Таблица 2.2.1 – Располагаемое тепло на 1 кг сжигаемого топлива

Таблица 2.2.1 – Располагаемое тепло на 1 кг сжигаемого топлива

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчёт
Располагаемое тепло на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива	ккал/кг			1552,3+0+13,07=1565.37
1 Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива твердого и жидкого	ккал/кг		По расчетным характеристикам топлива	1552,3
2 Тепло, внесенное поступающим в котельный агрегат воздухом, при подогреве его вне агрегата	ккал/кг		отсутствие внешнего подогрева принимается равным 0
3 Физическое тепло топлива	ккал/кг ккал/м3	iтл	стл×tтл	0,65*20=13,07
3.1 Теплоемкость рабочего топлива твердого
3.2 Температура топлива	°С	tтл	Для твердых топлив принимаем 20°С,

2.2.2 Определение тепловых потерь

Таблица 2.2.2 – Определение тепловых потерь

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета	Расчёт
Суммарные потери тепла в котельном агрегате	%	Sq	q2 + q3 + q4 + q5 + q6	19.42+1+3,5+1,7+1,07=26.7
1 Потери тепла с уходящими газами	%	q2
1.1 Энтальпия уходящих газов при соответствующих избытке воздуха aух и температуре Jух	ккал/кг ккал/м3	Iух	Принимаем по таблице 1.5 для соответствующей величины избытка воздуха aух и температуре газов Jух	345.8
Температура уходящих из котельного агрегата газов	°С	Jух	Основные характеристики котла ДКВР 10-13(п.2.1)
1.2 Коэффициент избытка воздуха на выходе из котельного агрегата	-	aух	Принимается по таблице 1.4 и равен коэффициенту избытка воздуха за экономайзером aух =	aух=1,65
1.3 Энтальпия холодного воздуха (на входе - в котел)	ккал/кг ккал/м3			2,14*0,315*30=20,22
Теоретический расход воздуха	м3/кг м3/м3	V0	По таблице 1.2	V0=2,14
Теплоемкость холодного воздуха при температуре Jх.в		св	св = 0,32 ккал/(м3×°С)	При температуре Jх.в = 30×°С
Температура холодного воздуха	°С	Jх.в	При отсутствии специальных указаний принимается равной 30°С
1.4 Потеря тепла от механической неполноты сгорания	%	q4	Топки с пневмамеханическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода Прил. Д по [1]	3,5

Продолжение таблицы 2.2.2

1.5 Располагаемое тепло на 1 кг или 1 м3 сжигаемого топлива	ккал/кг ккал/м3		По таблице 2.2.1	1552,3
2 Потеря тепла от химической неполноты сгорания	%	q3	Принимается в зависимости от вида топки и способа сжигания топлива (прил. Д [1]) (Топки c решеткой обратного хода с пневмомеханическими забрасывателями.)
3 Потеря тепла от наружного охлаждения	%	q5	Принимается в зависимости от паропроизводительности (прил.Д [1])	При Д = 10 т/ч q5 = 1,7;
4 Потеря с теплом шлака	%	q6
4.1 Доля золы топлива в шлаке	-	ашл=1-аун	ау - таблица 1.4 п.12.1	1 - ау=1-0,11=0,89
4.2 Энтальпия золы	ккал/кг	(сJ)зл	Определяется по прил. И [1] в зависимости от температуры золы Jзл=600°С	133,8

2.2.3 Коэффициент полезного действия котельного агрегата и расход топлива

Расчет проведен на основе таблицы 2.2.3, характеристик котельного агрегата (см. табл. 2.1) и табличных значений из приложений [2].

