Реконструкція парового котла БКЗ-75-39 із заміною палива

ДипломнаДопомога в написанніДізнатися вартістьмоєї роботи

Реконструкція парового котла БКЗ-75-39 із заміною палива (реферат, курсова, диплом, контрольна)

Анотація

В бакалаврській кваліфікаційній роботі здійснено реконструкцію парового котла БКЗ-75−39 із заміною палива — природного газу на лігнін; виконано тепловий та аеродинамічний розрахунки котлоагрегату.

Тепловий розрахунок парового котла складається з перевірочного розрахунку перед паливні для спалювання лігніну, паливні, фестонів, пароперегрівача, водяного економайзера, повітропідігрівника.

Під час роботи прийнято такі припущення: склад і характеристики палива і відповідно склад і ентальпії продуктів горіння, а також повітря задаються табличними; конструкція водяного економайзера і пароперегрівача приймається двоступеневою.

Таким чином, метою даної бакалаврської кваліфікаційної роботи є вибір та розрахунок основного і допоміжного обладнання для котлоагрегату БКЗ-75−39ФБ з врахуванням в якості палива відходів гідролізного виробництва — лігніну.

Зміст

Вступ

1. Обґрунтування вибору лігніну як альтернативного виду палива для котлоагрегату БКЗ-75−39

1.1 Загальна характеристика лігніну

1.2 Виробництво паливних гранул і брикетів з лігніну

2. Загальна характеристика та тепловий розрахунок котлоагрегату БКЗ-75−39

2.1 Загальна характеристика котлоагрегату БКЗ-75−39

2.2 Опис і тепловий розрахунок передпаливні котлоагрегату БКЗ-75−39 для спалювання лігніну

2.3 Тепловий розрахунок котлоагрегату БКЗ-75−39

3. Розрахунок і підбір допоміжного устаткування для котлоагрегату

3.1 Тягодуттєва установка котлоагрегату БКЗ-75−39

3.2 Живильні пристрої котельної установки

3.3 Деаераційні установки

3.4 Золовловлювачі

4. Охорона праці

4.1 Аналіз об'єкту з позиції небезпеки

4.2 Нормативи з охорони праці

4.3 Заходи пожежної безпеки

5. Економічна частина Висновок Література

Вступ

Сучасна енергетика в основному формується під впливом двох факторів. По-перше, це неперервне збільшення потреби в енергії разом з подорожчанням первинних джерел енергії. Ситуація, що склалась змусила багато країн форсувати вітчизняне добування нафти і газу (при наявності розвіданих запасів), а також пришвидшеними темпами розвивати ядерну і теплову енергетику на базі твердого палива.

По-друге, в останні роки особливу гостроту набула проблема забруднення повітряного басейну. Зростання викидів в атмосферу шкідливих речовин, що утворюються при спалюванні органічного палива, спонукають розробляти нові технології в промисловості і в енергетиці.

Використання великих котелень, побудованих в радянські часи для великих заводів і підприємств, стали в наш час нерентабельні. Старе обладнання, дороге обслуговування, зношеність системи вимагає великих витрат, внаслідок чого надійність теплопостачання знижується. В цих умовах актуальним є завдання підтримання в робочому стані та модернізації вже існуючого устаткування.

Ситуація, яка склалась в Україні на ринку енергоносіїв на сьогодні, майже критична. Основним видом палива в паливо-комунальній сфері є природній газ. Видобуток власного природного газу на Україні не перекриває потреб його використання навіть на 10−15%. Виникає енергозалежність від зовнішніх постачальників природного газу (зокрема Росії), стрімко підвищується ціна на газ. Використання інших видів палива (тверде та рідке паливо, сонячної енергії, енергії вітру) розвинене досить слабо і мають певні недоліки при їх використанні. А саме — транспортування, незручність складування і зберігання, наявність відходів при спалюванні(велика зольність), шкідливі викиди в атмосферу, значні первинні капітальні вкладення в обладнання. Натомість на території України є значний обсяг промислових відходів, з яких можливо порівняно дешево отримати паливо рівноцінне, наприклад, природному газу і ефективно його використовувати. Такими відходами можуть бути відходи гідролізного виробництва — лігніну. Сировиною для цього виробництва є тирса та інші відходи деревообробної промисловості, соняшникове лушпиння, кукурудзяні качани, солома хлібних злаків. Лігнін — це прекрасне, висококаллорійне паливо і легкодоступна поновлювана сировина для виробництва паливних гранул і брикетів.

1. Обґрунтування вибору лігніну як альтернативного виду палива для котлоагрегату БКЗ-75−39

На даний час більшість енергетичного устаткування ТЕС і ТЕЦ України технічно застаріло і потребує модернізації або заміни. Але введення нових енергетичних потужностей ведеться повільними темпами, так як великих коштів, потрібних для цього, енергетичні компанії не мають, а державні дотації невеликі.

В цих умовах актуальним є підтримання в робочому стані існуючого устаткування, а також його модернізація.

В зв’язку з системним ростом цін на природний газ рентабельність виробництва теплової енергії постійно знижується, а частка палива в собівартості продукції зростає.

Тому, актуальним є питання використання альтернативних енергоносіїв в промисловій теплоенергетиці. Для цього є ряд причин:

1. Традиційні енергоносії - газ, вугілля, нафта — з кожним роком стає добувати все важче, і це веде до постійного підвищення їх вартості. Особливої актуальності для України, як відомо, має питання вартості імпортованого газу.

2. Запаси традиційних енергоносіїв швидко вичерпуються, що робить виробництво альтернативних енергоносіїв дуже перспективним напрямом бізнесу.

3. Виробництво альтернативних джерел енергії стимулюється Урядами всіх розвинутих країн.

Новим законом «Про сприяння виробництву та використанню біологічних видів палива» підприємства-виробники біопалива, в т. ч. паливних гранул і брикетів, звільнені до січня 2020р. від оподаткування прибутку. Є також ряд економічних, екологічних і соціальних передумов, що сприяють розширенню ринку біопалива взагалі, і паливних гранул і брикетів зокрема. Але багато підприємців, що направили свої зусилля і капітали в цей перспективний сегмент економіки, зіткнулися з несподіваними проблемами. Основна конкуренція в галузі використання нетрадиційного палива полягає не в сфері збуту, причому, в основному, вся продукція відвантажується на експорт в країни Євросоюзу — а у сфері забезпечення сировиною. Справа в тому, що багато підприємств, які встановили обладнання брикетування або грануляції біомаси, в даний час працюють не на повну потужність, а часто взагалі простоюють через відсутність сировини. Це пов’язано насамперед з сезонністю наявності деяких видів сировини (лушпиння соняшника, соломи, відходів круп’яних культур, відходів переробки кукурудзи, інших видів сільгоспсировини), некоректним вибором місця встановлення обладнання (наприклад, віддаленість від потенційних джерел сировини), великими логістичними витратами на доставку сировини, що має, як правило, дуже малу насипну вагу (наприклад, насипна вага лушпиння соняшника — 100 кг/м³). У такій ситуації лігнін є хорошою альтернативою сільськогосподарським відходам як сировини, оскільки його запаси є в досить великій кількості незалежно від сезону переробки.

