Конструкция блочно-модульного горелочного устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра “Промышленная теплоэнергетика и теплотехника”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Системы автоматизированного проектирования”

Тема: “Разработать конструкцию блочно-модульного горелочного устройства”

Исполнитель: Кулинич Р.К.

студент 3 курса группы 106522

Руководитель: Прокопеня И. Н.

Минск 2014



Содержание

Введение

1. Назначение, классификация и конструкция горелочных устройств

2. Алгоритм расчета двухпроводных горелочных устройств

3. Методика определения основных конструктивных параметров вентилятора

4. Составление программы для ПЭВМ и расчет основных конструктивных параметров горелочного устройства и вентилятора

5. Эскизная проработка конструктива модуля блочной горелки

6. Разработка схемы подключения горелочного устройства к газопроводу

7. Обоснование выбора схемы и основных параметров (температур) регенеративного подогрева компонентов горения

Заключение

Список использованной литературы

вентилятор регенеративный горелочный конструктивный



Введение

Источником энергии в большинстве теплотехнических процессов является химическая теплота ископаемых видов углеводородного топлива: угля, нефти с ее производными, природного газа, а также торфа, сланцев и т. п. Высвобождение химической теплоты топлива осуществляется в процессе сжигания его в смеси с окислителем, в большинстве случаев - с кислородом воздуха, реже - с чистым (техническим) кислородом. Для сжигания топлива применяются различные горелки.

Горелка - это устройство, обеспечивающее устойчивое сгорание топлива и возможность регулирования горения. Камера горения - это часть горелки или теплового агрегата, в которой происходит горение.

Для эффективного сжигания топлива горелочное устройство выполняет следующие функции:

подготавливает топливо и воздух для горения, придавая им требуемые направления и скорости движения (в некоторых случаях в горелке происходит предварительный подогрев газа или воздуха);

подготавливает горючую смесь (смешивает газовое топливо и воздух или распыляет жидкое топливо и смешивает его с воздухом);

осуществляет подачу подготовленной горючей смеси в рабочее пространство или топку;

стабилизирует воспламенение.

В зависимости от типа горелочное устройство может предназначаться для выполнения только части перечисленных функций.

Процесс сжигания газообразного топлива можно условно разделить на три основные стадии:

смешение топлива с воздухом для горения;

подогрев топливовоздушной смеси до температуры воспламенения;

собственно процесс горения, т. е. реакция окисления горючих компонентов топлива кислородом воздуха, которая протекает практически мгновенно.

Первые две стадии требуют гораздо больше времени, и по этой причине организация смешения в значительной степени определяет весь процесс сжигания, характеристики факела, а следовательно - распределение температур в рабочем пространстве топочной камеры.

1. Назначение, классификация и конструкция горелочных устройств

Газогорелочные устройства предназначены для подачи к месту горения определенного количества газа и воздуха и для создания условий их перемешивания и воспламенения. Кроме того, горелка должна обеспечивать стабилизацию факела. Это достигается различными конструктивными приемами.

Большинство газовых горелок независимо от их типа имеет общие конструктивные элементы: устройства для подвода газа и воздуха, смесительную камеру, горелочных насадок и стабилизирующее устройство. В зависимости от типа горелки и технологических требований каждый из перечисленных выше элементов горелки может иметь различное конструктивное оформление. В некоторых конструкциях отдельные элементы могут совсем отсутствовать или компоноваться в одной детали.

Из различных характеристик горелок рассмотрим основные, которые являются общими независимо от конструктивного исполнения горелочного устройства.

Давление газа. Газовые горелки могут работать при различном избыточном давлении газа в зависимости от их конструктивного исполнения и давления газа в сетях. Горелки низкого давления работают на давлении до 5 кПа, среднего -- в пределах 5 кПа - 0.3 МПа и высокого - свыше 0.3 МПа. Горелки высокого давления широкого распространения не имеют.

