56+(1 -0,1)0,217=0,2309

 

Степень черноты топки:

ат = =0,349

 

Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхностей (табл.6-2[1]):

ζ =0,65

 

Угловой коэффициент: (ном. 1а [1]):

- для боковых экранов х=0,9

- для заднего экрана x=0,78

Коэффициент угловой эффективности:

- боковых экранов Ψбок.эк = Х · ζ =0,9*0,65=0,585

- заднего экрана Ψзад.эк = Х · ζ =0,78*0,65=0,507

 

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов:

 

Действительная температура газов на выходе из топки:

 

υт″ = = =931°С

 

Энтальпия газов на выходе из топки:

=3 866.4 ккал/м³ (табл.2)

 

Количество тепла, воспринятое в топке:

=0,976(8226,2-3866,4)=4255,2 ккал/м³