Размещено на http: //www. allbest. ru/

Содержание

Введение

1. Технологический раздел

1.1 Краткое описание конструкций котла ДКВР 20-13.

(эскиз котла с указанием компоновки поверхностей нагрева и коэффициента избытка воздуха по газоходам).

2. Тепловой расчет парового котла

2.1 Характеристика топлива.

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания

2.3 Расчет и составление таблиц энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Построение I - х диаграммы.

2.4 Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива.

2.5 Геометрические характеристики топки.

2.5.1 Расчет теплообмена в топочной камере.

2.5.2 Расчет топки (поверочный).

2.6 Конструктивный тепловой расчет пароперегревателя котла.

Заключение

Используемая литература.

Приложения

Введение

отопительный котел паровой топливо

Промышленно-отопительные котельные предназначены для производства технологического пара для производственных нужд и горячей воды для целей теплоснабжения.

Котельная установка, служащая для производства пара, представляет собой сложное сооружение, основными элементами которого является топка и паровой котел. В топке осуществляется сжигание топлива, в результате чего выделяется химически связанное в нем тепло; в котле тепло, выделившееся из топлива в процессе горения и пошедшее на нагрев образовавшихся газообразных продуктов сгорания до высокой температуры, передается от этих газов воде, которая превращается в пар. С целью повышения экономичности установки котел обычно дополняют пароперегревателем, водяным экономайзером и воздухоподогревателем.

В котельной установке происходит много различных тепловых, гидродинамических и аэродинамических процессов, ход которых необходимо регулировать и контролировать. В связи с этим каждую котельную установку оборудуют различными регулирующими устройствами, запорными и предохранительными устройствами, а также контрольно-измерительными приборами.

1. Технологический раздел

1.1 Краткое описание конструкции котла ДКВР 20-13.

В промышленных и отопительных котельных распространены вертикально-водотрубные котлы типа ДКВ (двух барабанные котлы водотрубные).

Конструкция котлов типа ДКВ разработана ЦКТИ в содружестве с Бийским котельным заводом. Реконструированные котлы выпускались заводом под маркой ДКВР (двух барабанные котлы водотрубные реконструированные). Реконструкция заключалась в уменьшении расстояния между трубами, что позволило сократить длину барабанов, уменьшить металлоемкость, размеры котлов и топок.

Котлы ДКВР различной производительности хорошо компонуются с большинством слоевых топочных устройств. Бийский котельный завод изготовляет котлы ДКВР в компоновке с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками (ПМЗ-РПК) - для сжигания бурых и каменных углей, с топкой ЦКТИ системы Померанцева - для сжигания древесных отходов, с топками ЦКТИ системы Шершнева - для сжигания фрезерного торфа, а также с топками для сжигания газа и мазута. Кроме того, разработана техническая документация на изготовление этих котлов с чешуйчатой цепной решеткой прямого хода (ЧЦР), с ленточной цепной решеткой обратного хода и пневмомеханическими забрасывателями (ПМЗ-ЛЦР).

Номинальная паропроизводительность котлов ДКВР обеспечивается при сжигании большинства топлив, если их влажность, зольность и фракционный состав соответствуют ГОСТ, а также при отсутствии недопустимых присосов в газоходах котла.

При сжигании газообразного топлива и мазута котлы ДКВР с давлением 12.8 бар и выше могут иметь на 30-50% большую паропроизводительность, чем при работе на твердом топливе.

Вся серия унифицированных котлов типа ДКВР на давление 12,8 и 20,6 бар имеет общую конструктивную схему: это двух барабанные котлы с естественной циркуляцией и экранированной топочной камерой, с продольным размещением барабанов и коридорным расположением кипятильных труб. Движение газов в котлах - горизонтальное с несколькими поворотами. Сварные барабаны котлов, изготовленные из низколегированной стали марки 16ГТ (ЗН), унифицированы и имеют одинаковые внутренние диаметры (1000 мм.). Барабаны котлов на давление 20,6 бар отличаются лишь увеличенной толщиной стенок. В таких котлах часть верхнего барабана, размещенная в топочной камере, изолирована.

В верхнем барабане котлов ДКВР размещаются сепарационные устройства (жалюзи и дырчатые листы), две питательные трубы, контрольные легкоплавкие пробки. В нижнем барабане установлена перфорированная трубка для продувки, а в котлах производительностью 2,78 кг/сек имеется также труба для прогрева котла при растопке.

