Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)

Кафедра Котельных установок и Парогенераторов

Типовой расчет по теме

“Конструирование топочной камеры”

Студент:

Группа:

Преподаватель:

Москва 2003

Исходные данные и выбор расчетных характеристик:

- Паропроизводительность котла D_n = 670 т/ч = 186.11 кг/с

- Полезная тепловая мощность, воспринятая рабочей средой в котле Q₁ = 616 МДж/с

- Тип сжигаемого топлива Антрацит

- Шлакоудаление жидкое

По таблице 1. (Расчетные топлива и их рабочие характеристики) находим:

Г^р = 59,1 % ; W^р = 8,5 %; А^р = 30,2 %; Q^р_н = 19,97 МДж/кг;

Г^р – суммарное содержание горючих элементов в рабочей массе топлива.

По таблице 2. (Расчетные коэффициенты и температуры воздуха и газов) находим

- оптимальные коэффициенты избытка воздуха в газовом потоке α_т = 1,2; α_ух = 1,45;

- коэффициенты расхода горячего воздуха в горелках топки β_г.в. = 1,15;

- температуры газовоздушного тракта t_х.в. = 30 ^оС; t_г.в. = 400 ^оС; υ_т^`` = 1180 ^оС;

υ_ух = 130 ^оС;

- Найдем коэффициент располагаемой теплоты k_q

k_q = 1 + Q_доп/Q_н^р = 1 т.к. Q_доп = 0

Расход топлива на котел и объемные расходы воздуха и дымовых газов

- Тепловые потери при сжигании топлива находим по таблице 3. (Значения коэффициентов при расчете КПД котла и объемов воздуха и газов)

q₃ = 0; q₄ = 3,5 %;

- Потери теплоты со шлаком q₆ = 0,3 %;

- Потери с теплотой массы дымовых газов на выходе из котла

%;

- По таблице 3, находим коэффициенты зависящие от топлива и изменения теплоемкости газов С = 0,38; l_c = 0,12;

- Потери теплоты на внешнее охлаждение

% - формула выбрана для D_n < 250 кг/с

- Сумма потерь тепла при работе котла

%

- Расчетный КПД котла

;

- Полная тепловая мощность котла

МДж/с

- Расход натурального топлива на котел

кг/с

где Q_р^р=Q_н^p1,01=19,97 1,01=20,17 МДж/кг м³

- Этому значению соответствует расход у.т.

кг/с

- На основе приведенных характеристик топлива теоретические объемы воздуха, необ. для смешения 1 кг тв. топлива определяемого по формулам

м³/кг тл.

м³/кг тл.

удельные приведенные объемы воздуха а_в = 0,263 м³/МДж; в_г = 0,278 м³/МДж;

- Полный расход воздуха на сжигание топлива в топке, подаваемый дутьевыми вентиляторами при температуре t_х.в.

м³/с

где Δβ учитывает долю перетока воздуха в газовый поток в воздухе в газовый поток в воздухе подогревателе Δβ = 0,05 (по табл. 3)

- Полный расход продуктов сгорания на выходе из котла, удаляемый в дымовую трубу дымососами

м³/с

- Соотношения характеризует объемные расходы газов и воздуха и при близких значениях развиваемых напоров в газовом и воздушном трактах – относительную степень загрузки (затрат мощности) дымососов и дутьевых вентиляторов котла

- производительность ДВ м³/с

- производительность ДС м³/с

Тепловые характеристики топочной камеры

- Полное тепловыделение в топке складывается из теплоты сгорания 1 кг топлива, теплоты горячего воздуха, поступающего через горелки и дополнительных источников теплоты

кДж/кг

- Теплота поступающего горячего воздуха

кДж/кг

- Теплоемкость поступающего горячего воздуха

кДж/(кг К)

- Теплоемкость газов в топочном объеме

кДж/(м³ К)

• Ожидаемая температура

^оС

- По таблице 4 (Значение параметров при конструировании топки в зависимости от типа топлива) k_t = 0,14; t_o = 1500 ^oC;

- Расчетная температура дымовых газов в топочной камере – адиабатная температура

^оС

значение, υ_а окончательно

• Средний воспринятый экранами тепловой поток, кВт/м²

где А_т – коэффициент, учитывающий излучение газовой среды в топке и загрязнением экранов на теплообмен А_т = 0,63 (по табл. 4). - относительная температура газов на выходе из топки.

• Удельное тепловосприятие экранов в топочной камере

кДж/кг

• Энтальпия газов на выходе из топки

кДж/кг

кДж/(м³ К)

- Условная степень радиационности котла

Конструктивные размеры топочной камеры

- Расчетная поверхность стен, потолка и пода (холодной воронки) топочной камеры

м²

- Расчетный объем топочной камеры

м³

- коэффициент, учитывающий, связь формы и размеров поверхности топки с ее объемом находим по таблице 5 (Значения параметров при конструировании топки в зависимости от паропроизводительности котла) k_ф = 0,054

- Необходимое сечение топки, исключающее шлакование стен или перегрев металла труб экранов

м²

- Расчетное тепловое напряжение сечения

МВт/м²

- По таблице 4 находим максимально допускаемое напряжение - = 4.4 МВт/м²

- Рекомендуемая ширина фронтовой стены топочной камеры

м, при D_n > 185 кг/с

- По таблице 5 находим коэффициент

- Глубина топочной камеры

м;

Т .к. отношение a_т / b_m >2.2, то для попадания в этот интервал уменьшаю a_т на 10% ,а b_m увеличиваю на 10 %. b_m =8,833м a_т=19,12м a_т / b_m =2,165<2.2

м

Проверка:

- Высота верхней части топки

м

- Глубина верхней части

м

- Объем верхней части

м³

- При угле наклона скатов холодной воронки 35 – 60 ^оС высота холодной воронки составит

м

• Объем верхней половины холодной воронки

м³

• Объем призматической части топочной камеры

м³

- Высота м

Проверка: → расчет верен.

- Расчетная высота топочной камеры от уровня половины холодной воронки до потолка топки составит

м

- Полная высота (от нижних коллекторов до потолка топки)

м

- Среднее тепловое напряжение топочного объема, характеризующее возможность полного сжигания топлива в топочной камере

кВт/м³

кВт/м³ – максимально допустимое напряжение q_v, взятое из таблицы 4.

q_v < q_v^м 109,75 < 145 → расчет верен.

Выбор и размещение горелочных устройств

- Число горелок n_гор = 8

- Размещение – встречное двухфронтальное

- Тепловая мощность каждой горелки Q_гор = 100 МВт

- Суммарная тепловая мощность всех горелок МВт

- Коэффициент запаса мощности

- Диаметр амбразур горелок D_а = 1,5 м

- Размещение горелок на стенах топки зависит от диаметра амбразуры горелки и рекомендуется не менее следующих значений

- От оси первого ряда горелок до начала скатов холодной воронки

L₁ = 2,3 D_а = 2,3∙1,5 = 3,45 м

- Между осями горелок по горизонтали и по вертикали

L₂ = 2,6 D_а = 2,6∙1,5 = 3,9 м

- От осей крайних горелок до боковых стен

L₃ = 0,75 L₂ = 0,75∙3,9 = 2,925 м

- Проверка условия размещения горелок на стенах топки

(n_гор/2 – 1)∙L₂ + 2∙L₃ ≤ a_т

(8/2 – 1)∙3,9 + 2∙2,925 = 17,55 ≤ a_т = 19,12 м

- Действительное размещение горелок на стенах топки

м

L₃ = 0,75 L₂ = 0,75∙4,25 = 3,19 м