Расчет котельного агрегата ДКВР 10-13 и экономайзера

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теплогенерирующие установки»

на тему: «Расчет котельного агрегата ДКВР 10-13 и экономайзера»

Выполнил: ст. гр. 0ТГ 41з

Фаттахова Л.Г.

Руководитель проекта:

Ланцов А.Е.

2014 г.

Содержание

Введение

1. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при б=1,0

2. Котел. Описание котла типа ДКВр

2.1 Топка. Выбор топочного устройства. Описание топочного устройства и топочного объема

2.1.1 Расчетные характеристики топки

2.1.2 Определение коэффициентов избытка воздуха и средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева

2.1.3 Расчет энтальпий продуктов сгорания. Построение диаграммы

2.1.4 Тепловой баланс и расход топлива

2.1.5 Тепловой расчет топки

2.2 Конвективные (кипятильные) пучки

2.2.1 Расчет конвективных пучков

3. Описание конструкции экономайзера

3.1 Расчет водяного экономайзера

4. Определение расчетной невязки теплового баланса

5. Сводная таблица теплового расчета котлоагрегата

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В данной курсовой работе выполнен проверочно-конструкторский расчет стационарно парового вертикально двухтрубного котельного агрегата ДКВР 10-13, который состоит из: котла, камерной топки и водяного экономайзера.

Для топочной камеры и конвективных котельных пучков выполнен проверочный расчет.

Для водяного экономайзера - конструктивный расчет.

Также разрабатывается проект котельного агрегата с экономайзером.

По заданию даны следующие характеристики котельного агрегата ДКВР 10-13

1) поверхность нагрева, установленная за котлом - экономайзер

2) номинальная паропроизводительность котла - 10 т/ч

3) давление пара - 14 атм (ата)

3) температура питательной воды (после деаэратора) - 70 ⁰С

4) вид топлива и месторождение - газопровод Саратов -Москва

5) способ сжигания топлива - в факеле

6) температура наружного воздуха (в котельной) - 25 ⁰С

В начале расчета производится выбор типа топки по исходным данным.

Во второй главе проводится расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при б=1, то есть мы берем, что в топочную камеру подается в тех количествах, которые ему необходимы. Для этого рассчитывается теоретическое количество воздуха необходимое для полного сгорания топлива и минимальный объем продуктов сгорания, которые получились бы при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха.

В третьей главе находятся коэффициенты избытка воздуха, объемы продуктов сгорания по газоходам для этого котельный агрегат делят на самостоятельные участки: топочную камеру, конвективные испарительные пучки и экономайзер.

В четвертой главе рассчитываются энтальпии продуктов сгорания также для разных участков.

В пятой главе строится J-и диаграмма продуктов сгорания.

В шестой главе вычисляется полезно израсходованное тепло в котлоагрегате, постоянный и расчетный расходы топлива.

В следующих двух главах оценивается неизвестная температура и энтальпия газов. Решая уравнение теплового баланса, определяется тепловосприятие поверхности нагрева (кипятильных пучков) и конечная энтальпия среды. Далее рассчитывается коэффициент теплопередачи и температурный напор, по уравнению теплообмена определяется вторичная величина тепловосприятия поверхности нагрева.

В девятой главе проводится конструктивный расчет водяного экономайзера, т. е. находится поверхность нагрева, число и ряд труб. Далее определяется расчетная невязка теплового баланса, она не должна превышать 0,5 %.

В конечном итоге приводится таблица теплового расчета котлоагрегата.

Природный газ

Газообразное топливо подразделяется на: природное и искусственное.

В данном курсовом проекте используется природный газ. Природными газами называют смеси горючих газов, добываемых из недр земли. Различают чисто газовые месторождения, из которых газ добывается без примеси нефти, и нефтегазовые месторождения, из которых газ добывается попутно с добычей нефти.

Попутные газы при добыче нефти направляют на переработку как сырье для химической промышленности В котельных установках используются искусственные газы подземной газификации, доменные и значительно реже генераторные. [2].

Природным газом как топливом пользуются, добывая его из газовых месторождений. Природный газ в местах добычи очищается от песка и других примесей, осушается и специальными перекачивающими установками по трубопроводам направляется потребителям. Наличие крупных месторождений газа в отдаленных районах требует постройки длинных магистральных трубопроводов большого диаметра для транспорта значительного количества газа.

В настоящее время в стране создается единая газовая сеть с подземными хранилищами газа в районах его потребления, с кольцевыми магистралями и перемычками, повышающими надежность снабжения потребителей. [3]

В плане развития народного хозяйства нашей страны предусмотрен в крупных масштабах дальнейший рост газовой промышленности, как на базе добычи природного газа, так и на базе переработке угля, торфа и сланцев.

Из искусственных газов в котельных установках используются газы подземной газификации, доменные и значительно реже генераторные. Эти газы характеризуются высоким содержанием азота и углекислоты (СН=95,7%) и низкой теплотой сгорания (Q=8710 ккал/м). [4]

Природные газы подразделяются на 3группы:

1) Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они состоят из метана, и является тощими или сухими. Содержание тяжелых углеводородов (пропан и выше) сухих газов.

