Котельные установки и парогенераторы: Рабочая программа, задания на контрольные работы и курсовой проект, задания на практические работы и методические указания к их выполнению

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо – Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рабочая программа Задания на контрольные работы и курсовой проект Задания на практические работы и методические указания к их выполнению

Факультет энергетический Направление и специальность подготовки специалиста: 650800 – теплоэнергетика 100700 – промышленная теплоэнергетика Направление подготовки бакалавра 550900 – теплоэнергетика

Санкт – Петербург 2004

дипломированного

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.181.61:658.26 (075:8) Котельные установки и парогенераторы: Рабочая программа, задания на контрольные работы и курсовой проект, задания на практические работы и методические указания к их выполнению. – СПб.: СЗТУ, 2004. - 60 с. Методический комплекс соответствует государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650800 – «Теплоэнергетика» (специальность 100700 – «Промышленная теплоэнергетика») и направлению подготовки бакалавра 550900 – «Теплоэнергетика». В методическом комплексе приведены рабочая программа, вопросы для самопроверки, задания на контрольные работы, курсовой проект, практические работы и методические указания к их выполнению. Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 03 сентября 2004 г.; одобрено методической комиссией энергетического факультета 03 сентября 2004 г. Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного государственного заочного технического университета (зав. кафедрой З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); Н.Н. Гладышев, канд. техн. наук, доц. кафедры теплосиловых установок и тепловых двигателей СПб ГТУРП.

Составитель Е.А. Блинов, канд. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ Целью изучения дисциплины является приобретение знаний о типах и конструкциях паровых, водогрейных и пароводогрейных котлов, об организации сжигания органических топлив в топках котлов, о теплофизических и гидрогазодинамических процессах, протекающих в газовоздушном и пароводяном трактах котельной установки, об условиях работы поверхностей нагрева. Задачей изучения дисциплины является приобретение навыков по конструированию котлов, выполнению тепловых, гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов при условии обеспечения заданных характеристик: производительности, параметров рабочих сред, надежности и экономичности работы котла и вспомогательного оборудования. В результате изучения дисциплины студент должен знать: - технологию производства пара и горячей воды в отопительных и промышленных котельных, на промышленных ТЭЦ, конструкции и принцип работы паровых и водогрейных котлов, их элементов, а также всех вспомогательных механизмов; - основы управления процессами, обеспечивающими безаварийную и экономичную работу котельных установок. После изучения дисциплины студент должен уметь: - осуществлять эксплуатацию, наладку и ремонт паровых и водогрейных котлов; - производить контроль качества монтажа котельного оборудования; - анализировать техническое состояние котельной установки, организовывать и проводить необходимые испытания отдельных элементов и котельной установки в целом; - разрабатывать и выполнять мероприятия по повышению экономичности и надежности котельной установки путем совершенствования и реконструкции ее узлов и элементов; - самостоятельно принимать решения в процессе эксплуатации с целью обеспечения надежности и экономичности котельной установки, защиты окружающей среды, поддерживать оптимальный режим работы оборудования, обеспечивать безопасность работы обслуживающего персонала. Дисциплина базируется на знании общетехнических и специальных дисциплин: «Химия», «Физика», «Высшая математика», «Материаловедение», «Инженерная графика», «Прикладная механика», «Техническая термодинамика», «Гидрогазодинамика», «Тепломассообмен», «Топливо и теория горения», «Водоподготовка». Полученные знания используются при изучении дисциплин: «Природоохранные технологии в теплоэнергетике», «Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки», «Теплотехнические измерения и приборы», «Источники и системы теплоснабжения промпредприятий», «Автоматизация теплоэнергетических установок и систем», а также при курсовом и дипломном проектировании. 3

Значение дисциплины в формировании инженера - теплоэнергетика: курс «Котельные установки и парогенераторы» является одним из важнейших среди профилирующих при подготовке инженера - теплоэнергетика. Его знание позволяет студенту приобрести научную и методическую направленность в познании сложных физико-химических процессов, происходящих в котельных установках, а также и в другом теплоэнергетическом оборудовании промышленных предприятий, в постановке научных исследований и формировании физических представлений, что является важнейшей частью подготовки инженера. 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ГОС СД.02 Общая характеристика современных котельных установок, их место и роль на промышленных предприятиях; источники теплоты промышленных котельных установок; материальные и тепловые балансы котельных установок при работе на газовом, жидком и твердом топливах; конструкции, выбор и расчет топочных устройств для сжигания газового, жидкого и твердого топлив, производственных отходов; обеспечение надежной гидродинамики в котельных агрегатах с естественной циркуляцией и принудительным движением воды и пароводяной смеси; основы методики расчета простых и сложных контуров циркуляции; основные элементы котельного агрегата; пароперегреватели котлов, конструктивные схемы включения в дымовой тракт; методы регулирования температуры пара; экономайзеры и их включение в питательные магистрали; конструктивные схемы воздушных подогревателей; конструкции котлов с естественной циркуляцией, прямоточных и с многократной принудительной циркуляцией; водогрейные и пароводогрейные котлы; котлы высоко- и низконапорные, прямого действия и с неводяными теплоносителями; котлы на отходящих газах, особенности выполнения; котлы, использующие теплоту технологического продукта; испарительное охлаждение элементов технологических установок; энерготехнологические агрегаты; системы топливоподачи, золо- и шлакоудаления; очистка продуктов сгорания от твердых и газообразных примесей; металлы, используемые в котлостроении; каркас и обмуровка котла; эксплуатация котельных установок; пуск, обслуживание котла во время работы, останов, организация ремонтов; теплотехнические испытания котельных установок; виды испытаний, требования к ним, методика проведения испытаний; определение основных характеристик работы котельного агрегата по результатам испытаний. 4

1.2. СТРУКТУРА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Котельные установки и парогенераторы Осенний семестр Аудиторные занятия

Лекции

Лабораторные работы

Весенний семестр

Самостоятельные занятия

Аудиторны е занятия

Углубленное изучение теоретического курса

Оформление лабораторных работ

Лекции

Углубленное изучение теоретического курса

Практические работы

Решение практических задач

Контрольные работы

Курсовой проект

Отчетность

Зачет

Самостоятельные занятия

Отчетность Защита курсового проекта

Экзамен ч. 1

Экзамен ч. 2

Как видно из приведенной схемы, данная дисциплина изучается в течение учебного года. На очных занятиях (чтение лекций, практические и лабораторные работы) преподаватель дает примерно 1/3 материала дисциплины, остальные 2/3 студент изучает самостоятельно, используя рекомендованную литературу и консультации (очные и заочные) преподавателя. При изучении дисциплины рекомендуется составлять конспект по всем рассматриваемым вопросам. Это не только позволяет глубже изучить материал, но и прививает необходимые навыки творческого отношения к своей специальности. При возникновении вопросов или непонятностей в ходе освоения материала следует обратиться за консультацией на кафедру. 5

В осеннем семестре студенту следует выполнить пять лабораторных работ. Работа 5 является научно – исследовательской (УИРС). Все лабораторные работы выполняются на действующем оборудовании ТЭЦ или промышленных котельных. Практические работы выполняются в весеннем семестре. Часть их проводится аудиторно, а часть – самостоятельно в соответствии с методическими указаниями, приведенными в настоящем комплексе. 1.3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем дисциплины 200 часов) ВВЕДЕНИЕ [1], с. 4, 5, 9, 10, 293, 294; [2], с. 16…25; [6], с. 6…11 Место и роль котельных установок в системах энергохозяйства промышленных предприятий. История развития и современное состояние котлостроения для нужд промтеплоэнергетики, котлостроительные заводы. Общая классификация котлов. Роль российских ученых в развитии котельной техники. Вопросы экономии топливно-энергетических ресурсов. Источники энергии для котлов промпредприятий. Котел как источник загрязнения окружающей среды. Вопросы охраны окружающей среды. Вопросы для самопроверки 1. Опишите в общем виде структуру энергохозяйства промышленного предприятия. 2. Опишите структуру энергохозяйства предприятия, на котором вы работаете. 3. Перечислите российских ученых-энергетиков - основоположников научной базы теплотехники. 4. Перечислите основные этапы истории развития котельной техники, назовите котлостроительные заводы, дайте краткую характеристику котлов, которые они выпускают. 5. Приведите классификацию котлов по назначению. 6. Приведите классификацию котлов по давлению, по производительности, по способу циркуляции воды. 7. Приведите классификацию котлов промпредприятий по источникам энергии. 8.Приведите примеры заводской маркировки котлов, поясните основные положения маркировки котлов в соответствии с ГОСТ 3619 - 82. 9.Перечислите направления экономии топливно-энергетических ресурсов в энергосистеме промышленного предприятия. 10. Перечислите причины загрязнения окружающей среды при работе котельных установок и основные мероприятия по защите окружающей среды. 6

1.3.1. Общая схема, материальный, тепловой и эксергетический балансы котельной установки [1], с. 5, 10…32; [2], с. 12…16, 52…56 Характеристика и общие технологические схемы котельных установок промпредприятий. Схемы и основные процессы производства пара, воды и других теплоносителей в котлах. Общее уравнение теплового баланса. Располагаемая и полезно затраченная теплота. Потери теплоты и их определение. Тепловой КПД котла. Самопотребление энергии и энергетический КПД котельной установки. Эксергетический баланс и эксергетический КПД котла. Вопросы для самопроверки 1. Приведите технологическую схему котельной установки, работающей на органическом топливе, дайте ее характеристику. 2. Приведите технологическую схему котла - утилизатора, дайте ее характеристику. 3. Приведите компоновочную схему парового котла, опишите назначение каждого элемента. 4. Приведите компоновочную схему водогрейного котла, опишите назначение каждого элемента, схему движения воды в водяном тракте. 5. Покажите процессы, происходящие в водопаровом тракте парового котла, в диаграммах Т - s, h - s, p - V. 6. Опишите порядок расчета количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг твердого или жидкого топлива любого состава. 7. Что такое коэффициент избытка воздуха? Чему равно его численное значение в современных котлах, из каких соображений оно выбирается? 8. Опишите порядок расчета объема дымовых газов, образующихся при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива. 9. Приведите и поясните аналитические зависимости, позволяющие вычислить коэффициент избытка воздуха. 10. Что такое энтальпия дымовых газов? Чему равна энтальпия газов любого состава? Как определить энтальпию газов по тракту котла? Как изменяется энтальпия газов с изменением коэффициента избытка воздуха, поступающего в топку котла? 11. Составьте и поясните материальные балансы рабочих веществ парового котла. 12. Составьте общее уравнение теплового баланса парового котла. Опишите и поясните приходную и расходную части баланса. 13. Как влияет воздухоподогреватель на процесс горения и расход топлива? 14. Запишите и поясните три уравнения КПД брутто парового котла: по пару и воде, по газам, через потери теплоты в котле; КПД брутто водогрейного котла. 7

15. Запишите и поясните уравнение КПД нетто парового котла. Чему (примерно) равны затраты на собственные нужды котельной установки, из чего они складываются? 16. Приведите подробную характеристику потерь теплоты с уходящими газами. 17. Как выбирается оптимальная температура уходящих газов? 18. Приведите подробную характеристику потерь теплоты от химической и механической неполноты сгорания. 19. Как выбирается оптимальный коэффициент избытка воздуха в топке? 20. Приведите подробную характеристику потерь от наружного охлаждения, с физической теплотой шлаков, от неустановившегося теплового состояния. Что такое коэффициент сохранения теплоты? 21. Что такое эксергия? Приведите и поясните выражение эксергетического баланса котла. 1.3.2. Подготовка топлива как рабочего вещества для котельных установок [1], с. 84…87, 303…307; [2], с. 80…96 Подготовка к сжиганию газового и жидкого топлив: транспорт, хранение, подогрев, вопросы охраны труда. Подготовка к сжиганию твердого топлива: транспорт, разгрузка, хранение, подача к котлу. Сушка и размол топлива, основные системы пылеприготовления. Характеристика угольной пыли. Углеразмольные мельницы и элементы системы пылеприготовления. Выбор типа мельниц. Вопросы охраны труда. Вопросы для самопроверки 1. Приведите и поясните схему газорегуляторного пункта промышленного предприятия. 2. Приведите и поясните схему газопроводов в помещении котельной. 3. Приведите технологическую схему подготовки к сжиганию мазута. 4. Дайте описание топливного хозяйства на вашем предприятии: подвоз топлива, хранение, транспортировка, подготовка к сжиганию. 5. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке жидкого топлива. 6. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке газообразного топлива. 7. Приведите технологическую схему подготовки твердого топлива к сжиганию от выгрузки до подачи в топку. 8. Дайте описание и сравнительную характеристику центральной и индивидуальной систем пылеприготовления. 9. Опишите работу пылесистемы с замкнутой схемой сушки топлива и прямым вдуванием пыли в топочную камеру. 8