1.1 Загальна характеристика лігніну

Лігнін (від лат. lignum — дерево, деревина) — це речовина, що характеризує задерев’янілі стінки рослинних клітин. Складне полімерне з'єднання, що міститься в клітинах вищих рослин і деяких водоростях. Гідролізний лігнін — речовина штучного походження, залишок виробничого процесу — гідролізу деревини. Використовується для одержання активного вугілля, оцтову кислоту тощо. Крім того, за певних умов лігніни можуть використовуватися як недефіцитна зв’язуюча речовина при виробництві паливних гранул та брикетів.

Лісистість західних регіонів України не досягає європейських показників, які становлять 25−30%, проте, ця частина країни має найбільші запаси деревини, у порівнянні з рештою території. В Україні є сім центрів лісохімії: Великий Бичків, Перечин, Свалява на Закарпатті, Вигода в Івано-Франківській, Славута в Хмельницькій, Коростень у Житомирській, Клевань у Рівненській областях.

Підприємства, які методом гідролізу деревини й нехарчової рослинної сировини виробляють лігнін, входять до гідролізної промисловості. Сировиною є тирса та інші відходи деревообробної промисловості, подрібнена деревина, бавовняна та соняшникова лузга, кукурудзяні качани, солома хлібних злаків, лляна костриця. До підприємств цієї галузі належать Верхньодніпровський гідролізно-фурфуроловий завод в Дніпропетровській області та на Запоріжжі. Окремі цехи і виробництва є в Одесі, Сімферополі, Вознесенську (Миколаївська область), Кіровограді, Слов’янську, Тернополі, Вінниці, на Івано-Франківщині.

Лігнін добре піддається гранулюванню і брикетуванню, має досить велику насипну вагу (до 700 кг/м³), що робить рентабельним його перевезення на значні відстані навіть не в гранульованому вигляді, має високу теплотвірну здатність, яка відповідає вугіллю із значно меншою зольністю, і ціна сировини-лігніну порівняно невисока. На основі особливих властивостей лігніну в технології його підготовки для подальшого використання особливе значення надається питанню сушіння лігніну.

Якщо розглядати лігнін з фізико-хімічної точки зору, то в початковому вигляді це речовина являє собою складну стружкоподібну масу, вологість якої доходить до 70. По суті, лігнін — це унікальний комплекс речовин, який складається з полісахаридів, моносахарів, різних мінеральних і органічних кислот різної насиченості, а також певної частини золи. Гідролізний лігнін являє собою стружкоподібну масу з вологістю приблизно 55−70%. За своїм складом це комплекс речовин, в який входять власне лігнін рослинної клітини, частина полісахаридів, група речовин лігногумінового комплексу, моноцукри, мінеральні та органічні кислоти, зольні та інші речовини. Вміст у лігніні власне лігніну коливається в межах 40−88%, полісахаридів — від 13 до 45%, речовин лігногумінового комплексу — від 5 до 19%, зольних елементів — від 0.5 до 10%. Гідролізний лігнін характеризується великою пористістю, що наближається до пористості деревного вугілля, високою реакційною здатністю в порівнянні з традиційними вуглецевими відновниками і вдвічі більшим у порівнянні з деревиною вмістом твердого вуглецю, що досягає 30%, тобто майже половини вуглецю деревного вугілля.

Гідролізний лігнін має теплотвірну здатність, яка для абсолютно сухого лігніну становить 5500−6500 ккал / кг для продукту з 18−25% вологістю, 4400−4800 ккал / кг для лігніну з 65% вологістю, 1500−1650 ккал / кг для лігніну з вологістю більше 65%. За фізико-хімічною характеристикою лігнін являє собою трифазну полідисперсну систему з розмірами частинок від декількох міліметрів до мікронів і менше. Дослідження лігнінів, отриманих на різних заводах, показали, що склад їх характеризується в середньому таким фракційним вмістом: розміром більше 250 мкм — 54−80%, розміром менше 250 мкм — 17−46%, і розміром менше 1 мкм — 0,2 — 4,3%. За структурою частка гідролізного лігніну не є щільним тілом, а являє собою розвинену систему мікроі макропор, величина його внутрішньої поверхні визначається вологістю (для вологого лігніну вона становить 760−790 м²/г, а для сухого всього 6 м²/г).

Основні фізико-хімічні властивості наведено в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1. Фізико-хімічні властивості паливних гранул з лігніну


Властивості	Розмірність	Значення
Теплотвірна здатність	ккал/кг	до 5500
Щільність	г/см³	1,25 — 1,4
Насипна вага	кг/м³	до 700
Вологість	%	8 — 12
Зольність	%	0,5 — 10
Вміст твердого вуглецю	%	25 — 30

Процес горіння лігніну в технологічних паливнях без прямої віддачі теплоти має суттєві відмінності порівняно з паливнями парових котлів. У них відсутня променесприймаюча поверхня, і тому, щоб уникнути шлакування золи, потрібно ретельно розраховувати аеродинамічний режим процесу. Температура ядра факела через відсутність прямої тепловіддачі виявляється більш високою і концентрується в меншому обсязі, ніж в паливнях парових котлів. Для спалювання лігніну найбільш доцільно використовувати факельну паливню системи Шершньова, що забезпечує досить високу ефективність для палив з високим ступенем дисперсності.

Як показали багаторічні дослідження і промислові випробування, проведені цілою низкою науково-дослідних, навчальних та промислових підприємств, з гідролізного лігніну можна отримувати цінні види промислової продукції. Для енергетики — з вихідного гідролізного лігніну можна виготовляти брикетоване комунально-побутове та камінне паливо, а з суміші лігніну з відсівами вуглезбагачення — виробляти брикетоване енергетичне паливо. Гідролізний лігнін має здатність переходити у в’язкопластичний стан при тиску близько 100 МПа. Ця обставина зумовила один з перспективних напрямів використання гідролізного лігніну у вигляді брикетованого матеріалу. Встановлено, що лігнінобрикети є висококалорійним побутовим паливом, якісним відновником в чорній і кольоровій металургії, який заміняє кокс, напівкокс і деревне вугілля, а також можуть служити для виробництва вугілля типу деревного і вуглецевих сорбентів. Дослідні та дослідно-промислові роботи ряду організацій показали, що брикетований гідролізний лігнін може бути цінною сировиною для металургійної, енергетичної та хімічної галузей народного господарства країни, а також високосортним комунально-побутовим паливом.

Паливні брикети з лігніну являють собою високоякісне паливо з теплотою згоряння до 5500 ккал / кг, і низьким вмістом золи. При спалюванні брикети лігніну горять безбарвним полум’ям, не виділяючи кіптяву димового факелу. Щільність лігніну дорівнює 1,25 — 1,4 г/см³. Таким чином, лігнін є прекрасним, висококаллорійним паливом і легкодоступною поновлюваною сировиною для виробництва паливних гранул і брикетів.