Боковые экранные трубы с шагом 80 мм верхними концами завальцованы в верхнем барабане, а нижние концы экранных труб приварены к нижним камерам. В боковые экраны вода одновременно поступает из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции. Передние опускные трубы, размещенные в обмуровке, являются также дополнительной опорой для консольно расположенного верхнего барабана.

Верхний и нижний барабаны котлов ДКВР снабжены развитым пучком кипятильных труб диаметром 51Ч2,5 мм с коридорным расположением, образующим конвективную поверхность нагрева. Последние ряды кипятильных труб по ходу газов являются опускными.

Для уменьшения топочных потерь топка котлов ДКВР разделена на две части: собственно топку и камеру догорания. Величина последней бывает различной и составляет 10-20% от полного объема топочной камеры.

Пароперегреватели котлов расположены после второго или третьего ряда труб первого котельного пучка по ходу потока газов. Змеевики пароперегревателей выполнены из стальных цельнотянутых труб диаметром 32Ч3 мм. Дистанционирование змеевиков в газоходе осуществляется чугунными вкладышами и специальными болтами.

Рис. 1.1 Котлоагрегат ДКВР 20-13 с высокой компановкой 1 - газомазутная горелка; 2 - передний топочный блок; 3 - выносной циклон; 4 - взрывной клапан; 5 - задний топочный блок; 6 - конвективный блок

Из верхнего барабана вода спускается по трубам котельного пучка 9 в нижний барабан и затем по трубам 12 поступает в циклоны 1. Нижние камеры 3 боковых экранов второй ступени испарения питаются водой из циклонов по трубам 18. Циклоны соединены между собой перепускной трубой 17. В боковые и задние экраны первой ступени испарения вода поступает из барабана 10 по трубам 19 и 11; фронтовой экран питается из верхнего барабана по трубам 20.

Небольшая высота фронтового экрана привела к необходимости установки рециркуляционных труб. Пар направляется в верхний барабан по трубам 21.

Рис. 1.1.2 Циркуляционная схема котлоагрегата ДКВР 20-13 1 -- фронтовой экран: 2 -- циклон; 3 -- подвод пароводяной смеси в циклон; 4 -- камера второй ступени испарения; 5 -- камера заднего экрана; 6 -- камера бокового экрана; 7 -- подвод пара в барабан; 8 -- верхний барабан; 9 -- питательные трубы; 10 -- кипятильные трубы; 11 -- нижний барабан; 12 -- подпиточные трубы циклонов; 13 -- подпиточные трубы заднего экрана; 14 -- задний экран; 15 -- подпиточные трубы бокового экрана; 16 -- непрерывная продувка; 17 -- подпиточные трубы фронтового экрана; 18 -- перепускные трубы; 19 -- опускные трубы циклона; 20 -- перепускные трубы циклонов; 21 -- подвод пара в барабан

Транспортабельные котлы изготавливаются в тяжелой или облегченной обмуровке. Последняя выполняется из легковесного шамота, вермикулитовых и совелитовых плит, минеральной ваты. Для обеспечения плотности газохода и крепления облегченной обмуровки все стены котла обшиваются стальными листами.

Котлы ДКВР могут быть приспособлены для нагрева и отпуска горячей воды. В этом случае бойлер размещается над котлом и включается в циркуляцию котла или водонагревательные змеевики устанавливаются в верхнем барабане. Для обеспечения необходимого напора ось выносного бойлера должна находиться выше оси верхнего барабана не менее чем на 1,5м. Выносной бойлер размещают на специальном каркасе или подвешивают на строительных конструкциях здания котельной. Второй способ подогрева воды имеет преимущество в отношении весовых характеристик и простоты конструкции, схема становится более компактной, однако змеевики загромождают ограниченные размеры барабана, что затрудняет их ремонт и осмотр.

Котлы ДКВР 20-13 имеют фронтовой, задний и боковые (перекрещивающиеся на потолке) экраны. Схемы движения дымовых газов - пролетного типа, т.е. конвективные пучки труб омываются одним потоком дымовых газов, не изменяющих своего направления.