Различают номинальное рг.ном, максимальное pr max и минимальное pг min давление газа перед горелкой. Под номинальным понимается давление газа непосредственно перед горелкой, соответствующее номинальной тепловой мощности (при атмосферном давлении в камере сгорания). Под максимальным и минимальным понимаются такие давления газа, в диапазоне которых горелка работает устойчиво.

Тепловая мощность горелки. Количество теплоты, выделяющейся в единицу времени при сжигании газа определенной теплоты сгорания, называют тепловой мощностью горелки Qr, МВт:

Qr = QН ·B,

где QH-- низшая теплота сгорания газа, МДж/м3;

В -- расход газа, мі/с.

Различают максимальную, номинальную и минимальную тепловую мощность горелок. Максимальная тепловая мощность достигается при длительной работе горелки с предельно большим расходом газа без нарушения устойчивости ее работы. Номинальная тепловая мощность соответствует длительному режиму работы горелки при минимальном коэффициенте избытка воздуха, обеспечивающем полноту сгорания или химическую неполноту сгорания, не превосходящую установленной нормы. За минимальную принимается мощность, обеспечивающая устойчивую работу горелки при наименьших расходах газа

Коэффициент предельного регулирования горелки по тепловой мощности -- отношение максимальной тепловой мощности к минимальной. При этом максимальная мощность составляет 0.9 от мощности, соответствующей верхнему пределу устойчивой работы горелки, а минимальная -- 1.1 от мощности, соответствующей нижнему пределу устойчивой работы горелки. Коэффициент предельного регулирования горелки по тепловой мощности является важной эксплуатационной характеристикой горелки, показывающей ее форсировочные возможности.

Коэффициент рабочего регулирования горелки по тепловой мощности -- отношение номинальной тепловой мощности к минимальной тепловой мощности.

Коэффициент расхода воздуха. Для того чтобы обеспечить практически полное сгорание газового топлива, требуется подача в зону горения воздуха в количестве, превышающем теоретически необходимое.

В горелках иногда предварительно смешивается с газом только часть воздуха, необходимого для горения. Такая смесь будет, безусловно, характеризоваться коэффициентом избытка воздуха, меньшим единицы. Идущий на образование этой первичной смеси воздух принято называть первичным. Воздух же, поступающий в зону горения или подаваемый в топочное пространство дополнительно и независимо от потока газа (минуя смеситель), называется вторичным.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки бг показывает, какое количество теоретически необходимого воздуха поступает непосредственно через смесительное устройство горелки. Так, если бг=1.20, то это означает, что через горелку проходит первичного воздуха на 20 % больше, чем необходимо теоретически. С другой стороны, если бг=0.75, то через горелку проходит воздуха на 25 % меньше, чем теоретически необходимо для горения. (В этом случае правильнее было бы называть бг коэффициентом недостатка воздуха).

Номинальная относительная длина факела представляет собой расстояние по оси факела от выходного сечения горелки, измеренное (при номинальной тепловой мощности) в калибрах выпускного отверстия, до точки, где концентрация СОг (при б=1.0) составляет 95% от максимального значения.

Требования, предъявляемые к конструкции горелки. Газогорелочные устройства должны быть компактными, т. е. иметь минимальные размеры, удобными и надежными в эксплуатации. Конструкция горелки должна предусматривать возможность быстрой и доступной замены отдельных ее деталей.

Шум, создаваемый горелками. Часто работа горелок сопровождается сильным шумом, вызывающим у обслуживающего персонала быструю утомляемость. По нормам санитарной инспекции интенсивность шума, создаваемого газогорелочными устройствами на номинальном режиме, не превышает 85 дБ.

Удельная металлоемкость -- отношение массы горелки к номинальной тепловой мощности.

Газовые горелки согласно ГОСТ 17357--71 имеют следующие классификационные признаки:

способ подачи воздуха на горение;

номинальное давление газа и воздуха;

теплота сгорания газа;

номинальная тепловая мощность;

номинальная относительная длина факела;

способ локализации пламени.

Газовые горелки специального назначения и комбинированные не попадают под указанную классификацию.