2) Газы, которые из скважин месторождением с нефтью. Кроме метана, содержат 150 мл/ м³ тяжелых углеводородов, они являются жирными газами.

Жирными называют газы, которые представляют собой смесь сухого газа, пропан бутановой фракции и газового бензина. На газобензиновых заводах. из попутных газов выделяют газовый бензин, пропан и бутан. Используют для газоснабжения городов в виде сжиженного газа.

3) Газы, добываемые из конденсатных месторождений. Такие газы состоят из сухого газа и паров конденсата, который выпадает в результате снижения давления. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих углерод и выше (бензин, керосин).

Природный газ не имеет запаха до подачи в сеть его одарируют, то есть придают резкий не приятный запах, который осуществляется при 1% концентрации воздуха. Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и не горючих газов, и некоторого количества примесей. К горючим газам относятся: углеводороды, водороды, оксиды углерода. К негорючим относятся: азот, диоксид углерода, кислород. Они составляют балласт газообразного топлива. Газообразное топливо очищают от примесей. Искусственные газы могут содержать аммиак, смолу и прочие компоненты. Эти газы отличаются малым содержанием балласта, отсутствием серы и окисью углерода. Они не содержат пыли.

Газообразное топливо, значительно выгоднее, так как упрощается его транспортировка. При использовании газов автоматизируются все процессы, упрощается подача топлива, и ликвидируются складские помещения.

При сжигании в камере газообразного топлива весь газ вводится через горелку, в которой газ и воздух перемешиваются при сжигании жидкого топлива. Также весь воздух вводится через горелку, но топливо с помощью форсунок сначала превращается в мелкие капли, которые затем перемешиваются с воздухом.

Горение газообразного топлива в потоке воздуха отличается от горения жидкого и твёрдого топлива тем, что оба реагирующих компонента (горючее и окислитель) находятся в одной газообразной фазе, поэтому возможны организация горения этого топлива как при полном (до молекулярного уровня) предварительном перемешивании, а так же организации горения газовоздушной смеси, содержащей недостаточное для полного сгорания количества воздуха. Горение однородной газовой смеси происходит стационарно в некоторой фазе потока, в которую непрерывно поступает горючая смесь и из которой также непрерывно отводятся продукты сгорания.

1. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при б=1,0

топочный сгорание котельный

Расчетные характеристики топлива:

Месторождение - г/д Саратов-Москва

Состав газов по объему:

CH₄-84,5 %

C₂H₆-3,8%

C₃H₈-1,9 %

C₄H₁₀-0,9 %

C₅H₁₂-0,3 %

N₂ -7,8 %

Н₂S- 0,8 %

Q^с_н= 8550 ккал/м³

с = 0.837 кг/м³.

V°=0,0476(0,5H₂+0,5CO+2CH₄+3,5C₂H₆ +5C₃H₈ + 6,5C₄H₁₀ +8C₅H₁₂ - O₂)нм³/нм³,

где H₂,CO,CH₄,…,C_mH_n - составляющие горючего газа в процентах по объему.

V° = 0,0476(2Ч84.5+3,5Ч3.8+5Ч1.9+6.5Ч0.9+8Ч0.3) = 11.0979нм³/нм³

V°_N2 = 0,79 V°+N₂/100 нм³/нм³

V°_N2 = 0,79Ч11.0979 +7.8/100=9.005 нм³/нм³

V°_RO2= 0,01 (CO₂ + CO + CH₄ + ?mC_mH_n) нм³/нм³

V°_RO2= 0,01(84.5+2Ч3.8+3Ч1.9+4Ч0.9+5Ч0,3) = 1,303 нм³/нм³

V°_Н2О = 0,01 (H₂+2CH₄+?n/2 C_mH_n+ H₂S+0,124 d_г.тл.) + 0,016 V° нм³/нм³

где d_г.тл. - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 нм³ сухого газа и принимаемое равным 10 г/ нм^3.

V°_Н2О=0,01(2Ч84.5+3Ч3.8+4Ч1.9+5Ч0.9+6Ч0,3+0.8+0.124Ч10)+0.0161Ч11.0979==2.256 нм³/нм³

V°_г=V°_N2 + V°_RO2 + V°_Н2О нм³/нм³

V°_г= 9.005+1,303+2,256=12.564 нм³/нм³

Результаты расчета сведены в таблицу 2.

2. Котел. Описание котла типа ДКВр 10-13

Проектируемой теплогенерирующей установкой является котельный агрегат ДКВр 10 - 13.

Котел ДКВр 10-13 (Первое число после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч. Второе число - давление пара в барабане котла, кгс/смІ ати) - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, реконструированный, бескаркасной конструкции.

Котел предназначен для произведственно - отопительных и районных котельных. При сжигании газообразного топлива компонуется камерной топкой.

Котел имеет верхний длинный и нижний короткий барабаны, расположенные вдоль оси котла, экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. На котлах ДКВР-10 камера догорания отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания. Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучках при поперечном омывании труб. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла - асимметричные. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-треть- его рядов кипятильных труб. Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб на днищах имеются овальные лазы размером 325 Ч 400 мм.

Барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давление 1,4 МПа изготавливаются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки 13 мм. Экраны и кипятильные пучки котлов выполняются из стальных бесшовных труб. Для удаления отложений шлама в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32?Ч 3 мм.

Пароперегреватели котлов типа ДКВР, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков. Пароперегреватели - одноходовые по пару, обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану, одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвижной.

Питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по последним рядам труб конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан. Все котлы снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.

Котлы ДКВр-10 опорной рамы не имеют. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.

В верхней части котельного агрегата установлен взрывной клапан. При нерасчетном режиме работы котельного агрегата - взрыве, резко возрастает объем дымовых газов. Дымовые газы свободно проходят через крупноячеистую сетку, затем разрушают асбестовую плиту и выходят по направляющей трубе наружу. (Схема взрывного клапана представлена на рис.1)



Рис. 1. Схема взрывного клапана 1 - отверстие в обмуровке для установки взрывного клапана; 2 - обмуровка; 3 - крупноячеистая сетка; 4 - асбестовая плита (может выдерживать высокую температуру); 5 - крепление; 6 - направление, по которому в случае взрыва движутся дымовые газы; 7 - направляющая труба.

На верхнем барабане запроектирована вся необходимая запорно - регулирующая, предохранительная (Схема предохранительного клапана представлена на рис.2), контрольно - пропускная арматура, а также манометр, измеряющий давление в барабане котлоагрегата. На передней части котла установлены водоуказательные приборы.



Рис. 2. Предохранительный клапан 1 - клапан; 2 - стенки барабана котла; 3 - защитный корпус; 4 - рычажное устройство; 5 - грузы, регулирующие давление срабатывания клапана; 6 - траектория движения воды или пара.

По боковым сторонам за пределы вынесены трубы, соединенные с верхними и нижними коллекторами и обоими барабанами. Эти трубы - выносные циклоны. Выносные циклоны необходимы для разделения пароводяной смеси соответственно на пар и воду. От выносных циклонов в верхней части котла к верхнему барабану выходят две трубы, по которым движется пар. С задней стороны в обмуровке имеется отверстие, через которое из конвективной части котла выходят дымовые газы. К этому отверстию возможно присоединение поверхностей нагрева - воздухоподогревателя или экономайзера. По заданию необходимо рассчитать и запроектировать поверхность нагрева - экономайзер, который соединен с котлом с помощью специального короба.

На наружной поверхности обмуровки имеются отверстия, в которые вмонтированы трубы периодической продувки. В нижний барабан дополнительно подведены трубы для прогрева котла паром при растопке.

Перед кипятильным пучком котлов расположена топочная камера, которая для уменьшения потерь тепла с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Дымовые газы совершают в котле горизонтально - поперечное с несколькими поворотами движение. Это обеспечивается установкой между кипятильными трубами чугунных перегородок, которые делят их на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла, как правило, асимметричен. Газоходы разделены между собой чугунной перегородкой по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Передняя часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры, а также реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении.

Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: передний или фронтовой экран; левый боковой экран; правый боковой экран (аналогично левому); задний экран топки.

Движение топочных газов осуществляется следующим образом:

Топливо и воздух подаются в горелки, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам. Затем топочные газы с температурой 900…1100 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке переходят в камеру догорания, огибают кирпичную перегородку с левой стороны и входят в первый газоход, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку с правой стороны, входят во второй газоход кипятильного пучка труб и с температурой около 200…250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.

За котельным агрегатом устанавливается поверхность нагрева - экономайзер. Экономайзер является одной из составных частей котлоагрегата. Так как температура воды в котельном агрегате везде одинакова и растет с увеличением давления, то без установки водяного экономайзера глубокое охлаждение уходящих газов невозможно.

Циркуляционная воды происходит следующим образом: питательная вода по питательным трубопроводам поступает в верхний барабан, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучкавода опускается в нижний барабан, откуда по подпиточным трубам направляется в циклоны. Из циклонов по опускным трубам вода подается к нижним камерам боковых экранов, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры этих экранов, откуда поступает по трубам в выносные циклоны, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам опускается в нижние камеры экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам отводится в верхний барабан. Циклоны соединены между собой перепускной трубой.

Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры боковых экранов вода поступает по соединительным трубам, в нижнюю камеру заднего экрана по другим трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана - вода поступает в нижнюю камеру по опускным трубам.

Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам, из верхней камеры заднего экрана трубами, из верхней камеры фронтового экрана трубами. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы.

В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.

Циркуляция воды в котле.

2.1 Топка. Выбор топочного устройства. Описание топочного устройства и топочного объема

Топка- устройство, предназначенное для сжигания топлива, из которого выделяется заключенное в нем тепло и передается поверхностям нагрева котла.

Камерные топки подразделяются в зависимости от рода сжигаемого топлива, но главным образом по характеру организации газовоздушного потока, на факельные и вихревые (или циклонные).

Топочные устройства в зависимости от метода сжигания делятся на камерные и слоевые. Топки с пневмомеханическими разбрасывателями (забрасывателями), в которых значительное количество мелких частиц топлива сгорает в топочной камере над слоем, классифицируют как факельно-слоевые. Выбор способа сжигания и типа топочного устройства определяется видом топлива, его реакционными свойствами и физико-химическими свойствами золы, а также производительностью и конструкцией котла.