Котлы имеют несущий каркас, на который опирается барабан. Верхний барабан, как и у других котлов типа ДКВР, опирается на трубную систему. Котлы оборудованы стационарными обдувочными трубами. Для обдувки применяется насыщенный или перегретый пар с давлением перед соплами 0,7 - 1,7 МПа (7 - 17 кгс/см2), может применяться сжатый воздух. Очистка экранов и пучков может осуществляться через обдувочные лючки ручными переносными обдувочными приборами.

Котлы типа ДКВР предназначены для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива

2. Тепловой расчет парового котла

2.1 Характеристика топлива

Мазут М - 100 высокосернистый;

Плотность при 200С, не более 1,015

Вязкость условная, не более, 0ВУ, при 800С 16

Вязкость кинематическая, сСт, не более, при 800С 118

Температура вспышки, 0С, не ниже в открытом тигле 110

Температура застывания, 0С, не выше 25

Зольность, %, не более 0,14

Содержание механических примесей, %, не более 1,5

Содержание влаги, %, не более 1,5

Содержание серы, %, не более 3,5

Теплота сгорания, Qсн МДж/кг (ккал/кг) 39,78 (9500)

Среднее значение Qст МДж/кг (ккал/кг) 40,78 (9740)

Средний элементарный состав, %:

Sсоб 3,5

Сс 83

Нс 10,4

Ос + Nс 1,0

Объем воздуха (при б = 1) V0, м3/кг 10,2

Объем дымовых газов:

V0RO2 1,57

V0N2 8,14

V0Н2О 1,36

V0r 10,99

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания.

Таблица 2.2.1 Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла

Показатель	Условное обозначение	Величина
1. Коэффициент избытка воздуха в топке	бт	1,05
2. Присосы: в топку	?бт	0,1
в конвективный пучок	?бкп	0,05
в пароперегреватель	?бпп	0,03
в экономайзер	?бэк	0,2

Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева б'' газового

тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке бт с присосами в газоходах котла ?б, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.

бт = б''т= бсрт = б'кп (2.2.1)

б''кп = бт + ?бкп Й = б'кп + ?бкп (2.2.2)

б''т = 1,05 + 0,1 = 1,15 бсрт = 1,05 + 1,15 = 1,1

2

б''пп = 1,16 + 0,03 = 1,19 бсрпп = 1,16 + 1,19 = 1,175

2

б''кп = 1,19 + 0,05 = 1,24 бсркп = 1,19 + 1,24 = 1,215

2

б''эк = 1,24 + 0,2 = 1,44 бсрэк = 1,24 + 1,44 = 1,34

2

Таблица 2.2.2 Избытки воздуха и присосы по газоходам котла

Наименование газохода	б''	?б	бср
1. Топка	1,15	0,1	1,1
2. Конвективный пучок	1,13	0,08	1,9
3. Экономайзер и газоходы за котлом	1,28	0,15	1,36

2.3 Расчет и составление таблиц энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Построение I - х диаграммы.

Таблица 2.3.1 Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Условное обозначение	Величина, м3/м3
1. Теоретический объем воздуха	V0н	10,2
2. Теоретические объемы продуктов сгорания: - трехатомных газов;	V0RO2 = VНRO2	1,57
- азота;	V0N2	8,14
- водяных паров;	V0Н2О	1,36

Определение действительного суммарного объема продуктов сгорания для жидкого топлива (м3/кг) по формуле:

Vr = VRO2 + V0N2 + (бср - 1)V0 + V0Н2О + 0,0161(бср - 1)V0 (2.3.1)

Определение объемных доль трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю по формулам:

rRO2 = VRO2 / Vr ; (2.3.2)

rН20 = VН2О / Vr ; (2.3.3)

rП = rRO2 + rН20 ; (2.3.4)

Определение массы дымовых газов (кг/м3):

Gr = рг.тл + dг.тл / 1000 + 1,306бV0 (2.3.5)

где рг.тл = р - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м3;

dг.тл = 1,5 г/м3 - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к

1 м3 сухого газа.

