6. Конструкторский расчет второй по ходу газов ступени пароперегревателя

6.1 Определение тепловосприятия фестона

Величина тепловосприятия фестона необходима для определения температуры и энтальпии продуктов сгорания перед пароперегревателем, а также для определения невязки теплового баланса котла и рассчитывается упрощенно по уравнению теплового баланса.

Для ее определения необходимо задаться перепадом температур газов на фестоне ∆ϑ_ф . Данная величина может быть принята равной 80ºС для пылеугольных котлов, 90ºС для котлов, сжигающих мазут и 100ºС для котлов, сжигающих газообразное топливо.

Температура газов за фестоном

ϑ_ф = ϑ_т - ∆ ϑ_фм , ºС

Энтальпия газов на выходе из фестона определяется по Н,ϑ-таблице по температуре газов за фестоном по графе, соответствующей коэффициенту избытка воздуха на выходе из топки.

Тепловосприятие фестона

Q_ф=φ(Н_т-Н_ф) , кДж/кг (кДж/м³)

6.2. Определение общего тепловосприятия пароперегревателя

Величина общего тепловосприятия пароперегревателя используется для определения невязки теплового баланса котла и для определения температуры и энтальпии продуктов сгорания перед водяным экономайзером. Данная величина рассчитывается как тепло, воспринятое паром вследствие охлаждения продуктов сгорания

Q_пп = Д_пе(hˊˊ-hˊ+∆i_по) / В_р-Q_лп, кДж/кг (кДж/м³)

где hˊˊ — энтальпия перегретого пара, кДж/кг;

hˊ - энтальпия пара на выходе в пароперегреватель ( в данном случае энтальпия насыщенного пара при давлении в барабане), кДж/кг;

∆i_по - тепловосприятие поверхностного пароохладителя включенного в рассечку между ступенями пароперегревателя. Данная величина может принимать значения 50-80 кДж/кг и задается проектировщиком;

Д_пе - расход перегретого пара, кг/с;

В_р - расчетный расход топлива, кг/с;

Q_лп - лучистое тепло, полученное пароперегревателем переизлучением из топки.

Величина лучистого тепловосприятия

Q_лп =(Q_л/Н_л)F_в(1-Х_ср)*η_в*η_ст

где Q_л — общее лучистое тепловосприятие топки;

Н_л- суммарная лкчевоспринимающая поверхность топки;

F_в - площадь выходного окна топки;

Х_ср -угловой коэффициент фестона, определяемый по номограмме 1 [1] для шахматного пучка, с учетом того, что относительный шаг трехрядного фестона будет в четыре раза больше относительного шага труб заднего экрана;

η_в - коэффициент распределения тепловых нагрузок по высоте топки, равный 0,56 для газо-мазутных топок, 0,82 для бурых углей и 0,62 для остальных твердых топлив;

η_ст =1.0-коэффициент распределения тепловых нагрузок между стенками топки. Энтальпия газов за пароперегревателем

Н_пп = Н_ф-Q_пп/φ+∆α_пп*Н_хв , кДж/кг (кДж/м³)

Температура газов за пароперегревателем ϑˊˊ_пп определяется по Н,ϑ-таблице по температуре газов за пароперегревателем по колонке с коэффициентом избытка воздуха на выходе из пароперегревателя.

6.3. Конструкторский расчет второй по ходу газов в ступени пароперегревателя

Целью настоящего расчета является определение площади поверхности нагрвева ступени пароперегревателя (количество труб по ходу газов), позволяющей обеспечить тепловосприятие ступени по условиям теплопередачи между продуктами сгорания и паром.

Для выполнения теплового расчета необходимо на основании чертежа-прототипа и рекомендации [1] определить конструктивные характеристики ступени пароперегревателя.

К конструктивным характеристикам относятся следующие величины:

наружный и внутренний диаметр труб (d/d_вн, мм), определяемые по чертежу-прототипу;

поперечный шаг труб S₁, мм (может быть задан в диапазоне (2,5-3,5d));

продольный шаг труб S₂, мм Определяется как S₂=l_n(/Z₂-1) ;

где l_n — расстояние между осями первой и последней труб по ходу газов;

Z₂ -количество труб по ходу газов на чертеже-прототипе;

относительный поперечный шаг ₁=S₁/d;

относительный продольний шаг ₂=S₂/d;

количество труб поперек газохода Z₁=(b-0,2)/S₁+1

Значение ширина топки b и шага труб в поперечном направлении должны подставляется в формулу в метрах и округляется до целого значения;

расположение труб в пучке — коридорное:

характер омывания поверхности нагрева - поперечное;

средняя длина змеевика l_ср (м) от верхней до нижней границы газохода (в передах одного хода пара) определяется по чертежу-прототипу с учетом изогнутых участков труб;

высота газохода в месте установки пароперегревателя, а, м;

высота газохода, занятая трубами пароперегревателя, h, м;

Значения а и h определяется по чертежу-прототипу с учетом масштаба;

площади живого сечения для прохода газов

F_ж=ab-hZ₁d, м;

площадь живого сечения для прохода пара

f_n=π*d²_вн*n/4, м,

где n-количество параллельно включенных змеевиков определяемая по чертежу-прототипу, которое может быть равно либо Z₁, либо 2Z в зависимости от конструкции ступени пароперегревателя.

Тепловосприятие ступени пароперегревателя Q_п можно принять равным 0,4Q_пп если ступень расположена первой по пару, и 0,3Q_пп , если ступень расположена второй по пару.

Параметр пара на входе и выходе из ступени определяется в соответствии с расположением рассчитываемой ступени по вхожу пара (определяется по чертежу-прототипу).

Если рассчитываемая ступень включена первой по пару, его параметры определяются следующим образом:

давление пара на входе в ступень Рˊ равно давлению в барабане котла Р_δ;;

давление пара на выходе из ступени Рˊˊ = 1,05 Р_пе;

среднее давление пара в ступени Р_ср=1,075 Р_пе;

энтальпия пара на входе в ступень і равно энтальпии насыщенного пара:

энтальпия пара на выходе из ступени

Hˊˊ = Hˊ + Q_ПВ_р/Д_пе , кДж/кг

температура пара на входе в ступень tˊ равна температуре насыщенного пара и определяется по термодинамическим таблицам воды и водяного пара на линии насыщения по давлению в барабане;

температура пара на выходе из ступени tˊˊ определяется по термодинамическим таблицам перегретого пара по давлению и энтальпии пара на выходе из ступени.

Если рассчитываемая ступень включена второй по пару, его параметры определяются следующим образом:

давление пара на входе в ступень Pˊ = 1,05 P_пе;

давление пара на выходе из ступени Р равно давлению перегретого пара Р;

среднее давление пара в ступени Р_ср= 1,025 Р_пе;

энтальпия пара на выходе из ступени равна энтальпии перегретого пара.