Топочное устройство должно обеспечивать экономичность работы котла в необходимых пределах регулирования нагрузки, бесшлаковую работу поверхностей нагрева, отсутствие газовой коррозии экранных труб, минимальное содержание окислов азота и сернистых соединений в уходящих газах. Независимо от разнообразия топочных устройств все они должны удовлетворять основным требованиям:

1. обеспечить возможность полного сгорания при минимальном коэффициенте избытка воздуха;

2. обеспечивать необходимую передачу тепла поверхностям агрева;

3. быть надежным и простым в эксплуатации;

4. обеспечивать регулирование нагрузки;

5. по возможности не допускать ошлаковывания стен и поверхностей нагрева.

2.1.1 Расчетные характеристики топки

Выбор типа топочного устройства в зависимости от вида сжигаемого топлива и производительности котлоагрегата производится по [1, приложение III]. Для выбора типа топки определяют нормативные значения расчетных характеристик согласно [9, РН 5-02, РН 5-03], которые записываются в следующем виде таблицу 1:

Таблица 1. Расчетные характеристики топки

№ п/п	Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
1	2	3	4	5
1	Видимое теплонапряжение зеркала горения			__
2	Видимое теплонапряжение топочного объема			250
3	Коэффициент избытка воздуха в топке	бт	__	1,15
4	Потеря тепла от химнедожога	q3	%	1,5
5	Потеря тепла от мехнедожога	q4	%	-
6	Содержание горючих в шлаке и провале	Гшл+пр	%	__
7	Содержание горючих в уносе	Гун	%	__
8	Доля золы топлива в шлаке и провале	aшл+пр	__	__
9	Доля золы топлива в уносе	aун	__	__
10	Давление воздуха под решеткой	Pв	мм вод.ст.	__
11	Температура дутьевого воздуха	tв	оС	__

Выбор конструктивных размеров топки производится после окончания теплового баланса котельного агрегата.

2.1.2 Определение коэффициентов избытка воздуха и средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимаем из таблицы «Расчетные характеристики камерной топки» [1, РН 5-02, РН 5-03].

Коэффициент избытка воздуха для других участков газового тракта получаются путем прибавления к б_т присосов воздуха принимаемых по [1, РН 4-06].

Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на самостоятельные участки: топочную камеру, конвективные испарительные пучки и экономайзер.

Таблица 2. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева котла

№ п/п	Наименование величин	Размерность
			Топка	Конвективные пучки	Экономайзер
1	2	3	4	5	6
1	Коэффициент избытка воздуха перед газоходом б'	--	1,15	1,2	1,3
2	Коэффициент избытка воздуха за газоходом б''	--	1,2	1,3	1,4
3	Коэффициент избытка воздуха (средний) б	--	1,175	1,25	1,35
4		нм3/кг	2.287	2.3	2.3185
5		нм3/кг	14.506	15.338	16.448
6		--	0.0898	0.08495	0.07922
7		--	0.15765	0.1499	0.14096
8		--	0.24745	0.23485	0.22018
9		г/нм3	--	--	--

2.1.3 Расчет энтальпий продуктов сгорания. Построение диаграммы

Энтальпия газов, представляющая собой произведение объема газов на их теплоемкость и температуру, возрастает с повышением температуры.

При вычислении I-и таблицы рекомендуется для каждого значения коэффициента избытка воздуха б определить величину лишь в пределах, немного превышающих реально возможные пределы температур в газоходах. Величина представляет собой разность двух соседних по горизонтали значений при одном б.

По расчетным данным таблицы 3 строится диаграмма I-и продуктов сгорания.



2.1.4 Тепловой баланс и расход топлива

При сжигании твердых и жидких топлив значения энтальпий газов относят к 1кг топлива, а при использовании газообразных топлив к 1нм³ газа. Результаты расчета сводятся в таблицу 4. [1]. Результаты расчета приведены в таблице 4.

Таблица 4. Тепловой баланс и расход топлива

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Расчетная формула, способ определения	Размер-ность	Расчет
1	2	3	4	5	6
1	Располагаемое тепло топлива		при и	ккал/кг	8461.54
2	Температура уходящих газов		По приложению IV	оС	150
3	Энтальпия уходящих газов		Из диаграммы I-и при иух	ккал/кг	819.1
4	Температура холодного воздуха		Согласно заданию	оС	25
5	Энтальпия холодного воздуха			ккал/кг	122.74
6	Потери тепла от мех. недожога		По характеристикам топки	%	--
7	Потери тепла от хим. недожога		По характеристикам топки	%	1,5
8	Потери тепла с уходящими газами			ккал/кг %	647.26 7.65
9	Потери тепла в окружающую среду		По РН 5-01	%	1.7
10	Коэффициент сохранения тепла			--	0.983
11	Потери тепла с физическим теплом шлаков		где- по расчетным характеристикам топки; -энтальпия шлака.	%	--
12	Сумма потерь тепла		сжигании газа ;	%	10,85
13	К.П.Д котлоагрегата	зка	зка=100- Уq	%	89,15
14	Энтальпия насыщенного пара		Из термодинамических таблиц согласно (приложениеV [9])	ккал/кг	666,2
15	Энтальпия питательной воды		Из термодинамических таблиц согласно (приложение V [9])	ккал/кг	80,52
16	Тепло, полезно использованное в котлоагрегате		Без пароперегревателя	ккал/час	5856800
17	Полный расход топлива			кг/час	776.4
18	Расчетный расход топлива		; при сжигании газа и мазута	кг/час	776.4

2.1.5 Тепловой расчет топки

Назначение топочного устройства является превращение химически связанной энергии топлива в тепловую энергию продуктов сгорания. Это преобразование одного вида в другой достигается путем сжигания топлива в топочных устройства в результате чего получается газообразные продукты сгорания обладающие высокой температурой.