Таблица 2.3.2 Действительные объемы газов (м3/м3) и их объемные доли

Величина	Поверхность нагрева
	топка	пароперегреватель	конвективный пучок	экономайзер
1. б = бср	1,1	1,175	1,215	1,34
2. VН2О = V0Н2О + 0,0161(бср - 1)V0	1,38	1,39	1,4	1,42
3. Vr = VRO2 + V0N2 + V0Н2О + (бср -1)V0	12,11	12,88	13,3	14,6
4. rН20 = VН2О / Vr	0,11	0,10	0,10	0,12
5. rRO2 = VRO2 / Vr	0,13	0,11	0,12	0,14
6. rП = rRO2 + rН20	0,24	0,22	0,21	0,26
7. Gr	15,6	16,7	17,2	18,9

Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1кг сжигаемого жидкого топлива и к 1 м3 (при нормальных условиях) газообразного топлива.

Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхности нагрева, т.к. температуры эти неизвестны. В дальнейших расчетах при пользовании значениями энтальпии допускается линейная интерполяция в интервале температур 100 К. Поэтому при расчетах энтальпии интервал температур не должен быть более 100 К.

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания:

Вычисление энтальпии теоретического объема воздуха для выбранного диапазона температур для жидкого топлива (кДж/кг):

І0в = V0(сх)в (2.3.2.1)

Для топки:

І0в = 10,2 * 3074 = 31355 кДж/м3 - для х = 2000 0С

І0в = 10,2 * 2738 = 27928 кДж/м3 - для х = 1800 0С

І0в = 10,2 * 1440 = 14688 кДж/м3 - для х = 1000 0С

І0в = 10,2 * 1134 = 11567 кДж/м3 - для х = 800 0С

Для пароперегревателя:

І0в = 10,2 * 1134 = 11567 кДж/м3 - для х = 800 0С

І0в = 10,2 * 982 = 1016 кДж/м3 - для х = 700 0С

І0в = 10,2 * 832 = 8486 кДж/м3 - для х = 600 0С

Для конвективного пучка:

І0в = 10,2 * 832 = 8486 кДж/м3 - для х = 600 0С

І0в = 10,2 * 686 = 6997 кДж/м3 - для х = 500 0С

І0в = 10,2 * 543 = 5538 кДж/м3 - для х = 400 0С

Для экономайзера:

І0в = 10,2 * 543 = 5538 кДж/м3 - для х = 400 0С

І0в = 10,2 * 404 = 4121 кДж/м3 - для х = 300 0С

І0в = 10,2 * 267 = 2723 кДж/м3 - для х = 200 0С

І0в = 10,2 * 132,7 = 1353 кДж/м3 - для х = 100 0С

где (сх)в - энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3, принимается для каждой выбранной температуры по табл. 3.4 (из эл. учебника Р.И.Эстеркина);

V0 - теоретический объем воздуха, необходимого для горения, принимается по табл. 3.3 (из эл. учебника Р.И.Эстеркина).

Определение энтальпии теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур (кДж/кг):

І0г = VRO2(сх)RO2 + V0N2(сх)N2 + V0H2O(сх)H2O (2.3.2.2)

Для топки:

І0г = 1,57 * 4859 + 8,14 * 2979 + 1,34 * 3939 = 37156 кДж/м3- для х = 2000 0С

І0г = 1,57 * 4317 + 8,14 * 2650 + 1,34 * 3469 = 32997 кДж/м3- для х = 1800 0С

І0г = 1,57 * 2209 + 8,14 * 1398 + 1,34 * 1730 = 17166 кДж/м3- для х = 1000 0С

І0г = 1,57 * 1709 + 8,14 * 1096 + 1,34 * 1340 = 13400 кДж/м3- для х = 800 0С

Для пароперегревателя:

І0г = 1,57 * 1709 + 8,14 * 1096 + 1,34 * 1340 = 13400 кДж/м3- для х = 800 0С

І0г = 1,57 * 1466 + 8,14 * 949 + 1,34 * 1151 = 11568 кДж/м3- для х = 700 0С

І0г = 1,57 * 1226 + 8,14 * 806 + 1,34 * 970 = 9786 кДж/м3- для х = 600 0С

Для конвективного пучка:

І0г = 1,57 * 1226 + 8,14 * 806 + 1,34 * 970 = 9786 кДж/м3- для х = 600 0С

І0г = 1,57 * 999 + 8,14 * 666 + 1,34 * 797 = 8057 кДж/м3- для х = 500 0С

І0г = 1,57 * 774 + 8,14 * 528 + 1,34 * 628 = 6354 кДж/м3- для х = 400 0С

Для экономайзера:

