Расчет котельного агрегата БКЗ-75 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. . 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 …………………………………………...………………………………………………….……...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)