В котельных отопительно-производственного характера в настоящее время широко применяется в качестве топлива природный газ, состоящий почти полностью из метана. Следует отметить, что при сжигании газообразного топлива отсутствует зона испарения и процесс горения состоит из следующих последовательно протекающих стадий; смесеобразования, подогрева смеси до температуры воспламенения и непосредственного горения.

Горение газообразного топлива в потоке воздуха отличается от горения жидкого топлива тем, что оба регулирующих компонента находятся в одной газообразной фазе, поэтому возможны организация горения этого топлива как при предварительном перемешивании регулирующих компонентов, так и без такого перемешивания, а также организация горения газовоздушной смеси, содержащей недостаточное для полного сгорания количество воздуха. Горение однородной газовой смеси происходит стационарно в некоторой зоне потока, в которую непрерывно поступает горючая смесь и из которой также непрерывно отводятся продукты сгорания.

В топочный объем газовоздушная смесь, как правило, вводится через сопло относительно малого сечения, в результате чего образуется турбулентная газовая струя. При входе в топочный объем, струя газовоздушной смеси расширяется по направлению движения за счет эжектирования в нее газов с высокой температурой из окружающего струю пространства и одновременно частично разбавляется продуктами сгорания за счет поперечных турбулентных пульсаций. В соответствии с теорией развития неизотермических струй в результате взаимодействия струи с окружающим ее нагретым пространством происходит нагрев в турбулентном пограничном слое.

Требования к топкам:

1.Возможно полное сгорание топлива при минимальном коэффициенте избытка воздуха.

2.Возможно меньшее и легко устранимое шлаковыделение топки и поверхности нагрева.

3. Высокая надежность в эксплуатации.

4.Обеспечение наиболее благоприятных условий тепловосприятии поповерхности нагрева.

5.Удобство и простота обслуживания.

6.Возможность быстрого регулирования.

Таблица 5. Тепловой расчет топки

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Размерность	Расчет
1	2	3	4	5	6
1	Объем топочной камеры		По конструктивным характеристикам	м3	43
2	Полная лучевосприним.поверхность нагрева		По конструктивным характеристикам	м2	47,9
3	Поверхность стен			м2	73,64
4	Степень экранирования		для камерных топок	--	0,65
5	Площадь зеркала горения		По приложению III	м2	-
6	Поправочный коэффициент		По приложению VI	--	1
7	Эффективная толщина излучающего слоя			м	2,1
8	Абсолютное давление газов в топке		Принимается p=1,0	ата	1,0
9	Температура газов на выходе из топки		Принимается предварительно по приложению VII	єС	1100
10	Коэффициент ослабления лучей в пламени		Для несветящегося пламени: где - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяемый по номограмме ІХ	--	0,117
11	Произведение			--	0,2466
12	Степень черноты топочной среды		Принимается по номограмме XI	--	0,22
13	Эффективная степень черноты факела			--	0,22
14	Условный коэф. загрязнения		По РН6-02	--	1
15	Произведение			--	0,65
16	Параметр, учитывающий влияние излучения горящего слоя			--	-
17	Степень черноты топки		Для камерных топок:	--	0,248
18	Присос холодного воздуха в топку		По РН4-06	--	0,05
19	Коэффициент избытка воздуха, организованно поданного в топку		=1,15-0,05=1,1 где -принимается из табл№1	--	1,1
20	Температура горячего воздуха		Принимается согласно расчетным характеристикам топки	єС	-
21	Энтальпия горячего воздуха			ккал/кг	-
22	Энтальпия холодного воздуха		При отсутствии подогрева воздуха	ккал/кг	96,44
23	Тепло, вносимое воздухом в топку		При отсутствии подогрева воздуха	ккал/кг	96,44
24	Тепловыделение в топке на 1 кг(1 нм3) топлива			ккал/кг	8431,05
25	Теоретическая (адиабатическая) темпер. горения		По I-х диаграмме согласно величине	єС	1508,2
26	Тепловыделение на 1 м2 поверхности нагрева	--		ккал/ м2ч	136657
27	Температура газов на выходе из топки		По номограмме I	єС	1030
28	Энтальпия газов на выходе из топки		По I-Q диаграмме согласно величине	ккал/кг	5523,1
29	Тепло, переданное излучением в топке			ккал/кг	2858,5
30	Тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева топки	--		ккал/ м2ч	46333
31	Видимое теплонапряжение топочного объема	--		ккал/ м3ч	152779,9
32	Приращение энтал. воды в топке			ккал/кг	221,9

2.2 Конвективные (кипятильные) пучки

Котёл типа ДКВР 10-13 состоит из двух продольно расположенных барабанов, которые соединяются между собой пучком кипятильных (конвективных) труб. Наличие в котле кипятильного пучка обеспечивает глубокое охлаждение продуктов сгорания, в результате чего достигается высокая их экономичность.