І0г = 1,57 * 774 + 8,14 * 528 + 1,34 * 628 = 6354 кДж/м3- для х = 400 0С

І0г = 1,57 * 561 + 8,14 * 393 + 1,34 * 464 = 4702 кДж/м3- для х = 300 0С

І0г = 1,57 * 359 + 8,14 * 261 + 1,34 * 305 = 3097 кДж/м3- для х = 200 0С

І0г = 1,57 * 171,7 + 8,14 * 130,1 + 1,34 * 150,5 = 1530 кДж/м3- для х = 100 0С

где (сх)RO2, (сх)N2, (сх)H2O - энтальпии 1 м3 трехатомных газов, теоретического

объема азота, теоретического объема водяных паров, принимаются для каждой выбранной температуры по табл. 3.4 (из эл. учебника Р.И.Эстеркина), кДж/м3;

VRO2 ,V0N2 ,V0H2O - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара, берутся из табл. 3.3(из эл. учебника Р.И.Эстеркина) м3/кг

Определение действительного объема дымовых газов на 1 м3 топлива:

Іг = І0г + (б - 1) І0в (2.3.2.3)

Для топки:

Іг = 37235 + (1,1 - 1) * 31355 = 40370 кДж/м3- для х = 2000 0С

Іг = 33066 + (1,1 - 1) * 27928 = 35859 кДж/м3- для х = 1800 0С

Іг = 17199 + (1,1 - 1) * 14688 = 18668 кДж/м3- для х = 1000 0С

Іг = 13426 + (1,1 - 1) * 11567 = 14583 кДж/м3- для х = 800 0С

Для пароперегревателя:

Іг = 13426 + (1,175 - 1) * 11567 = 15450 кДж/м3- для х = 800 0С

Іг = 11592 + (1,175 - 1) * 10016 = 13345 кДж/м3- для х = 700 0С

Іг = 9805 + (1,175 - 1) * 8486 = 11290 кДж/м3- для х = 600 0С

Для конвективного пучка:

Іг = 9805 + (1,215 - 1) * 8486 = 11629 кДж/м3- для х = 600 0С

Іг = 8057 + (1,215 - 1) * 6997 = 9561 кДж/м3- для х = 500 0С

Іг = 6354 + (1,215 - 1) * 5538 = 7544 кДж/м3- для х = 400 0С

Для экономайзера:

Іг = 6354 + (1,34 - 1) * 5538 = 8237 кДж/м3- для х = 400 0С

Іг = 4702 + (1,34 - 1) * 4121 = 6103 кДж/м3- для х = 300 0С

Іг = 3097 + (1,34 - 1) * 2723 = 4023 кДж/м3- для х = 200 0С

Іг = 1530 + (1,34 - 1) * 1353 = 1990 кДж/м3- для х = 100 0С

Таблица 2.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания (І - х-таблица)

Поверхности нагрева	х (t), 0С	І0в	І0г	Іг
		кДж/м3
Топочная камера	2000	31355	37156	40370
	1800	29641	32997	35859
	1000	14688	17166	18668
	800	11567	13400	14583
Пароперегреватель	800	11567	13400	15450
	700	10016	11568	13345
	600	8486	9786	11290
Конвективный пучок	600	8486	9786	11629
	500	6997	8057	9561
	400	5538	6354	7544
Экономайзер	400	5538	6354	8237
	300	4121	4702	6103
	200	2723	3097	4023
	100	1353	1530	1990

2.4 Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q = Qр+Qв.вн.+Qф= Q1+ Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 , кДж/м3 (2.4.1)

где Qр - располагаемое тепло топлива, кДж/м3

Qв.вн - тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла,

кДж/м3

Qф - тепло, внесенное в топку паровым дутьем, кДж/м3

Q1 - полезно использованное тепло, кДж/м3

Q2 - потеря тепла с уходящими газами, кДж/м3

Q3 - потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м3

Q4 - потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м3

Q5 - потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/м3

Q6 - потеря с теплом шлака, кДж/м3

В условиях курсового проектирования при сжигании топлива в отсутствие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Qв.вн., Qф, Q4, Q6 равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

Qр= Q1+ Q2+Q3+Q5 , кДж/м3

Располагаемое тепло:

Qр= Qid + iтл , кДж/м3 (2.4.2)

где Qid - низшая теплота сгорания;

iтл - физическое тепло топлива, кДж/м3. Учитывается в том случае, когда топливо предварительно подогревается посторонним источником тепла (паровой подогрев мазута, паровые сушилки и т.п.), а также при сушке по разомкнутому циклу.

iтл = стл * tтл (2.4.3)

где tтл - температура топлива, 0С (для мазута в зависимости от его вязкости 90 - 130 0С, стл - удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг * К).