10. Опишите работу пылесистемы с замкнутой схемой сушки и промежуточным бункером пыли. 11. Опишите работу пылесистемы с разомкнутой схемой сушки. 12. Kaк влияет влажность топлива на выбор пылесистемы? 13. Как определяются затраты энергии на помол пыли? Приведите сравнительную характеристику этих затрат для различных твердых топлив. 14. Поясните связь между поверхностью пыли и коэффициентом полидисперсности пыли. Какова связь между этими характеристиками и выходом летучих? 15. Поясните характеристики: влажность пыли, взрываемость пыли. Как влияют эти характеристики на работу пылесистемы? 16. Какие мельницы используются в системах пылеприготовления? Как влияют характеристики топлива на выбор мельницы? 17. Опишите принцип действия, конструкции и работу сепараторов, циклонов, питателей сырого угля, питателей пыли и бункеров пыли. 18. Опишите сушку топлива по замкнутой и разомкнутой схемам. Как влияет рабочая влажность топлива на выбор схемы сушки? 19. Как производится расчет подсушки топлива? Что определяется в результате расчета? Приведите рекомендуемые значения начальной температуры сушильного агента, конечной влажности пыли. 20. Как влияет тонина помола и конечная влажность пыли на характеристики факела? 21. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке твердого топлива. 1.3.3. Топочные процессы и устройства [1], с. 32…83, 96…121; [2], с. 70…80, 96…117; [6], с. 83…88 Классификация, характеристики и показатели топок для сжигания топлив. Сжигание газового топлива. Топки, классификация горелок для газового топлива, размещение горелок, воздушные регистры, запальные устройства. Основы расчета газовых горелок. Сжигание газового топлива с низкой и высокой теплотой сгорания. Сжигание газа совместно с другими видами топлив. Предотвращение образования и уменьшение вредных выбросов при сжигании газового топлива. Вопросы эксплуатации и охрана труда. Особенности и принципы организации сжигания жидкого топлива. Классификация и схемы распыливания жидкого топлива. Конструкции мазутных форсунок. Горелки мазутные, комбинированные. Топки для сжигания жидкого топлива и их характеристики. Эксплуатация и режимы работы: особенности сжигания сернистых мазутов, малые избытки воздуха, использование присадок, рециркуляция газов. Предотвращение вредных выбросов. Вопросы эксплуатации и охрана труда при сжигании жидкого топлива. Классификация слоевых топок. Характеристики процесса горения 9

топлива в слое. Топки для сжигания твердого топлива в плотном слое. Топки с кипящим слоем. Характеристики слоевых топок и основы их расчета. Топки для факельного сжигания угольной пыли. Циклонные и вихревые топки. Топки с твердым и жидким шлакоудалением. Влияние влажности, зольности, выхода летучих и теплоты сгорания топлива на конструкцию топочной камеры. Математическая модель горения угольной пыли. Выбор и расчетные характеристики топок для сжигания угольной пыли. Пылеугольные горелки и их расположение. Скорости первичного и вторичного воздуха. Вопросы охраны труда и эксплуатации пылеугольных топок. Особенности и организация сжигания различных промышленных отходов- газовых, жидких и твердых. Сравнительный анализ различных топок. Регулирование горения при сжигании жидкого, твердого и газообразного топлива. Вопросы для самопроверки 1. Какие принципиальные схемы организации топочных процессов вы знаете? 2. Приведите и поясните характеристики топок. 3. Что такое светящийся факел? При каких условиях он возникает? Как влияет светимость факела на теплообмен с поверхностями нагрева? 4. Перечислите и дайте характеристику способам смесеобразования при сжигании газового топлива. 5. Что такое химический недожог и как он зависит от избытка воздуха? 6. Приведите основные зависимости расчета газовых горелок. 7. Какие принципы организации сжигания газового топлива применяют при конструировании горелочных устройств? Что понимают под пределами устойчивости работы горелок? 8. Дайте сравнительную характеристику организации процессов сжигания газов с низкой и высокой теплотой сгорания. 9. Перечислите основные типы газовых горелок, поясните их конструкции. 10. Поясните влияние распыливания мазута на интенсификацию горения, перечислите методы распыливания мазута. 11. Перечислите типы мазутных форсунок, принципы их работы, регулирования производительности. 12. Поясните принципы работы механической и ротационной форсунок. Поясните особенности конструирования форсунок при паровом и воздушном распыливании мазута. 13. Поясните характер загрязнений и коррозии поверхностей нагрева при сжигании мазута, методы их уменьшения. 14. Как осуществляется сжигание мазута в циклонной камере? 15. Перечислите типы газомазутных горелок, поясните их конструкции. 16. Что такое воздушный регистр? Перечислите их виды, конструктивные особенности. 17. Как компонуются газомазутные горелки на котле? Перечислите задачи их 10

тарировки по воздуху и топливу. 18. Перечислите основные положения техники безопасности при работе котла на газе и мазуте. 19. Опишите схему регулирования соотношения топливо - воздух. 20. Приведите классификацию топок для сжигания твердого топлива и типы топочных камер с различным расположением горелок. 21. Какие питатели угля применяют в слоевых топках? 22. Поясните конструкции слоевых топок с плотным слоем. 23. Поясните конструкцию и работу топки с кипящим слоем. 24. Какие преимущества и недостатки сжигания топлива в пылевидном состоянии? 25. Как определяется оптимальная тонина помола твердого топлива? 26. Перечислите типы пылеугольных горелок. Поясните конструкцию и работу вихревой горелки, основные схемы их расположения. 27. Поясните конструкцию и работу прямоточной горелки, основные схемы их расположения. 28. Поясните конструкцию и работу комбинированной горелки. 29. Опишите конструкцию и работу камерной топки с твердым шлакоудалением. 30. Опишите конструкцию и работу камерной топки с жидким шлакоудалением. 31. Дайте сравнительную характеристику топок с твердым и жидким шлакоудалением. Поясните влияние типа шлакоудаления на образование оксидов азота. 32. Какие уравнения содержатся в системе, описывающей горение пылеугольных частиц, и что получают в результате решения математической модели горения угольной пыли? 33. Опишите конструкцию и работу топки с вертикальным вихревым факелом. 34. Приведите основные характеристики камерной топки, основные положения ее расчета. 35. Как изменятся условия сжигания пыли при изменении избытка воздуха? изменении влажности топлива? 36. Какое влияние оказывает изменение температуры горячего воздуха на условия горения пыли? - на механический недожог? 37. Опишите условия шлакования топки, меры по его предотвращению. 38. Как влияют на топочный режим условия работы углеразмольных мельниц при понижении нагрузки котла? 39. Какие изменения необходимо внести в конструкцию топки при переводе котла с твердого топлива на газ (мазут)? 40. Перечислите основные положения техники безопасности при работе котла на пыли твердого топлива.

11

1.3.4. Элементы и материалы котлов. Условия работы поверхностей нагрева. Тепловая схема котла [1], с. 176…183, 238…257, 261…284; [2], с. 25…36, 178…182, 194…208, 235…250, 267…282; [3], с. 24…43 Принцип компоновки поверхностей нагрева по ходу продуктов сгорания. Парообразующие поверхности нагрева. Конструкции топочных экранов. Схемы включения панелей экранов, условия их работы. Методы повышения надежности топочных экранов. Конвективные испарительные поверхности нагрева и пароперегреватели; радиационные и ширмовые пароперегреватели, условия работы металла труб. Компоновка пароперегревателей, влияние на нее параметров пара и характеристик топлива. Способы регулирования температуры перегрева пара. Водяные экономайзеры, воздухо- и газоподогреватели: типы, конструкция, компоновка, распределение температурных напоров. Технико-экономические пределы подогрева воздуха, воды, газа. Низко- и высокотемпературная коррозии поверхностей нагрева и методы их уменьшения. Механизм образования отложений. Очистка поверхностей нагрева. Абразивный износ поверхностей нагрева. Назначение ограждений газоходов котла и требования к ним. Конструкции обмуровок, основы расчета. Назначение и конструкции каркаса. Условия работы металла котлов, расчет на прочность. Эксплуатационный контроль за металлом. Характеристика тепловой схемы: тепловосприятия в испарительной системе, экономайзере и пароперегревателе. Условия оптимизации тепловой схемы котла. Температура продуктов сгорания на выходе из топки и температура уходящих газов. Примеры тепловой схемы котлов с естественной циркуляцией и принудительным движением рабочего тела. Вопросы для самопроверки 1. Какие компоновки испарительных поверхностей применяют на котлах низкого и среднего давления? 2. Поясните компоновки циркуляционных контуров экранных поверхностей барабанного котла. 3. Поясните конструкции радиационных и конвективных испарительных поверхностей барабанных котлов. 4. Каков порядок расположения труб экранных поверхностей в прямоточном котле Рамзина? 5. Перечислите методы повышения надежности экранов барабанных котлов. 6. Перечислите методы повышения надежности экранов прямоточных котлов. 7. Что такое секционирование экранов? Для чего его производят? 8. Что такое газоплотные экраны? Перечислите методы повышения их надежности. 9. Опишите области применения ошипованных экранов и их работу. 10. Приведите классификацию пароперегревателей. 12

11. Опишите конструкции радиационных пароперегревателей и их компоновку. 12. Опишите конструкции конвективных пароперегревателей, их компоновку и способы крепления. 13. Опишите способы регулирования температуры перегрева пара. 14. Опишите конструкции и схемы включения паро-паровых теплообменников, их достоинства и недостатки. 15. Опишите конструкцию и работу устройства для получения конденсата пара. 16. Опишите конструкцию ВПО, условия размещения его в схеме пароперегревателя. 17. Опишите конструкции и работу воздухоподогревателей, приведите их сравнительную характеристику. 18. Опишите конструкции и работу водяных экономайзеров, схемы размещения воздухоподогревателей и экономайзеров в газовом тракте котла. 19. Изобразите процессы, происходящие в водопаровом тракте котла, в диаграмме Т - s, как определяется количество теплоты, пошедшее на подогрев воды? - на испарение? 20. Приведите технико-экономическое обоснование предварительного подогрева воздуха. 21. Приведите технико-экономические обоснования выбора экономайзера «кипящего» и «некипящего» типа. 22. Поясните механизм высокотемпературной коррозии поверхностей нагрева. 23. Поясните физические основы низкотемпературной коррозии. С помощью каких методов она снижается? 24. Поясните механизм и характер загрязнений поверхностей нагрева. Как осуществляется их очистка? 25. От чего зависит абразивный износ поверхностей нагрева? Какие методы используются для его уменьшения? 26. Опишите обмуровочные ограждения и тепловую изоляцию, применяемые на современных котлах. 27. Какое влияние обмуровочные ограждения оказывают на конструкцию каркаса и фундамента? - на тепловую работу котла? 28. В чем состоит тепловой расчет обмуровки котла? 29. Поясните назначение и конструкции каркаса котла. 30. Опишите конструкции газоходов котла. 31. Перечислите марки сталей, используемых для различных поверхностей нагрева и барабана котла. Как зависит выбор марки стали от условий работы элементов котла? 32. Поясните взаимосвязь между маркой стали, давлением, температурой и временем наработки на отказ элемента котла. 33. Опишите основные методы контроля металла работающего котла. 34. Что такое тепловая схема котла? Приведите пример тепловой схемы барабанного котла П - образной компоновки. 35. Приведите пример тепловой схемы прямоточного котла П - образной компоновки. 36. Как влияют свойства топлива на тепловую схему котла? 13

37. Как влияет температура подогрева воздуха на тепловую схему котла? 38. Как влияет тип топки на тепловую схему котла? 1.3.5. Теплообмен в элементах котла. Тепловой расчет котла [1], с. 121…138; [2], с. 117…133; [3] Тепловой баланс и температурный уровень топки. Теплообмен в топке. Тепловые характеристики настенных экранов. Связь тепловой работы топки с видом и характеристиками сжигаемого топлива. Излучательная способность факела. Выбор конечного охлаждения газов в топке. Методика расчета теплообмена в топке. Лучистый теплообмен в газоходах котла. Теплообмен в полурадиационных и конвективных поверхностях нагрева. Коэффициенты теплопередачи и выбор оптимальной скорости продуктов сгорания в конвективных газоходах. Методика расчета конвективных поверхностей нагрева. Интенсификация радиационного и конвективного теплообмена в элементах котла. Распределение тепловосприятий между поверхностями нагрева. Технико-экономический выбор охлаждения газов в котле. Задачи и последовательность конструкторского и поверочного расчетов котла. Методика проведения теплового расчета котла и его элементов на ЭВМ. Вопросы для самопроверки 1. Что такое падающий тепловой поток? - эффективный тепловой поток? 2. Что такое коэффициент тепловой эффективности экрана? 3. Что такое угловой коэффициент экрана? 4. Что такое условный коэффициент загрязнения экранных труб? 5. Что такое лучевоспринимающая поверхность экрана и степень экранирования топки? 6. Что такое излучательная способность факела и как она изменяется в зависимости от вида топлива и его характеристик? 7. Что такое коэффициент теплового излучения топочной камеры и как он влияет на тепловосприятие экранных поверхностей? 8. Как изменится тепловосприятие топки при увеличении избытка воздуха в топке? - расхода топлива? 9. Как изменится тепловосприятие топки при увеличении влажности топлива? зольности? - выхода летучих? - теплоты сгорания? 10. Чем определяется выбор температуры газов на выходе из топки? 11. Напишите и поясните основные закономерности расчета теплообмена в топке. 12. Опишите последовательность конструктивного расчета топки. 13. Опишите порядок теплового поверочного расчета топки. 14. В каких случаях и как производится позонный расчет топки? 15. Как учитывается лучистая составляющая при расчете теплообмена в 14

