Расчет котла

III] 410 Прирост энтальпии пара в вертикальных трубах КППнд1 (hверт кДж/кг Энтальпия пара перед пароохладителем h(впр ( h((вп + (hверт 3246+106 = 3352 Температура пара там же t(впр (С [3, табл. III] 460 Уточним расход пара на впрыск Dвпр кг/с Средняя температура пара tвп ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( Средняя скорость газов (г м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией (к Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 76.1.0,8.1,05=64 Коэффициент загрязнения ( (м2.К) /Вт При сжигании газа [2, табл.6.1] 0 Средняя абсолютная температура газа Т К 565+273 838 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Коэффициент излучения газовой среды ( - Температура стенки tст (С t+25 355+25 = 380 Коэффициент теплоотдачи излучением (л Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 85(0,18(0,94 = 14 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (1 ( Средний удельный объем пара ( м3/кг [3, табл. III] 0,0693 Средняя скорость пара (п м/с Коэффициент теплопередачи от стенки к пару (2 Вт/(м2.К) [2, рис.6.7] 1000(0,9 = 840 Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,85 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие входной ступени КППнд по уравнению теплопередачи Qт.кнд1 кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qкнд1 %
допустимо Средняя температура в дополнительных поверхностях tдоп (С Принимаем 405 Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи Qт.доп кДж/м3 Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей (Qдоп %
допустимо



2.10 Расчет водяного экономайзера

Расчет водяного экономайзера представим в таблице 2.9.
Таблица 2.9
Рассчитываемая величина Обозна-чение Размер-ность Формула или обоснование Расчет Диаметр и толщина труб dx( мм По чертежу 32х6 Расположение - - То же Коридорное Количество параллельно включенных труб n - (( 202x4=808 Поперечный шаг s1 мм По чертежу 80 Продольный шаг s2 ( То же 80 Относительный поперечный шаг (1 - s1/d 80/32=2,5 Относительный продольный шаг (2 - s2/d 80/32=2,5 Число рядов по ходу газов z2 - По чертежу 40 Длина трубы м То же 54 Поверхность нагрева ступени Fвэ м2 Живое сечение для газов Fг ( По рис. 2.1и чертежу Живое сечение для пара fп ( Эффективная толщина излучающего слоя s м Температура газов на входе в ВЭ (С Из расчета КППнд-1 490 Энтальпия кДж/м3 То же 8030 Температура газов на выходе из ВЭ (С Принимаем предварительно 390 Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре Н(( кДж/м3 По табл. 2.2 6310 Тепловосприятие ВЭ по балансу Qб.вэ ( ((Н(- Н(() 0,998(8030 - 6310) = 1717 Температура воды на входе в ступень t( (С Задана 270 Давление воды на входе в ступень р( МПа принимаем 30 Энтальпия пара там же h( кДж/кг [3, табл. III] 1181,6 Прирост энтальпии воды в ВЭ (h кДж/кг Энтальпия воды на выходе из ступени h(( ( h( + (h 1181,6+152=1333,6 Давление воды на выходе из ВЭ р(( МПа Задано 29,5 Температура воды на выходе из ступени t(( (С [3, табл. III] 302 Средняя температура воды t ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( Средняя скорость газов (г м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией (к Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 69.1.0,8.1,05=58 Коэффициент загрязнения ( (м2.К) /Вт При сжигании газа [2, табл.6.1] 0 Средняя абсолютная температура газа Т К 440+273 713 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Коэффициент излучения газовой среды ( - Температура стенки tст (С t+25 286+25 = 311 Коэффициент теплоотдачи излучением (л Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 54(0,16(0,93 = 8 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (1 ( Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,85 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплопередачи Qт.вэ кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qвэ %
допустимо