Удельная теплоемкость мазута:

стл = 1,74 + 0,0025tп = 1,74 + 0,0025 * 95 = 0,413; (2.4.4)

где tп - температура подогрева равная 950С;

iтл = 100 * 0,413 = 41,3 кДж/м3;

Qid - 38770 кДж/м3;

Располагаемое тепло:

Qр= 38770 + 41,3 = 38811 кДж/м3;

Потеря тепла с уходящими газами:

Размещено на http: //www. allbest. ru/

где Iух - энтальпия уходящих газов, кДж/кг;

бух - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, в сечении газохода

после последней поверхности нагрева;

q4 - потеря тепла от механической неполноты горения (для мазута q4 - 0);

Энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 300С:

I0хв = 39,8 * V0 (2.4.6)

I0хв = 39,8 * 10,2 = 406 кДж/м3;

Qпг = Dнп (iн.п. - iп.в.) + Dпр ( iкип. - iп.в.) (2.4.7)

D = Dпе = D т/ч * 103 = 20 * 103 = 5,56 кг/с (2.4.8)

3600 3600

Расход выработанного перегретого пара 5,56 кг/с;

Dпп = бпр * D = 2,9 * 5,56 = 0,16 кг/с (2.4.9)

100

Расход выработанного пара 0,16 кг/с;

где iп.п. - энтальпия перегретого пара;

iп.в. - энтальпия питательной воды;

iн.п. - энтальпия насыщенного пара;

iкип. - энтальпия кипящей воды;

Рп.п. = 1,25 МПа;

tп.в. = 2250С;

iп.п. - энтальпия, кДж/кг, определяется по таблице давления и температуры перегретого пара.

Применяем интерполяцию:

iп.п.1 = 2865 -2859,9 (1,25 - 1,2) + 2859,9 = 2861,4 кДж/кг;

1,3 - 1,2

iп.п.2 = 2889,9 - 2884,2 (1,25 - 1,2) + 2884,2 = 2885,6 кДж/кг;

1,3 - 1,2

iп.п.3 = 2885,6 - 2861,4 (225 - 220) + 2861,4 = 2873,5 кДж/кг;

230 - 200

iп.в. = сп.в. * tп.в. = 4,19 кДж * 800С = 335,2 кДж/кг; (2.4.10)кг * 0С

iкип. = 806,8 кДж/кг - по таблице давления перегретого пара;

iн.п. = 2785,2 кДж/кг;

Qпг = 19,5 (2785,2 - 335,2) + 0,04 (806,8 - 335,2) = 47794 кВт;

q3 = 0,5 %;

q5 = 1,3 %;

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Уq = q2 + q3 + q5 = 6,8 + 0,5 + 1,3 = 8,6; (2.4.11)

КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса:

зпк = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6); (2.4.12)

зпк = 100 - 8,6 = 91,4;

Из уравнения прямого теплового баланса:

збр = Qпг определяем расход топлива: Впг = Qпг * 100 %; (2.4.13)

Qрр * Впг Qрр * збр

Впг = 47794 * 100 = 1,34 м3/с;38811 * 91,4

Расход топлива Впг = 1,34 м3/с;

Коэффициент сохранения теплоты:

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q5, приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

(2.4.14)

где: зпк = q1 - коэффициент полезного действия парового котла "брутто",%

Таблица 2.4.1 Расчет теплового баланса

Наименование	Обозначение	Расчетная формула	Единица измерения	Расчет
Располагаемая теплота топлива	Qрр	Qрн + Qвв.	кДж м3	38811
Потеря от химической неполноты сгорания	q3	По таблице [3] 5 - 4	%	0,5
Потеря от механической неполноты сгорания	q4	По рекомендации [3]	0С	0
Энтальпия уходящих газов	Iух	По графику	кДж м3	3240,7
Температура холодного воздуха в котельной	tх.в.	По заданию	0С	30
Энтальпия холодного воздуха в котельной	I0х.в.	39,8 * V0	кДж м3	406
	Потеря теплоты с уходящими газами	q2