Наиболее простейшими являются горелки типа «труба в трубе», разработанные институтом Стальпроект и другими организациями. На рисунке 1.1 показана схема горелки типа «труба в трубе».

а -- длиннопламенная типа «труба в трубе»; б -- многоструйная конструкции Гипроавиапрома; 1 -- корпус; г -- газовая труба; з -- наконечник газовой трубы; 4 -- воздухонаправляющие лопатки.

Рисунок 1.1 Горелки для природного газа.

Эти горелки можно устанавливать в различных печах при небольших расходах газа. Горелки имеют следующие преимущества: простота конструкции, низкое давление газа и воздуха, широкие пределы регулирования длины факела, возможность автоматического регулирования температуры в печи и пропорции газа и воздуха; возможность работы горелок на подогретом газе и воздухе.

Институтом Стальпроект разработано четыре серии таких горелок. Первая серия предназначена для сжигания газов с низшей теплотой сгорания 900--1400 ккал/м3; вторая серия -- с низшей теплотой сгорания 1400--2200 ккал/м3, третья серия -- для сжигания коксового газа и четвертая серия -- для сжигания природного газа.

Институтом Теплопроект для печей различного назначения разработана конструкция газовой горелки низкого давления ГНП с принудительной подачей воздуха девяти типоразмеров. Горелки предназначены для сжигания природного и смешанного газа (QS = -- 7100 ккал/м3). В них предусмотрены три съемных наконечника (А, Б и В) на газовом сопле, обеспечивающие различную длину факела. Номинальное расчетное давление газа при работе на природном газе принимается равным 60 кГ/м2. Диапазон регулирования давления газа перед горелками составляет 1 : 4 (25--240 кГ/м2 -- на природном и 24--376 кГ/м2 -- на смешанном газе), давление воздуха -- 210 кГ/м2 пр^ максимальном расходе газа. Горелки работают с коэффициентом избытка воздуха 1,05. В печах безокислительного нагрева коэффициент избытка воздуха может снижаться до 0,4--0,6.

В горелках с принудительной подачей воздуха для лучшего смешения газа с воздухом используются различные конструктивные приемы. Например, можно закручивать воздушный поток в специальных устройствах, разбивать поток газа на мелкие струи или подавать газ под углом к воздушному потоку. В зависимости от конструкции горелки весь воздух может подаваться в качестве первичного либо часть его подается как первичный, а часть -- как вторичный. Комбинированные горелки. В них возможно поочередное сжигание нескольких видов топлива. Существуют горелки, рассчитанные на сжигание 3 видов топлива. Некоторые конструкции комбинированных горелок допускают одновременное сжигание 2 видов топлива. Наиболее широкое распространение получили пылегазовые и газомазутные горелки.

От выбора типа горелки и ее компоновки во многом зависят условия работы агрегатов и их технико-экономические показатели.

2. Алгоритм расчета двухпроводных горелочных устройств

Исходными данными для расчета являются:

тип горелочного устройства: двухпроводное, с принудительным подводом воздуха;

вид топлива: генераторный газ,

номинальный расход топлива: Vг =140 ;

тип теплотехнического агрегата: котлоагрегат паровой;

начальная температура воздуха: tв =23 ;

начальная температура газа: tг =14 ;

Вычисляем количество воздуха, которое должно быть подано для сжигания газа[1, стр. 24]:

(2.1)

где - коэффициент расхода воздуха, который для обеспечения полного сжигания принимают не менее 1,1-1,5;

- стехиометрическое (при ??=1) количество воздуха на единицу объема газа [1, с 258],

- номинальный расход газа, .

Вычисляем скорость воздуха в выходном сечении горелки [1, стр. 25]:

(2.2)

где -температура воздуха или газа перед горелкой, принимаем [1, стр. 27] в зависимости от давления воздуха перед горелкой, К;

- давление воздуха или газа перед горелкой, принимаем [1, стр. 26], Па;

- коэффициент сопротивления горелки, отнесенный к скорости в самом узком сечении; принимаем [1, стр. 25],

- плотность воздуха или газа, принимаем [1, стр. 264], кг/;

- начальная температура воздуха или газа, К.