1.2 Виробництво паливних гранул і брикетів з лігніну

Відходи, одержані в результаті обробки деревини, поділяються на дві великі групи: лісові відходи та виробничі. Перший вид відходів утворюється в лісі і складається з мертвих дерев, опалих гілок, згорілих дерев і відходів, одержаних у результаті заготівлі, відбраковування і транспортування. Найбільша частина розглянутого виду відходів припадає на відбраковування дерев. Лісові відходи є найбільш цікавими з точки уявлення деревини як альтернативного джерела енергії. Виробничі відходи утворюються в результаті переробки деревини.

Кількість лісових і виробничих відходів безпосередньо залежить від місцевості, де розробляються лісозаготівлі, а також від технологічного процесу вирубування та обробки дерев. Ці відходи являють собою коріння дерев, крони, гілки. За статистикою на 1 га лісозаготівель припадає від 9 до 89 тонн відходів у вигляді сухої маси, в середньому цей показник дорівнює 20 тонн на 1 га.

В основі технології виробництва гранул, як і паливних брикетів лежить процес подрібнення відходів деревини, соломи, лушпиння та ін.

Сировина (тирса, солома тощо) поступає в дробарку, де подрібнюється до стану муки. Отримана маса поступає в сушарку, з неї - у прес-гранулятор, де деревну муку пресують у гранули. Стиснення під час пресування підвищує температуру матеріалу, лігнін, що міститься в деревині розм’якшується і склеює частки в щільні циліндри. На виробництво однієї тонни гранул йде 3−5 кубометрів деревних відходів природної вологості.

Деревні паливні гранули (пелети, ДТГ) — це невеликі циліндричні пресовані деревні вироби діаметром 4−12 мм, завдовжки 20−50 мм, перероблені з висушених залишків деревообробного та лісопильного виробництва: тирса, стружка, деревне борошно, тріска, деревний пил і т.д. Гранули використовуються в котлах для отримання теплової та електричної енергії шляхом спалювання.

Отримання теплової енергії з гранул можна назвати горінням тільки з деяким припущенням, оскільки гранули не горять, а тліють. При цьому котел, вичерпавши паливо в контейнері, може продовжувати постачання теплом протягом 24 годин за рахунок малої швидкості протікання процесу.

Перевагою використання деревних гранул перед іншими видами палива є:

— зниження шкідливих викидів в атмосферу: деревне біопаливо визнано СО₂-нейтральним, тобто при його спалюванні кількість вуглекислого газу, що виділяється в атмосферу не перевищує об'єм викидів, який би утворився шляхом розкладання деревини;

— велика теплотвірна здатність: в порівнянні з тріскою і з кусковими відходами деревини. Енергоємність одного кілограма деревних гранул відповідає енергоємності 0,5 літра рідкого дизельного палива; теплотвірна здатність деревних гранул близька за значенням до теплотвірної здатності вугілля і мазуту;

— відсутність шлакових утворень, залишається тільки легкоруйнівний попіл;

— низька вартість у порівнянні із дизпаливом;

— можливість автоматизації котелень.

Процес виробництва умовно можна розділити на кілька етапів:

1. Подрібнення деревної сировини. Деревну сировину подрібнюють до малих фракцій в дробарках.

2. Сушіння. Деревна сировина повинна мати вологість 10%±2%. Сировина з більшою або меншою вологістю вимагає додаткового зволоження або додаткового підсушування.

3. Пресування. Прес є основою процесу гранулювання. Розрізняють прес з круглою та з плоскою матрицями.

4. Охолодження. Чим вище зусилля пресування і вища температура сировини, тим кращі гранули за якістю. Але температура понад 120 призводить до погіршення якості гранул. Охолодження необхідне для кондиціювання гранул після пресування.

5. Розфасовка і упаковка. Розфасовка паливних гранул відбувається у вільному вигляді - насипом; у великі біг-беги (по кілька тон); в дрібні упаковки від декількох кг до декількох десятків кг.

Схема одержання паливних гранул з лігніну наведена на рис. 1.2.1.

В основі технології виробництва паливних брикетів лежить процес пресування шнеком агровідходів (лушпиння соняшнику, гречки та ін.) і дрібно подрібнених відходів деревини (тирси) під високим тиском, а в ряді випадків і при нагріванні від 250 до 350. Одержані паливні брикети не включають в себе ніяких зв’язувальних речовин, крім одного натурального — лігніну, що міститься в клітинах рослинних відходів. Температура під час пресування сприяє оплавленню поверхні брикетів, яка завдяки цьому стає більш міцною, що важливо для транспортування брикет.

Сировиною для виробництва брикетів є той самий матеріал, що і для виготовлення гранул — тирса різних порід дерев, тріска, лушпиння соняшнику, гречки, солома і багато інших рослинних відходів.

Рис. 1.2.1. Схема одержання паливних гранул з лігніну лігнін котлоагрегат паливо гідролізний Технологія виробництва брикетів схожа з технологією гранулювання, але більш проста. Брикети бувають різних форм — у вигляді цегли, циліндра або шестикутника з отвором всередині. Стандартних розмірів у даній продукції немає. Основним чинником, що визначає механічну міцність, водостійкість і калорійність брикету, є його щільність. Чим щільніший брикет, тим вищі показники його якості. Чим нижча щільність брикетів, тим менша їх калорійність. Наприклад, при щільності брикету 650−750 кг/м³ калорійність брикетів дорівнює 12−14 МДж/кг; при щільності 1200−1300 кг/м³ — 25−31 МДж/кг.

Процес брикетування — це процес стискування матеріалу під високим тиском, з виділенням температури від сили тертя. За рахунок даного впливу в деревині відбувається виділення лігніну, який є сполучною речовиною для формування брикету. Для брикетів не з деревної сировини, можуть застосовуватися екологічно чисті добавки. При виробництві даної продукції слід звернути особливу увагу на вологу — параметр, що впливає на щільність брикету.

Паливні брикети мають широке застосування для всіх видів паливонь, котлів централізованого опалення та ін.

2. Загальна характеристика та тепловий розрахунок котлоагрегату БКЗ-75−39

2.1 Загальна характеристика котлоагрегату БКЗ-75−39

Технічні та основні конструктивні характеристики котлоагрегату :

• номінальна паропродуктивність — 75 т/год;

• тиск пари на виході з пароперегрівника — 4 МПа;

• температура перегрітої пари — 440 ;

• температура живильної води — 104;

• температура відхідних газів — 180 ;

• коефіцієнт корисної дії - 84,7

Котельний агрегат блокової конструкції типу БКЗ-75−39 призначений для роботи на різних видах твердого палива, що спалюється в пилоподібному стані. Котел — однобарабанний, обладнаний камерною паливнею V_т=454 м³, з природною циркуляцією, виконаний за П — подібною схемою. Камера згоряння повністю екранована трубами діаметром 60 мм і товщиною стінки 3 мм. Труби фронтового, заднього екранів і нижньої частини утворюють холодну лійку. У верхній частині труби заднього екрану розведені в чотирьохрядний фестон. Барабан котла внутрішнім діаметром 1500 мм і товщиною стінки 36 мм виконаний зі сталі 16ГС. У барабані є чистий відсік першого ступеня випаровування і два сольових відсіки другого ступеня (по торцях барабана) обладнані внутрішньо барабанними циклонами, третій ступінь винесений у виносні циклони, пара з яких надходить в барабан.

