Расчет чугунного экономайзера ВТИ
Чугунный экономайзер является дополнительной поверхностью нагрева, которая использует (экономит) тепло, которое иначе выбрасывалось бы после котельного пучка в атмосферу, а теперь служит для подогрева питательной воды.
Расчет чугунного экономайзера является не поверочным, а конструкторским, так как известны температуры и энтальпии продуктов сгорания перед и после экономайзера. Необходимо определить площадь поверхности экономайзера и разместить ее в виде чугунных ребристых труб в газоходе.
1. Температура газов перед экономайзером (из расчета котельного пучка):
2. Энтальпия газов перед экономайзером при (из таблицы 4.2):
3. Температура уходящих газов (из задания):
4. Энтальпия уходящих газов при (из таблицы 4.2):
5. Количество тепла, переданного газами поверхности нагрева:
6. Температура питательной воды (из задания):
7. Энтальпия питательной воды ([2], с.204, табл. ХХIII):
8. Энтальпия воды за экономайзером:
9. Температура воды за экономайзером:
Должно быть ³20 0 С
10. Большая разность температур:
11. Меньшая разность температур:
12. Среднелогарифмический температурный напор в экономайзере:
13. Средняя температура газов в экономайзере:
14. Длина чугунной трубы (выбирается, , с.262, номограмма 20; таблица 3):
Таблица 4.3 - Параметры чугунных ребристых труб ВТИ
Длина, мм Поверхность нагрева с газовой стороны, м 2 2,18 2,95 3,72 4,49 Живое сечение, м 2 0,088 0,120 0,152 0,184 Внутренний диаметр, мм Размеры фланца, мм ´ мм 150 ´ 150
15. Поверхность нагрева с газовой стороны одной трубы (таблица 4.3)
16. Сечение одной трубы для прохода газов:
17. Число труб в ряду поперек потока газов (выбираем):
18. Живое сечение для прохода газов:
19. Средняя скорость потока газов (если отличается от диапазона 4-9 м/с, то следует уточнить предыдущие пункты расчета). Объем берется для водяного экономайзера из таблицы 4.1:
20. Коэффициент теплопередачи:
21. Поверхность нагрева водяного экономайзера:
22. Общее число труб (округляем до целого):
23. Число горизонтальных рядов:
Проводим конструкторскую проработку водяного экономайзера и распределяем трубы в его газоходах.
Проверка теплового расчета котлоагрегата
Тепловой расчет котельного агрегата проверяется по невязке теплового баланса. При отсутствии пароперегревателя и воздухоподогревателя невязка есть:
При правильном выполнении расчета величина невязки не превышает 0,5%, т.е.:
Если величина невязки превышает данное отклонение, то следует уточнить тепловой расчет всех поверхностей теплогенератора.
Литература
1. Бузников Е. Ф., Роддатис К. Ф., Берзиныш Э. Я. Производственные и отопительные котельные. - М.: Энергостройиздат. - 1984. - 240с.
2. Делягин Г. Н., Лебедев В. И., Пермяков Б. А. Теплогенерирующие установки. -М.: Стройиздат. -1986. -559с.
3. Роддатис К.Ф. Котельные установки. – М.: Энергия, 1977. – 432 с., ил.
4. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с., ил.
5. СНиП 11-35-76. Котельные установки. -М.: Госстрой России. - 2001. -47с.
6. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. -М.: Минстрой России. -1997г. -140с.
7. СНиП 2.04.07-86 * . Тепловые сети. -М.: Минстрой России. - 1994. -48с.
8. Соловьев Ю. П. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. -М.: Энергия. -1978. -192с.
9. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. – М.: Энергия, 1973
10. Эстеркин Р. И. Промышленные котельные установки. - Л.: Энергоатомиздат. - 1985. -400с.
11. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. Учебник. - 2-е изд.-М.: издат. «Академия», 2007.- 432с.
12. Липов Ю.А., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы. Изд. НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2006. - 592 с.