Вычисляем скорость газа в выходном сечении горелки [1, стр. 25]:

. (2.3)

Вычисляем площадь выходного сечения газового сопла [1, стр. 25]:

. (2.4)

Вычисляем диаметр газового сопла [1, стр. 25]:

. (2.5)

где -площадь газов в выходном сечении, .

Вычисляем площадь выходного сечения для воздуха [1, стр. 25]:

. (2.6)

Принимаем скорость газа в газовой трубе, [1, стр. 27] .

Принимаем наружный диаметр газовой трубы, [1, стр. 268].

Вычисляем внутренний диаметр корпуса горелки [1, стр. 25]:

. (2.7)

где -площадь воздуха в выходном сечении,

- наружный диаметр газовой трубы, мм.

Вычисляем действительную скорость газа [1, стр. 25]:

. (2.8)

Вычисляем отношение скоростей газа и воздуха [1, стр. 25]:

. (2.9)

Вычисляем количество газовоздушной смеси [1, стр. 25]:

(2.10)

Мощность горелки:

Расчет параметров горелки выполнен с помощью программного обеспечения Microsoft Excel. Результаты расчета приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Параметры горелочного устройства

№ п/п	Наименование	Обозначение	Значение	Размерность	Примечания
1	Коэффициент расхода воздуха	??	1,0	-	принимаем [1, стр. 25]
2	Стехеометрическое количество воздуха		1,19		принимаем [1, с 258]
3	Температура воздуха или газа перед горелкой		273	К	принимаем [1, стр. 27]
4	Давление газа и воздуха перед горелкой		3,5	кПа	принимаем [1, стр. 26]
			0,5	кПа	принимаем [1, стр. 26]
5	Коэффициенты сопротивления горелки для газа и воздуха, отнесенный к скорости в самом узком сечении		1,5	-	принимаем [1, стр. 25]
			1
6	Плотность газа и воздуха		1,33		принимаем [1, стр. 264]
			1,29		принимаем [1, стр. 27]
7	Начальные температуры газа и воздуха		287	К	задано
			296
8	Требуемое количество воздуха		167	/ч	формула (2.1)
9	Скорость газа в выходном сечении		60,7	м/с	формула (2.3)
10	Скорость воздуха в выходном сечении		22,5	м/с	формула (2.2)
11	Скорость газа в газовой трубе		25	м/с	принимаем [1, стр. 27]
12	Наружный диаметр газовой трубы		59	мм	принимаем [1, стр. 268]
13	Плошади на выходном сечении		673		формула (2.4)
			2234		формула (2.6)
14	Диаметр газовой трубы на выходном сечении		17	мм	формула (2.5)
15	Диаметр воздушной трубы на выходном сечении		81	мм	формула (2.7)
16	Действительные скорости газа и воздуха		60,7	м/с	формула (2.8)
			22,5
17	Количество газо-воздушной смеси		0,0852	/с	формула (2.10)
18	Мощность горелки		620	кВт	формула (2.11)

3. Методика определения основных конструктивных параметров вентилятора

Диаметр входного отверстия вентилятора [2, стр. 108]:

где ;

Q -производительность, /с.

- частота вращения вентилятора, об/мин, принимаем [2, с.108].

Скорость входа потока в вентилятор [2, стр. 108]:

Диаметр входа на лопатки по конструктивным соображениям принимается [2, стр. 108]:

Ширина колеса на входе [2, стр. 109]:



где (при лопатках загнутых назад и радиальных).

Рисунок 3.1 - Треугольники скоростей: а) движение воздуха вдоль лопатки; б) при входе на лопатку; в) при выходе с лопатки.