Котел обладнаний :

1. трубопроводами палива, живильної води і пари;

2. електрофіксованою арматурою, виконавчими механізмами і електродвигунами;

3. датчиками і приладами контролю теплотехнічних параметрів, датчики та прилади контролю теплотехнічних параметрів утворюють згідно функціональної приналежності й просторового розташування, технологічні (функціональні) підсистеми котла.

Каркас котлоагрегату являє собою несучу рамну металоконструкцію, призначену для розміщення всіх елементів котлоагрегату і складається із фронтової, задньої і двох бокових стінок та стельового перекриття.

Пароперегрівач — конвективний, вертикального виконання, змієвиковий з коридорним розташуванням труб, виконаний з двох блоків, розташованих у поворотному газоході між паливнею і опускним газоходом. Температура перегріву регулюється поверхневим пароохолоджувачем.

Економайзер — сталевий трубчастий з шаховим розташуванням труб киплячого типу, гладкотрубний.

Повітропідігрівник — сталевий, трубчастий, вертикального типу з шаховим розташуванням труб.

2.2 Опис і тепловий розрахунок передпаливні котлоагрегату БКЗ-75−39 для спалювання лігніну

Так як ми розглядаємо парові котли марки БКЗ-75−39−440, призначені для спалювання фрезерного торфу і бурого вугілля, але реконструйовані та переведені на спалювання природного газу та мазуту, то для спалювання лігніну в даному котлоагрегаті встановлюємо спеціальну паливню (передпаливня), попередньо вирізавши один із пальників.

Паливня для спалювання лігніну призначена для роботи з водогрійними і паровими котлами. Паливо в паливню подається скребковим живильником. У паливі не повинно бути забруднень (домішок), таких як земля, пісок, каміння, метали та ін. Земля і пісок знижують термін експлуатації паливні, викликають підвищений знос механізмів подачі палива і видалення золи, значно підвищують зольність, нарости на виході з паливні відхідних газів. Попадання каменів або металевих частин у механізми паливоподачі, приводи колесникової решітки або видалення золи веде до виходу з ладу механізмів. Простір паливні під колесниковою решіткою розділений на три зони:

1. зона сушіння (для вологого палива);

2. зона попереднього горіння та газифікації;

3. зона остаточного згоряння та збору золи.

Ця технологія спалювання з використанням первинного, вторинного та третинного повітря (потоків) дозволяє отримати генераторний процес горіння газу. В паливні можна спалювати подрібнене деревне паливо (тріска, тирса, кора), торф, лігнін 45−65% вологості.

1. Тепловий розрахунок передпаливні почнемо з визначення витрати палива для котла БКЗ-75−39, виходячи з рівняння теплового балансу, кг / год

(2.1)

де Dпаропродуктивність котлоагрегату, D = 75 000 кг / год,

— ККД котлоагрегату, = 81%,

— нижча теплота згоряння палива, = 1567 ккал / кг [6565,7 кДж /кг], (Довідка про якість палива);

— кількість тепла, повідомлене в котлі живильній воді при перетворенні її в пару, віднесена до 1 кг виробленї пари:

(2.2)

де — відповідно ентальпії перегрітої пари, живильної та котлової води, ;

Р — відсоток безперервної продувки, Р=3%

Приймаємо орієнтовне значення температури відхідних газів за котлом 180 ° C

2. Визначаємо об'єм паливні за формулою, м³

(2.3)

де — теплова напруга простору паливні,

=350· 10³ ккал/м³· год [407,05 Вт/м³], ([2], табл. 7−1, ст. 74).

3. Визначаємо площу колесникової решітки (дзеркала горіння) за формулою,

(2.4)

де теплове напруга площі колесникової решітки (дзеркала горіння),

= 4000 · 103 ккал/год [4652 Вт/], ([2], табл. 7−1, ст. 74).

4. Температура вихідних продуктів горіння з передпаливні 1000 °C (Паспорт та інструкція з експлуатації паливні DG).

5. Вихідні дані для теплового розрахунку передпаливні наведені в таблиці 2.2.1.

Таблиця 2.2.1 Вихідні дані


Найменування	Позначення	Розмірність	Розрахункова формула, спосіб визначення	Величина

Продуктивність	D	т/год	Задано
Тиск пари в барабані	P_б	МПа	— «;	4,4
Тиск пари за засувкою	Р	— «;	— «;	4,0
Температура живильної води	t_жв	°C	Тех. характеристика котла
Теплоємність живильної води	h _жв	— «;	За h-х табл.	104,3
Температура насичення	t_кип	?С	Тех. характеристика котла
Теплоємність	h _кип	кДж/кг	За h-х табл.
Теплоємність насиченої пари	h _нп	— «;	— «;	2803,2
Температура перегрітої пари	h _пп	?С	Задано
Теплоємність перегрітої пари	h _пп	кДж/кг	За h-х табл.	3314,01
Питомий об'єм нас. пари	V^"	м?/кг	— «;	0,05
Питомий об'єм перегрітої пари	V_пп	— «;	— «;	0,0787
Температура холодного повітря	t_хп	?С	Задано
Паливо			Задано	лігнін

Характеристики продуктів згорання в поверхнях нагріву наведені в таблиці 2.2.2.

Таблиця 2.2.2 Характеристики продуктів згоряння в поверхнях нагріву


Найменування	Газоходи
	Розмірність	Передпаливня	Паливня, фестон	I ст. пароперегрівача	Конвективні пучки	I I ст. водяного економайзера	Повітропідігрівник	I ст. водяного економайзера	Золовловлювач

Коефіцієнт надлишку повітря, б	;	1,3	1,4	1,45	1,5	1,55	1,57	1,62	1,64
Присмокти повітря, ??б	;	0,1	0,05	0,05	0,05	0,02	0,05	0,02	0,1
Коеф. надлишку повітря в кінці газоходу,	;	1,4	1,45	1,5	1,55	1,57	1,62	1,64	1,74

Таблиця 2.2.3 Ентальпії повітря і продуктів згорання


?, ⁰C	H_п⁰ ккал/кг	H_г⁰ ккал/кг	H= H_г⁰+ H_п⁰ · (б-1), ккал/кг б=1,3
	35,076	72,4	10,52
	70,596	146,52	21,18
	106,782	223,06	32,035
	143,634	302,08	43,09
	181,374	383,365	54,41
	219,78	466,253	65,934
	259,74	552,17	77,922
	299,7	641,16	89,91
	339,66	731,28	101,9
	380,73	824,58	114,22