ширмах? - в конвективном газоходе? 16. Опишите и поясните основные закономерности теплообмена в конвективных поверхностях. 17. Опишите и поясните балансовые уравнения пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя. 18. Опишите и поясните методы определения коэффициента теплопередачи. 19. Что такое температурный напор? Как он определяется? Поясните связь между температурным напором и компоновкой поверхностей нагрева, их влияние на технико-экономические показатели котла. 20. Как определяется оптимальная скорость газов? 21. Опишите методы интенсификации теплообмена в радиационных поверхностях нагрева. 22. Опишите методы интенсификации теплообмена в конвективных элементах котла. 23. Опишите задачи и методы теплового расчета котла. 24. Опишите последовательность конструктивного расчета барабанного котла. 25. Опишите последовательность теплового поверочного расчета парового котла. 26. Как изменится соотношение радиационной и конвективной составляющих теплообмена парового котла при изменении влажности топлива? - зольности? выхода летучих? - теплоты сгорания? - расхода топлива? - коэффициента избытка воздуха? 27. Поясните технико-экономические основы выбора охлаждения газов по газовому тракту котла. 28. Поясните основные положения поверочного расчета котла на ЭВМ. 29. Поясните основные положения конструкторского расчета котла на ЭВМ. 1.3.6. Гидродинамика и температурный режим поверхностей нагрева. Гидравлический расчет [1], с. 138…162; [2], с. 142…178; [5] Гидродинамика и надежность работы элементов котла. Основные уравнения гидродинамики и теплообмена водонапорного тракта. Характеристика потоков рабочих тел, их режим и структура. Классификация испарительных систем котлов. Кризисы теплообмена в парообразующих трубах. Температура стенки трубы и ее зависимость от различных условий обогрева. Гидродинамика испарительных систем котлов с принудительной циркуляцией. Гидродинамическая устойчивость потока в трубах. Гидравлическая характеристика многотрубных систем. Тепловая и гидравлическая разверка. Пульсация потока и меры по ее устранению. Гидродинамика испарительных систем котлов с естественной циркуляцией. Методика расчета, гидравлические характеристики простого и сложного контуров циркуляции. Обеспечение надежности естественной циркуляции. Гидродинамика 15

водогрейных котлов, экономайзеров гидравлического расчета котлов с циркуляцией.

и пароперегревателей. Порядок естественной и принудительной

Вопросы для самопроверки 1. Приведите выражение для определения температуры стенки поверхности нагрева и поясните его. 2. Как влияет на температуру стенки обогреваемой трубы коэффициент теплоотдачи α2? - от чего зависит этот коэффициент? 3. Что такое ухудшенный теплообмен? Поясните условия его возникновения. 4. Как протекает теплообмен в горизонтальной парогенерирующей трубе? - в гибах труб? 5. От чего зависят и как изменяются скорости воды, пароводяной смеси и пара в паровом котле? 6. Опишите режимы движения пароводяной смеси в обогреваемой трубе. 7. Приведите и поясните основные характеристики потоков рабочего тела в водопаровом тракте. 8. Как определяется общий перепад давления на отрезке трубы заданной высоты? 9. Опишите схемы организации движения рабочих сред водопарового тракта котла. 10. Опишите и поясните основные закономерности естественной циркуляции. 11. Как влияет относительная скорость пара на движущий и полезный напоры циркуляции? 12. Поясните связь между недогревом до кипения в верхнем и нижнем барабанах и высотой экономайзерного участка. 13. Что такое простой и сложный контуры естественной циркуляции? Приведите примеры схем контуров циркуляции. 14. Что такое гидравлическая характеристика простого и сложного контуров естественной циркуляции парового котла? 15. Опишите порядок гидравлического расчета простого и сложного контуров циркуляции. 16. Какими критериями определяется надежность естественной циркуляции? 17. Что такое тепловая и гидравлическая неравномерности в трубах поверхностей нагрева? 18. Поясните физическую сущность застоя и опрокидывания циркуляции. 19. Чем определяется надежность движения потока в опускных трубах? 20. Как проверяется надежность циркуляции при нестационарных режимах? 21. Приведите способы повышения надежности естественной циркуляции. 22. Приведите и поясните уравнение гидродинамической характеристики трубы прямоточного парового котла. 23. Опишите гидравлическую характеристику прямоточного парового котла. В чем причина ее многозначности? Какими способами достигается улучшение 16

устойчивости гидравлической характеристики? 24. Что такое общекотловая и межвитковая пульсации потока? Как они влияют на тепловое состояние парогенерирующих труб? 25. Опишите особенности гидродинамики парового котла с многократной принудительной циркуляцией. 26. Опишите особенности гидродинамики водогрейных котлов. 27. Опишите особенности гидродинамики водяных экономайзеров. 28. Опишите особенности гидродинамики пароперегревателей. 29. Как влияет сочетание тепловой и гидравлической разверок на надежность металла обогреваемых труб? 30. Как влияют коллекторы с различным подводом рабочей среды на гидравлическую разверку? 31. Опишите порядок гидравлического расчета парового котла с естественной циркуляцией. 32. Опишите порядок гидравлического расчета парового котла с многократной принудительной циркуляцией. 33. Опишите порядок гидравлического расчета парового прямоточного котла. 34. Опишите порядок гидравлического расчета водогрейного котла. 1.3.7. Вода как рабочее вещество для котельных установок. Водоподготовка. Водный режим и качество пара [1], с. 162…176, 266; [2], с. 208…235; [6], с. 166, 187, 188, 192, 193 Вода как исходное технологическое сырье для котельной установки, теплоноситель и охлаждающая среда для тепло-технологических агрегатов промпредприятий. Показатели качества воды. Составы природных вод. Требования к питательной воде. Нормирование чистоты воды для котельных установок. Основные схемы обработки питательной воды. Очистка воды методами коагуляции и известкования. Очистка воды фильтрованием. Обработка воды методами ионного обмена и схемы катионитовых установок. Термическое обессоливание воды. Удаление из воды растворенных газов. Обработка воды систем охлаждения. Источники, составы и характеристики сточных вод предприятия. Очистка сточных вод. Физико-химические процессы при генерации пара из питательной воды. Механизм и процессы образования накипи и коррозии на поверхности нагрева. Водный режим котлов. Ступенчатое испарение. Продувка в котлах, автоматическое регулирование солесодержания котловой воды. Требования к качеству пара. Сепарация пара. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите показатели качества воды. 2. Приведите ориентировочный состав примесей источников водоснабжения 17

(река, озеро, пруд, водохранилище, артезианская скважина). 3. Приведите предельные нормы качества питательной воды барабанных котлов. 4. Приведите предельные нормы качества питательной воды прямоточных котлов. 5. Приведите предельные нормы качества пара барабанных котлов. 6. Как устанавливаются нормы качества котловой воды? 7. Что такое осветление воды? - умягчение? Приведите упрощенную схему процесса Na-катионирования. 8. Как и для чего производят обессоливание воды? - дегазацию? 9. Напишите и поясните выражение для определения суммарного загрязнения насыщенного пара. 10. Поясните механизм образования и состав накипи в трубах котла. 11. Как влияет накипь на тепловое состояние поверхностей нагрева? - на КПД котла? 12. Поясните механизм образования и химический состав шлама. 13. Вследствие чего возникает внутритрубная коррозия? Как она влияет на надежность и экономичность работы котла? Перечислите методы борьбы с ней. 14. Поясните механизм перехода примесей в пар и влияние солесодержания пара на надежность и экономичность работы котла. 15. Что такое водный режим парового котла? Опишите водные режимы барабанных котлов. 16. Дайте сравнительную характеристику водных режимов прямоточных котлов. 17.Опишите методы вывода примесей из пароводяного цикла котла. 18. Что такое баланс примесей и продувка? Поясните связь между балансом примесей, нормами качества котловой воды и продувкой. 19. Что такое ступенчатое испарение? Приведите схемы одно-, двух- и трехступенчатого испарения. 20. Поясните связь между ступенчатым испарением и солесодержанием отсеков. 21. Приведите и поясните схему автоматического регулирования солесодержания котловой воды. 22. Перечислите виды сточных вод промпредприятия (их источники, составы и характеристики). 23. Назовите методы очистки сточных вод. 24. Приведите классификацию современных паросепарационных устройств. 25. Опишите конструкцию и работу дырчатых листов. 26. Опишите конструкцию и работу центробежных циклонных паросепараторов. 27. Опишите конструкцию и работу внутрибарабанных циклонов. 28. Опишите конструкцию и работу жалюзийных сепараторов. 29. Опишите конструкцию и работу устройств для промывки пара.

18

1.3.8. Аэродинамика газовоздушного тракта. Аэродинамический расчет котла [1], с. 284…293; [2], с. 133…142; [6], с. 105, 106, 130…134 Системы газовоздушного тракта котельной установки. Термохимические процессы в газовом тракте. Естественная и принудительная тяги в газовом тракте. Сопротивления при движении потоков воздуха и продуктов сгорания в элементах котла. Присосы воздуха в газовый тракт. Рециркуляция воздуха и газов. Аэродинамика топки. Основы регулирования расхода воздуха на горение. Цели, задачи и методика аэродинамического расчета котельной установки. Вопросы для самопроверки 1. Приведите существующие схемы газовоздушных трактов котельных установок и дайте их сравнительную характеристику. 2. Перечислите типы сопротивлений газовоздушному потоку, опишите порядок расчета этих сопротивлений. 3. Поясните физический смысл самотяги. Как определяется самотяга воздушного тракта? 4. Как определяется самотяга газового тракта при естественной тяге? - при искусственной тяге? 5. Как создается искусственная тяга в котлах, работающих под разрежением? под давлением? 6. Как производится регулирование производительности вентиляторов? 7. Как производится регулирование производительности дымососов? 8. Приведите и поясните схему автоматического регулирования разрежения в топке. 9. Поясните особенности организации движения воздуха и газов для котлов, работающих под разрежением и под давлением. 10. С какой целью и какими средствами организуется рециркуляция воздуха и дымовых газов? 11. Опишите качественную картину движения газов около горелочных устройств; по высоте топки. (Способ сжигания выбрать самостоятельно.) 12. Как определяется оптимальная скорость дымовых газов? 13. Опишите существующие конструкции дымовых труб. 14. Чем определяется высота дымовой трубы? 15. Приведите полную схему газового тракта котельной установки Вашего предприятия. 16. Опишите порядок аэродинамического расчета воздушного тракта котельной установки. 17. Опишите порядок аэродинамического расчета газового тракта котельной установки. 18. Опишите порядок выбора тягодутьевых машин. 19

1.3.9. Характеристики и конструкции котлов. Котлы производственных и технологических систем. Комбинированные энерготехнологические агрегаты. Вспомогательное оборудование [1], с. 183…238, 293…303, 308…312;[2], с. 12…25, 282…326 Общие характеристики, классификация и конструкции котлов. Котлы с естественной циркуляцией. Котлы прямоточные и с многократной принудительной циркуляцией. Котлы с давлением в газовом тракте и высоконапорные. Котлы с промежуточными и неводными теплоносителями. Водогрейные и пароводогрейные котлы. Котлы спецназначений. Классификация и конструкция золоуловителей. Очистка продуктов сгорания от оксидов серы и азота. Удаление шлака, золы и газообразных продуктов из котельной. Арматура и гарнитура котла. Условия, определяющие применение котлов в технологических системах. Характеристика энергоносителей для котлов технологических систем. Котлы на отходящих производственных газах. Котлы, использующие теплоту технологического продукта и других тепловых отходов. Получение пара в элементах технологических установок. Перегрев пара. Энерготехнологические агрегаты при высокотемпературных и низкотемпературных технологических процессах, при комбинированной выработке технологической и энергетической продукции. Энерготехнологическое использование топлива. Парогенераторы АЭС. Вопросы для самопроверки 1. Какие греющие теплоносители используются в котлах производственных технологических установок? 2. Какое влияние на конструкцию котла оказывают характеристики теплоносителя? 3. Приведите сравнительную характеристику котлов типа ДКВР. 4. Опишите конструкцию парового котла типа ГМ-50-14. 5. Опишите конструкцию парового котла типа ДЕ-25-14ГМ. 6. Опишите конструкцию прямоточного парового котла любого типа. 7. Опишите особенности работы котла с наддувом и высоконапорного парового котла. 8. Приведите схему парогазовой установки (ПГУ), опишите ее работу; покажите термодинамические процессы, происходящие в ПГУ, на Т – s диаграмме. 9. Приведите схему и опишите работу двухконтурного водоводяного парогенератора АЭС. 10. Приведите схему и опишите работу парогенератора АЭС с промежуточным теплоносителем. 11. Опишите конструкцию и работу передвижного парового котла любого типа. 12. Опишите конструкцию и циркуляционную схему водогрейного котла типа 20