Относительная скорость на выходе из колеса [2, стр. 109]:

При отсутствии закручивания на входе, когда , получаем[2, стр. 109]:

Угол притекания потока [2, стр. 109]:



Угол установки лопаток на входе в колесо [2, стр. 109]:

где ??- угол атаки, т. е. разность между углом набегающего потока и углом установки лопаток на входе; обычно ??=.

Далее следует задаться наружным диаметром колеса , углом выхода с лопаток , числом лопаток Z и продолжать расчет [2, стр. 110].

Окружная скорость на выходе из колеса [2, стр. 110]:

Напор вентилятора:

(3.11)

где g - ускорение свободного падения.

возд - плотность воздуха.

Принимаем частоту вращения n.

Определим коэффициент быстроходности ns [3, стр. 123]:

(3.12)

Определим объемный КПД по формуле [3, стр. 126]:

(3.13)

Приведенный диаметр входа в рабочее колесо [3, стр. 127]:

(3.14)

где R - коэффициент входной воронки, принимаем [3, стр. 127].

Исходя из полученного диаметра определяем гидравлический КПД по формуле [3, стр. 126]:

(3.15)

Принимаем механический КПД [3, стр. 128].

Полный КПД вентилятора [3, стр. 128]:

. (3.16)

Мощность на валу [3, стр. 24]:

(3.17)

Ширина кожуха [2, стр. 113]:

(3.18)

Ширина лопаток [2, стр. 113]:

(3.19)



Раскрытие спирали кожуха [2, стр. 114]:

Сторона конструкторского квадрата [2, стр. 114]:

По принятой синхронной частоте вращения n=2900 об/мин выбираем двигатель марки АИР 63А4 с мощностью .

Расчет параметров вентилятора выполнен с помощью программного обеспечения Microsoft Excel. Результаты расчета приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры вентилятора

№ п/п	Наименование	Обозначение	Значение	Размерность	Примечание
1	Производительность вентилятора	Q	0,046	/с	формула (2.1)
2	Частота вращения вентилятора	n	2900	об/мин	принимаем [2, с.108]
3	Диаметр входного отверстия вентилятора		0,040	м	формула (3.1)
4	Скорость входа потока в вентилятор		4,6	м/с	формула (3.2)
5	Диаметр входа на лопатки		0,046	м	формула (3.3)
6	Ширина колеса на входе		0,012	м	формула (3.4)
7	Относительная скорость на входе в колесо		12,9	м/с	формула (3.7)
8	Угол притекания потока		60		формула (3.8)
9	Угол установки лопаток на входе в колесо		40		формула (3.9)
10	Наружный диаметр колеса		0,269	м	принимаем [2, с. 110]
11	Угол выхода с лопаток		150
12	Число лопаток	Z	130	-
13	Окружная скорость на выходе из колеса		24	м/с	формула (3.10)
14	Плотность воздуха		1,29		принимаем [1, стр. 27]
15	Напор вентилятора	Н	0,5	кПа	принимаем [1, стр. 26]
16	Напор вентилятора	Н	39,55	мм. вод. ст.	формула (3.11)
17	Коэффициент быстроходности		101,78	-	формула (3.12)
18	Объемный КПД	??	0,97	-	формула (3.13)
19	Приведенный диаметр входа в рабочее колесо		0,21	м	формула (3.14)
20	Коэффициент входной воронки	R	3,6	-	принимаем [3, стр. 127]
21	Гидравлический КПД		0,42	-	формула (3.15)
22	Механический КПД		0,94	-	принимаем [3, стр. 128]
23	Полный КПД вентилятора	?	0,39	-	формула (3.16)
24	Мощность на валу		0,24	кВт	формула (3.17)
25	Ширина кожуха	B	0,035	м	формула (3.18)
26	Ширина лопаток	b	0,012	м	формула (3.19)
27	Раскрытие спирали кожуха	A	0,026	м	формула (3.20)
28	Сторона конструкторского квадрата	a	0,0067	м	формула (3.21)
29	Мощность двигателя		0,25	кВт	принимаем [2, стр. 240]

4. Составление программы для ПЭВМ и расчет основных конструктивных параметров горелочного устройства и вентилятора

Для облегчения расчетов при выполнении курсового проекта все вычисления велись с помощью программного средства Excel, в котором была разработана программа для ПЭВМ. Использование данной программы позволило существенно ускорить процесс подсчетов. Программа позволила определить основные размеры блочно-модульного горелочного устройства, а именно: рассчитать конструктивные параметры горелки, вентилятора, а также экономическую эффективность использования горелочного устройства. Листинг программы приведен в приложении А.