Внутри конвективного пучка у котлов нет перегородок, то есть используется прямоточная схема движения продуктов сгорания (дымовые газы не меняют своего направления).

Обе части имеют коридорное расположение труб. В нижнем барабане расположены трубы периодической продувки и спускная линия. Дымовые газы совершают в котле горизонтально - поперечное с несколькими поворотами движение. Это обеспечивается установкой между кипятильными трубами стальных перегородок, которые делят их на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла, как правило, асимметричен. Концы кипятильных труб парового котла типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.

Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз. Для всей серии котлов экраны и котельные пучки выполняются из стальных бесшовных труб диаметром 51 мм и толщиной стенки 2.5 мм. Трубы в кипятильных пучках расположены в коридорном порядке с шагом 100 мм вдоль оси и 110 мм поперек оси.

Для обеспечения надежной работы и расчетной производительности котельного агрегата большое значение имеет правильная организация движения воды в испарительных поверхностях нагрева. Надежная работа может быть обеспечена в том случае, когда вода, движущаяся в кипятильных и экранных трубах работающих при повышенной температуре, создает необходимое охлаждение металла этих труб, так как снижение механической прочности металла при повышении температуры может привести к их разрушению.

Следует отметить, что естественная циркуляция в кипятильных и экранных трубах происходит под действием гравитационных сил, обуславливаемых разностью плотностей воды и пароводяной смеси.

При расчете используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса, а расчет выполняется для 1 м³ газа при нормальных условиях.

Результаты расчёта сведены в таблицу 6.

Таблица 6 Расчет кипятильного пучка

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Размерность	Расчет
1	2	3	4	5	6
1	Конструктивные характеристики:
	а) Расположение труб	--	По данным приложения I	коридорное
	б) Диаметр труб		По данным приложения I	мм	51/46
	в) поперечный шаг		По данным приложения I	мм	110
	г) продольный шаг		По данным приложения I	мм	100
	д) число труб в ряду первого газохода		По данным приложения I	шт	22
	е) число рядов труб в первом газоходе		По данным приложения I	шт	16
	ж) число труб в ряду второго газохода		По данным приложения I	шт	22
	з) число рядов труб во втором газоходе		По данным приложения I	шт	11
	и) общее число труб			шт	594
	к) средняя длина одной трубы		По конструктивным данным	мм	2600
	л) конвективная поверхность нагрева			м2	229,1
2	Среднее сечение для прохода газов		По конструктивным данным	м2	1,46
3	Температура газов перед кипятильным пучком 1го газохода		Из расчета топки (без пароперегревателя)	єС	1000
4	Энтальпия газов на входе		По диаграмме I-и	ккал/кг	5340,7
5	Температура газов за кипятильным пучком 2го газохода		Предварительно принимаем по приложению VIII	єС	490
6	Энтальпия газов за 2ым газоходом		По диаграмме I- и	ккал/кг	2588,4
7	Средняя температура газов			єС	745
8	Тепловосприятие кипятильных пучков			ккал/кг	2714,9
9	Секундный объем газов			м3/сек	12,33
8	Тепловосприятие кипятильны пучков			ккал/кг	4278,74
9	Секундный объем газов	Vсек	Vсек =	м3/сек	16,68
10	Средняя скорость газов			м/сек	9,53
11	Температура насыщения при давлении в барабане котла		По приложению V [9]	єС	194,13
12	Коэффициент загрязнения		Принимается по номограмме XII [9]		0,005
13	Температура наружной стенки			єС	256,47
14	Объемная доля водяных паров		Из (табл. 1)	--	0,166
15	Коэффициент теплообмена конвекцией		По номограмме II [9]		79,39
16	Объемная доля сухих трехатомных газов		Из табл. 1	--	0,077
17	Объемна доля трехатомных газов			--	0,243
18	Эффективная толщина излучающего слоя			м	0,184
19	Суммарная поглощательная способность трехатомных газов			м·ата	0,045
20	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		По номограмме IX [9]	--	2,3
21	Сила поглощения газового потока		, где p=1 ата	м·ата	0,103
22	Поправочный коэффициент		По номограмме XI [9]	--	0,11

3. Описание конструкции экономайзера

В данной курсовой работе в качестве поверхности нагрева используется экономайзер, установленный за котлом.

Экономайзер - одна из составных частей котельного агрегата, обычно размещаемый в последних газоходах. Поскольку температура воды в котле везде одинакова и растет с увеличением давления пара в котле, без установки водяного экономайзера глубокое охлаждение уходящих газов не возможно.

Водяной экономайзер служит для снижения температуры уходящих газов, а следовательно для повышения величины коэффициента полезного действия установки. Этот экономайзер собран из чугунных ребристых труб различной длины, соединяемых между собой специальными фасонными частями-калачами. Обычно калачи выносятся из зоны непосредственного обогрева продуктами сгорания за обмуровку. Это облегчает ремонт экономайзера и повышает надежность его работы, позволяя устранять в случае необходимости протечки в уплотнениях без разборки тепловой изоляции котла.