ПТВМ. 13. Опишите конструкцию и циркуляционную схему водогрейного котла типа КВ-ГМ. 14. Опишите особенности конструкции и работу пароводогрейного аппарата на базе котла ДКВР. 15. Опишите особенности конструкций и технико-экономические показатели котлов производственных технологических установок. 16. Опишите конструкцию и работу парогенератора на отходящих производственных газах любого типа, например УКЦМ-25/40. 17. Опишите конструкцию и работу утилизационного парового котла типа СКУ. 18. Опишите конструкцию и работу парового котла типа ПКК. 19. Опишите конструкцию и работу котла-утилизатора типа КУ. 20. Опишите конструкцию и работу котла-утилизатора типа КСТК. 21. Поясните особенности энерготехнологического теплоиспользования. 22. Опишите конструкцию и работу энерготехнологического агрегата любого типа. 23. Опишите принципиальные схемы ядерных реакторов: канального, корпусного газового, корпусного водоводяного. 24. Опишите конструкцию и работу вертикального парогенератора для АЭС с ВВЭР. 25. Какие устройства применяют в котельных установках для очистки продуктов сгорания от твердых частиц? 26. Опишите конструкции и принцип действия инерционных и батарейных циклонов. 27. Опишите конструкции и принцип действия «мокрых» золоуловителей, электрофильтров. 28. Опишите мокрые методы очистки дымовых газов от оксидов серы. Приведите пример технологической схемы мокрой очистки. 29. Опишите адсорбционный метод улавливания оксидов серы. Приведите пример технологической схемы очистки дымовых газов от оксидов серы адсорбционным способом. 30. Опишите механическую и пневматическую системы шлакозолоудаления. 31. Опишите гидравлическую системы шлакозолоудаления. 32. Что такое критический диаметр изоляции трубопровода? Как подсчитать тепловые потери изолированного трубопровода? 33. Приведите классификацию основных видов арматуры котельной установки. 1.3.10. Эксплуатация котлов промышленных предприятий [1], с. 312…328; [2], с. 264…267, 337…350; [4] Режимы работы котлов промпредприятий. Стационарные режимы эксплуатации, статические характеристики котлов. Нестационарные режимы работы в диапазоне допустимых нагрузок, динамические характеристики 21

котлов. Режимы останова и сброса нагрузки котла. Режимы растопки котла и пуска из различных тепловых состояний. Допустимые скорости сброса и наброса давления в барабанном паровом котле. Организация управления котлами. Директивные материалы по эксплуатации котлов. Охрана труда при работе в котельных. Вопросы для самопроверки 1. Какие режимы работы котлов вы знаете? В чем заключается задача оптимизации режимов работы котла? 2. Что такое статические и динамические характеристики котла? Приведите примеры этих характеристик. 3. Постройте статические характеристики парового котла при изменении расхода топлива в топку. 4. Постройте статические характеристики парового котла при изменении воздушного режима топки. 5. Дайте анализ работы парового котла при увеличении влажности сжигаемого в топке топлива. 6. Приведите анализ работы парового котла при увеличении зольности сжигаемого в топке топлива. 7. Что такое коэффициент аккумуляции теплоты котлом? 8. Приведите уравнение динамики котла по давлению; дайте его анализ. 9. Приведите уравнение динамики барабанного котла по уровню воды в барабане; дайте его анализ. 10. Поясните связь между изменением давления в барабане котла и надежностью естественной циркуляции. 11. Как изменяются в переходный период паропроизводительность, температура перегретого пара, уровень воды в барабане при увеличении расхода топлива в топку котла? 12. Как изменяются паропроизводительность, температура перегретого пара, уровень воды в барабане при уменьшении расхода питательной воды? температуры питательной воды? 13. Какое влияние на характеристики парового котла оказывает рециркуляция газов? 14. Опишите динамические характеристики радиационного пароперегревателя при изменении расхода топлива в топку. 15. Опишите динамические характеристики конвективного пароперегревателя при изменении расхода топлива в топку. 16. Опишите общие положения автоматического регулирования тепловой нагрузки котла. 17. Опишите общие положения автоматического регулирования питания котла водой. 18. Опишите общие положения организации управления паровыми котлами. 19. Опишите порядок подготовки и пуска котла в работу из холодного 22

состояния. 20. Чем определяется допустимая скорость нагрева барабана парового котла? 21. Чем определяется допустимая скорость сброса и наброса давления в барабанном паровом котле? 22. Опишите порядок обслуживания парового котла во время работы. 23. Опишите порядок нормального останова парового котла с расхолаживанием. 24. Опишите условия и порядок аварийного останова котла. 25. Опишите виды и основные задачи ремонта парового котла. 26. Как осуществляется надзор за паровыми и водогрейными котлами? 27. Какими показателями характеризуется работа котельной установки? 28. Перечислите основные меры безопасности при производстве и эксплуатации паровых котлов. 29. Опишите порядок расчета взрывного клапана. 1.3.11. Заключение [1], с. 328, 329 Значение котельной установки в обеспечении надежной работы промпредприятия. Основные экономические показатели строительства, эксплуатации и ремонта котельных установок. Основные направления повышения экономичности работы котельных установок, перспективы развития котельной техники промпредприятий. Вопросы для самопроверки 1. Приведите данные по капитальным вложениям на паровые и водогрейные котлы различной производительности, используемые в промышленной теплоэнергетике. 2. Приведите основные экономические показатели эксплуатации котельных установок. 3. В каких направлениях ведутся работы по повышению экономичности работы котельных установок? 4. Приведите сравнительную характеристику технико-экономических показателей котлов российских заводов и зарубежных фирм. 5. Назовите новейшую литературу и журналы по теории и практике строительства и эксплуатации котельных установок.

23

1.4.ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ (для студентов очно – заочной формы обучения) (52 часа) Темы лекций

Объем, часы

1. Введение. Место и роль котельных установок на промышленных предприятиях. Общая характеристика и элементы котельных установок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Материальный, тепловой и эксергетический балансы котельной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Источники теплоты промышленных котельных установок. Топочные процессы и устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Материалы котлов. Условия работы поверхностей нагрева. Тепловая схема котла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Теплообмен в элементах котла. Тепловой и конструктивный расчеты котла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Вода как рабочее вещество для котельных установок. Водные режимы котла. Паросепарация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Гидродинамика и температурный режим поверхностей нагрева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Естественная и принудительная циркуляции воды в котлах. Контуры циркуляции. Гидравлический расчет котла . . . . . . . . . . . 9. Аэродинамика газовоздушного тракта. Аэродинамический расчет котельной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10. Характеристики и конструкции котлов. Котлы производственных и технологических систем. Вспомогательное оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Статические и динамические характеристики котлов . . . . . . . 12. Эксплуатация котлов промышленных предприятий. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 часа 4-«4-«4-«8-«4-«4-«4-«4-«4-«4-«4-«-

1.5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (12 часов) Темы практических занятий

Объем, часы

1. Расчеты теплообмена в топке котла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Тепловые поверочные расчеты конвективных элементов котла 3. Аэродинамические и гидравлические расчеты котла . . . . . . . . .

4 часа 4-«4-«-

24

1.6.ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (16 часов) Темы лабораторных работ

Объем, часы

1. Конструкции паровых котлов большой мощности . . . . . . . . . . . 2. Расчет теплового баланса и расхода топлива действующего парового котла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Исследование работы пароперегревателя парового котла . . . . . 4. Исследование работы экономайзерных поверхностей нагрева парового котла 5. Исследование работы воздухоподогревателя с оценкой вероятности возникновения точки росы сернистых паров на газовой стороне холодного пакета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 часа 4-«2-«4-«4-«-

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник. - М.: Энергия, 1988. - 521 с. Дополнительный: 2. Ковалев А.П., Лелеев Н.С, Виленский Т.В. Парогенераторы: Учебник / Под общ. ред. А.П. Ковалева. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 376 с. 3. Липов Ю.М., Самойлов Ю.В., Модель 3.Г. Компоновка и тепловой расчет парогенератора. - М.: Энергия, 1975. - 175 с. 4. Кузнецов Н.М., Кузнецов А.Н. Работа котла в нерасчетных режимах: Учеб. пособие. - Л.: СЗПИ, 1974. - 76 с. 5. Кузнецов Н.М., Кузнецов А.Н. Естественная циркуляция в паровых котлах: Учеб. пособие. - Л.: СЗПИ, 1977. - 73 с. 6. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС: Учебник. – М.: Энергоатомиздат, 1981. - 296 с. 3. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ Студенты выполняют три контрольные работы. Номера тем, вопросов, а также номера задач для выполнения задания 1 выбираются из табл. 1, задания 2 - из табл. 2, задания 3 – из табл. 3 в соответствии с шифром студента. Ответы на вопросы должны четко и по возможности кратко отражать основное содержание, при необходимости их следует сопровождать схемами и рисунками. 25

При решении задач следует полностью выписывать их условия, расчетные формулы сначала записывать в общем виде. Расчеты необходимо сопровождать краткими пояснениями, результаты расчетов приводить в единицах СИ. При выполнении контрольных работ необходимо делать ссылки на использованную литературу; список литературы приводится в конце работы, оформление списка литературы должно соответствовать ГОСТ 7.1 - 84 «Библиографическое описание документа». Контрольные работы надо писать четко, аккуратно, с одной стороны страницы оставлять поля шириной (35 ± 5) мм дли заметок рецензента. Последняя запись - дата выполнения работы и подпись студента. ЗАДАЧИ 1. Рассчитать годовую экономию топлива за счет повышения КПД, которая может быть достигнута в промышленной котельной установленной мощности 36 МВт, при следующих условиях: годовое число часов использования - 4300, топливо - каменный уголь с теплотой сгорания 20700 кДж/кг, среднегодовой КПД котельной установки - 0,75. В результате осуществления ряда мероприятий (уменьшение присосов воздуха вследствие уплотнения обмуровки и газоходов, автоматизация регулирования горения, сокращение потерь конденсата и пр.) КПД котельной установки возрос до 0,82. 2. Подсчитать расход топлива для котельной установки производительностью по пару 14 кг/с, имеющей КПД брутто 93%, при давлении 1,4 МПа, температуре питательной воды 373 К и температуре перегретого пара 523 К. Топливо - мазут сернистый. 3. Определить коэффициент полезного действия брутто котельной установки производительностью по пару 180 кг/с, работающей на карагандинском буром угле. Потери теплоты q3 = 0,5%, q4 = 6%, q5 =1,0%, температура уходящих газов 423 К, температура воздуха в котельной 303 К. Коэффициент избытка воздуха на выходе из котла - 1,4. 4. Определить температуру точки росы дымовых газов, если объем сухих газов равен 5,4 м3/кг, объем водяных паров - 0,76 м3/кг. 5. Как изменится объем трехатомных продуктов сгорания и водяных паров при сжигании подмосковного бурого угля при избытке воздуха α=1,2, если его влажность увеличилась до 40,0%? 6. Определить коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания экибастузского угля. Содержание в продуктах сгорания О2=3,5%, сухих трехатомных газов – 14,2%. 7. Определить теоретическую энтальпию продуктов сгорания твердого топлива при α=1,15 и температуре воздуха 573 К. Марка топлива принимается самостоятельно. 8. Определить теоретическую энтальпию продуктов сгорания природного газа 26