Таблица 2.2.3 – Коэффициент полезного действия котельного агрегата ДКВР-10-13 и расход топлива

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчёт
1 Коэффициент полезного действия котельного агрегата	%	hк.а	100 - Sq	100-26.7=73.3
2 Полное количество тепла, полезно отданного в котельном агрегате	ккал/ч	Qк.а		10000*(665,3-100)+ +1000*(193,6-100)=5746600
2.1 Количество насыщенного пара	кг/ч	Dн.п	Задается в зависимости от типа котла (количество насыщенного пара равно паропроизводительности котла)
2.2 Расход воды на продувку котла	кг/ч	Gпр	Принимается не более 10% от паропроизводительности котла Gпр = 0,1Dн.п	0,1*10000=1000
2.3 Энтальпия перегретого пара	ккал/кг	iп.п	Находится по давлению и температуре у главной парозапорной задвижки (приложение Г)	—
2.4 Энтальпия насыщенного пара	ккал/кг	iн.п	По табл. Г.1.[1] (Давление в барабане котла 1,3 МПа)	iн.п = i² =665,3
2.5 Энтальпия воды при кипении	ккал/кг	iкип	По табл. Г.1.[1]	iкип = i¢ =193,6
2.6 Энтальпия питательной воды на входе в агрегат	ккал/кг	iп.в	Теплоемкость питательной воды сп.в = 1 ккал/(кг×°С); температура питательной воды принимается по техническим характеристикам котла (из описания котла ДКВР-10-13)	сп.в×tп.в=1*100

Продолжение таблицы 2.2.3

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчёт
3 Полный расход топлива, подаваемого в топку	кг/ч	В
3.1 Располагаемое тепло на 1 кг (м3) топлива	ккал/кг ккал/м3		Таблица 2.2.1	1552.3
4 Расчетный расход топлива	кг/ч	Вр	(Используется для подсчета суммарных объемов продуктов сгорания, воздуха и тепла, отданного газами в поверхностях нагрева)
4.1 Потери тепла от механической неполноты сгорания	%	q4	Таблица 2.1.2	3,5

2.3 Расчет топки. Определение температуры дымовых газов на выходе из топки

Расчет по определению температуры дымовых газов на выходе из топки сведен в таблицу 2.3.

таблица 2.3— Определение температуры дымовых газов на выходе из топки

Параметры	Размер- ность	Услов-ное обозна-чение	Формула для расчета или источник	Расчёт
Абсолютная температура газов на выходе из топки	К
1 Температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании	К	Та	Jа + 273°С Адиабатическая температура Jа, °С, определяем по полезному тепловыделению в топке Qт, равное энтальпии продуктов сгорания Iа, при избытке воздуха в конце топки aт	832,22+273=1105,22
1.1 Полезное тепловыделение в топке	ккал/кг	Qт
1.1.1 Располагаемое тепло топлива	ккал/кг		таблица 2.2.1	1552,3
1.1.2 Потери тепла от химической неполноты сгорания, механического недожога, с теплом шлаков	%	q3 q4 q6	таблица 2.2.2	3,5 1,07
1.1.3 Тепло вносимое в топку с воздухом	ккал/кг	Qв
1.1.3.1 Коэффициент избытка воздуха в топке	-	aт	Таблица 1.3	1,4
1.1.3.2 Энтальпия холодного воздуха	ккал/кг		Таблица 1.5	20.22

Продолжение таблицы 2.3

Параметры	Размер- ность	Услов-ное обозна-чение	Формула для расчета или источник	Расчёт
1.1.4 Тепло, внесенное с поступающим в агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата	ккал/кг	Qв.вн	Внешний подогрев отсутствует, поэтому тепло, внесенное с поступающим в агрегат воздухом, принимается равным 0
1.1.5 Тепло рециркулирующих газов	ккал/кг		Рециркуляция отсутствует, поэтому тепло рециркулирующих газов принимается равным 0
1.2 Энтальпия продуктов сгорания при адиабатическом сгорании	ккал/кг	Iа	Принимаем равной полезному тепловыделению в топке Ia = Qт	1547,25
1.3 Адиабатическая температура	°С	Jа	Принимаем по таблице 1.5 при избытке воздуха в конце топки и энтальпии продуктов сгорания Iа	832.22
2 Критерий Больцмана	-	Во
2.1 Коэффициент сохранения тепла	-	j
2.1.1 Потеря тепла от наружного охлаждения в топке	%