Таблиця 2.2.4 Тепловий баланс котлоагрегату


Найменування	Позн.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Температура повітря на вході в I ступінь повітропідігрівника	t'_хп	?С	Приймаємо
Теплоємність теоретично необхідної кількості повітря		кДж/м³	H-v табл.
Нища теплота згоряння палива		кДж/кг	Експертиза	6561,03
Температура відхідних газів	х_відх	?С	Задано
Ентальпія відхідних газів		кДж/кг	H-v табл.	761,42
Коефіцієнт надлишку повітря у відхідних газах		;	Задано	1,74
Втрата теплоти з відхідними газами		%		8,522
Втрати теплоти від хімічної неповноти згорання		%	([2], табл. 7−1, ст. 74)
Втрати теплоти від механічної неповноти згорання		%	— «;
Втрати теплоти в навколишнє середовище		%	([2], рис. 5−1, ст. 51)	0,8
Втрати з фізичною теплотою шлаку		%	([2], ст. 51−52)
Сума теплових втрат	?q	%	q₂₊ q₃₊ q₄₊ q₅₊ q₆	15,322
Коефіцієнт корисної дії котлоагрегату брутто	з_ка^бр	%	100-?q	84,68
Коефіцієнт збереження тепла	ц	;	1- q₅/(з_ка^бр+ q₅)	0,992
Паропродуктивність тепла	D	т/год	Вихідні дані
Теплоємність перегрітої пари	с_пп	кДж/кг	— «;	3314,01
Корисно використане тепло	Q_ка	кДж/кг	ф. 2.2	2714,26
Корисна витрата палива	В_к	кг/год	Q_ка· D/ (Q_р^р· з_ка^бр)	36 640,32
Розрахункова витрата палива	В_р	— «;	(100- q₄)/100· В_к	35 541,11

6. Тепловий розрахунок обмурівки предпаливні [4]:

Метою теплового розрахунку обмурівки є визначення температурних умов роботи матеріалів обмурівки, товщини вогнетривких і теплоізолюючих шарів при заданих теплових втратах в навколишнє середовище.

Температура на внутрішній поверхні обмурівки, захищеної екраном, визначається з умов теплообміну шляхом випромінювання між поверхнями обмурівки і газами високої температури.

Тепловий потік у навколишнє середовище при даній температурі внутрішньої поверхні багатошарової обмурівки визначається за формулою:

(2.6)

де , — відповідно температури внутрішньої поверхні обмурівки, зовнішньої поверхні і навколишнього повітря,=1000, =45 і =25 ;

— коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні обмурівки до навколишнього середовища, Вт/(м²· К):

(2.7)

— сумарний тепловий опір обмурівки, (м²· К)/Вт.

Тоді тепловий потік дорівнює

Вт/м².

Тоді необхідний термічний опір обмурівки можна визначити за формулою

(м²· К)/Вт (2.8)

Приймаємо, що обмурівка складається з двох шарів:

— вогнетривкого;

— теплоізоляційного.

З іншого боку термічний опір обмурівки дорівнює

(2.9)

де , — товщини шарів обмурівки, м;

— коеф. теплопровідності матеріалів, Вт/м· К.

Термоізоляцію обмурівки передпаливні виконуємо з двох шарів ([6], табл.2−2):

1. Шар з шамотної легковагової цегли товщиною 250 мм (0,25 м) з =0,2326 Вт/м· К;

2. Плити перлітові на керамічній зв’язці товщиною 350 мм (0,35 м) з =0,087 Вт/м· К Перевіряємо чи підходить даний матеріал в якості термоізоляційного:

м²· К/Вт.

Вибрані матеріали повністю відповідають умовам техніки безпеки, згідно з якими ?45.

На рис. 2.2.1. зображена схема передпаливні - частина паливні котла, в якому відбувається підігрівання, підсушування палива, а інколи його займання та горіння.

Рис. 2.2.1. Передпаливня

1-протипожежна система накопичувального бункера паливні; 2-скребковий живильник паливні; 3-металевий корпус паливні; 4-вікна підводу вторинного повітря; 5-дверцята оглядового люка; 6-колектор відхідних газів; 7-колесникова решітка; 8-оглядове віконце; 9-вікно підводу первинного повітря; 10-канал золовидалення; 11-вікно для подачі третинного повітря; 12-перлітові плити на керамічній зв’язці; 13-стінка із шамотної цегли; 14-накопичувальний бункер палива; 15-місце встановлення мазутної форсунки з паромеханічним розпилюванням.

2.3 Тепловий розрахунок котлоагрегату БКЗ-75−39

Метою теплового розрахунку є визначення умов роботи всіх поверхонь нагрівання.

Тепловий розрахунок повинний підтвердити дотримання основних нормативних показників по температурах продуктів згоряння в паливні, на виході з неї і по газоходах, аж до температури відхідних газів, а також по швидкостях руху газів у газоходах котельного агрегату й інтенсивності теплопередачі у випадку відхилення будь-яких параметрів від нормативних значень. Тепловий розрахунок служить підставою для забезпечення тривалої роботи котлоагрегату.

Тепловий розрахунок котлоагрегату БКЗ-75−39 наведений в таблицях 2.3.1 — 2.3.7.

Таблиця 2.3.1 Розрахунок паливні


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Коефіцієнт надлишку повітря в паливні	б_т	;	Задано	1,4
Присмокт повітря в паливню	Дб_т	;	Задано	0,05
Нижча робоча теплота згорання палива	Q_н^р	кДж/кг	З розрахунку теплового балансу	6561,03
Теплоємність холодного повітря	h_хп	кДж/нм³	За Н-х табл.
Втрати теплоти від хімічної неповноти згорання	q₃	%	Задано
Втрати теплоти від механічної неповноти згорання	q₄	%	Задано
Корисне тепловиділення в паливні	Q_т	кДж/кг	Q_н^р · (100- q₃-q₄) / (100- q₄)+ Дб_т· h_хп	6360,05
Коефіцієнт	М	;	Рекомендації УООГРЕС	0,5
Температура газів на виході з паливні	х" _т	?С	Приймається
Теплоємність газів	h" _т	кДж/нм³	За Н-х табл.
Коеф. теплової ефективності екранів	ш	;	х· о	0,528
Кутовий коефіцієнт	х	;	([7], рис. 5.3, ст. 57)	0,88
Коеф. зниження телосприйняття	о	;	([7], табл. 5−1, ст. 62)	0,6
Коефіцієнт послаблення променів триатомними газами	к_г		([7], рис. 5.4, ст. 63)	4,566
Коефіцієнт послаблення променів частинками леткої золи	к_зл		([7], рис. 5.5, ст. 64)	0,055
Коефіцієнт послаблення променів частинками коксу	к_к		([7], ст. 64)	0,5
Ефективна товщина випромінюючого шару	s	м	3,6· V_T/F_СТ	5,5216
Оптична товщина полум’я	крs	;	к· р·s	2,5
Концентрація зольних частинок в продуктах згорання	м_зл	г/м³	([7], ф. 3.18, ст. 40)	33,17
Коефіцієнт послаблення променів	к		к_г· r_п+ к_зл · м_зл+ к_к	4,53
Ступінь чорноти продуктів згорання	а		([7], рис. 5.6, ст. 64)	0,92
Ступінь чорноти камери паливні	а_т	;	([7], ф. 5.22, ст. 66)	1,048
Температура газів на виході з паливні	х" _т	?С	([7], рис. 5.7, ст. 68)
Теоретична температура горіння	х_а	?С	([7], рис. 5.7, ст. 68)
Повна поверхня стін паливні	F_ст	м²	Конструкція
Теплова напруга екранів	BQ/F	кВт/м²	В_р· Q_т/ F_ст	221,7
Питоме навантаження об'єму паливні	q_л	кВт/м³	В_р· Q_л/ V_T
Об'єм простору паливні	V_т	м³	Конструкція