при α=1,06 и температуре воздуха 573 К. Марка газа принимается самостоятельно. 9. Определить химический недожог q3, если содержание СО в дымовых газах равно 0,5%. Топливо принять самостоятельно. 10. В топке котла сжигается назаровский бурый уголь в количестве Всуш=16462 кг/ч. Схема сушки угля – разомкнутая, влажность подсушенного топлива wсуш=14%. Определить расход исходного топлива. 11. Температура стенки парогенерирующей трубы без накипи составляла 773 К. Определить, какую температуру будет иметь стенка трубы, если с внутренней ее стороны образовалась накипь толщиной 2 мм, а удельный тепловой поток остался неизменным - 23,3 кВт/м2. 12. Определить коэффициент использования поверхности нагрева вертикального трубчатого воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 2140 м2, если средний температурный напор составляет 348 К, расчетный расход топлива - 40 кг/с, коэффициент теплопередачи - 25,7 Вт/(м2·К). Изменение энтальпии дымовых газов, приходящееся на воздухоподогреватель, равно 712 кДж/кг. 13. Определить коэффициент теплопередачи от газов к рабочей жидкости в испарительном пучке труб, если известно, что αк = 93 Вт/(м2-К), в межтрубном пространстве αл=11,6 Вт/(м2·К). Коэффициент омывания пучка газами равен 0,9, коэффициент загрязнения - 0,01. 14. Как изменится коэффициент излучения в ширмовом пароперегревателе при изменении поперечного шага между секциями пароперегревателя с s1=600мм до s2=1200мм? Принять температуры газов перед и за ширмами ϑ′ = 1212 оС и ϑ′′ = 1080 оС; давление в газоходе р=0,1 МПа; rH 2O = 0,1188 ; rп=0,2566; высота секции ширм hш=9000 мм; глубина секции с=2800 мм. 15. Подсчитать количество шлака и золы, удаляемое из парового котла за сутки при сжигании в нём 3,1 кг/с угля марки «Кузнецкий Т». Механический недожог составляет 4%, доля уноса летучей золы 0,2, КПД золоуловителя - 96%. 16. Определить сопротивление движению газового потока при поперечном омывании пучка труб с шахматным расположением при следующих условиях: скорость газов 12 м/с, плотность газов 0,365 кг/м3, число рядов труб по ходу газов - 20, диаметр труб 38 мм, s1 = 90 мм, s2=100 мм, температура газов на входе в пучок 973 К, на выходе - 673 К, средняя температура стенки пучка 573 К. 17. Паровой котел производительностью 7 кг/с и давлением 1,4 МПа имеет один барабан длиной 7500 мм и внутренним диаметром 1000 мм. Определить среднее весовое и объемное напряжения парового пространства, если уровень воды расположен точно посредине барабана. 18.Определить экономию топлива от уменьшения температуры уходящих газов с 453 до 413 К при следующих условиях: D = 0,3 кг/с; hнп = 2791 кДж/кг; tпв = 373 К; q4 = 4%; αг =l,9; суг=1,34 кДж/(кг·°С); топливо - донецкий уголь марки «Г»; Vг= 12,31 м3/кг; КПД котельной установки 78%. 19. Подсчитать годовую потерю условного топлива в отопительно27

производственной котельной при отсутствии использования теплоты продувочной воды. Паропроизводительность котла 6,7 кг/с; время работы котла за год 4800 ч; доля продувки 2,5%; энтальпия продувочной воды 828,0 кДж/кг; температура воды на входе в котельную 288 К; среднегодовой КПД котельной установки 75%. 20. Паровой котел вырабатывает насыщенный пар 7,0 кг/с при давлении 1,4 МПа. Чему равен внутренний диаметр седла предохранительного клапана, имеющего коэффициент А = 1,1? - при установке на котле двух таких клапанов? - трех? Таблица 1

Номер Номера вопросов для варианта, выбираемого по последней цифре шифра темы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1,10 2,11 3,20 4,19 5,17 6,16 7,18 8,15 9,14 12,13 1.3.1 11,21 9,12 8,13 7,14 6,15 5,16 4,17 3,19 2,20 1,10 1.3.2 1.3.3 10,20,30 9,19,29 8,21,40 7,18,39 6,22,31 5,23,32 4,24,33 3,25,34 2,26,35 1,11,37 1.3.4 1,11,21 2,22,32 3,23,33 4,24,34 5,14,38 6,17,25 9,19,29 10,20,38 12,28,37 18,30,36 10,20 9,21 8,22 7,19 6,18 5,17 4,16 3,15 2,26 1,27 1.3.5 Таблица 2

Номер Номера вопросов для варианта, выбираемого по последней цифре шифра темы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1,11,21 2,12,22 3,13,23 4,14,24 5,15,26 6,16,29 7,17,30 8,18,31 9,19,32 10,2034 1.3.6 6,17 7,18 8,19 10,20 11,21 13,22 14,24 15,26 16,27 1,29 1.3.7 9 8 3 2 17 10 11 12 15 18 1.3.8 20,30 4,29 5,28 9,27 12,26 13,25 15,32 16,31 19,33 2,21 1.3.9 4,15 3,19 2,21 1,23 6,24 7,25 8,27 10,28 11,29 1.3.10 5,14 Таблица 3

Номера задач для варианта, выбираемого по предпоследней цифре шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10,20 9,19 8,18 7,17 6,16 5,15 4,14 3,13 2,12 1,11 4. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА «РЕКОНСТРУКЦИЯ ПАРОВОГО КОТЛА»

В качестве прототипа принимается один из современных котлов, серийно 28

выпускаемых российскими котлостроительными заводами. Типы котлов и конкретные исходные данные для проектирования студент выбирает из табл. 4 в соответствии со своим шифром. В процессе работы над проектом необходимо выполнить тепловой, аэродинамический или гидравлический расчеты котла при изменении его нагрузки или вида сжигаемого топлива. Конкретные виды расчетов необходимо согласовать с преподавателем. Чертежи котла-прототипа и его описание студент получает у преподавателя или выбирает в специальной литературе (каталогах котлов, заводских описаниях, паспортах котлов, имеющихся в котельных). Порядок выполнения курсового проекта и требования к пояснительной записке и графической части проекта при выполнении расчетов приведены в методических указаниях по курсовому проектированию. Студент может также выбрать темy курсового проекта самостоятельно. В этом случае задание на курсовой проект необходимо согласовать с преподавателем индивидуально. Целевое направление такого проекта решение актуальных задач по совершенствованию работы действующих паровых и водогрейных котлов промышленных и отопительных котельных. Темами самостоятельно выбираемых курсовых проектов могут быть проекты реконструкции котла любого типа с целью повышения эффективности и надежности его работы в стационарных и переменных режимах, проекты котлов-утилизаторов, котлов энерготехнологических установок и т. п.

29

ДКВР 20/13

ГМ-50-1

БК З90-39

ГМ 5014/250

Мазут высоко сернистый

Газ природный СерпуховЛенинград

Торф

Мазут высоко сернистый

Газ природный СерпуховЛенинград

Мазут сернистый

13,9

6,94

2,78

5,55

13,9

5,55

20,83

25,0

13,9

6,49

1,32 1,4 250

1,37 -

1,37 -

1,37 -

3,7 4,0 440

3,9 4,3 440

4,0 4,4 440

3,9 4,3 450

1,32 1,4 250

1,37 -

104 -20

104 -20

104 -20

104 -20

104 -20

104 -20

104 -20

156 -20

104 -20

104 -20

1,05

1,15

1,15

1,1

1,05

1,08

80

60

75

80

60

120

ТП-20-39 У

ДКВР 10/13 Мазут сернистый

0

ДЕ 25-14 ГМ

9

Газ природный СерпуховЛенинград

БКЗ-75-39 ФБ

Параметры и характеристики для вариантов 2 3 4 5 6 7 8 Последняя цифра шифра

ГМ-5014/250

Тип котла (заводская маркировка)

1

Мазут высоко сернистый

Конкретные исходные данные

ДЕ-25-14 ГМ

Таблица 4

Топливо

30

Номинальная паропроизводительность Д, кг/с Давление пара на выходе из котла, МПа: - перегретого рпп - насыщенного рнп Температура перегретого пара tпп, оС Температура питательной воды на входе в котел tпв, оС Давление газов в топке р, Па Коэффициент избытка воздуха на входе в топку α Нагрузка в процентах от номинальной

1,08

1,03 1,1 1,1 Предпоследняя цифра шифра 80 60 75 120

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Целью представленных практических работ является закрепление и углубление полученных теоретических знаний путем их использования при решении конкретных инженерных задач, связанных с разработкой отдельных элементов котельной установки и оценкой их теплотехнических и конструктивных характеристик при различных условиях работы. Детальная расчетная проработка теплофизических процессов, происходящих в элементах котельной установки, позволяет студенту на конкретных примерах оценить воздействие различных влияющих факторов на экономичность и надежность работы оборудования. Наряду с усвоением теоретических зависимостей студент имеет возможность при выполнении практических работ ознакомиться с методиками расчета, приобрести навыки самостоятельного расчета с использованием специальной нормативной литературы и справочников. Практические работы помогают студенту подготовиться к выполнению более сложной инженерной задачи – курсовому и в дальнейшем дипломному проектированию. При решении задач рекомендуется следующая точность расчетов: величины, имеющие большое численное значение (энтальпия, температура, объемы), ограничиваются одним знаком после запятой; удельные объемы – двумя знаками после запятой; величины, имеющие малые численные значения (доли трехатомных газов, избытки воздуха и др.), - тремя знаками после запятой. ЗАДАЧА 1

Определить коэффициент избытка воздуха в газоходе при известной концентрации кислорода в дымовых газах O2=3,3%; содержании RO2=13,92%. Топливо – мазут сернистый. Порядок решения 1. При известном О2 коэффициент избытка воздуха в дымовых газах определяется по формуле

α=

21 . 21 − О 2

2. При известном RO2 значение α находят по формуле

31

RO макс 2 α= , RO 2 где RO макс - максимальное содержание сухих трехатомных газов в продуктах 2 сгорания, при α=1,00.

RO макс = 2

VRO 2 Vго

100 , %;

здесь VRO 2 и Vго определяются по справочнику (например, по книге «Тепловой расчет котлов: Нормативный метод». – СПб.: Изд-во НПОЦКТИ, 1998. – 258 с.) ЗАДАЧА 2

Назаровский бурый уголь сжигается в топке котла с твердым шлакоудалением при коэффициенте избытка воздуха и температуре дымовых газов на выходе из топки αт=1,20; ϑ′т′ =1200 оС. Как изменится температура дымовых газов на выходе из топки, если в верхнюю часть топки ввести газы рециркуляции? Коэффициент рециркуляции r=0,15; температура газов рециркуляции ϑг.рц =390 оС; αг.рц=1,25. Порядок решения 1. Определяем (по справочнику) энтальпии газов и воздуха при α=1,0: при ϑг = 1200 о С → Н ог и Н ов ; при ϑг = 390 о С → Н ог и Н ов . 2. Определяем энтальпию газов при α>1: при α = 1,20 и ϑ г = 1200 о С → Н г ; при α = 1,25 и ϑг = 390 о С → Н г.отб , где Н г = Н ог + (α − 1)Н ов + Н з . 3.Определяем энтальпию газов в точке смешения:

32

Н г.рц = Н г + r ⋅ Н г.отб . 4.Вычисляем коэффициент избытка воздуха в газовом потоке после смешения:

(

)

α см = α т + α рц − α т r . 5. Определяем энтальпию смеси газов при найденной αсм при температуре 1200оС и любой температуре, меньшей 1200оС, например 1000оС, т.е. Н1200 г.см и Н1000 г.см :

[

]

Н г.см = Н ог + (α см − 1)Н оb (1 + r ) . 6. Определяем температуру газов на выходе из топки после введения газов рециркуляции:

ϑ′т′ = 1200 −

1200 − 1000 Н1200 г.см

− Н1000 г.см

(Н

1200 г.см

)

− Н г.рц .

ЗАДАЧА 3

Составить тепловой баланс барабанного парового котла производительностью Dпе=186,11 кг/с, имеющего следующие параметры: t 545 о - температура перегретого пара пе = С; t пп 545 - температура питательной воды tпв=250 оС; - давление перегретого пара на выходе из котла рпе=13,7 МПа; - давление питательной воды рпв=16,2 МПа; - расход пара через промежуточный пароперегреватель D пп = 163,89 кг/с; - температура пара на входе в промежуточный пароперегреватель t ′пп =333 оС; - давление пара на входе в промежуточный пароперегреватель р′пп = 2,66 МПа; ′ = 2,44 - давление пара на выходе из промежуточного пароперегревателя р′пп МПа. Топливо - сушонка березовского угля: суш - Q н = 21298 кДж/кг;

- влажность W суш =13,0 %. Температура холодного

воздуха 33

tхв=30

С ( Н охв = 223,6

о

кДж/кг);

′ о =409,9 кДж/кг); С ( Н ′кф коэффициент избытка воздуха на входе в калориферы β′ =1,198; температура топлива после сушки tс.тл=85 оС; температура уходящих газов ϑ уг =120 оС (Нуг=1256,0 кДж/кг); температура газов, отбираемых на сушку угля, ϑ отб = 386 о С (Нотб=4001,3 кДж/кг); доля отбора газа на сушку rотб=0,34; доля уноса золы α ун =0,5; зольность топлива А p = 4,8 %; температура шлаков tшл=1430 оС ((с ϑ) шл =1637,0 кДж/кг); коэффициент избытка воздуха в уходящих газах αуг=1,231. ′ =55 температура воздуха после калориферов t ′кф

о

Порядок решения 1. Определяем удельное количество теплоты, воспринятое рабочей средой в котле, кДж/кг: ′ − h ′пп ) , Q к = D пе (h пе − h пв ) + D пп (h ′пп ′ - энтальпии соответственно пара на выходе из котла, где hпе, hпв, h ′пп , h ′пп питательной воды, пара на входе в промежуточный пароперегреватель и на выходе из него (определяются по термодинамическим таблицам воды и водяного пара). 2. Определяем располагаемую теплоту топки, кДж/кг:

Q рр = Q суш + Q в.внеш + Q тл , н где Q в.внеш - теплота воздуха, подогретого внешними источниками теплоты.

(

)

′ о − Н охв ; Q в.внеш = β′ Н ′кф

Q тл = t с.тл ⋅ с тл , Wp 100 − W p p суш + c стл , здесь W =W , c стл определяется по 100 100 приложению П.1 для бурого угля при заданной tс.тл. 3. Принимаем по справочнику удельные тепловые потери: q3=0,0%; q4=0,3%; q5=0,3%. Определяем абсолютные тепловые потери, кДж/кг: где с ртл =4,1868

34

Qi =

Q рp q i 100

.

4. Определяем потери теплоты с уходящими газами. По условию задачи схема сушки угля – разомкнутая; в этом случае, кДж/кг Q 2 = Н уг (1 − rотб ) + Н отб rотб . 5. Определяем потери теплоты со шлаками, кДж/кг: α шл (сϑ)шл А р Q6 = . 100 6. Определяем количество теплоты, внесенное в дымовые газы присосным воздухом, кДж/кг: Q хв = α уг H охв . 7. Составляем тепловой баланс котла, кДж/кг:

Q суш + Q в.внеш + Q тл + Q хв = н

Qк + Q 2 + Q3 + Q 4 + Q5 + Q6 , В суш

и вычисляем расход подсушенного топлива В суш .

ЗАДАЧА 4

Сравнить коэффициенты излучения факела ε ф в топках: - котла с уравновешенной тягой; - высоконапорного котла (рг=1,0 МПа). Принять в обоих котлах одинаковыми: топливо – природный газ (газопровод Серпухов-Ленинград); эффективная толщина излучающего слоя s=2,1 м; температура дымовых газов на выходе из топки ϑ′т′ = 1350 о С ; коэффициент избытка воздуха на выходе из топки α т =1,03.

35

Порядок решения 1. Находим по справочнику состав топлива и теоретические объемы воздуха Vво и дымовых газов: υ RO 2 ; υ oN 2 ; υ oH 2O , определяем Vго = υ RO2 + υ oN 2 + υ oH 2O ; определяем реальный объем дымовых газов Vг, м3/м3, и парциальный объем водяных паров υ H O , м3/м3, при коэффициенте избытка воздуха αт: 2

Vг = Vго + 1,0161(α т − 1)Vво ; υ H 2O = υ oH 2O + 0,0161(α т − 1)Vво . 2. Вычисляем объемные доли трехатомных газов:

rRO 2 =

rH 2O =

υ RO 2 Vг υ H 2O Vг

;

;

суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров rn = rRO 2 + rH 2O . 3. Определяем оптические свойства факела топки котла с уравновешенной тягой: 3.1. Произведение рпs, МПа·м, где рп – суммарное парциальное давление сухих трехатомных газов и водяных паров, МПа

(

)

р п = р г rRO 2 + rH 2O ; 3.2. Коэффициент kг,

1 МПа ⋅ м 36

⎛ 0,78 + 1,6rH 2O ⎞⎛ ϑ′′ + 273 ⎞ − 1⎟⎜1 − 0,37 т 3 ⎟ ; kг = ⎜ ⎜ 0,316 р s ⎟⎝ 10 ⎠ п ⎝ ⎠ 3.3. Коэффициент ослабления тепловых лучей сажистыми частицами kс, 1 , МПа ⋅ м р ⎛ ϑ′т′ + 273 ⎞C k c = 0,3(2 − α т )⎜1,6 − 0,5 ⎟ р ; 10 3 ⎝ ⎠Н

Ср

m СmН n . n Нр 3.4. Коэффициенты излучения, которые имел бы объем топки при заполнении ее светящимся или несветящимся факелом, соответственно εсв и εг для газообразного топлива

= 0,12∑

ε св = 1 − е −(k г rп + k c ) ; ε г = 1 − е − k г rп рs . 4. Определяем коэффициент излучения факела в топке котла с уравновешенной тягой:

ε фу = mε св + (1 − m )ε г , где m – коэффициент усреднения, определяемый долей топочного объема, BQ нр занятого светящимся факелом. При q V = ≤ 407 кВт/м3 для природного Vт 3 газа m=0,1; при qV≥1160 кВт/м для газа m=0,6. 5. Определяем оптические свойства факела топки высоконапорного котла: рпs (см. п. 3.1); коэффициенты kг, kс, εсв, εг (как в пп 3.2, 3.3, 3.4). 6. Определяем коэффициент излучения факела в топке высоконапорного котла ε фв (см. п. 4). 7. Сравниваем

ε фв ε фу

и делаем выводы.

37

ЗАДАЧА 5

Определить температуру дымовых газов на выходе из топки газоплотного котла при сжигании природного газа (газопровод Серпухов – Ленинград). Коэффициент избытка воздуха за топкой α т = 1,05 , температура холодного воздуха t хв = 30 о С , предварительный подогрев воздуха отсутствует. Принять рециркуляцию в топку дымовых газов с температурой ϑ рец = 322 о С и коэффициентом избытка воздуха α рец = 1,05 в количестве r=6,8%. Температура горячего воздуха после РВП t гв = 247 о С . КПД котла η = 94,34 %. Геометрические характеристики топки: площадь фронтовой стены Fф=386,5 м2; задней стены – Fз=337,3 м2; боковой стены – Fб=133,9 м2; пода – Fпод=143,1 м2; потолка – Fпот=44,8 м2; газового окна – Fокн=219,4 м2; на задней стене котла размещены 12 горелок и 6 лазов общей площадью Fгор=10,6 м2. Относительный уровень расположения горелок Хг=0,219. Экранные трубы пода покрыты шамотным кирпичом. Объем топки без зоны ширм Vт=2410 м3, с учетом зоны ширм Vтш = 2753 м3. Параметры пара и воды в котле такие же, как в задаче 3. Порядок решения 1. Определяем по справочнику объем сухих трехатомных газов υ RO 2 , теоретические объемы водяных паров υ oH 2O , азота υ oN 2 и воздуха Vво , м3/м3, вычисляем теоретический объем дымовых газов, м3/м3: Vго = υ RO2 + υ oN 2 + υ oH 2O . 2. Определяем действительные объемы дымовых газов и водяных паров, м3/м3: Vг = Vго + 1,0161(α т − 1)Vво ;

υ H 2O = Vго + 0,0161(α т − 1)Vво . 3. Определяем объемные доли сухих трехатомных газов и водяных паров и суммарную объемную долю трехатомных газов:

rRO 2 =

38

υ RO 2 Vг

;

rH 2O =

υ H 2O Vг

;

rп = rRO 2 + rH 2O . 4. Определяем отношение

Ср Нр

для заданного топлива:

Ср Н

р

= 0,12∑

m СmН n . n

5. Определяем располагаемую теплоту топки Q pp , кДж/м3:

Q pp = Q нр + Q фт + Q фв + Q пар . 6. Определяем количество теплоты, воспринятое рабочей средой в котле, кДж/с:

′ − h ′пп ) + D нп (h ′′ − h пв ) ; Q п = D пе (h пе − h пв ) + D пр (h ′ − h пв ) + D пп (h ′пп для данного котла Dпр=0,005Dпе; отбор насыщенного пара Dнп=0. 7. Определяем полный расход топлива на котел, м3/с:

В=

Q п ⋅ 100 Q pp η

.

8. Определяем адиабатную температуру горения ϑ a , оС. 8.1. Определяем полезное тепловыделение в топке Qт, кДж/м3:

Qт = где

Q pp (100 − q 3 − q 4 − q 6 ) 100 − q 4

+ Q в − Q в.внеш + Н рец r ,

Q в = (α т − Δα т − Δα пл )Н огв + (Δα т + Δα пл )Н охв ;

для

заданного

Δαт=Δαпл=0, Н огв определяется по справочнику при заданной t гв ; 39

котла

8.2. Определяем по справочнику теоретические энтальпии воздуха и газа у газа рециркуляции при его температуре ϑ рец : Н ов.рец и Н ог.рец , кДж/м3 и находим энтальпию газов рециркуляции Н рец , кДж/м3:

(

)

Н рец = Н ог.рец + α рец − 1 Н ов.рец 8.3. По справочнику определяем q3, q4, q6 для заданного топлива и вычисляем Qт по вышеприведенной формуле (п. 8.1); 8.4. Для определения ϑ а необходимо построить Н − ϑ − таблицу при температурах газов, близких к ϑ а . Задаемся температурами ϑ1 =1800оС и

ϑ 2 =2000оС; по справочнику определяем Н ог и Н ов при этих температурах и вычисляем действительные энтальпии воздуха и дымовых газов при заданном αт, кДж/м3: Н г = Н ог + (α т − 1)Н ов , действительные энтальпии газов рециркуляции

(

)

Н г.рц = Н ог.рц + α рец − 1 Н ов.рц ; (в данной задаче Н г = Н ог.рц , так как αт=αрец) и действительные энтальпии дымовых газов после смешения их с газами рециркуляции, кДж/м3: Н г.см = Н г + rН г.рц . 8.5. Определяем адиабатную температуру горения:

ϑа = ϑ1 +

Q т − Н1800 г.см 1800 Н г2000 .см − Н г.см

(ϑ 2 − ϑ1 ) .

9. Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания Vc ср , кДж/(м3·К) на выходе из топки:

40

Vc cp =

Q т − Н ′т′ ; ϑа − ϑ′т′

задаемся температурой газов на выходе из топки ϑ′т′ =1265оС. Принимаем две температуры, близкие к ϑ′т′ , например ϑ′т′1 =1200оС и ϑ′т′ 2 =1400 оС. Построим при этих температурах Н − ϑ − таблицу так же, как это сделано в п. 8.4, и определим по два значения Н ов , Н ог , Нг при αт, Нг при αрец и r, интерполируя последние значения (энтальпии смеси), определим энтальпию смеси при υ′т′ = 1265 о С , это и будет энтальпия газов на выходе из топки Н ′т′ . 10. Определяем число Больцмана Во:

Во =

ϕВVc cp ⋅ 1011 5,67ψ cp Fст Т 3а

.

10.1. Коэффициент сохранения теплоты

ϕ = 1−

q5 , η + q5

в нашем случае q 5 = 0,28 %; 10.2. Средний коэффициент тепловой эффективности топки

ψ ср =

∑ Fстi ψ i , ∑ Fстi

где Fстi - площадь i – го участка топки, м2; ψ i - коэффициент тепловой эффективности i – го участка топки ψ i = x i ξi ; хi – угловой коэффициент участка топки, для цельносварных экранов газоплотного котла хi=1; ξ i - коэффициент загрязнения i – го участка определяется по табл. П.2 приложения. При расположении в выходном газовом окне топочных ширм для плоскости, отделяющей топку от ширм, 41

ψ окн = ψ отк β , где β - коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами, определяется по графику приложения П.3; ψ отк = Fокн ⋅ х окн ⋅ ξ окн , ψ ср =

(

)

Fф хξ ф + Fз − Fгор хξ з + Fпот хξ пот + Fпод хξ под + Fокн ψ окн Fтоп

;

вычисляем число Во по п. 10. 11. Определяем абсолютную температуру дымовых газов на выходе из топки, К:

Т ′т′ =

Та ⎛а ⎞ 1 + М⎜⎜ т ⎟⎟ ⎝ Во ⎠

.

0, 6

11.1. Параметр распределения температур по высоте топки М М = А − ВХ т , значения А и В определяются по табл. приложения П.4. 11.2. Определяем коэффициент излучения топочной среды ат:

ат =

(

εф

ε ф + 1 − ε ф ψ ср

);

величину εф определяем так же, как в п. 3 задачи 4. 12. Определяем расчетную температуру дымовых газов на выходе из топки, оС ϑ′т′.расч = Т ′т′ − 273 . Если эта температура отличается от заданной (см. п. 9) более чем на 100 С, задаемся в п. 9 другим значением ϑ′т′ и все расчеты по пп. 9…12 о

выполняем заново до достижения условия ϑ′т′ − ϑ′т′.расч < 100 о С . 42

ЗАДАЧА 6

Определить температурный напор в поверхности нагрева кипящего экономайзера, если известно: температуры дымовых газов на входе в экономайзер и на выходе из него ϑ′ = 1030 о С и ϑ′′ = 680 о С ; массовое паросодержание среды в экономайзере х=0,35; расход воды Gв=2,78 кг/с, давление воды на входе в экономайзер рпв=18,05 МПа. Температура воды t пв = 300 о С . Порядок решения 1. По термодинамическим таблицам пара и воды определяем: - энтальпию питательной воды hпв, кДж/кг; - температуру кипения воды t ′ , оС; - энтальпию воды в состоянии насыщения при заданном давлении h ′ , кДж/кг; - удельную теплоту парообразования r, кДж/кг. 2. Определяем энтальпию пароводяной смеси при заданном паросодержании: h эк = h ′ + xr . 3. Определяем тепловосприятие экономайзера в некипящей части: Q1 = (h ′ − h пв )G в . 4. То же в кипящей его части: Q 2 = (h эк − h пв )G в . 5. Определяем температуру продуктов сгорания в сечении газохода, где t в = t ′ ; теплоемкость продуктов сгорания в зоне расположения экономайзера принимаем постоянной:

ϑпр = ϑ′ −

Q2 (ϑ′ − ϑ′′) . Q1 + Q 2

6. Определяем температурный напор в некипящей части экономайзера: Δt б = ϑпр − t ′ ; 43

Δt м = ϑ′′ − t пв ; Δt м =

Δt б − Δt м . ⎛ Δt б ⎞ ⎟⎟ ln⎜⎜ Δ t ⎝ м⎠

7. То же в кипящей части экономайзера: Δt б = ϑ′ − t ′ ; Δt м = ϑ пр − t ′ ; Δt к = (см.выше ) . 8. Определяем средний температурный напор экономайзера в целом:

Δt =

Q1 + Q 2 . Q1 Q 2 + Δt н Δt к

ЗАДАЧА 7

Определить предельное тепловосприятие одноступенчатого воздухоподогревателя (ВП) и температуру горячего воздуха за ним при сжигании нерюнгринского угля марки СС. Принять: меньший температурный напор Δt м = 77 о С ; температура воздуха на входе в ВП t ′в = 50 о С ; температура уходящих газов ϑ уг = 142 о С ; коэффициент избытка воздуха в уходящих газах α уг = 1,28 ; присосы воздуха в ВП Δα ВП = 0,03 ; коэффициент избытка воздуха за ВП β′′ = 1,17 ; коэффициент сохранения теплоты ϕ = 0,9972 . Порядок решения 1. По справочнику определяем теоретические энтальпии воздуха Н ов и продуктов сгорания Н ог при различных температурах: 100;200;300;400 оС. ′ , оС за ВП в 2. Задаемся предварительно температурой горячего воздуха t ′гв диапазоне 250…300 оС (для одноступенчатого ВП). Определяем теоретические ′ Н ′гв ′ о . Определяем балансовое энтальпии воздуха при t ′в Н ′во и при t ′гв тепловосприятие ВП, кДж/кг:

( )

( )

44

(

)

Δα ВП ⎞ о ⎛ ′ − Н ′во . Q б = ⎜ β′′ + ⎟ Н ′гв 2 ⎠ ⎝ 3. Определяем энтальпию и температуру продуктов сгорания на входе в ВП:

Н ′ВП = Н уг +

Qб − Δα ВП Н опрс , ϕ

где Н опрс - теоретическая энтальпия присасываемого воздуха, она определяется ′ + t ′в ) . по справочнику при температуре воздуха t cp = 0,5(t ′гв Энтальпия уходящих газов, кДж/кг

(

)

Н уг = Н οуг + α уг − 1 Н οхв , где Н оуг определяется по справочнику при температуре ϑ уг , Н охв - при температуре 30о С. По найденной Н ′вп и α ′вп = α уг - Δα вп определяем (по справочнику) температуру газов на входе в ВП ϑ′вп , оС. 4. Определяем средний коэффициент избытка воздуха в ВП: β = β′′ + 0,5Δα вп . 5. Определяем массовые теплоёмкости продуктов сгорания и воздуха на входе и выходе ВП, кДж/(кг·К): ′ ϑ′вп

(Vс )′г = Н вп ; (Vс )″г

=

Н уг ϑ уг

;

′o Н ′′ ο ; (Vс )″ в = гв . ′ t ′в t ′гв

(Vс )′в = Н

6. Определяем теоретическое тепловосприятие воздухонагревателя, кДж/кг:

45

ϑ уг теор Q вп =

⎡ (Vс )′ в ⎤ 0,5Δα вп (Vс )′ в − t ′в ⎢ + ⎥ ′ ″ ′ ″ ″ ⎢ (Vс ) г + 0,5Δα вп (Vс ) в ⎣ (Vс ) в (Vс ) г + 0,5Δα вп (Vс ) в ⎥⎦ . 1 1 − ϕ (Vс )′ + 0,5Δα (Vс )″ β(Vс )″

(Vс )″г

[

в

г

в

вп

]

7. Определяем предельное тепловосприятие ВП при заданном Δt м , кДж/кг:

Δt м Q пред вп

=

теор Q вп

−

1

β(Vс )″ в

(Vс )′г

(Vс )′ г + 0,5Δα вп (Vс )″в −

[

1

ϕ (Vс )′ г + 0,5Δα вп (Vс )″ в

]

.

8. Определяем предельную температуру горячего воздуха, 0С:

[t ′гв′ ]пред

Q пред ( Vс )′ в вп + t ′в = . ″ ″ (Vс ) в β(Vс ) в ЗАДАЧА 8

Определить тепловосприятие ширмового пароперегревателя (ШПП) и приращение энтальпии пара в нем при следующих условиях. Температуры газа на входе в ШПП ϑ′ =1060 оС, на выходе – ϑ′′ =950 оС; энтальпии соответственно Н ′ =11983 кДж/кг, Н ′′ =10605 кДж/кг; температура пара на входе ШПП t ′ =417оС, давление пара p′ =14,96 МПа, энтальпия пара h ′ =3047 кДж/кг, давление пара на выходе p′′ =14,67 МПа, эффективная толщина излучающего слоя s=0,84 м; давление в газоходе рг=0,1 МПа; rH2O=0,091, rп=0,231; безразмерная концентрация золы μзл=0,023; угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм φш=0,14. Тип мельниц - среднеходные. Топливо каменный уголь, расход Вр=9,76 кг/с; расход пара через ШПП D=136,81 кг/с. Поверхности входного и выходного газовых окон соответственно Fл.вх=52 м2, Fл.вых= 45 м2; интенсивность теплового потока в районе выходного окна топки qл.ш.=69,7 кВт/м2. Порядок решения. 1. Определяем тепловосприятие ШПП по уравнению теплового баланса, кДж/кг: 46

Q б = φ (Н ′ − Н ′′) − Q доп . 2. Определяем среднюю температуру продуктов сгорания, оС, К: ϑ ср = 0,5(ϑ′ + ϑ′′) , Т ср = ϑср + 273 . 3. Определяем коэффициент излучения запылённого газового объёма ε между секциями ШПП: ε=1 − e-kps, где kps – оптическая толщина запыленного газового потока kps = (k г rп + k зл μ зл )ps , ⎞⎛ ⎛ 0,78 + 1,6rH 2 0 Т ″⎞ kr = ⎜ − 1⎟⎜1 − 0,37 т3 ⎟ , ⎜ 0,316 p s ⎟⎜ 10 ⎟⎠ п ⎠⎝ ⎝ p п = рrп , Т ′т′ в данном случае равна ϑ′ ;

k зл =

43 ⋅ 10 3 ρ г 3

(TT′′ )

2

d 2з

,

ρ г - плотность дымовых газов принимается 1,3 кг/м3, d зл - средний по удельной поверхности диаметр золовых частиц определяется по справочнику, при использовании среднеходных мельниц d3=16мкм. 4. Определяем количество теплоты, поступающее через плоскость входного сечения ШПП Qл.вх, кДж/кг:

Q л.вх = 47

q л.ш. Fл.вх. . Вр

5. То же для выходного сечения ширм Qл.вых., кДж/кг:

Q л.вых

4 −11 Q л.вх (1 − ε )ϕ ш 5,67 ⋅ 10 εFл.вых Tср ξ п = + , β Вр

где β – коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами (принимается при ϑ′ , приложение П.3); ξ п - поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива, принимается равным 0,5 при сжигании угля и мазута; 0,7- при сжигании природного газа. 6. Определяем радиационное тепловосприятие ШПП из топки Qл.ш, кДж/кг: Qл.ш=Qл.вх-Qл.вых. 7. Определяем приращение энтальпии пара в ШПП за счёт конвективного и лучистого тепловосприятия ширм Δh ш , кДж/кг:

Δh ш = (Q б + Q л.ш ) ⋅

Вр Д

.

8. Определяем энтальпию пара на выходе ШПП h ′ш′ , кДж/кг: h ′ш′ = h ′ + Δh ш . 9. Определяем температуру перегретого пара на выходе ШПП t ′ш′ , оС по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара при давлении пара p′′ .

ЗАДАЧА 9

Рассчитать тепловые нагрузки по контурам естественной циркуляции парового котла. Расчетная схема циркуляции представлена на рис. 1. Топливо – каменный уголь, шлакоудаление твердое. Исходные данные для расчета: D=44,4 кг/с; Вр=4,98 кг/с; Qл=13821,97 кДж/кг; рб=11 МПа. Циркуляционные контуры образуют экраны с эффективными поверхностями нагрева:

48

фронтовой (передний) экран (три одинаковые панели) - (ψF)пф = 68,26 м2;

задний экран (три одинаковые панели) - (ψF)зф = 47,76 м2; боковые экраны (два экрана по три панели в каждом) - 2(ψF)б = 140,4 м2; панели боковых экранов имеют площади лучевоспринимающих поверхностей: панель, примыкающая к переднему фронту (ψF)б1 = 22,6 м2, средняя - (ψF)б 2 = 34,1 м2, панель, примыкающая к заднему фронту (ψF)б3 = 13,5 м2; потолочный экран (пароперегреватель в области топки) - (ψF)пот = 25,2 м2; выходное окно (расположены ширмы) - (ψF)окн = 20,8 м2. Энтальпия насыщенного пара h ′′ = 2705,4 кДж/кг; энтальпия питательной ′ = 1234,7 кДж/кг; удельная теплота воды после экономайзера h ′эко парообразования r=1154,2 кДж/кг; тепловосприятие труб, отводящих пароводяную смесь (ПВС) от заднего экрана Q от = 317 кВт; тепловосприятие затененных ширмами панелей боковых экранов Q зат = 501 кВт. Порядок решения 1. Определяем среднюю удельную поверхностей нагрева топки q , кВт/м2.

49

тепловую

нагрузку

радиационных

q= где

Bp Q л

∑ ψF

,

∑ ψF = (ψF)пф + (ψF)зф + 2(ψF)б + (ψF)пот + (ψF)окн .

2. Определяем тепловую нагрузку потолочного экрана Qпот, кВт: Q пот = qηв.пот (ψF)пот , где ηв.пот - коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки (приложение П.5). 3. Определяем тепловые нагрузки на стены топки. 3.1. Определим коэффициент распределения тепловосприятий стенами топки. Так как горелки расположены встречно на боковых стенах, тепловая нагрузка по стенам будет равномерной, т.е.

ηпф = η зф = ηб =

В р Q л − Q пот

q[∑ (ψF) − (ψF)пот ]

;

3.2. Тепловая нагрузка на экраны переднего фронта, кВт Q пф = qηпф (ψF)пв ; - заднего фронта и выходного окна, кВт

[

]

Q зф+окн = qη зф (ψF)зф + (ψF)окн ;

- боковых стен, кВт Q б = qηб 2(ψF)б ; 3.3. Проверка расчета

∑ Q = Q пф + Q зф+окн + Q б + Q пот

50

= ВрQ л ;

невязка

∑ Q − BpQ л ∑Q

не должна превышать 5 %.

4. Определим тепловые нагрузки по экранным панелям. 4.1. Коэффициенты тепловой неравномерности по ширине панелей ηш зависят от числа панелей и симметричности их расположения относительно центральной панели; по условиям задачи на всех стенах топки размещены по три панели, поэтому ηш.1 = ηш.3 , ⎛ 2 ⎞ ηш.2 = 3⎜1 − ηш.1 ⎟ ; ⎝ 3 ⎠ для крайних панелей ηш.1 = ηш.2 = 0,9 . 4.2. Тепловая нагрузка крайних панелей переднего фронта, кВт

Q пф1 = Q пф3 = qηпф ηш.1

1 (ψF)пф ; 3

4.3. Тепловая нагрузка средней панели переднего фронта, кВт

Q пф 2 = qηпф ηш 2

1 (ψF)пф ; 3

4.4. Проверка расчета 2Q пф1 + Q пф 2 = Q пф , где Qпф – см.п. 3.2; 4.5. Определяем тепловую нагрузку выходного окна излучением из топки Qокн, кВт: Q окн = qη зф ηв (ψF)окн , где ηв - коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топки Н (приложение П.5), определяем его для х = , где для середины выходного Нт окна топки Н=Нт; 51

4.6. Определяем общую тепловую нагрузку заднего экрана, кВт: Q зф = Q зф+окн − Q окн ; 4.7. Определяем тепловую нагрузку на крайние панели заднего фронта, кВт:

Q зф1 = Q зф3 =

Q зф ηш.1 3

;

то же на среднюю панель заднего фронта, кВт:

Q зф 2 =

Q зф ηш.2 3

;

4.8. Определим тепловые нагрузки «освещенной» факелом части боковых панелей (тепловая нагрузка части боковых панелей, «затененных» ширмами задана по условию задачи): - для задней боковой панели, кВт Q б 3 = qηб ηвб (ψF)б 3 , Нв , Нв и Нт указаны на Нт рисунке, Нв – средняя высота «освещенной» части экранов; - для передней боковой панели, кВт где ηвб определяется по приложению П.5, для х =

Q б1 = qηб (ψF)б1 ; - для средней боковой панели, кВт

Qб2 =

Qб − Q б 3 − Q б1 . 2

5. Определим тепловую нагрузку на все контура циркуляции (все панели), кВт:

52

Q = Q пф + Q зф + Q б + Q зат + Q от . 6. Определяем паропроизводительность всех контуров циркуляции, кг/с:

D∑ =

Q . r

7. Определим количество пара, поступающего в пароперегреватель, D, кг/с. В данном котле вся питательная вода после экономайзера поступает на дырчатый лист (промывочный щит), часть пара расходуется на подогрев воды в барабане до кипения, поэтому в пароперегреватель поступит пар в количестве

D=

Q . ′ h ′′ − h ′эко

8. Передний фронт состоит из трех контуров циркуляции (по числу панелей). Разобьем контура переднего фронта на характерные участки: 1 – й участок – скат «холодной» воронки; 2 – й, 3 – й, 4 – й участки – вертикальная часть экрана; 5 – й участок – необогреваемые пароотводящие трубы. Номера участков и их высоты указаны на рисунке (стр. 49). Участок 2 – часть экрана вблизи ядра факела. 9. Определим коэффициенты неравномерности тепловосприятия участков 1, 2, Н Н Н 3, 4, (приложение П.5) ηв1 , ηв 2 , ηв3 , ηв 4 для х 1 = 1 ; х 2 = 2 ; х 3 = 3 ; Нт Нт Нт Н х4 = 4 . Нт 10. Определим тепловые нагрузки по участкам, кВт: Н 1 – й участок - Q1 = Q пф1ηв1 1 , Н где высота Н=27300 мм (см. рисунок); Н 2 – й участок - Q 2 = Q пф1ηв 2 2 ; Н Н 3 – й участок - Q 3 = Q пф1ηв3 3 ; Н Н 4 – й участок - Q 4 = Q пф1ηв 4 4 . Н 11. Проверка расчета любого участка, например третьего: Q 3 = Q пф1 − Q1 − Q 2 − Q 4 . 53

ЗАДАЧА 10

Выбрать дымосос для котла, работающего при следующих условиях; расход дымовых газов перед дымососом Vг = 218 ⋅ 10 3 м3/ч при температуре газов перед дымососом ϑ = 140 о С , давлении газов hбар=760 мм рт.ст. (0,103 МПа) и их плотности ρг=0,135 кг/м3; перепад полных давлений в газовом тракте ΔНп=2,22 кПа при среднем барометрическом давлении в месте установки котла h бар = 730 мм рт.ст. (0,0989 МПа). При решении этой задачи необходимо пользоваться книгой «Аэродинамический расчёт котельных установок: Нормативный метод. – Л.: Энергия, 1977», ссылки на нее приведены ниже. Порядок решения 1. Определяем необходимую расчетную производительность дымососа с учетом условий всасывания, т.е. избыточного давления (разрежения) и температуры дымовых газов перед дымососом, м3/ч:

Q p = β1

Vг ⋅ Z

h бар , β 2 Н вх h бар ± 13,6

где β1 и β2 – коэффициенты запаса по производительности и давлению, β1=1,1, β2=1,2; Z – количество одинаковых, работающих параллельно дымососов, принимаем Z=1; h бар принимается по рис. 2 - 6 нормативного метода; Нвх – разрежение (-) или избыточное давление (+) во входном сечении дымососа, при давлении меньше 3 кПа (как в данной задаче Нвх=0). 2. Определяем необходимое расчетное полное давление, которое должен развивать дымосос, кПа: Н р = β 2 ΔН п . Чтобы произвести выбор дымососа по рабочей характеристике, приведённой в каталоге завода - изготовителя, полное расчетное давление Нр необходимо привести к условиям, для которых составлена рабочая характеристика, по формуле, кПа: Н пр р = КρН р , 54

где Кρ – коэффициент приведения

Кρ =

0,132 273 + t ⋅ ⋅ ρ о 273 + t хар

h бар

h , β 2 Н вх ± 13,6

где ρо≡ρг; t≡ ϑ ; tхар – температура газов, для которой составлена рабочая характеристика дымососа, приведенная в каталоге завода – изготовителя или в нормативном методе (tхар=100 оС или tхар=200 оС); Нвх=0 для данной задачи (см. выше). 3. По двум параметрам (Qp и Н пр р ) выбираем в каталогах дымососы. В Нормативном методе для выбора используем рис. VII-31 и VII-33; расчетным параметрам могут соответствовать несколько типов дымососов, характеристики которых определены при различных tхар, оС и разных частотах вращения n, с-1. Для конкретной температуры tхар. и производится расчет Кρ и Н пр р . 4. Определяем оптимальный из выбранных дымососов. Для этого необходимо сравнить численные значения их эксплуатационной экономичности, построив ⎛ D ⎞ ⎟⎟ , где D изменяется: для каждого выбранного дымососа графики η э = f ⎜⎜ D ⎝ ном ⎠ (1,14; 1,0; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6) Dном. На рис.VII-39…VII-68 Нормативного метода приведены графики аэродинамических характеристик дымососов для определённых температур tхар, оС и частот вращения n, с-1. На этих графиках представлены зависимости Нр=f(Qр) и нанесены кривые характеристик газового тракта котельной установки Н=f(φ), где φ – углы поворота направляющего лопаточного аппарата дымососа, и кривые КПД ηэ=f(Нр, Qр). Для упрощения ⎛ D ⎞ ⎟⎟ принимается линейная зависимость расхода Q=f(D) и построения η э = f ⎜⎜ D ⎝ ном ⎠ квадратичный закон изменения перепада давлений ΔНп=f(D). Каждой точке характеристики газового тракта Н=f(Qр) соответствует определённое значение эксплуатационного КПД дымососа.

55

ПРИЛОЖЕНИЯ П.1. Теплоемкости топлив

а. Сухая масса твердого топлива с стл , кДж/(кг·К) Топливо Температура, оС 0 100 200 Антрацит и тощий уголь 0,921 0,963 1,047 Каменный уголь 0,963 1,089 1,256 Бурый уголь 1,089 1,256 1,456 Сланцы 1,047 1,130 1,298 Фрезерный торф 1,298 1,507 1,800

300 1,130 1,424

б. Рабочая масса твердого топлива, кДж/(кг·К)

W с ртл =4,1868

p

100

+ c стл

100 − W p 100

в. Жидкое топливо (мазут), кДж/(кг·К) при tтл<100 оС при tтл>100 оС

стл=1,89+0,0053tтл; cтл=1,30+0,0112tтл,

где tтл – температура мазута. г. Газообразное топливо, кДж/(м3·К) с г.тл = 0,01(c Н 2 Н 2 + c СО CО + c СН 4 СН 4 + c С2Н6 С 2 Н 6 + c С3Н8 С 3 Н 8 + c С4Н10 С 4 Н10 + + c С5Н12 С 5 Н12 + c N 2 N 2 + c CO2 CO 2 + c H 2S H 2S) + 0,00124 ⋅ c H 2O ⋅ d г.тл , где Н2, СО2, СН4… - содержание компонентов в газообразном топливе, % c H 2 , c CO , c СН 4 … - теплоемкости горючих и негорючих составляющих газообразного топлива, кДж/(м3·К) dг.тл – влагосодержание газообразного топлива, г/м3.

56

t, oC 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

д. Средняя теплоемкость горючих газов, кДж/(м3·К) c CO c Н2 c H 2S c СН 4 c С2Н6 c С3Н 8 c С4Н10 1,300 1,303 1,307 1,314 1,328 1,343 1,357 1,372 1,386 1,397 1,411

1,278 1,289 1,300 1,300 1,303 1,307 1,307 1,310 1,314 1,325 1,328

1,508 1,534 1,562 1,595 1,634 1,670 1,710 1,746 1,782 1,818 1,850

1,548 1,642 1,757 1,883 2,012 2,138 2,261 2,380 2,495 2,603 2,700

2,210 2,495 2,776 3,046 3,308 3,557 3,776 3,985 4,183 4,363 4,529

3,049 3,510 3,964 4,370 4,759 5,094 5,429 5,724 5,987 6,232 6,462

4,129 4,705 5,256 5,774 6,268 6,689 7,114 7,484 7,808 8,114 8,402

c С5Н12 5,130 5,836 6,516 7,135 7,740 8,255 8,784 9,230 9,626 9,990 10,346

е. Средняя теплоемкость воздуха и газов, кДж/(м3·К) t, oC с СО 2 сN2 сО 2 с H 2O св с cв 0 1,6010 1,2955 1,3069 1,4954 1,2981 1,3198 100 1,7016 1,2968 1,3186 1,5063 1,3014 1,3253 200 1,7887 1,3006 1,3362 1,5235 1,3081 1,3328 300 1,8641 1,3077 1,3571 1,5436 1,3182 1,3433 400 1,9312 1,3173 1,3785 1,5666 1,3299 1,3555 500 1,9902 1,3286 1,3990 1,5909 1,3437 1,3693 600 2,0426 1,3412 1,4179 1,6161 1,3576 1,3840 700 2,0900 1,3546 1,4355 1,6425 1,3718 1,3986 800 2,1327 1,3680 1,4510 1,6693 1,3852 1,4124 900 2,1708 1,3806 1,4657 1,6969 1,3986 1,4259 1000 2,2052 1,3928 1,4786 1,7242 1,4108 1,4384 1100 2,2366 1,4045 1,4904 1,7514 1,4225 1,4594 1200 2,2655 1,4154 1,5017 1,7782 1,4338 1,4623 1300 2,2915 1,4263 1,5117 1,8042 1,4443 1,4736 1400 2,3154 1,4359 1,5214 1,8293 1,4539 1,4841 1500 2,3372 1,4451 1,5306 1,8541 1,4631 1,4937 1600 2,3573 1,4539 1,5390 1,8775 1,4719 1,5029 1700 2,3761 1,4623 1,5474 1,9010 1,4799 1,5113 1800 2,3933 1,4698 1,5553 1,9228 1,4879 1,5189 1900 2,4092 1,4770 1,5629 1,9437 1,4950 1,5268 2000 2,4239 1,4837 1,5704 1,9643 1,5021 1,5340 2100 2,4377 1,4904 1,5771 1,9840 1,5084 1,5411 2200 2,4503 1,4962 1,5842 2,0024 1,5147 1,5474 2300 2,4620 1,5021 1,5909 2,0204 1,5205 1,5536 здесь с cв и с в - теплоемкости соответственно сухого и влажного воздуха. 57

П.2. Коэффициент загрязнения экранов

Тип экрана

Открытые гладкотрубные и плавниковые (мембранные) настенные экраны

Род топлива Газообразное топливо Мазут АШ и ПА при … ≥ 12%, тощий уголь при … ≥ 8%, каменные и бурые угли, фрезторф Экибастузский уголь при R90 ≤ 15% Бурые угли с Wп>3,3% при газовой сушке и прямом вдувании Сланцы северо-западных месторождений без применения водяной обмывки То же с учетом водяной обмывки

Ошипованные экраны, покрытые хромитовой Все топлива массой, в топках с твердым шлакоудалением Экраны, покрытые Все топлива шамотным кирпичом

Коэффициент ξ 0,65 0,55 0,45 0,35…0,40 0,55 0,25 0,30

0,20

0,10

П.3. Коэффициент β

1 – для твердого топлива; 2 – для мазута; 3 – для газообразного топлива 58

П.4. Значения коэффициентов А и В

Сжигаемое топливо, топочное устройство Газ и мазут Высокореакционное твёрдое топливо, камерная топка; все виды твёрдого топлива, слоевая топка Малореакционные твёрдые топлива, каменные угли с повышенной зольностью, камерная топка

Коэффициент А В 0,54 0,20 0,59

0,50

0,56

0,50

П.5. Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки

Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки: а – газомазутные топки; б – пылеугольные топки с твердым шлакоудалением; - АШ, тощие и каменные угли, сушонка бурого угля; - бурые угли, фрезторф.

59

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Содержание дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Содержание дисциплины по ГОС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Структура изучения дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Рабочая программа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Тематический план лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Темы практических занятий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Темы лабораторных работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Задания на контрольные работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Задание для курсового проекта «Реконструкция парового котла» . . . . . . 5. Практические работы и методические указания к их выполнению . . . . . Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 4 5 6 24 24 25 25 25 28 31 56

Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.1997г. Санитарно – эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 2003 г.

Подписано в печать Б.кн.-журн.

П.л. 3,5

Формат 60x84 1/16 Б.л 1,75

Тираж 250

РТП РИО СЗТУ Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5 60