Расчет котельного агрегата БКЗ-75

Министерство образования РФ Саратовский государственный технический университет Кафедра «Теплоэнергетика» Курсовой проект: «Расчёт котельного агрегата типа БКЗ-75-40».

Министерство образования РФ

Саратовский государственный

технический университет

Кафедра «Теплоэнергетика»

Курсовой проект:

«Расчёт котельного агрегата типа БКЗ-75-40».

Выполнил: студент гр.ПТЭ-41

Хохлов А. Ю.

Проверил: доц. Антропов Г.В.

Саратов 2007

Исходные данные:

- производительность КА: 75т/ч;

- давление перегретого пара: 4 МПа;

- температура перегретого пара: 440° С;

- топливо: газ (Дашава – Киев).

Обьёмный состав газа, %

CH4

C2 H6

C3 H8

C4 H10

C5 H12 и более тяжелые

N2

C02

H2

98,9

0,3

0,1

0,1

0

0,4

0,2

-

Котел типа БКЗ-74-40 представляет собой однобарабанный котел с выносными циклонами и естественной циркуляцией, выполненный в П-образной компоновке.

В данной работе считаем, что котел работает на природном газе, который сжигается в камерной топке. В подъемной шахте экранированная топочная горелка, в низходящем газоходе расположен водяной экономайзер и воздухоперегреватель, горизонтальном верхнем поворотным газоходе – два конвективных паропрегревателя.

Топочная камера оборудована 6-ью газо-мазутными горелками, установленными на боковых стенах топки котла.

Реферат.

Пояснительная записка содержит страниц, таблиц, источников.

КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, ТОПКА, ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ, ЭКОНОМАЙЗЕР, ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ, СТЕПЕНЬ ЧЕРНОТЫ, ШИРМА, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ, ТЕПЛОВОСПРИЯТИЕ, БАРАБАН, ЭКРАННЫЕ ТРУБЫ, КОЛЛЕКТОР.

Цель работы: произвести тепловой расчёт котельного агрегата работающего на газе, используя проект типового котла.

Объектом исследования является котел типа БКЗ-75. Необходимо провести поверочный расчет топки, ширмы и конструкторский расчет пароперегревателей 1-ой и 2-ой ступеней, водяного экономайзера, трубчатого воздухоподогревателя.


Содержание.

Исходные данные……………………………………………………………………………….……..2

Реферат…………………………………………...………………………………………………….……...3

Содержание………………………………………………….…………………………………...……….4

Введение……………………………………………………………………..……………………………..5

1. Составление тепловой схемы и выбор основных параметров………………………...6

2. Расчёт объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания………………………….7

3. Тепловой баланс котла…………………………………………………..………………9

4. Расчет топки…………………………...………………………………………………..12

5. Поверочный расчет ширмы……………………………………..………………..……27

6. Распределение тепловосприятий по поверхностям нагрева……….…………….......31

6.1. Паровой тракт……………………………………………………………….

6.2. Газовый тракт…………………………………………………………………

7. Конструкторский расчет пароперегревателя I…………………………………….….35

8. Конструкторский расчет пароперегревателя II…...……………………………….….35

9. Конструкторский расчет водяного экономайзера…………………………………….

10. Конструкторский расчет воздухоподогревателя……………………………………

Заключение……………………………………………………………..………………….39

Список используемой литературы……………………………………………………….40

Приложение.

Введение.

Паровой котёл – это основной агрегат тепловой электростанции. Рабочим телом в нём для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различны органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котёл должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды.

Номинальное давление пара – наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара и, как правило, давление должны сохраняться, а остальные параметры будут изменяться.

При выполнении расчёта парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчёта состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла.

2. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Для выполнения теплового расчета топки и отдельных поверхностей нагрева котлоагрегата необходимо заранее подготовить таблицы объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания по газоходам котла, с учетом изменения избытка воздуха в них.

Таблица №1. Таблица объемов.

Рассчитываемая величина

Размерность

V0 =

9,52

VRO2 =

1

V0 H2O =

2,16

V0 N2 =

7,52

ТОПКА

ШИРМА

ПП2

ПП1

ЭК

ВП

∆α

-

0,05

0,00

0,03

0,03

0,02

0,03

α″

-

1,10

1,10

1,13

1,16

1,18

1,21

α ср

-

1,10

1,1

1,115

1,145

1,17

1,195

VH2O = V0 H2O + 0,0161(α ср – 1) V0

нм3 /кг (нм3 / м3 )

2,1753

2,1753

2,1776

2,1822

2,1861

2,1899

Vг = VRO2 + V0 H2O + V0 N2 + (α ср – 1) V0

-

11,632

11,632

11,775

12,06

12,2984

12,5364

rRO2 = VRO2 / Vг

-

0,086

0,086

0,0849

0,0829

0,08131139

0,079767716

r H2O = VH2O / Vг

-

0,187

0,187

0,1849

0,1809

0,177751272

0,174682368

rn = rRO2 + r H2O

-

0,273

0,273

0,2699

0,2639

0,259062662

0,254450085

Энтальпия воздуха, продуктов сгорания рассчитывается по формулам:

,

Где - температура воздуха, 0 С;

- температура дымовых газов;

,,, - теплоемкости воздуха, двуокиси углерода, азота, водяных паров, определяются по приложению 1.

Далее, по известным энтальпиям воздуха и газа заполняется таблица №2.

Таблица №2. Таблица энтальпий.