Таблиця 2.3.2 Фестон


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина
Розташування труб	;	;	Конструкція	шахове
Повна поверхня нагріву	H	м²	— «;
Діаметр труб	d	мм	— «;
Кроки труб	S₁/S₂	мм/мм	— «;	300/250
Число рядів труб по руху газів	Z₂	шт	— «;
Живе січення для проходу газів	F_г	м²	— «;	21,5
Ефективна товщина випромінюючого шару	S	м	0,9· d·(4/р·S₁·S₂/ d²-1)	1,379
Температура газів перед фестоном	х'	?С	З розрахунку паливні
Ентальпія	h'	кДж/ кг	За Н-х табл.	3317,51
Теплосприйняття фестона по балансу	Q_б	кДж/ кг	ц· (h" - h')	254,15
Ентальпія газів за фестоном	h"	кДж/ кг	h' Q_б/ц
Температура	х"	?С	([7], рис. 6.5, ст. 81)
Температура пароводяної суміші	t	?С	Вихідні дані
Середня швидкість газів	w_г	м/с	В_р· V_г· (х+273) / (3600· F_г·273)	4,65
Середня температура газів	х	?С	(х'+х")/2
Об'ємна частка водяних парів		;	Табл.	0,0961
Об'ємна частка триатомних газів і водяних парів		;	— «;	0,4823
Об'єм газів на 1 кг палива	V_г	нм³/кг	— «;	2,553
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією	б_к	Вт/м²· К	47· 0,9·1,05·1,15	51,08
Произведение	p_ns		p· r_n·S	0,39
Коефіцієнт	к_г		([7], рис. 5.4, ст. 63)	4,53
Сумарна оптична товщина продуктів згорання	кps	;	к_г· r_n·S	0,62 514
Ступінь чорноти продуктів згорання	а	;	([7], рис. 5.6, ст. 64)	0,46
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	б_л	Вт/м²· К	а· б_н·с_г	88,32
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	;	([7], табл. 6.1, ст. 79)	0,6
Коефіцієнт теплопередачі	к	Вт/м²· К	ш· (б_к+б_л)	83,64
Температурний напір	Дt	?С	([7], ф. 6.20, ст. 79)
Теплосприйняття фестону по теплообміну	Q_т	кДж/нм³	к· Дt·H/ В_р	307,85

Таблиця 2.3.3 Перша ступінь пароперегрівача


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Розміщення труб				Змішане
Діаметр труб	d₁/d₂	мм/мм	Конструкція	38/32
Кроки труб шахового пучка	S₁^ш/S₂^ш	— «;	— «;	180/150
Кроки труб коридорного пучка	S₁^к/S₂^к	— «;	— «;	90/90
Середні кроки труб	S₁^ср/S₂^ср	— «;	— «;	113/105
Число рядів труб поверхонь нагріву I ступеня	Z^ш/Z^к	шт	— «;	4/6
Поверхня нагріву	H_I	м²	— «;
Січення по газах	F_г	— «;	— «;	17,9
Січення по парі	f	— «;	— «;	0,0587
Ефективна товщина випромінюючого шару	S	м	0,9· d· (4/р· S₁·S₂/d²-1)	0,357
Променесприймаюча поверхня фестону	H_пс	м²	Конструкція	23,6
Температура газів на вході	х'	?С	З розрахунку фестона
Ентальпія	Н'	кДж/ кг	— «;	3010,25
Теплосприйняття ступеню	Q_б	кДж/ кг	([7], ф. 6.23, ст. 83)	452,04
Ентальпія газів на виході	H"	кДж/ кг	Н'-(Q_б-Q_л)/ ц +Дб· h_хп	2556,22
Температура газів на виході	х"	?С	([7], рис. 6.5, ст. 81)
Ентальпія пари на виході із ступеню	h"	кДж/нм³	h_нп+Q_б· В_р/ D	3099,71
Температура	t"	?С	(h-s діаграма)
Середня температура газів	х	?С	(х'+х")/2	715,5
Об'єм газів на 1 кг палива	V_г	нм³/кг	Таблиця об'ємів	2,666
Об'ємна частка водяних парів		;	Таблиця об'ємів	0,3705
Об'ємна частка триатомних газів і водяних парів		;	Таблиця об'ємів	0,4625
Середня швидкість газів в I ступені пароперегрівача	w_г	м/с	В_р· V_г· (х+273)/(3600· F_г·273)	5,324
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією	б_к	Вт/м²· К	([7], ф. 6.10, ст. 73)	70,67
Середній питомий об'єм пари	х_п	м³/кг	(h-s діаграма)	0,07
Середня швидкість пари	w_п	м/с	D· х_п/3600· f	24,84
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до пари	б₂	Вт/м²· К	([7], рис. 6.8, ст. 85)
Произведение	p_ns		p· r_n·S	0,1 651
Коефіцієнт	к_г		([7], рис. 5.4, ст. 63)
Сумарна оптична товщина продуктів згорання	кps	;	к_г· r_n·p·S	0,4
Ступінь чорноти продуктів згорання	а	;	([7], рис. 5.6, ст. 64)	0,33
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	б_в	Вт/м²· К	а· б_н·с_г	41,91
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	;	([7], табл. 6.1, ст. 79)	0,6
Температура стінки	t₃	?С	t+(о+1/б₂) · В_р/H· (Q+Q_л)	451,84
Коефіцієнт теплопередачі	К	Вт/м²· К	ш· б₁/(1+б₁/б₂)	62,52
Більший температурний напір	Дt_б	?С	х'- t"
Менший температурний напір	Дt_м	?С	х" - t'
Коеф. переходу від протитечійної схеми до змішаної	Ш	;	([7], рис. 6.7, ст.83)	0,96
Температурний напір при протитечії	Дt_прт	?С	(Дt_б-Дt_м)/2,3· lg (Дt_б/ Дt_м)
Температурний напір	Дt	?С	Ш· Дt_прт	413,76
Теплосприйняття ступені по теплообміну	Q_т	кДж/кг	к· Дt·H/ В_р	611,78