Программа разрабатывалась на базе блок-схемы, описывающей порядок действий при выполнении расчета и состоящей из функциональных блоков, которые выполняют различные назначения (ввод/вывод, начало/конец, вызов функции и т.д.). Каждое действие в блок схеме графически изображается в виде геометрической фигуры.

Для нашего случая блок-схема алгоритма расчета выглядит следующим образом:

Рисунок 4.1 - Блок-схема алгоритма расчета

5. Эскизная проработка конструктива модуля блочной горелки

Горелка состоит из следующих узлов: огневого узла, арматурной группы, узла подачи воздуха, узла регулирования тепловой мощности.

Три узла - огневой, подачи воздуха и узла регулирования объединены в единый горелочный блок. Комплект автоматики соединяется с горелочным блоком и теплоагрегатом электрическими коммуникациями. Огневой узел или головка горелки состоит из корпуса с коллектором газовым, выходным патрубком (насадкой) горелки, патрубком газовой регулирующей заслонки и фланца разъёмного.

Арматурная группа представляет собой отдельный узел, присоединяемый к горелке фланцем и состоящий из ручного крана, двух электромагнитных клапанов, клапана свечи безопасности и газового фильтра.

Арматурная группа служит для подвода газа к огневому узлу горелки от внутреннего газопровода котельной. Контроль герметичности газовых клапанов производится автоматически и обеспечивается алгоритмом автоматики. В арматурной группе между краном и клапаном расположен штуцер для отбора импульса давления газа к показывающему прибору и датчику «Давление газа перед автоматическим запорным клапаном» и датчиком защиты по повышению и понижению давления газа.

В огневом узле на газовом коллекторе расположен электрод поджига газовоздушной смеси, электрод контроля наличия пламени горелки На корпусе огневого узла выполнены фланцы для крепления: вентилятора, арматурной группы и самого горелочного блока к передней стенке топки котла, первичный датчик контроля пламени; а также штуцера отбора импульса давления воздуха и давления газа перед головкой горелки к показывающим приборам «Давление воздуха перед головкой горелки» и «Давление газа перед головкой горелки».

Узел подачи воздуха состоит из радиального вентилятора с входной коробкой, внутри которого имеется поворотная воздушная заслонка. Вентилятор снабжен двигателем с частотой вращения 3000 об/мин. На корпусе вентилятора крепятся: клеммная коробка с набором клеммных зажимов, механизм регулирования соотношения газ-воздух, высоковольтное устройство розжига, а также имеется отверстие закрытое стеклом, для визуального контроля пламени.

Основным узлом регулирования тепловой мощности горелки является узел соотношения подачи газа и воздуха, который состоит из поворотного механизма, связанного через промежуточный вал с регулирующим сектором настройки соотношения газа и воздуха. Сектор настройки связан с воздушной и газовой заслонками системой рычагов и тяг. Каждая заслонка имеет градуированную шкалу и указатель угла поворота. Профиль пластины регулирующего сектора образован поверхностью ленты из пружинной стали, и может изменяться с помощью регулирующих винтов, изменяя при этом положение воздушной заслонки. Положение газовой заслонки изменяется путем перестановки концевого выключателя на валу поворотного механизма и изменения длины тяги газовой заслонки.

