Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП-230-2

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

 высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)

___________________________________________________________________

К а ф е д р а «Тепловые электрические станции»

Курсовая работа

По дисциплине «Котловые установки ТЭС»

Тема:

«компоновка и ТЕПЛОВОЙ

 РАСЧЁТ поверхностей нагрева барабанного КОТЛА тп-230»

Вариант №5

Выполнил: студент III-ТЭФ-2

Габрух А.В.

Принял: ассистент

Панамарева А.Ю.

Самара 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Котельный агрегат является сложным теплообменным аппаратом, в котором происходит горение топлива, осуществляется процесс передачи тепла от продуктов сгорания к поверхностям нагрева и от них к рабочему телу – котловой воде и пару.

При постоянной нагрузке в каждой точке котла устанавливаются вполне определённые значения параметров воды, пара и греющих газов, коэффициентов теплопередачи. Системы уравнений материальных и энергетических балансов связывают величины параметров рабочего тела и продуктов сгорания с величинами поверхностей нагрева, их конструктивными характеристиками.

Студенты кафедры «Тепловые электрические станции» по профилям «Технология воды и топлива на тепловых и атомных электрических станциях» и «Тепловые электрические станции» выполняют курсовую работу и курсовой проект по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы».

В практикуме по выполнению курсовой работы [2] даются рекомендации по расчету топки котла и фестона, которые являются предметом курсовой работы.

В данном учебном пособии приведены описания компоновки и конструкции парового котла ТП-230, физических процессов, происходящих в поверхностях нагрева, даны указания по проведению теплового расчёта конвективных поверхностей нагрева этого котла, что является предметом курсового проекта по курсу «Котельные установки и парогенераторы».

В курсовом проекте проводится конструктивно-поверочный расчет, который обязателен при проведении поверочного расчета котла при переводе его на сжигание топлива, элементный состав которого отличен от расчётного.

При поверочно-конструктивном расчёте тепловой расчёт обычно завершают на одной из конвективных поверхностей нагрева – чаще всего на второй ступени водяного экономайзера. Результатом такого расчёта является определение величины её поверхности нагрева.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОВОМ РАСЧЁТЕ

КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

При проведении теплового расчёта котельного агрегата различают поверочный и конструктивный тепловые расчёты, которые отличаются между собой целями расчета и искомыми величинами.

Поверочный расчёт котла проводится для оценки показателей экономичности и надёжности его работы на конкретном виде топлива, выбора вспомогательного оборудования и получения исходных данных для проведения аэродинамического и гидравлического расчётов, оценки температур металла и прочности труб, интенсивности золового износа, коррозии и т.д. [1].

При проведении поверочного расчёта должны быть известны: тип котельного агрегата, компоновка и размеры его поверхностей нагрева, тип сжигаемого топлива и способ его приготовления к сжиганию, нагрузка и параметры пара, температуры питательной воды и пара перед промежуточными перегревателями.

Избыток воздуха в топке и ожидаемые величины присосов по всем газоходам котла принимаются по таблице П1.

При проведении поверочного расчета полагаются заданными:

- сведения о конструкции и размерах топочного устройства, поверхностей нагрева и газоходов;

- тип сжигаемого топлива;

- паровая производительность котла, параметры перегретого пара и температура питательной воды;

- расходы насыщенного пара и пара на входе в промежуточный пароперегреватель, если таковые имеются на котле;

- величина непрерывной продувки;

- данные по расчёту пылесистемы.

При конструкторском (конструктивном) расчёте известны все параметры теплоносителя и газов на входе и выходе из каждой поверхности нагрева, а также конструктивная схема котла [1].

При конструктивном расчёте определяются размеры топки и поверхностей нагрева отдельных элементов котла, необходимые для обеспечения принятой номинальной производительности.

Показатели экономичности и параметры пара принимаются для заданных температуре питательной воды и характеристиках топлива.

При поверочно-конструктивном расчёте часть поверхностей нагрева рассчитывается поверочным расчётом, в результате которого определяются их тепловосприятия (например, первая по ходу газов ступень пароперегревателя).

Такой расчёт обычно производится при переводе котла на сжигание того вида топлива, который не предусматривался для сжигания данным типом котла при его проектировании. Например, котел был спроектирован для сжигания твёрдого топлива, а его в процессе эксплуатации перевели на сжигание газообразного топлива.

Последняя ступень пароперегревателя по ходу пара, вторая ступень водяного экономайзера и вторая ступень воздухоподогревателя рассчитываются конструктивным расчётом. В результате этого расчёта определяются необходимые площади их поверхностей нагрева.

При выполнении курсового проекта студенты выполняют поверочно-конструктивный расчёт котла типа ТП-230 для заданного вида топлива.

Основные сведения котла ТП–230

Котел выполнен по П – образной компоновке с естественной циркуляцией. Работает на твердом типе топливе (пылеугольный) при камерном сжигании. Котел имеет два барабана, двухступенчатый пароперегреватель, двухступенчатый рекуперативный воздухоподогреватель и двухступенчатый водяной экономайзер.

Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП-230-2

 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

 На котле установлен поверхностный пароохладитель на стороне насыщенного пара. Этот факт необходимо учесть при расчёте пароперегревателя путём задания тепловосприятия пароохладителя количеством тепла, отданным 1 кг пара охлаждающей воде. Начальная энтальпия пара на входе в пароперегреватель подсчитывается по формуле (п. 9-24) [4, 5]

,                                      (1)

где  – энтальпия насыщенного пара при давлении в барабане котла,  – теплосъём в поверхностном пароохладителе, принимается из условия снижения температуры перегретого пара на 25-40 °С [4,5].

Первая ступень пароперегревателя по ходу продуктов сгорания рассчитывается поверочным расчётом, вторая ступень – конструктивным расчётом, в результате которого определяется поверхность нагрева.

По аналогии с пароперегревателем рассчитываются воздухоподогреватель II ступени и водяной экономайзер II ступени.

После расчёта последней конвективной ступени нагрева – второй ступени водяного экономайзера производится расчёт невязки баланса котла, которая при правильном выполнении расчёта не должна превышать 0,5 % от располагаемого тепла.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Тепловой расчёт конвективных поверхностей нагрева начинается с поверхности нагрева, расположенной по ходу газов за фестоном – с конвективного пароперегревателя. Первой про ходу газов расположена выходная ступень конвективного пароперегревателя по ходу пара.

Исходные данные для теплового расчёта котла:

– тип парового котла – барабанный котел с естественной циркуляцией ТП-230 и с равновесной тягой;

– паровая производительность котла – 57 кг/с;

– давление перегретого пара – 9,5 МПа;

– температура перегретого пара – 475 °С;

– вид сжигаемого топлива – каменный уголь, Азейский бассейн, класс Р;

– температура питательной воды на входе в котёл – 187 °С;

– давление питательной воды p_пв = 11,5 МПа;

– теплосъём в пароохладителе – 150 кДж/кг;

– температура холодного воздуха – 30 °С;

– температура газов на выходе из фестона – 1095 °С;

– температура уходящих газов – 150 °С;

– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном и конвективным пароперегревателем – 754,97 кДж/кг;

– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном – 392,2 кДж/кг;

– температура горячего воздуха за воздухоподогревателем – 340 °С;

– расчетный расход топлива –10,19 кг/с;

– коэффициент избытка воздуха в топке и присосы по газоходу (табл. 1);

– энтальпии продуктов сгорания и воздуха (табл.1);

– объёмы продуктов сгорания и воздуха (табл.2).