Таблиця 2.3.4 Друга ступінь пароперегрівача


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Розміщення труб				коридорне
Діаметр труб	d₁/d₂	мм/мм	Конструкція	38/32
Кроки труб	S₁/S₂	мм/мм	— «;	90/80
Число труб по руху газів	Z	шт	— «;
Поверхня нагріву	H	м²	— «;
Січення по газах	F_г	м²	— «;	11,1
Січення по парі	f	м²	— «;	0,0587
Температура газів на вході	х'	?С	З розрахунку I-ої ступені
Ентальпія	Н'	кДж/кг	З розрахунку I-ої ступені	2556,22
Теплоємність пари на виході	h"	кДж/нм³	([7], ф. 6.39, ст. 87)	3097,2
Скидання тепла в пароохолоджувачі	Дh_по	кДж/нм³	([7], ст. 83)
Теплосприйняття ступені по балансі	Q_пе	кДж/нм³	(h" -h') · D/ В_р+Дh_по· D/В_р	457,22
Ентальпія газів на виході із ступені	H"	кДж/кг	Н'-(Q_б-Q_л)/ц+Дб· h_хв	1940,65
Температура газів на виході із ступені	х"	?С	По Н-х табл.	526,8
Середня температура газів	х	?С	(х'+х")/2
Коефіцієнт теплопередачі	к	Вт/м²· К	ш· (б_к+б_л)мб₂ / (б_к+б_л+б₂)	62,52
Коеф. переходу від протитечійної схеми до змішаної	Ш	;	([7], рис. 6.7, ст.83)	0,97
Більший температурний напір	Дt_б	?С	х'- t"	211,8
Менший температурний напір	Дt_м	?С	х" - t'
Температурный напір при протитечії	Дt_прт	?С	(Дt_б-Дt_м)/2,3· lg (Дt_б/ Дt_м)	207,6
Температурний напір	Дt	?С	Ш · Дt_прт	201,3
Теплосприйняття ступені по теплообміну	Q_т	кДж/нм³	к· Дt·H/ В_р	454,58
Порівняння теплосприймань пароперегрівача	?Q	%	(Q_т— Q_пе)· 100%/ Q_т	0,62

Таблиця 2.3.5 Друга ступінь економайзера


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Діаметр труб	d	мм	Конструкція	32х3
Кроки труб	S₁/S₂	мм/мм	— «;	100/55
Січення для проходу газів	F_г	м²	— «;	9,07
Число рядів труб по руху газів	Z	шт	— «;
Ентальпія газів на вході в II ступінь економайзера	Н'	кДж/кг	H" +Q_б/цДб· h_хв	1940,65
Температура	х'	?С	З розрахунку ПП	526,8
Температура газов на виході	х"	?С	— «;
Ентальпія газів на виході	H"	кДж/кг	Н'-(Q_б-Q_л)/ц+Дб· h_хв	1350,94
Теплосприйняття ступені по балансу	Q_б	кДж/кг	([7], ф. 6.48, стр. 89)	585,16
Температура води на вході	t'	?С	З теплового балансу паливні
Температура води на виході	t"	?С	З теплового балансу економайзера
Середня температура газів	х	— «;	(х'+х")/2	450,9
Температура забрудненої стінки	t₃	— «;	t+Дt	215,5
Об'єм газів на 1 кг палива	V_г	нм³/кг	Таблиця об'ємів	2,7334
Об'ємна частка водяних парів		;	— «;	0,362
Об'ємна частка три-атомних газів і водяних парів		;	— «;	0,4518
Середня швидкість газів	w_г	м/с	В_р· V_г· (х+273)/(3600· F_г·273)	7,74
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією	б_к	Вт/м²· К	([7], ф. 6.10, ст. 73)	102,69
Ефективна товщина випромінюючого шару	S	м	0,9· d· (4/р· S₁·S₂/ d²-1)	0,168
Коефіцієнт	к_г		([7], рис. 5.4, ст. 63)	14,1
Сумарна оптична товщина продуктів згорання	кps		к_г· r_n·p·S	0,15
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	б_в	Вт/м²· К	б_н· а	5,6
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	а	;	([7], рис. 5.6, ст. 64)	0,14
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	;	([7], табл. 6.1, ст. 80)	0,7
Коефіцієнт теплопередачі	к	Вт/м²· К	ш· (б_к+б_л)	97,461
Температурний напір на вході	Дt_б	?С	х'- t"	339,8
Температурний напір на виході	Дt_м	?С	х" - t'
Середній температурний напір	Дt	С	(Дt_б-Дt_м)/ 2,3· lg (Дt_б/ Дt_м)	293,5
Площа поверхні нагріву	H_ЕК	м²	(10³· Q_б· В_р)/(К·Дt)	198,22

Таблиця 2.3.6 Повітропідігрівник


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Діаметр труб	d	мм	Конструкція	40×1,5
Відносні кроки	S₁/d	мм/мм	— «;	1,5
— «;	S₂/d	мм/мм	— «;	1,05
Число рядів по руху повітря	Z₂	шт	— «;
Живе січення по газах	F_г	м²	— «;	5,46
Живе січення по повітрі	f_п	— «;	— «;	6,1
Температура газів на вході в ступінь	х'	?С	З розрахунку економайзера
Ентальпія газів на вході в ступінь	Н'	кДж/кг	З розрахунку економайзера	1350,94
Ентальпія газів на виході із ступеню	H"	кДж/кг	([7], ф. 6.66, ст. 95)	946,7
Температура газів на виході із ступеню	х"	?С	За Н-х табл.	266,8
Теплосприйняття повітря ступеня	Q_вп	кДж/кг	([7], ф. 6.64, ст. 95)	402,71
Температура повітря на вході	t_в'	?С	Задано
Ентальпія повітря на вході	Н_п'	кДж/нм³	— «;	44,178
Температура повітря на виході із ступеня	t_п"	?С	([2], табл. 7−1, ст. 74)
Ентальпія повітря на виході із ступеня	Н_п"	кДж/нм³	Н_в'- Q_б/ц	326,78
Відношення кількості повітря на виході із ступеня до необхідної	в_вп	;	Повітряний баланс	1,4
Присмокти повітря в ступені	Дб	;	— «;	0,05
Середня температура повітря	t	?С	(t_в'+t_в")/2
Середня температура газів	х	?С	(х'+х")/2	320,9
Швидкість газів	w_г	м/с	В_р· V_г· (х+273)/(3600· F_г·273)	10,9
Об'ємів газів на 1 нм³ палива	V_г	нм³/нм³	Таблиця об'ємів	2,8236
Швидкість повітря	W_п	м/с	В_р· V⁰(t_в +273)/(3600· F_в · 273)	3,6
Коефіцієнт тепловіддачі від газів	б₁	Вт/м²· К	[7, Номограма 14]	78,12
Коефіцієнт тепловіддачі до повітря	б₂	Вт/м²· К	[7, Номограма 13]	49,9
Коефіцієнт теплопередачі	к	Вт/м²· К	о· (б₁·б₂)/(б₁+б₂)	24,36
Параметр Р	Р	;	Дt_м/(х'- t)	0,36
Параметр R	R	;	Дt_Б/Дt_м	1,89
Температурний напір протитечії	Дt_пр	?С	([7], ф. 6.20, ст. 79)	175,2
Коефіцієнт	ш	;	([7], рис. 6.10, ст. 96)	0,9
Температурний напір	Дt	?С	Дt_пр· ш	157,7
Площа поверхні нагріву	Н_пп	м²	(10³· Q_вп· В_р)/(К·Дt)