2.11 Расчет регенеративного воздухоподогревателя

Расчет регенеративного воздухоподогревателя представим в таблице 2.10. Расчет будем вести без разбивки на «холодную» и «горячую» части (это допускается при курсовом проектировании). При этом коэффициенты теплопередачи рассчитываем по средним скоростям воздуха и газов.
Таблица 2.10
Рассчитываемая величина Обозна-чение Размер-ность Формула или обоснование Расчет Диаметр ротора D мм По чертежу 9864 Диаметр ступицы d ( То же 1200 Количество воздухоподогревателей на котел n - То же 2 Доли поверхности, омываемые газами и воздухом х1= х2 [2, табл.5.10] 0,375 Эквивалентный диаметр dэ мм [2, с. 131] 9,6 Среднее проходное сечение для газов и воздуха Fг= Fв м2 [2, табл.5.10] 29 Поверхность нагрева F ( [2, табл.5.9] 2(73150 = 146300 Температура воздуха на входе в РВП t( (С Задана 30 Энтальпия воздуха там же кДж/м3 По табл. 2.2 377 Температура воздуха на выходе из РВП t(( (С Задана 333 Энтальпия воздуха там же кДж/м3 По табл. 2.2 4272 Отношение среднего количества воздуха в ВП к теоретически необходимому (вп - Температура газов на входе в РВП (С Из расчета водяного экономайзера 390 Энтальпия кДж/м3 То же 6310 Тепловосприятие РВП по балансу Qб.вп ( 1,15(4272 - 377) = 4479 Энтальпия газов на выходе ( Температура газов там же (С По табл. 2.2 123 Средняя температура воздуха t ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( 257-182 = 75 Средняя температура стенки tст ( Средняя скорость газов (г м/с Средняя скорость воздуха (в ( Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке (1 Вт/(м2.К) [2, рис.6.11] 34.1,5.1,12.1=57 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху (2 ( [2, рис.6.11] 32.1,5.1.1=48 Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,9 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие РВП по уравнению теплопередачи Qт.вп кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qвэ %
допустимо


2.12 Уточнение теплового баланса
Потеря теплоты с уходящими газами:
.
Коэффициент полезного действия котла:
%.

Расчетный расход топлива:
м3/с = 77400м3/час.


Невязка теплового баланса:

Относительная невязка баланса:
,
Допустимая невязка баланса – 0,5%.
На этом поверочный расчет котла закончен.





















3. Экологический расчет
Отходящие от всех котлов газы транспортируются по газоходам и поступают в атмосферу через дымовую трубу диаметром 800 мм, высотой 19 м. Золоулавливающее оборудование - два циклона ЦН-15, установленные перед дымовой трубой, КПД очистки 84%.
При максимальной нагрузке в работе находится два котла (один в резерве), объем удаляемой газовоздушной смеси составляет 1,1 м3/с, температура 160ОС.
Расход топлива за самый холодный месяц года составляет 250 т. При сжигании угля в топках котлов в атмосферу выбрасываются пыль неорганическая с содержанием SiO2 70-20%, сернистый ангидрид, оксид углерода, диоксид азота, оксид азота и бенз(а)пирен.
Расчет максимально разовых выбросов твердых частиц
Максимальный расход топлива, кг/с, составляет


где – максимальный расход топлива, т/ч, который определяется по формуле


где - расход топлива за январь, т/ч;
- количество дней в январе.
т/ч,
кг/с.
Максимально разовый суммарный выброс твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива), г/с, производится по формуле



где - доля золы, уносимой газами из котла,
АР- зольность топлива на рабочую массу;
q4 – потери теплоты при уносе вследствие механической неполноты сгорания топлива, q4=1%;
- низшая теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг;
- доля твердых частиц от их общего количества, улавливаемых в золоуловителях,%.
г/с.
Максимально разовый выброс летучей золы (пыль неорганическая с содержанием SiO2 70-20%), г/с, рассчитываем по формуле

г/с.
Максимально разовый выброс коксовых остатков (углерод черный (сажа)),г/с, расчитываем по формуле


г/с.
Расчет выбросов твердых частиц
Валовой выброс твердых частиц, т/год, определяем по формуле



где - доля золы, уносимой газами из котла,
АР- зольность топлива на рабочую массу;
q4 – потери теплоты при уносе вследствие механической неполноты сгорания топлива, q4=1%;
- низшая теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг;
- доля твердых частиц от их общего количества, улавливаемых в золоуловителях,%;
В - расход топлива котла, т/год.
т/год;
С учетом очистки:
т/год;
Валовый выброс летучей золы (пыль неорганическая с содержанием SiO2 70-20%), т/год, определяем по формуле