Hг = Hг 0 + (α″ - 1)*Hв 0 + Hзл

υ , 0 C

Hг 0 , кДж/кг

Hв 0 , кДж/кг

ТОПКА

ПП2

ПП1

ЭК

ВП

Hг

∆H/∆υ

Hг

∆H/∆υ

Hг

∆H/∆υ

Hг

∆H/∆υ

Hг

∆H/∆υ

100

1469,6

1260,7

1696,5

16,97

1734,4

17,7

200

2969,8

2535,9

3373,3

17,02

3423,9

17,27

3502,3

17,7

300

4506,5

3833,9

5004,9

17,50

5119,9

17,68

5218,3

17,94

5311,6

18,6

400

6084,2

5157,9

6754,8

17,29

6909,5

17,67

7011,4

17,93

7167,4

18,3

500

7703,5

6513,1

8550,2

18,55

8745,6

18,55

8893,4

18,82

600

9378,0

7899,7

10405,0

18,55

10642,0

18,54

10775,2

18,82

700

11068,9

9313,6

12279,7

19,10

12559,1

19,54

12757,6

19,82

800

12845,9

10749,2

14243,3

19,11

14565,7

19,54

900

14585,9

12207,7

15806,7

19,53

16172,9

19,98

16539,2

20,42

1000

16391,6

13684,0

17760,0

19,53

18170,5

19,97

18581,1

20,41

1100

18226,7

15184,4

19745,2

19,82

1200

20083,3

16693,9

21752,7

19,80

1300

21973,1

18224,9

23795,6

20,50

1400

23869,6

19760,8

25845,6

20,48

1500

25795,4

21315,8

27927,0

20,91

1600

27730,8

22870,8

30017,9

20,89

1700

29693,1

24442,7

32137,3

21,15

1800

31651,3

26012,4

34252,6

21,14

1900

33633,1

27596,9

36392,8

21,49

2000

35623,2

29185,5

38541,8

21,47

2100

37635,4

30787,7

40714,1

21,54

2200

39632,0

32364,0

42868,4

21,59

3. Тепловой баланс котла.

Целью составления баланса котла является определение КПД котла и расхода топлива.

Из уравнения прямого баланса котла расход топлива равен:

, м3 /с, (1.1)

где - полное количество теплоты, полезно отданное в котле, кВт;

- располагаемая теплота ,кДж/кг;

- К.П.Д. брутто котельного агрегата, %.

Для паровых котлов с пароперегревателем равно:

, кВт. (1.2)

Здесь:

D – расход пара, кг/с (из задания);

- расход продувочной воды, кг/с (р – величина непрерывной продувки, принимается в пределах 2÷5% от D в зависимости от паропроизводительности котлоагрегата, параметров пара и количества ступеней испарения);

hпе - энтальпия перегретого пара (в зависимости от давления Pпе и температуры tпе перегретого пара);

- энтальпия кипящей воды на линии насыщения при давлении в барабане Pб =1,1Pпе ;

hпв – энтальния питательной воды (в зависимости от давления Pпв и температуры tпв перегретого пара).

, кг/с.

, кг/с.

Pпе =4 МПа, tпе =440 °С, hпе =3308,7 кДж/кг.

, =1110,8 кДж/кг.

МПа, tпв =145 °С, hпв =613,595 кДж/кг.

=20,83(3308,7-613,595)+0,22(1110,8-613,595)=56248,4 кДж/кг.

Располагаемая теплота на 1 м3 газообразного топлива определяется по формуле:

, кДж/нм3 , (1.3)

где - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива:

=108H2 +126,3CO+358,2CH4 +560,5C2 H2 +590,6C2 H4 +637,3C2 H6 +912,3C3 H8 +

+1186,5C4 H10 +1460,8C5 H12 +235H2 S;

- теплота, внесённая поступающим в котлоагрегат воздухом, подогретым вне агрегата отборным паром или водой;

- физическая теплота топлива;

- теплота, внесённая в котел паровым дутьём;

- теплота, затраченная для разложения карбонатов (для сланцев).

кДж/нм3 .

=0 (воздух вне агрегата не подогревается).

=0 (паровое дутьё отсутствует).

=0 (газообразное топливо).

=35880,1 кДж/нм3 .

К.П.Д. брутто котельного агрегата определяется по обратному балансу котла:

, %, (1.4)

где - потери теплоты с уходящими газами, %;

- потери теплоты от химической неполноты сгорания, %;

- потери теплоты от механической неполноты сгорания, %;

- потери теплоты от наружного охлаждения, %;

- потери теплоты с физическим теплом шлаков, %.

В общем случае:

, %, (1.5)

где - энтальпия уходящих газов, кДж/м3 (определяется по H - υ таблице (см. приложение

табл.1) в зависимости от температуры уходящих газов и коэффициента избытка

воздуха ).

q3 =0,5% (природный газ).

=0 (механический недожог отсутствует).

=0,8% (см. рис.1.1).

=0 (природный газ).

Рис. 1.1.

Температуру уходящих газов tух принимаем равной 120 °С, температура наружного воздуха tхв =30 °С, по H - таблице (приложение табл.1) находим, что =2088 кДж/нм3 , =377,1 кДж/нм3 ; =1,28 (см. приложение табл.2).

%.

=100-4,6-0,5-0,8=94,1%

м3 /с.

Расчётный расход топлива определяется по формуле:

, м3 /с. (1.6)

м3 /с.

Потери от наружного охлаждения учитываются введением в уравнение теплового баланса по газовой стороне коэффициента сохранения теплоты:

. (1.7)