Размещено на http: //www. allbest. ru/

%	6,8
Потеря теплоты от наружного охлаждения	q5	q5 = q5ном. Dном. D	%	1,3
КПД котла	з	100 - У q	%	91,4
Коэффициент сохранения теплоты	ц		-	0,986
Температура питательной воды	tп.в.	По заданию	0С	90
Температура насыщенного пара	tкип.	По таблице ХХІІІ	0С	190,5
Температура перегретого пара	tп.п.	По заданию	0С	225
Энтальпия питательной воды	hп.в.	По таблице [1] ХХІV	кДж кг	335,2
Энтальпия насыщенного пара	hкип.	По таблице [1] ХХІІІ	кДж кг	806,8
Энтальпия перегретого пара	hп.п.	По таблице [1] ХХV	кДж кг	2785,2
Величина продувки	П	По рекомендации [3]	%	-
Полезно используемая теплота в агрегате	Qпт.	D(hп.п. - hп.в.) + D * П ( hкип. - hп.в.) 100	кВт	47794
Полный расход топлива	В	Qпг * 100 %; Qрр * збр	кг/с	1,34
Расчетный расход топлива	Вр	В * (1 - q4 ) 100	кг/с	1,34

2.5 Геометрические характеристики топки

Расчет поверхностей котла типа ДКВР 20 - 13 с коротким верхним барабаном и высокой компоновкой.

Площадь боковых стен:

Fб.ст. = [а3(h - h4) + a4 h4 + a6 h6] * 2, м2; (2.5.1)

Fб.ст. = [4,9 (4,5 - 1,1) + 4,0 * 1,1 * 0,4 * 1,75] * 2 = 44 м2;

Площадь фронтовой стены:

Fф.ст. = bh, м2; (2.5.2)

Fф.ст. = 2,73 * 4,5 = 0,64 м2;

Площадь задней стены и выходного окна топки:

Fз.ст. = b (h1 + h5 + h3 + h7), м2; (2.5.3)

Fз.ст. = 2,73 (1,65 + 3,0 + 0,70 + 1,2) = 17,9 м2;

Площадь двух стен камеры догорания:

Fк.д. = b (h3 + h6 + h8), м2; (2.5.4)

Fк.д. = 2,73 (0,70 + 1,75 + 1,26) = 10 м2;

Площадь пода топочной камеры:

Fпода = b (а5 + а6), м2; (2.5.5)

Fпода = 2,73 (3,76 + 0,4) = 11,4 м2;

Площадь потолка топочной камеры:

Fпот. = b (а3 + а6), м2; (2.5.6)

Fпот. = 2,73 (4,9 + 0,4) = 14,5 м2;

Общая площадь ограждающих поверхностей:

Fст. = Fб.ст. + Fф.ст. + Fз.ст. + Fк.д. + Fпода + Fпот., м2; (2.5.7)

Fст. = 44 + 12,3 + 17,9 + 10 + 11,4 + 14,5 = 110 м2;

Расчет лучевоспринимающих поверхностей топочных экранов и выходного окна топки.

Таблица 2.5.1 Геометрические характеристики топочных экранов и выходного окна топки

Наименование, условное обозначение, еденицы измерения величин	Фронтовой экран	Задний экран	Боковой экран	Выходное окно топки
		топки	камеры догорания	левый	правый
1	2	3	4	5	6	7
1. Наружный диаметр труб d, мм.	51	51	51	51	51	-
2. Шаг экранных труб S, мм.	130	130	130	80	80	-
3. Относительный шаг экранных труб у	2,5	2,5	2,5	1,57	1,57	-
4. Расстояние от оси экранной трубы до обмуровки е, мм.	40	40	40	40	40	-
5. Относительное расстояние от оси экранной трубы до обмуровки ?	0,78	0,78	0,78	0,78	0,78	-
6. Угловой коэффициент х	0,78	0,78	0,78	0,78	0,78	1
7. Расчетная ширина экрана bэ, мм	660	660	660	800	800	100
8. Число труб экрана z, шт.	6	6	6	11	11	-
9. Средняя освещенная длина труб экрана Lсрэ , мм.	40	740	580	1140	1140	180
10. Площадь стены Fпл , занятой экраном, м2	0,64	3,84	0,52	0,5	0,5	0,018
11. Лучевоспринимающая поверхность экрана Нэ , м2	0,5	3	0,41	0,39	0,39	0,018

lсрэ - средняя освещенная длина трубы экрана;