Продолжение таблицы 2.3

Параметры	Размер-ность	Услов-ное обозна-чение	Формула для расчета или источник	Расчёт
2.1.2 Коэффициент полезного действия котельного агрегата	%	hк.а	Таблица 2.2.3	73.3
2.2 Расчетный расход топлива	кг/ч	Вр	Таблица 2.2.3	4873.47
2.3 Средняя суммарная теплоем- кость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур		Vcср
2.3.1 Температура дымовых газов на выходе из топки	°С		Таблица 2.1
2.3.2 Энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре	ккал/кг		Определяем по таблице 1.5 при температуре и коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки	568.25
2.4 Среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов	-	yср	х×z	0,75*0,6=0,45
2.4.1 Угловой коэффициент экрана	-	х	Прил. К [1]	0,75
2.4.2 Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или за крытия изоляцией поверхностей	-	z	Для открытых гладкотрубных экранов при слоевом сжигании	0,6
2.5 Поверхность стен топки	м2	Fст	По характеристике котла	47,9
3 Параметр, учитывающий характер распределения температуры по высоте топки	-	М	Принимаем при слоевом сжигании М = 0,59 – 0,5хт
3.1 Коэффициент, характери- зующий относительное положе- ние максимума температуры пламени по высоте топки	-	хт	Принимаем для слоевых топок при сжигании топлива в тонком слое (топки с пневмомеханическими забрасывателями) хт = 0.

Продолжение таблицы 2.3

Параметры	Размер-ность	Услов-ное обозна-чение	Формула для расчета или источник	Расчёт
4 Степень черноты экранированных камерных и слоевых топок	-	ат
4.1 Соотношение между площадью зеркала горения и полной поверхностью стен топки	-	r
4.1.1 Площадь зеркала горения слоя топлива, расположенного на колосниковой решетке	м2	R	Таблица 2.1	8,7
4.2 Эффективная степень черноты факела (топочной среды)	-	аф
4.2.1 Давление в топке	кгс/см2	р	Котёл работает без наддува, поэтому принимаем
4.2.2 Эффективная толщина излучающего слоя	м	s
4.2.2.1 Объем топочной камеры	м3	Vт	Таблица 2.1	39,3
4.2.3 Коэффициент ослабления лучей топочной средой		k
4.2.3.1 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		kг× rп	kг = f(, рпs, ) по прил.К [1] по таблице 1.4 при	kг=0,690

Продолжение таблицы 2.3

Параметры	Размер-ность	Услов-ное обозна- чение	Формула для расчета или источник	Расчёт
4.2.3.2 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами			kзл = f() прил.К [1] mзл из таблицы 2,3	kзл =7.8 mзл =0,31
4.2.3.3. Эффективный коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами			, ,	0,015
Действительная температура дымовых газов на выходе из топки	°С			745,18-700=-45,18<50
	°С
Энтальпия продуктов сгорания при действительной температуре дымовых газов на выходе из топки	ккал/кг		По таблице 1.5 при и температуре 668,91	1356,18
Количество тепла, воспринятое в топке на 1 кг (м3) топлива	ккал/кг	Qл
Доля лучистого тепла от полезного тепловыделения в топке	%	-

2.4.1 Расчет конвективных поверхностей нагрева котла

2.4.1.1 Описание котельного пучка

2.4.1.2 Расчет температуры дымовых газов на выходе из котельного пучка

Рис.2 – Эскиз конвективного пучка

Площадь живого сечения определяется по формуле:

,м²,

где a и b – размеры газохода в расчетном сечении, a= 1,52 м, м и b= 2,45м;

z – число труб в ряду, z = 16 шт;

l и d – длина и диаметр труб, d =0,051 м; l =2,66 м.