6. Разработка схемы подключения горелочного устройства к газопроводу

Каждая горелка котла должна быть оснащена защитно-запальным устройством (ЗЗУ), обеспечивающим факел у горелки в режиме розжига и селективный контроль факела горелки во всех режимах работы котла, включая режим розжига. Розжиг факела каждой горелки котла, работающей на газе, должен осуществляться только от стационарно установленного индивидуального ЗЗУ. На действующих котлах со встречным расположением горелок, конструкцией которых изготовителем предусмотрена группа растопочных горелок для обеспечения безопасной растопки котла, ЗЗУ допускается устанавливать только на растопочных горелках. Остальные горелки допускается оснащать запальными или запально-сигнализирующими устройствами. Управление ЗЗУ должно быть дистанционным со щита управления котлом, а также с площадки обслуживания управления горелок. Запрещается пуск (розжиг) на природном газе котлов, на которых не установлены или неисправны стационарные ЗЗУ, а также котлов, не оснащенных защитами и блокировками, предусмотренными настоящими Правилами.

У паровых и водогрейных котлов с несколькими горелками, в которые воздух подается через общий регулирующий орган, каждая горелка должна быть оснащена отключающим устройством (шибером, заслонкой). Это отключающее устройство, как правило, должно автоматически закрывать подачу воздуха на горелку при отключении подачи газа. Положение отключающего устройства (открыто, закрыто или промежуточное) должно быть хорошо распознаваемым.

На газопроводе перед последним отключающим устройством каждой горелки должен предусматриваться трубопровод безопасности диаметром не менее 20 мм, оснащенный отключающим устройством с электроприводом.

Газопроводы котла должны иметь систему продувочных газопроводов с отключающими устройствами и штуцерами для отбора проб. На каждом продувочном газопроводе, арматура которого задействована в схемах защит и блокировок котла, должно быть установлено отключающее устройство с электроприводом. Продувочные газопроводы должны быть предусмотрены:

в конце каждого тупикового участка газопровода, включая газопровод к запальному устройству;

перед вторым отключающим устройством на отводе к котлу;

перед местом установки заглушек на газопроводе котла;

перед ПЗК котла;

перед первым отключающим устройством у горелки (если длина газопровода до отключающего устройства более 2 м);

с обеих сторон секционного отключающего устройства при кольцевой схеме подвода газа к котельной.

Диаметр продувочного газопровода должен определяться расчетом с учетом обеспечения 15-кратного обмена объема продуваемого участка газопровода в 1 час, но быть не менее 20 мм.

Схема подключения горелочного устройства к газопроводу представлена на рисунке 6.1.



1-газопровод к манометру; 2 - продувочный газопровод; 3-врезка для ЗЗУ; 4-трубопровод безопасности; 5- двухпроводная горелка; 6 - сбросная линия

Рисунок 6.1 - Схема подключения горелочного устройства к газопроводу

7. Обоснование выбора схемы и основных параметров (температур) регенеративного подогрева компонентов горения

Для повышения термического КПД установки применяют регенерацию. Регенерация - это перенос теплоты с участка цикла, на котором от рабочего тела отводится теплота, на другой участок, где к рабочему телу необходимо подводить теплоту. В нашем случае схема работает следующим образом: дымовые газы выходят из горелки с температурой 800 и направляются в котлоагрегат, где охлаждаются до температуры 160 за счет нагреваемой в нем воды. Далее дымовые газы поступают в регенеративный теплообменник, в котором происходит их охлаждение до температуры 60 за счет подводимого воздуха с температурой 25 . Из регенеративного теплообменника нагретый до 137 (которая рассчитывается из энергетического баланса с помощью метода приближенных чисел) воздух поступает в горелку.



Рисунок 7.1 - Технологическая схема регенеративной установки

1 Алгоритм расчета эффективности подогрева компонентов горения.

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

(7.1)

где -теплотворная способность газа,

-количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании топлива,

Энтальпия топлива на входе в огнетехнический агрегат :

(7.2)

где - средняя теплоемкость топлива,

- температура топлива,.

Энтальпия воздуха на входе в огнетехнический агрегат : 

(7.3)

где - средняя теплоемкость воздуха, ;

- температура воздуха, .

- количество воздуха, необходимого для сгорания топлива, .