т/год;
С учетом очистки:
т/год;
Валовый выброс коксовых остатков (углерод черный (сажа)), т/год, расчитываем по формуле



т/год;
Котел 3: т/год.
С учетом очистки:
т/год;
Расчет максимально разовых выбросов окислов азота
Максимальный расход топлива, кг/с, составляет


кг/с.
Расчетный расход топлива, кг/с, при q4=6%, составляет

кг/с.
Фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, при , составляет

МВт.
Тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м2, определяем по формуле



где F - площадь зеркала горения, м2.
МВт/м2.
Максимальный удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/МДж, при , составляет



г/МДж.
Степень рециркуляции дымовых газов r=0,
Суммарное количество оксидов азота NOХ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, г/с, составляет

г/с.
В связи с установленными раздельными ПДК, для оксида и диоксида азота, и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе, суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие.
Выбросы диоксида азота, г/с, составляют

г/с.
Выбросы оксида азота, г/с, составляют

г/с.
Расчет годовых выбросов окислов азота
Расчетный расход топлива, т/год, при q4=6%, составляет



где В - расход топлива котла, т/год.
т/год;
Средний расчетный расход топлива, кг/с, составляет


кг/с;
Фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВТ, при , составляет

МВт;
составляет


МВт/м2;
Средний удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива, г/Мдж, при , составляет

г/Мдж;
Степень рециркуляции дымовых газов r=0,
Суммарное количество оксидов азота NOХ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, т/год, составляет

т/год;
В связи с установленными раздельными ПДК, для оксида и диоксида азота, и с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе, суммарные выбросы оксидов азота разделяются на составляющие.
Выбросы диоксида азота, т/год, составляют

т/год;
Выбросы оксида азота, т/год, составляют


т/год;
Расчет выбросов оксидов серы
Максимально разовый выброс оксидов серы, в пересчете на SO2, г/с, определяем по формуле


где SP - содержание серы в топливе,%;
- доля окислов серы, связанных с летучей золой топлива;
- доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителях (для сухих золоуловителей, =0);
ВС - максимальный расход топлива, г/с.
г/с.
Годовой выброс оксидов серы в пересчете на SO2, т/год, определяем по формуле
(26)

где В - годовой расход топлива, т/год.
т/год;
Расчет выбросов оксида углерода
Максимально разовый выброс оксида углерода, г/с, определяем по формуле


где ССО - выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т, который определяется по формуле



g4 - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива,%;
g3 - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива,%;
R - коэффициент, учитывающий потери теплоты в следствие химической неполноты сгорания топлива (для твердого топлива R=1);
- низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг.
ССО=1·1·15,54=15,54 кг/т,
г/с.
Годовой выброс оксида углерода, т/год, определяем по формуле


где В - годовой расход топлива, т/год.
т/год;
Расчет выбросов бенз(а)пирена
Максимально разовый выброс бенз(а)пирена, г/с, определяем по формуле


где СБ - концентрация бенз(а)пирена в сухих дымовых газах, мг/м3, приведенная к избытку воздуха в газах , которая рассчитывается по формуле


где А - коэффициент, характеризующий тип колосниковой решетки и вид топлива, А=2,5;
мг/м3.
tН - температура насыщения на выходе из котла, tн=130оС; R- коэффициент, характеризующий температурный уровень экранов, R=290;
КД - коэффициент, учитывающий нагрузку котла, Кд=(Dn/Dф)1,2=1;
КЗУ - коэффициент, учитывающий степень улавливания бенз(а)пирена в золоуловителях, который определяется по формуле


где - степень очистки газов в золоуловителе,%;
- коэффициент, учитывающий снижение улавливающей способности золоуловителем бенз(а)пирена;

- объем сухих дымовых газов при нормальных условиях, м3/кг, который определяется по формуле


где К – коэффициент, учитывающий характер топлива;
м3/кг.
Максимальный расчетный расход топлива, т/год, определяем по формуле

т/год,
г/с.

Годовой выброс бенз(а)пирена, т/год, составляет

т/год;













Список использованной литературы:
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) /Под ред. Н.В. Кузнецова и др., М.: Энергия, 1973.
2. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учебное пособие для вузов / Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Издательство МЭИ, 1999.








3