Рис. 4. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ. а - ребристая труба; б - соединение труб.

Девять горизонтальных рядов труб образуют группы которые компонуют в одну колонку, разделенную металлической перегородкой. Группы собраны в каркасе с глухими стенками, состоящими из изоляционных плит, обшитых металлическими листами. На концах экономайзера труб имеются квадратные приливы-фланцы, которые при монтаже образуют две сплошные металлические стенки. Торцы экономайзера закрыты съемными металлическими щитами. Вода перемещается снизу вверх чтобы лучше удалять воздух из воды, нагреваемой в экономайзере. Экономайзер принимаем не кипящим. Чтобы вода не закипела на выходе она должна быть ниже температуры насыщения. Закипание воды в экономайзере вызовет нарушение в питании установки и будет сопровождаться гидравлическими ударами, которые могут повредить чугунный экономайзер и вызвать аварию. Температура воды при входе в экономайзер должна превышать температуру точки росы дымовых газов не менее чем на 10єС. это необходимо для того, чтобы исключить конденсацию влаги паров, входящих в состав дымовых газов, и осаждения влаги на трубах экономайзера.

Рис. 5. Чугунный экономайзер марки ВТИ.

Экономайзер соединен с котлом при помощи короба. Он выполнен из огнеупорного материала. На соединительном коробе установлена мягкая вставка, предотвращающая передачу вибраций от котла. На поверхности экономайзера установлен взрывной клапан (Схема взрывного клапана представлена на рис.1). Его назначение-предохранение котельного агрегата от разрушения при нерасчетной работе горелки. Взрывной клапан установлен на коробе, соединяющим котельный агрегат и экономайзер, а также верхней части самого котельного агрегата. Для более удобного обслуживания экономайзера запроектировано площадка.

Для расчета экономайзера используют три уравнения: уравнение теплового баланса, уравнение теплопередачи и уравнение для определения температуры выходящей из него воды.

На рис. 6 приведена схема блочного экономайзера.



Рис. 6. Принципиальная схема блочного экономайзера 1 - в котел; 2 - вантуз; 3 - термометры; 4 - манометр; 5 - обратный клапан; 6 - от насоса; 7 - предохранительные клапаны; 8 - направление движения дымовых газов.

Таблица 7 Расчет водяного экономайзера

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Расчетная формула или способ определения	Размерность	Расчет
1	2	3	4	5	6
1	Конструктивные характеристики:
	а) диаметр труб		По приложению I	мм	76/60
	б) расположение труб		По приложению I	коридорное
	в) поперечный шаг		По приложению I	мм	150
	г) продольный шаг		По приложению I	мм	150
	д) относительный поперечный шаг		По приложению I	--	1,97
	е) относительный продольный шаг		По приложению I	--	1,97
	ж) средняя длина одной трубы		Принимается по приложению X	мм	3000
	з) число труб в ряду		Принимается по приложению X	шт	7
	и) число рядов труб по ходу газов		Принимается предварительно в зависимости от вида топлива: газ ;	шт	12
2	Средняя скорость газов		Принимается равной 6ч8 м/сек	м/сек	7
3	Температура газов на входе		Из расчета кипятильных пучков котла	єС	490
4	Энтальпия газов на входе		По I- диаграмме	ккал/кг	2588,4
5	Температура газов на выходе		Из задания	єС	150
6	Энтальпия газов на выходе		По I- диаграмме	ккал/кг	819,1
7	Температура газов на входе в экономайзер		Из задания	єС	80
8	Энтальпия воды на входе в экономайзер		Согласно расчету теплового баланса котлоагрегата (табл. 4)	ккал/кг	80,52
9	Тепловосприятие экономайзера по балансу			<...

Подобные документы

• Тепловой расчет котельного агрегата БКЗ-75-39-ФБ

  Определение объема воздуха, продуктов сгорания, температуры и теплосодержания горячего воздуха в топке агрегата. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Расчет энтальпии продуктов сгорания, теплового баланса и пароперегревателя.
  
  контрольная работа [432,5 K], добавлен 09.12.2014
  

• Поверочно-конструкторский расчет котла ДКВР 6,5 - 13 и экономайзера

  Описание котла ДКВР 6,5-13 и схема циркуляции воды в нем. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Вычисление полезно-израсходованного тепла в котлоагрегате. Средние характеристики продуктов сгорания в топке. Описание кипятильного пучка.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.02.2012
  

• Разработка котельного агрегата ДКВр 20-13

  Описание двухбарабанного вертикально-водотрубного реконструированного котла и его теплового баланса. Количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива и расчетные характеристики топки. Конструкторский расчет котельного агрегата и экономайзера.
  
  курсовая работа [611,8 K], добавлен 20.03.2015
  

• Тепловой расчёт котельного агрегата малой мощности

  Способы расчета котельного агрегата малой мощности ДЕ-4 (двухбарабанного котла с естественной циркуляцией). Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха. Определение КПД котла и расхода топлива. Поверочный расчёт топки и котельных пучков.
  