Приложение А - Основные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива
Вид Топлива Состав , % Низшая теплота сгорания Qн p , кДж/кг V о W p A p S p o+k C p H p N p O p Марка угля Донецкий 14,0 25,8 3,9 44,8 3,4 1,0 7,1 4,78 0,86 3,78 0,63 5,27 Кузнецкий Д 12,0 13,2 0,3 58,7 4,2 1,9 9,7 6,02 1,10 4,77 0,71 6,58 Кузнецкий Г 8,5 11,0 0,5 66,0 4,7 1,8 7,5 6,88 1,24 5,45 0,74 7,42 Грамотеинский Г 14,0 9,5 0,5 59,5 4,0 1,5 11,0 6,0 1,11 4,75 0,71 6,58 Кедровский СС 10,0 11,3 0,5 67,7 3,6 1,6 5,3 6,81 1,27 5,39 0,63 7,29 Краснобродский Т 10,0 16,2 0,3 65,7 3,0 1,7 3,1 6,54 1,23 5,18 0,56 6,97 Томусинский СС 12,0 18,9 0,4 59,1 3,4 1,7 4,5 6,02 1,11 4,77 0,62 6,50 Карагандинский К 8,0 27,6 0,8 54,7 3,3 0,8 4,8 5,60 1,03 4,43 0,56 6,02 Экибастузский СС 7,0 38,1 0,8 43,4 2,9 0,8 7,0 4,42 0,81 3,50 0,48 4,79 Ленгерский Б3 29,0 11,4 1,7 45,0 2,6 0,4 9,9 4,42 0,85 3,49 0,72 5,06 Подмосковный Б2 32,0 25,2 2,7 28,7 2,2 0,6 8,6 2,94 0,55 2,33 0,69 3,57 Воркутинский Ж 5,5 23,6 0,8 59,6 3,8 1,3 5,4 6,15 1,12 4,97 0,59 6,58 Интинский Д 11,0 25,4 2,6 47,7 3,2 1,3 8,8 4,88 0,91 3,87 0,57 5,35 Бабаевский Б1 56,5 7,0 0,5 25,4 2,4 0,2 8,0 2,69 0,48 2,09 1,01 3,58 Кизеловский Г 6,0 31,0 6,1 48,5 3,6 0,8 4,0 5,33 0,95 4,22 0,56 5,73 Челябинский Б3 18,0 29,5 1,0 37,3 2,8 0,9 10,5 3,74 0,70 2,96 0,59 4,26 Егоршинский ПА 8,0 23,9 0,4 60,3 2,5 0,9 4,0 5,9 1,13 4,67 0,47 6,27 Волчанский Б3 22,0 33,2 0,2 28,7 2,3 0,5 13,1 2,73 0,54 2,16 0,57 3,27 Веселовский Б3 24,0 30,4 0,4 29,9 2,3 0,5 12,5 2,86 0,56 2,27 0,60 3,43 Ангренский Б2 34,5 13,1 1,3 39,8 2,0 0,2 9,1 3,81 0,75 3,01 0,71 4,47 Кокянгакский Д 10,5 17,9 1,7 55,8 3,7 0,6 9,8 5,67 1,05 4,49 0,63 6,17 Кызылкиянский Б3 28,0 14,4 0,9 44,4 2,4 0,5 9,4 4,3 0,83 3,40 0,68 4,92 Шурабский Б3 21,5 14,1 1,2 47,3 3,0 0,6 12,3 4,63 0,89 3,66 0,67 5,22 Марка мазута Малосернистый 3,0 0,05 0,3 84,65 11,7 0,3 10,62 1,58 8,39 1,51 11,48 Сернистый 3,0 0,1 1,4 83,8 11,2 0,5 10,45 1,57 8,25 1,45 11,28 Высокосернистый 3,0 0,1 2,8 83,0 10,4 0,7 10,2 1,57 8,06 1,36 10,99
Вид топлива Состав, % Низшая теплота сгорания Qн p кДж/ м 3 V о СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 N2 CО2 Природный газ Саратов-Москва 84,5 3,8 1,9 0,9 0,3 7,8 0,8 9,52 1,04 7,60 2,10 10,73 Первомайск-Сторожовка 62,4 3,6 2,6 0,9 0,2 30,2 0,1 7,51 0,82 6,24 1,64 8,7 Саратов-Горький 91,9 2,1 1,3 0,4 0,1 3,0 1,2 9,57 1,03 7,59 2,13 10,75 Ставрополь-Москва (I нитка) 93,8 2,0 0,8 0,3 0,1 2,6 0,4 9,58 1,02 7,60 2,14 10,76 Ставрополь-Москва (II нитка) 92,8 2,8 0,9 0,4 0,1 2,5 0,5 9,68 1,04 7,67 2,16 10,86 Ставрополь-Москва (III нитка) 91,2 3,9 1,2 0,5 0,1 2,6 0,5 9,81 1,06 7,78 2,18 11,01 Серпухов-Ленинград 89,7 5,2 1,7 0,5 0,1 2,7 0,1 10,0 1,08 7,93 2,21 11,22 Брянск-Москва 92,8 3,9 1,1 0,4 0,1 1,6 0,1 9,91 1,06 7,84 2,20 11,11 Шебелинка-Харьков 92,8 3,9 1,0 0,4 0,3 1,5 0,1 9,96 1,07 7,88 2,21 11,16 Шебелинка-Москва 94,1 3,1 0,6 0,2 0,8 1,2 - 9,98 1,07 7,90 2,22 11,19 Промысловка-Астрахань 97,1 0,3 0,1 - - 2,4 0,1 9,32 0,98 7,38 2,11 10,47 Уренгой - Надым - Пунга - Ухта 98,72 0,12 0,01 <0,01 - 1,0 0,14 Уренгой - Ужгород 98,90 0,12 0,01 0,01 - 0,9 <0,06 Уренгой-Сургут - Челябинск 98,24 0,29 0,20 0,09 0,04 1,0 0,14 Н.Новгород-Иваново - Череповец 98,99 0,25 0,04 0,02 - 0,6 0,1 Мострансгаз (кольцо) 96,57 1,40 0,40 0,18 0,07 1,2 0,15 Оренбург - Александров Гай 86,43 3,90 1,72 0,87 0,30 6,7 0,01 Ярино - Пермь 38,00 25,10 12,50 3,30 1,30 18,7 - Кулешовка - Самара 58,00 17,20 7,40 2,00 0,50 13,6 0,80 Туймазы - Уфа 50,00 22,00 9,80 1,20 0,40 16,6 - Казань - Бугульма - Альметьевск 53,60 22,80 6,10 0,90 0,20 15,8 0,20
Приложение Б - Основные характеристики котлов
Основные характеристики котлов ДКВР
Параметры Обозначение ДКВР-2,5-13 ДКВР-4-13 ДКВР-4-13-250 ДКВР-6,5-13/ ДКВР-6,5-23 ДКВР-6,5-13-250/ ДКВР-6,5-23-370 ДКВР-10-13/ ДКВР-10-23 ДКВР-10-13-250/ ДКВР-10-23-370 Паропроизводительность, т /ч D 2,5 4,0 4,0 6,5 6,5 Рабочее давление, кг /см 2 P 13/23 13/23 13/23 13/23 Температура пара, о С tП Насыщенный Насыщенный Насыщенный 250 /370 Насыщенный 250 /370 Объём топки с камерой догорания, м 3 VT 10,4 13,0 13,0 20,4 20,4 39,3 39,3 Поверхность нагрева экранов, м 2 HΛ 16,7 Поверхность нагрева конвективного пучка, м 2 Hкп Поверхность нагрева пароперегревателя, м 2 Hпер - - 8,5 - 10,6 - 17,1 Диаметр экранных и кипятильных труб, мм dэ 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 Диаметр труб пароперегревателя, мм dпер - - 32х3 - 32х3 - 32х3 Шаг труб боковых экранов, мм Sб Шаг труб фронтовых и задних экранов, мм Sф - - - - - Продольный шаг труб кипятильного пучка, мм S1 Поперечный шаг труб кипятильного пучка, мм S2 Живое сечение для прохода газов, м 2 - в котельном пучке - в пароперегревателе Fкп Fпер 0,52 - 0,84 - 0,81 1,13 1,24 - 1,19 1,85 1,28 - 1,25 1,88 Размеры окон в перегородках, м - вход в котельный пучок ширина____ средняя высота перегородка в середине газохода ширина____ - средняя высота - выход из котельного пучка ширина____ средняя высота - - - 0,575 2,5 0,49 2,48 0,54 2,49 0,65 2,48 0,56 2,47 0,54 2,49 0,65 2,48 0,56 2,47 0,54 2,49 0,895 2,48 0,87 2,47 0,565 2,33 0,895 2,48 0,87 2,47 0,565 2,33 0,97 2,5 0,87 2,47 0,8 2,45 0,97 2,5 0,87 2,47 0,8 2,45
Основные характеристики котлов серии КЕ
Параметр Обозначение КЕ-2,5-14 С КЕ-4-14 С КЕ-6,5-14 С КЕ-10-14 С Паропроизводительность, т/ч D 2,5 6,5 Абсолютное давление пара, кг /см 2 (МПа) P 14 (1,37) 14 (1,37) 14 (1,37) 14 (1,37) Поверхность нагрева, м 2 - радиационная - конвективная HΛ Нк 19,0 62,0 20,5 94,0 24,8 149,0 30,3 214,0 Объём топки, м 3 VТ 10,4 10,4 13,0 20,4 Диаметр экранных и кипятильных труб, мм dэ 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 Шаг труб, мм - боковых экранов - фронтового и заднего - кипятильного пучка, продольный - кипятильного пучка, поперечный Sб Sф S1 S2 - - -
Основные характеристики котлов серии ДЕ
Параметр Обозначение ДЕ-4-14 ГМ ДЕ-6,5-14 ГМ ДЕ-10-14 ГМ Паропроизводительность, т /ч D 6,5 Абсолютное давление в барабане, кг /см 2 , (МПа) Р 14 (13,7) 14 (13,7) 14 (13,7) Объём топочной камеры, м 3 VТ 8,55 11,8 18,1 Поверхность нагрева, м 2 - лучевоспринимающая - конвективная HΛ Нк 22,0 48,0 28,0 67,0 39,0 116,0 Наружный диаметр и толщина труб, мм - экрана - конвективного пучка dэ dкп 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 51х2,5 Шаг труб, мм - экранов - конвективного пучка, продольный - конвективного пучка, поперечный S3 S1 S2
Технические характеристики водогрейных котлов типа КВ –ТС, КВ –ГМ
Наименование Марка котла КВ-ТС-10 КВ-ГМ-10 КВ-ТС-20 КВ-ГМ-20 КВ-ТС-30 КВ-ГМ-30 1. Теплопроизводительность, МВт (Гкал /ч) 11,63 (10) 11,63(10) 23,3(20) 23,3(20) 34,9(30) 34,9(30) 2. Рабочее давление, МПа (кг×см 2 ) 1,0 –2,5 (10 –25) 1,0 –2,5 (10 –25) 1,0 –2,5 (10 -25) 1,0 –2,5 (10 –25) 1,0 –2,5 (10 –25) 1,0 –2,5 (10 –25) 3. Температура воды, о С - на входе - на выходе 4. Температура уходящих газов, о С 185 /230 190 /240 195 /240 5. Коэффициент полезного действия, % 81,87 91,8 /88,5 81,7 91,5 /88,85 81,8 91,8 /88,6 6. Расход топлива, м 3 /ч / кг /ч 1290 /1200 2580 /2450 3680 /3870 7. Поверхность нагрева, м 2 - топочной камеры - лучевоспринимающей поверхности топочной камеры - конвективной части 80,4 55,9 221,5 82,8 57,6 221,5 111,7 82,8 406,5 106,5 78,9 406,5 134,4 98,6 592,6 126,9 93,1 592,6
Примечание: Показатели для котлов типа КВ –ГМ, приведены через дробь, соответственно: числитель –при работе на газе, знаменатель – при работе на мазуте.
Приложение В - Зависимость коэффициентов кинематической вязкости, теплопроводности и Критерий Прандтля от температуры