F₁=1,52*2,45-16*2,66*0,051=1,55 м²

2.3.2 Расчет температуры дымовых газов на выходе из I котельного пучка

Таблица 2.3.2 – Расчет температуры дымовых газов на выходе из первого котельного пучка котла

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчет в зависимости от температуры
1 Количество тепла, переданное поверхности нагрева теплопередачей	ккал/кг	Qтепл
1.1 Расчетный расход топлива	кг/ч	Вр	табл. 2.2.3	4873,47
1.2 Конвективная поверхность нагрева	м2	Нк	Табл. 2.1	207,3
1.3 Температурный напор	°С
1.3.1 Разность температур сред в том конце поверхности нагрева, где она больше	°С	Dtб		745,18-190,71=554,47
1.3.1.1 Температура газов на входе в конвективный пучок	°С		=	745,18
1.3.1.2 Температура воды или пароводяной смеси в котельном пучке	°С	tв	Принимается в зависимости от давления в барабане котла [1, прил. Г ]	190,71
1.3.2 Разность температур сред в том конце поверхности нагрева, где она меньше	°С	Dtм		500-190,71= =309,29	600-190,71= =409,29
Продолжение таблицы 2.3.2
Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчет в зависимости от температуры
1.3.2.1 Температура газов на выходе из конвективного пучка	°С		Задается заведомо большая и меньшая температура
1.4 Коэффициент теплопередачи		k	y×a1	0,65*30,07=19,54	0,65*31,97=20,78
1.4.1 Коэффициент тепловой эффективности	-	y	Представляет собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб: при сжигании каменных и бурых углей y = 0,65.	0,65
1.4.2 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков		a1	x(aк + aл)	1(29,127+0,88)=30	1(31,058+0,91)=31,97
1.4.2.1 Коэффициент использования	-	x	Для поперечно омываемых пучков труб x = 1
1.4.2.2 Коэффициент теплоотдачи конвекцией		aк		38*1*0,995*0,77 =29,127	40*1*0,995*0,78=31,06
Продолжение таблицы 2.3.2
1.4.2.2.1 Коэффициент теплоотдачи конвекцией без поправок		aн	aн = f(wг, d) Прил. К [1]
1.4.2.2.1.1 Расчетная скорость дымовых газов	м/с	wг
Расчетный расход топлива	кг/ч	Вр	табл. 2.2.3	4873,47
Объем газов на 1 кг топлива	м3/ м3	Vг	табл. 1.4	4,14
Расчетная температура потока газов	°С	J
Площадь живого сечения	м2	F	, где а и b – размеры газохода в расчетном сечении, м; z1 – число труб в ряду; d и l – диаметр и длина труб, м; при изогнутых трубах за l принимается проекция труб
1.4.2.2.2 Поправка на число рядов труб по ходу газов	-	Сz	z2=10 при z2 ³ 10 Сz = 1
1.4.2.2.3 Поправка на геометрическую компоновку	-	Сs
			s1 = s1/d s2 = s2/d где s1 – усредненный поперечный шаг в пучке между трубами, s1=110 мм; s2 – усредненный продольный шаг в пучке между трубами, s2=90 мм; d – диаметр труб, d=51 мм.	s1 =110/51=2,16 s2 =90/51=1,76

Продолжение таблицы 2.3.2

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчет в зависимости от температуры
1.4.2.2.4 Поправка, учитывающая изменение физических характеристик газа от температуры и состава газа	-	Сф	Сф = f (J, ) Прил. К [1] =0,0771	0,77	0,78
1.4.2.3 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания		aл	Для запыленного потока (при учете излучения золы) ;
1.4.2.3.1 Степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей	-	аз	Для расчета теплоотдачи излучением к котельным поверхностям нагрева принимается а3 = 0,8	0,8
1.4.2.3.2 Степень черноты потока газов		а	е – основание натуральных логарифмов

Продолжение таблицы 2.3.2

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчет в зависимости от температуры
1.4.2.3.2.1 Давление в газоходе	кгс/см2	р	Для котлов, работающих без наддува, принимается р = 1 кгс/см2
1.4.2.3.2.2 Эффективная толщина излучающего слоя	м	s
1.4.2.3.2.3 Коэффициент ослабления лучей		k		1,2*0,319=0,38	1,3 *0,319=0,414
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		kг× rп	kг = f(, рпs, ) [3,прил. К] rп (см. табл. 1.4)	kг =1,2 rп=0,319	kг =1,3 rп=0,319
1.4.2.3.3 Абсолютная температура продуктов сгорания	К	Т	J + 273	622,59+273=895,59	672,59+273= =945,59
1.4.2.3.4 Абсолютная температура загрязненной наружной поверхности	К	Тз	t3 + 273	250,71+273=523,71
Температура загрязненной стенки	°С	t3	t + Dt; t = tв t – средняя температура среды, °С; для котельных пучков при сжигании угля Dt = 60°С.	190,71+60=250,71

Продолжение таблицы 2.3.2

2 Тепло, отданное газами	ккал/кг	Q		0,995(1356,18-898,27+1,011)= =456,28	0,995(1356,18-1093,8+1,011)= =261,88
2.1 Коэффициент сохранения тепла, учитывающий потери в окружающую среду	-	j
Потеря тепла от наружного охлаждения в котельном пучке	%		Для котлов при D £ 10 т/ч для 1-го котельного пучка 0,25q5	0,25*1,7=0,425
2.2 Энтальпия газов на входе в котельный пучок	ккал/кг		= (см. табл. 2.3)	1356,18
2.3 Энтальпия газов на выходе из котельного пучка	ккал/кг		Рассчитывается методом интерполяции по данным таблицы 2.4 при температуре и коэффициенте избытка воздуха на выходе из котельного пучка	898,27	1093,8
2.4 Количество тепла, вносимого присасываемым воздухом	ккал/м3	Daк.пI0прс		0,05*20,22=1,011
Коэффициент присоса воздуха в котельном пучке	-	Daк.п	таблица 1.3	0,05

Продолжение таблицы 2.3.2

Энтальпия присасываемого воздуха	ккал/кг		= = (см. табл. 1.5)	20,22
3 Фактическая температура газов на выходе из котельного пучка	°С		по графику рис.3
4 Фактическое тепло, переданное поверхности нагрева теплопередачей	ккал/кг	Qтепл. ф	по графику рис.3
5 Фактическая энтальпия газов на выходе из конвективного пучка	ккал/кг		Определяется по таблице 1.5 при температуре и коэффициенте избытка воздуха на выходе из котельного пучка	978,44
6 Тепло, фактически отданное газами	ккал/кг	Qф		376,58
7 Составляем уравнение теплового баланса			Qтепл. ф = Qф	373=376,58
8 Расхождение (относительная ошибка) в балансе	%	dQ

Рис.3 – Графики зависимости Q и ϑ"кп

2.4.2 Расчет экономайзера

2.4.2.1 Описание конструкции экономайзера

В качестве хвостовых поверхностей в котельном агрегате ДКВР-10-13 применяют стандартный блочный чугунный водяной одноколонковый экономайзер системы ВТИ марки ЭП1-330. Технические характеристики сведены в таблицу 2.4.2.1

Таблица 2.4.2.1 – Технические характеристики экономайзера ЭП1-330

2.4.2.2 Расчет температуры дымовых газов на выходе из экономайзера

Таблица 2.4.2.2 – Расчет температуры дымовых газов на выходе из экономайзера

Параметры	Размерность	Условное обозначение	Формула для расчета или источник	Расчет
Тип экономайзера	ЭП1-330
1 Количество тепла, переданное поверхности нагрева	ккал/к	Qтепл
1.1 Расчетный расход топлива	кг/ч	Вр	табл. 2.2.3	4980.8
1.2 Поверхность нагрева экономайзера	м2	Нэ	Принимается по техническим характеристикам экономайзера[1, прил. Л]
1.3 Температурный напор	°С
1.3.1 Температурный напор при прямотоке	°С
1.3.1.1 Разность температур сред в том конце поверхности нагрева, где она больше	°С	Dtб		503-100=403
Температура газов на входе в экономайзер	°С		= (см. табл. 2.7)
Температура воды на входе в экономайзер	°С		Принимается по техническим характеристикам котла t¢ = tп.в (см. табл. 2.1)

Продолжение таблицы 2.4.2.2