Задавшись температурами воздуха рассчитаем энтальпию воздуха для этих температур.

Энтальпия продуктов сгорания, покидающих установку:

(7.4)

где -температурой дымовых газов на выходе из огнетехнического агрегата, ;

- значение средних теплоемкостей для компонентов продуктов сгорания, .

-объемная доля i-го компонента дымовых газов:

Коэффициент использования топлива:

(7.5)

где - начальная энтальпия продуктов сгорания, ;

- энтальпия топлива на входе в огнетехнический агрегат, ;

- энтальпия воздуха на входе в огнетехнический агрегат, ;

- энтальпия продуктов сгорания, покидающих установку, ;

- энтальпия химического недожога топлива, отнесенная к удельному объему продуктов сгорания, .

Определим коэффициент использования топлива для заданных температур воздуха.

Экономия топлива рассчитывается по формуле:

(7.6)

где -коэффициент использования топлива без подогрева компонентов горения,

- коэффициент использования топлива с подогревом компонентов горения.

Определим экономию топлива при заданных температурах воздуха.

Наиболее эффективная температура подогрева воздуха будет при наибольшем значении экономии топлива.

Результаты расчета коэффициента использования топлива (при tв=20?С, 40?С, 70?С, 100?С, 130?С) сводим в таблицу 7.1.

Изобразим на рисунке 7.1 зависимость коэффициента использования топлива от температуры регенеративного подогрева воздуха.



Рисунок 7.2 - Зависимость коэффициента использования от температуры регенеративного подогрева воздуха

Определим экономию топлива для различных температур подогретого воздуха (tв=20?С, 40?С, 70?С, 100?С, 130?С). Результаты приведены в

таблице 7.1.

Изобразим на рисунке 7.2 зависимость экономии топлива от температуры регенеративного подогрева воздуха.

Рисунок 7.3 - Зависимость экономии топлива от температуры регенеративного подогрева воздуха

Из рисунка видно, что максимальная экономия топлива будет при tв=130?С.

Таблица 7.1 - Зависимость коэффициента использования и экономии топлива от различных температур воздуха

№ п/п	Температура воздуха	Энтальпия воздуха	Коэффициент использования топлива	Экономия топлива
	tв, ?С	,	, %	Э, %
1	20	21,1	80,0	0
2	40	42,3	80,8	0,8
3	70	73,9	81,8	2,2
4	100	105,7	82,9	3,4
5	130	137,4	84,0	4,7



Заключение

По заданным параметрам топлива (природного газа) был произведен расчет блочно-модульного горелочного устройства. В результате расчета были определены основные параметры горелки: тепловая мощность , наружный диаметр газовой трубы , диаметр газовой трубы в выходном сечении ; основные параметры вентилятора: ширина кожуха B=0,0356 м, раскрытие спирали кожуха А=0,0268 м, ширина лопаток b=0,012 м, полный КПД вентилятора ?=39%, мощность двигателя ; основные экономические показатели: коэффициент использования топлива , экономия топлива Э для различных температур подогретого воздуха. Исходя из рассчитанных данных, была построена зависимость экономии топлива и коэффициента использования топлива от различных температур подогретого воздуха.



Список использованной литературы

1. Гусовский В. Л. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей/ Гусовский В. Л., Лифшиц А. Е., Тымчак В. М. - М.: Металлургия, 1981, - 272 с.

2. Калинушкин М. П. Вентиляторные установки/ Калинушкин М. П. - М.: «Высшая школа», 1962. - 294 с.

3. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов/ Черкасский В. М. - М.: «Энергия», 1977. - 424 с.

4. Тимошпольский В. И. Промышленные теплотехнологии/ Тимошпольский В. И., Несенчук А. П., Трусова И. А. - Мн.: «Высшая школа», 1998.

5. Курсовой проект [Электронный ресурс]: документ Microsoft Excel. - Электрон. дан. (53 кб). - Минск: Хатянович П. П., 2014. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

Размещено на Allbest.ru

...