  курсовая работа [699,2 K], добавлен 07.02.2011
  

• Характеристики топлива для котельного агрегата

  Состав, зольность и влажность твердого, жидкого и газообразного топлива. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расход топлива котельного агрегата. Основные характеристики топочных устройств. Определение теплового баланса котельного устройства.
  
  курсовая работа [108,9 K], добавлен 16.01.2015
  

• Реконструкция котла Е-25М переводом на мазут сернистый

  Тепловой расчет котельного агрегата Е-25М. Пересчет теоретических объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания для рабочей массы топлива (сернистый мазут). Тепловой баланс, коэффициент полезного действия (КПД) и расход топлива котельного агрегата.
  
  курсовая работа [352,0 K], добавлен 17.03.2012
  

• Расчет отопительной котельной

  Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.
  
  курсовая работа [154,6 K], добавлен 12.12.2013
  

• Поверочный тепловой расчет водогрейного котла

  Расчет котла, предназначенного для нагрева сетевой воды при сжигании газа. Конструкция котла и топочного устройства, характеристика топлива. Расчет топки, конвективных пучков, энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчетная невязка теплового баланса.
  
  курсовая работа [77,8 K], добавлен 21.09.2015
  

• Тепловой расчет стационарного котла

  Техническая характеристика и схема котла ДКВР-4-13. Определение энтальпий воздуха, продуктов сгорания и построение i-t диаграммы. Расчет теплообмена в топочной камере и в конвективной испарительной поверхности нагрева. Поверочный тепловой расчет котла.
  
  курсовая работа [651,4 K], добавлен 10.05.2015
  

• Компоновка и тепловой расчет парового котла

  Объем азота в продуктах сгорания. Расчет избытка воздуха по газоходам. Коэффициент тепловой эффективности экранов. Расчет объемов энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Определение теплового баланса котла, топочной камеры и конвективной части котла.
  
  курсовая работа [115,2 K], добавлен 03.03.2013
  

• Котельные установки и парогенераторы

  Сущность котельного агрегата и его вспомогательного оборудования. Технические характеристики котла. Анализ коэффициентов избытка воздуха. Объемы и энтальпии продуктов сгорания. Принцип работы экранной системы. Трубчатый воздухоподогреватель 1 ступени.
  
  контрольная работа [433,5 K], добавлен 30.03.2015
  

• Проектирование котельной промышленного предприятия

  Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.
  
  дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010
  

• Тепловой поверочный расчет котельного агрегата КЕ-25-14-225С

  Расчетные характеристики топлива. Материальный баланс рабочих веществ в котле. Характеристики и тепловой расчет топочной камеры. Расчет фестона и экономайзера, камеры охлаждения, пароперегревателя. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
  
  дипломная работа [382,2 K], добавлен 13.02.2016
  

• Поверочный расчет котельного агрегата ПК-14

  Тепловой расчет и компоновка парового котла ПК-14. Выбор топлива, расчет его теплосодержания и продуктов сгорания. Определение тепловых потерь и коэффициента полезного действия котла. Расчет топочной камеры, конвективных и хвостовых поверхностей нагрева.
  
  курсовая работа [751,1 K], добавлен 28.09.2013
  

• Расчет котла ТВГ-8М

  Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла
  
  курсовая работа [209,5 K], добавлен 13.05.2009
  

• Тепловой расчет котлов ДКВР

  Особенности методики теплового расчета котлов типа ДКВР, не содержащих пароперегревателя. Выявление объема и состава дымовых газов. Определение расхода топлива, адиабатной температуры сгорания. Расчет чугунного экономайзера ВТИ, пучка кипятильных труб.
  
  методичка [792,1 K], добавлен 06.03.2010
  

• Поверочный расчет котельного агрегата ПК–19

  Основные конструктивные характеристики, расчеты по топливу, воздуху и продуктам сгорания, составление теплового баланса котельного агрегата ПК-19. Выявление потерь от механического и химического недожога и вследствие теплообмена с окружающей средой.
  
  курсовая работа [603,3 K], добавлен 29.07.2009
  

• Тепловой расчет котла БКЗ-160-100ГМ

  Характеристика оборудования котельной установки. Обслуживание котла во время нормальной его эксплуатации. Расчет объемов, энтальпий и избытка воздуха и продуктов сгорания. Расчет ширмового и конвективного перегревателя. Уточнение теплового баланса.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.08.2012
  

• Тепловой расчет котлоагрегата

  Проектирование и тепловой расчет котельного агрегата. Характеристика котла, пересчет топлива на рабочую массу и расчет теплоты сгорания. Определение присосов воздуха. Вычисление теплообмена в топке и толщины излучающего слоя. Расчет пароперегревателя.
  
  курсовая работа [3,4 M], добавлен 08.04.2011
  

• Теплогенерирущие установки-1

  Определение теплосодержания и объёмов продуктов сгорания газо-воздушной смеси в отдельных частях котельного агрегата типа ДЕ. Тепловой расчёт топки и газохода, водяного экономайзера. Определение КПД и расхода топлива, температуры газов на выходе.
  
  курсовая работа [163,3 K], добавлен 23.11.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам