Глава 1 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ПАРОГЕНЕРАТОРА. 1-І. МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ПАРОГЕНЕРАТОРА. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

Различают конструктивный и поверочный тепловые расчеты. Их методика в основном общая. Разница заключается в целях расчета, искомых величинах и последовательности его выполнения. Целью конструктивного расчета является разработка проекта нового парогенератора на заданные производительность, параметры пара и топливо. Поверочный расчет выполняют для существующего парогенератора. По имеющимся конструктивным характеристикам парогененератора при заданных нагрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, к. п. д. агрегата, расход топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов. В пособии излагается методика поверочного теплового расчета парогенератора и конструктивного расчета его отдельных элементов. Если условия задания мало отличаются от условий, на которые рассчитан типовой парогенератор, то общая компоновка и основные узлы типового парогенератора сохраняются. В этом случае поверочным расчетом определяют технические показатели агрегата при работе с заданными условиями и при необходимости намечают мероприятия по реконструкции отдельных участков парогенератора. Содержание реконструкции определяется конструктивным расчетом участков парогенератора, подлежащих реконструкции. При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с увеличением его паропроизводительности, изменением параметров пара или с переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов парогенератора. Однако основные части парогенератора и его общая компоновка, как правило, сохраняются, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора. В этом случае проводят поверочный расчет тех элементов, которые не изменяются, и конструктивный — реконструируемых элементов. 1 Курсовой проект состоит из расчетнопояснительной.записки с тепловым расчетом агрегата, компоновочных чертежей парогенератора и некоторых отдельных его узлов, выполняемых по заданию руководителя. Расчетно-пояснйтельная записка выполняется чернилами на бумаге форматом А4 (297 X 210 мм). В начале записки должна быть помещена кратная техническая характеристика парогенератора с описанием циркуляционной системы и сепараиионных устройств. Топка, перегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель описываются кратко по ходу расчета. Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснениями производимых действий. Расчетные формулы парогенератора сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат вычисления. При выполнении теплового расчета значения ряда величин, например коэффициентов избытка воздуха в топке и газоходах, коэффициентовтепловой эффективности и использования конвективных поверхностей и других, принимаются ..ориентировочные, с тремячетырьмя значащими цифрами. Поэтому стремиться к повышению точности расчета введением пятиили шестизначных величин, даже если они получены в результате сложения большой величины с* малой, нецелесообразно. Полученные величины следует округлять. В процессе выполнения расчета необходимо записывать и анализировать единицы исходных и получаемых величин, тщательно следя за тем, чтобы они соответствовали принятой системе единиц. Нужно твердо запомнить, что единицы измерения в правой и левой частях любых формул и уравнений должны быть одинаковыми, а операции сложения и вычитания можно производить только с величинами, имеющими одинаковые единицы. Анализ единиц исходных и расчетных величин дает возможность выявить ряд ошибок, часто допускаемых при выполнении расчетов. Объемы и энтальпии воздуха и газов, тепловой баланс парогенератора и тепловосприятие отдельных участков и газоходов принято рассчитывать на 1 кг твердого или жидкого топлива (м3/кг, кДж/кг) и на 1 м3 газообразного топлива (м3/м3, кДжЛг). В этом случае объем газз принимается приведенный к нормальным условиям (р = 0,1 МПа, / = = 0=С). При определении скорости движения газов объем подсчитывают. с учетом действительных давления и температуры в соответствующем газоходе, отличающихся от нормальных условий [20]. Обозначения используемых в пособии величин в основном соответствуют [32]. Строчными буквами обозначаются объемы, энтальпии, теплоемкости, количества теплоты и другие, отнесенные к 1 кг (1 м3) рабочего тела (вода, пар, воздух), прописными — те же величины, отнесенные к 1 кг (1 м3) топлива. Например, энтальпия 1 кг пара пли ЕОДЫ — і кДж/кг, 1 м3 воздуха — і кДж/м3; энтальпия воздуха или продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг (1 м3) топлива,— / кДж/кг (кДж/м3); тепловосприятие рассчитываемой поверхности нагрева — С> кДж/кг (кДж/м3). Температура греющего теплоносителя, т. е. продуктов сгорания топлива, обозначается Ф, а нагреваемых теплоносителей (вода, пар, воздух) — /°С. -Индексы, как правило, ставятся вни. зу основного обозначения справа. Например, энтальпия газов в газоходе перегревателя /пе, энтальпия воздуха /8, объем продуктов сгорания Уг. Верхние индексы применяются в следующих случаях: а) когда они относятся > мг-се топлиу'пример содержанье -п \да, азота в }...бочсм і Ыр- • б) для обозначения теоретической величины (вверху ставится нуль), например теоретически необходимый объем воздуха V0; в) при обозначении какой-либо величины на входе в рассчитываемый участок или на выходе из него (вверху обозначения ставятся соответственно один или два штриха). Например, температура газов на входе .в газоход перегревателя Фпе, на выходе из него Ф„е. В пределах расчета данного элемента агрегата индексы, указывающие на элемент, не ставятся. В случае сложных схем включения перегревателей, экономайзеров и воздухоподогревателей с делением на части (ступени) расчетные ступени и участки нумеруются римскими цифрами по ходу нагреваемой среды (пара, воды, воздуха).

Например, энтальпия воды на выходе из первой ступени экономайзера обозначается ?[эк. Для обозначения разности величин слева от их основного обозначения ставится греческая буква Д. Например, изменение коэффициента избытка воздуха в газоходе — Да, температурный напор.— Дг.. 1—2. РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ Для выполнения поверочного или поверочно-конструктивного расчета парогенератора заданного типа необходимы следующие сведения и исходные данные: 1. Типоразмер (наименование серии) парогенератора. 2. Паропроизводительность агрегата' ?>, т/ч (кг/с)*. ' 3. Непрерывная продувка в процентах от паропроизводительности агрегата р, %. 4. Давление пара у главной паровой задвижки рп, МПа. 5. Температура перегретого пара I °С 6. Температура питательной воды перед экономайзером *п.в. °С. 7. Вид топлива и его основные характеристики. 8. Способ сжигания топлива и тип топки- 9. Вид хвостовых поверхностей нагрева и их компоновка. 10. Температура уходящих газов Фух,°С. ( С переходом на единицы СИ целесообразнее ^ < -чзовать парогенератор его тепловой Ь -.('З-'"'1 выраженной в мегаваттах [181. тов и полуантрацитов, кускового торфа, сланца и древесных отходов 132]. Не рекомендуется применять слоевые топки для сжигания антрацитового штыба, рядовых антрацитов, тощих ка- менных углей, а также высоковлажных бурых углей с >• 3,4, фрезерного торфа и отходов углеобогащения, так как они не обеспечивают надежное и эко- номичное сжигание топлива. В.табл. I—1 указаны рекомендуемые типы слоевых топок в зависимости от вида сжигаемого топлива и паропроиз- водительности агрегата. Камерные топки для сжигания жид- ких и газообразных топлив применяют- ся в агрегатах любой паропроизводи- тельности, а для сжигания пылевидных твердых топлив — в агрегатах паропро- изводительностью Б 25 т/ч. При выборе типа камерных топок в зависимости от вида сжигаемого топли- ва и паропроизводительности агрегата пользуются табл. 1—2 [32]. 11. Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель С„, °С и на выходе из него Глп, °С. Исходные данные 1—7 всегда известны из задания на проектирование, а данные 8—10 могут быть не указаны. В этом случае их принимают самостоятельно. Необходимые для расчета конструктивные характеристики агрегата и его элементов выбирают из чертежей и технических условий на заданный парогенератор, а также из заданных или принятых самостоятельно топочного устройства, экономайзера, воздухоподогревателя. 1—3. ВЫБОР ТИПА ТОПКИ Выбор типа топки производится в тех случаях, когда топка типового или существующего парогенератора не удовлетворяет условиям задания на проектирование. В агрегатах малой и средней паропроизводительности применяются слоевые и камерные топки. Слоевые топки просты в эксплуатации, могут устойчиво работать в большом диапазоне нагрузок, стоимость установки и эксплуатации их ниже, чем камерных. Слоевые топки целесообразно использовать в агрегатах паропроизводительностью ?> < 35 т/ч при сжигании грохоченых и рядовых углей .с выходом летучих на горячую массу Уг > >• 20% не содержанием мелочи 0—6 мм не более 60%,. сортированных антрацита б л и ц а I—1. Рекомендуемые типы слоевых топок Вид топ- Паропронзводктельность агрегата А. т/ч лива 2.5—4 6.0 10—35 Антрацит АС и АМ Топки с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками (типа ПМЗ-РПК)' Топки с цепной 'решеткой прямого хода и самотечной подачей топлива Камеяные и бурые угли ' Топки с пневмомеханическими забрасывателями к цепной решеткой обратного хода Топка ПМЗ-РПК Топки с пневматическими забрасывателями и цепной решеткой прямого хода Торф куско- ао.'і Шахматные топки ? с наклонной решеткой Шахтко-цепная топка 1 В агрегатах пзропронзводмтельностью О < 2 т/ч применяются топки с решетками из поворотных ко-. | .госников РПК н ручным забросом топлива. . ^т Каменные угли с выходом летучих: Vе < 25% >25 >50 >25 Vе > 25% Бурые угли То же Фрезерный торф -ьг Г 1 Пылеугольная с твердым шлакоудалением и размолом топлива в барабанно-шаровой или среднеходнон шаровой мельнице Пылеугольная с твердым [олакэудалением и размолом топлива в сре;неходной клн быстроходной (ыс.-отк> вой) ыеяьапе Шахтко-мгльетч^ия] топка^нли" тег.к; с мелю—ими венти ляГ-оами с тзе?дым шл акоудалгнием Пневматическая ~~ка ИКТИ систгль Щерцзеза Я1ахтнс-«льяичЕая топкз с т~~ г^.-.-'кэудзлеи'.ем ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ. ТЕМПЕРАТУРЫ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ И ВОЗДУХА Парогенераторы паропроизводительностью ?> < 10 т/ч поставляются котлостроительными заводами без хвостовых поверхностей нагрева. Вид последних и их компоновка определяются при разработке проекта установки парогенератора. Согласно [351 хвостовые поверхности нагрева парогенератора — экономайзеры и воздухоподогреватели — должны иметь все агрегаты паропроизводительностью Б ;> 2,5 т/ч при температуре газов за испарительными пучками более 250° С. В парогененраторах малой паропроизводительности применяются как комбинированные хвостовые поверхности, состоящие из экономайзера и воздухоподогревателя, так и один только экономайзер или воздухоподогреватель. В агрегатах паропроизводительностью ?> < 10 т/ч устанавливать комбинированные хвостовые поверхности нагрева нецелесообразно, так как их трудно компоновать с маломощными парогенераторами, а их установка повышает капитальные затраты и усложняет эксплуатацию парогенераторов. Поэтому такие парогенераторы обычно имеют лишь одну поверхность нагрева — экономайзер или воздухоподогреватель. Воздухоподогреватель устанавливают при сжигании высоковлажных бурых углей марки Б1, фрезерного торфа и древесных отходов, когда подогрев воздуха необходим для интенсификации и устойчивости процесса горения и повышения к. п. д. топки. Применяются экономайзеры чугунные ребристые системы ВТИ и стальные гладкотрубные кипящего и некипящего типов или комбинированные, состоящие из чугунных ребристых труб в нижней «холодной» части и стальных труб в верхней части. Правилами котлонадзора чугунные экономайзеры разрешается применять при рабочем давлении в барабане парогенератора р6 < 2,2 МПа. Они просты и надежны в эксплуатации, более устойчивы против внутренней и внешней коррозии, чем стальные. Стальные экономайзеры в агрегатах паропроизводительност ,ю D < 10 т/ч применяются г дК0> т^х МОЖно использовать Б пароге->аТС ах; работающих на •азе1 мпг рой. воды на чходе НАГ С и выше или в качестве второй (по ходу воды) ступени экономайзера, если по расчету требуется установка экономайзера кипящего типа.

Температуры уходящих газов и подогрева воздуха должны быть увязаны с заданным видом топлива, намеченным типом топки, видом и компоновкой хвостовых поверхностей нагрева парогенератора. При выборе температуры уходящих газов следует учитывать возможность коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева при конденсации на них водяных паров, содержащихся в дымовых газах. Интенсивность образования влаги на низкотемпературных поверхностях и их коррозия зависят от содержания влаги и серы в топливе. Поэтому при сжигании высоковлажных или высокосернистых топлив температура-уходящих газов выбирается более высокой. Для парогенераторов с хвостовыми поверхностями рекомендуемые температуры уходящих газов указаны в табл. 1—3. Большие значения следует принимать для агрегатов меньшей паропроизводительности. Если для предварительного подогрева воздуха предусматривается у станов-' ка воздухоподогревателя со .стеклянными трубами, то температуру уходящих газов рекомендуется принимать на 20—25° С ниже значений, указанных, в табл. 1—3. В табл. 1—4 приведены рекомендуемые температуры воздуха в зависимости от типа топки, вида топлива и паропроизводительности агрегата. Меньшие значения следует принимать для агрегатов меньшей паропроизводительности. Температура подогрева воздуха определяет компоновочную схему воздухопо- Таблица 1—3. Рекомендуемые температуры уходящих газов Л сс ух Паропроизводительностъ Вид топлива агрегата О, т/ч <10 10—20 >20 Твердое сухое 140—160 120—140 130—150 150—170 130—150 140—160 (В7П<1,5) То же, влажное (Ц7П = = 1.5-*-5) 160—180 160—180 150—170 140—160 130—150 120—140 150—170 140—150 130—150 То же, высоковлажиое (дет > >5) Мазут Природный газ догревателя и экономайзера. Если температура горячего воздуха ниже 250° С для влажных топлив (\ГП > 3,6) и ниже 300е С для сухих, то рекомендуется применять одноступенчатый подогрев воздуха. В этом случае весь воздухоподогреватель устанавливают после экономайзера или до него, т. е. применяют последовательную компоновку хвостовых поверхностей. Если температура горячего воздуха выше указанных значений, то применяют двухступенчатый подогрев воздуха. В этом случае воздухоподогреватель делят на две части (ступени) — первую, или входную по воздуху (называемую «холодной»), и вторую, выходную (называемую «горячей»). Первую ступень воздухоподогревателя располагают .за экономайзером, вторую — перед ним или между его частями (ступенями). Такое расположение хвостовых поверхностей называется «в рассечку» При компоновке хвостовых поверхностей «в рассечку» деление экономайзера на части (ступени) применяется для парогенераторов, не имеющих развитых испарительных пучков. При расчете парогенератора, имеющего хвостовые поверхности нагрева, температуру горячего воздуха следует выбирать, исходя из приведенных рекомендаций и особенностей компоновки экономайзера и воздухоподогревателя. Если применяется одноступенчатая компоновка, то температуру горячего воздуха следует выбирать не более 260—300 С, а при компоновке «в рассечку» — выше указанных значений. Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель *вп обычно равна температуре воздуха в котельной, т. е. 25—30 С. Однако при сжигании высоковлажных (Ц7П > 3,6) и сернистых топлив (например, сернистых мазутов), дымовые газы которых имеют высокую температуру точки росы, на трубах воздухоподогревателя, омываемых холодным воздухом, конденсируются водяные пары и происходит интенсивная коррозия металла. Для предотвращения последней холодный воздух перед стальным воздухоподогревателем следует подогревать до 50—60е С при сжигании высоковлажных твердых топлив и до 80—90е С при сжиганий мазутов. Для предварительного подогрева воздуха иногда используют паровые калориферы или рециркуляцию части горячего воздуха во всасывающий патрубок вентилятора. Подогрев воздуха в паровом калорифере и рециркуляция горячего воздуха вызывают понижение экономичности парогенератора за счет повышения температуры уходящих газов и поэтому применяются редко. В настоящее время получает распространение предварительный подогрев воздуха в воздухоподогревателё'ю стеклянными трубами. В этомм^лучуг«"подо-, грев воздухя/существляется Т^ *1 у~тдящи'х газо^ в результате чё емп: т р.ч ,;х хжается, а эконом ине! .ра повышается. В агрегатах промышленного типа для уменьшения сернокислотной коррозии воздухоподогреватель иногда устанавливают перед экономайзером. 1—5. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ' ПАРОГЕНЕРАТОРА Прежде чем приступить к тепловому расчету, необходимо четко уяснить общую компоновку всего парогенератора и направление движения сред, участвующих в теплообмене (дымовые газы, вода, пар, воздух). Для этого составляют схему парогенератора, на которую наносят все его основные элементы (топку, перегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель). Для парогенераторов с горизонтальными газоходами (ДКВ, ДКВр, КЕ, ДЕ) схему составляют в двух проекциях (продольный и горизонтальный разрезы), для остальных парогенераторов — в одной проекции (продольный разрез). На схеме указывают давление питатель ной воды во входном коллекторе экономайзера, давление в барабане и давление пара в выходном коллекторе. При использовании предварительного подогрева воздуха перед стальным воздухоподогревателем, например в паровом калорифере или в воздухоподогревателе со стеклянными трубами, на схеме указывают принятый способ подогрева и температуру воздуха после подогревателя. Если кет точных данных о давлении в различных участках пароводяного тракта парогенератора, ? то его можно определить ориентировочно, если принять гидравлические сопротивления экономайзера и перегревателя по 10% от давления в барабане. В этом случае давление в барабане рб =; 1,1 рп, а давление во входном коллекторе экономайзера рэк =1 1, 1 рб, где рп —давление пара в выходном коллекторе, указанное в задании на проектирование. На рис. 1—1 и 1—2 даны примеры схем парогенераторов ТП-35У и ДКВр.