Таблиця 2.3.7 Перша ступінь економайзера


Найменування	Познач.	Розмір-сть	Формула або обґрунтування	Величина

Діаметр труб	d	мм	Конструкція	32х3
Розташування труб	;	;	— «;	шахове
Відносні кроки	S₁/d	мм/мм	— «;	2,5
— «;	S₂/d	мм/мм	— «;	1,72
Число рядів по руху повітря	Z₂	шт	— «;
Живе січення по газах	F_г	— «;	— «;	6,9
Температура води на вході	t'	?С	Приймаємо
Температура газів на виході із ступені	х"	?С	([3], табл. 1.34, ст. 69)
Ентальпія газів на виході із ступені	H"	кДж/кг	Розрахунок паливні	761,42
Теплосприйняття ступені по балансу	Q_б	кДж/нм³	([7], ф. 6.48, ст. 89)	186,16
Ентальпія газів на вході в ступінь	Н'	кДж/нм³	H" +Q_б/ц-Дб· h_хв	946,7
Температура газів на вході в ступінь	х'	?С	По розрахунку повітропідігрівника	266,8
Температура води на виході	t"	?С	([7], ф. 6.49, ст. 90)
Середня температура газів	х	— «;	(х'+х")/2	223,4
Об'ємна частка водяних парів		;	Таблиця об'ємів	0,34
Об'ємна частка три-атомних газів і водяних парів		;	— «;	0,421
Об'єм газів на 1 кг палива	V_г	нм³/кг	— «;	2,936
Швидкість газів	w_г	м/с	В_р· V_г· (х+273)/(3600· F_г·273)	7,5
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією	б_к	Вт/м²· К	([7], ф. 6.10, ст. 73)	99,36
Коефіцієнт тепловіддачі від газів	б₁	Вт/м²· К	о· б_к	79,49
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	;	([7], табл. 6.1, ст. 80)	0,9
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням	б_л	Вт/м²· К	б_н· а
Коефіцієнт теплопере-дачі	к	Вт/м²· К	ш· (б_к+б_л)	71,54
Температурний напір на вході	Дt_б	?С	х'- t"	142,8
Температурний напір на виході	Дt_м	?С	х" - t'
Середній температурний напір	Дt	?С	(Дt_б-Дt_м)/ 2,3· lg (Дt_б/ Дt_м)
Площа поверхні нагріву	H_ЕК	м²	(10³· Q_б· В_р)/(К·Дt)

Визначимо похибку теплового балансу, кДж/кг

(2.10)

де - кількості теплоти, сприйняті променесприймаючими поверхнями паливні, котельними пучками, пароперегрівачем і економайзером:

=0,992· (6774,1 — 3317,51) = 3482,94 кДж/кг (2.11)

де =0,992 (розрахунок паливні);

=3317,51 кДж/кг при t_відх.г=860 °C;

=6774,1 кДж/кг (розрахунок паливні).

=307,85 кДж/кг (розрахунок фестона);

=611,78+454,58=1066,36 кДж/кг (розрахунок двох ступенів пароперегрівача);

=585,16 кДж/кг (розрахунок другого ступеню економайзера).

(2.12)

При правильному розрахунку похибка не повинна перевищувати 0,5%, отже, розрахунок виконано вірно.

Поперечний перетин котлоагрегату зображено на рис. 2.3.1.

Рис. 2.4.1. Поперечний перетин котлоагрегату БКЗ-75−39

1-барабан котла; 2-устаткування для очищення поверхонь нагріву; 3-радіаційний пароперегрівач; 4-конвективний пароперегрівач; 5-колектор до пароохолоджувача; 6-запобіжні клапани; 7-водяний економайзер ІІст.; 8-фестон; 9-опускні труби; 10-повітропідігрівник; 11- водяний економайзер Іст.; 12-пальник; 13-устаткування для рідкого шлаковидалення; 14-люки; 15-майданчики для обслуговування котлоагрегату; 16-екранні труби; 17-нижній колектор.

3. Розрахунок і підбір допоміжного устаткування для котлоагрегату

3.1 Тягодуттєва установка котлоагрегату БКЗ-75−39

Нормальна та безперебійна робота котлоагрегату вимагає забезпечення безперервної подачі повітря, необхідного для горіння палива, і відведення продуктів згоряння, що утворилися.

У котлах середньої та великої продуктивності застосовують штучну механічну тягу, що створюється спеціальними вентиляторами відцентрового типу (димотягами), здатними подолати великий опір газового тракту, який вимірюється сотнями міліметрів водяного стовпа.

Подача повітря в паливню котла здійснюється дуттєвими вентиляторами. Весь повітряний тракт знаходиться зазвичай під тиском.

Повітря, необхідне для горіння, засмоктується через всмоктуючий короб з верхньої зони котельного відділення, де його температура трохи вища, і нагнітається дуттєвим вентилятором по повітропроводу в повітропідігрівач. Після повітропідігрівника гаряче повітря розділяється на три потоки:

1. Частина повітря (первинне повітря) подається під колесникові решітки в першу зону горіння, де відбувається висушування палива, і в другу зону горіння, де паливо під дією високої температури і первинного повітря газифікується і частково спалюється.

2. Для спалювання газу над шаром палива подається вторинне повітря.

3. Повне згоряння продуктів горіння забезпечує третинне повітря.

Димотяги і вентилятори встановлюють на окремих масивних залізобетонних фундаментах, що можуть сприйняти вібраційне навантаження під час їхньої роботи.

При кожній зміні навантаження котла необхідно змінювати кількість повітря, що подається в паливню, і напір, який створюється димотягом, тобто автоматично регулювати дуття і тягу, щоб уникнути погіршення ККД котла і перевитрати електроенергії на тягодуттєву установку. Розрахунок і вибір димотяга [5]:

1. Витрата газів димотяга, м³/с

(3.1.1)

де — розрахункова витрата палива, =9,69 кг/с;

— об'єм продуктів горіння на 1 кг палива при надлишку повітря за повітропідігрівачем, =2,963 м³/кг;

— присмокт повітря в газопроводах за повітропідігрівачем, =0,05;

— теоретична кількість повітря на 1 кг палива, =1,11 м³/кг;

— температура газів димотяга:

(3.1.2)

де — надлишок повітря у відхідних газах (за повітропідігрівачем) і їх температура, =1,64 і =180 °C.

Тоді витрата газів димотяга складе:

м³/с

2. Розрахункова продуктивність машини, м³/год

м³/год (3.1.3)

Показати весь текст

Заповнити форму поточною роботою