Фронтовой экран:

lсрф.экр. - lэф. = l5-6 - измеряются в соответствии с рисунком 7.3. МУ КП;

Задний экран топки:

lт.ср.э.з. = lт.э.з. = l1-2 + l2-3 + l3-4, мм; (2.5.1)

где l1-2 , l2-3 , l3-4 измеряются в соответствии с рисунком 7.3. МУ КП;

lт.ср.э.з. = lт.э.з. = 240 + 400 + 100 = 740 мм.;

Задний экран камеры догорания:

lк.д.э.з. = l5-6 + l6-7, мм; (2.5.2)

где l5-6, l6-7 измеряются в соответствии с рисунком 7.1., разрез С-С МУ КП;

lк.д.э.з. = 240 + 340 = 580 мм;

Боковой экран:

lср.э.б. = lэ.б. = l1-2 + l2-3 + l3-4, мм; (2.5.3)

где l1-2 , l2-3 , l3-4 измеряются в соответствии с рисунком 7.6. МУ КП;

lср.э.б. = lэ.б. = 520 + 160 + 460 = 1140 мм;

Выходное окно топочной камеры, не закрытое трубами экрана:

lв.о. = h6 , мм. - измеряется в соответствии с рисунком 7.2., разрез А-А МУ КП;

lв.о. = 180 мм;

Таблица 2.5.2 Лучевоспринимающая поверхность экрана:

Наименование, условное обозначение, единицы измерения величин	Величина
1. Площадь стен топки Fст , м2	110
2. Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры Нл , м2	4,32
3. Высота топочной камеры hт.к. , м.	0,64
4. Высота расположения горелок hг. , м.	0,24
5. Относительная высота расположения горелок хг.	0,43
6. Активный объем топочной камеры Vт.к. , м3	60
7. Степень экранирования топочной камеры ч	0,039
8. Эффективная толщина излучающего слоя s, м.	4,9

Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры:

Нл = Нэ.ф. + Нтэ.з. + Нк.д.э.з. + 2Нэ.б. + Нв.о., м2; (2.5.4)

Нэ = Fпп + х, м2; (2.5.5)

Нэ.ф. = 0,78 * 0,64 = 0,5 м2;

Нтэ.з. = 3,84 * 0,78 = 3 м2;

Нк.д.э.з. = 0,52 * 0,78 = 0,41 м2;

Нэ.б. = 0,5 * 0,78 = 0,39 м2;

Нв.о. = 0,018 * 1 = 0,018 м2;

Нл = 0,5 + 3 + 0,41 + 0,39 + 0,018 = 4,32 м2;

Относительная высота расположения горелок:

хг = hr = 0,24 = 0,38м; (2.5.6)

hт.к. 0,64

Активный объем топочной камеры:

Vт.к. = Fб.ст. b = 44 * 2,73 = 60 м3; (2.5.7)

где Fб.ст. - площадь боковых стен, м2;

b - ширина топки, м.;

Степень экранирования топочной камеры:

ч = Нл = 4,32 = 0,039; (2.5.8)

Fст. 110

где Нл - лучевоспринимающая поверхность котла, м2;

Fст. - площадь стен топочной камеры, м2;

Эффективная толщина излучающего слоя в топке:

S = 3,6 Vт.к. = 3,6 * 60 = 4,9 ; (2.5.9)

Fст. 44

2.6.1 Расчет теплообмена в топочной камере

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

kг = 7,8 +16 rн2о - 1 * 1 - 0,37 * Т''т = 7,8 + 16 * 0,11 - 1 * 1 - 0,37 * 1000 =3,16 vРпs 1000 3,16 v0,24 * 0,1 * 4,9 1000= 7,56 (2.6.1)

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

kс = 0,3 (2 - бт)(1,6 * Т''т - 0,5) Ср ; (2.6.2)1000 Нр

kс = 0,3 * (2 - 1,05)(1,6 * 1000 - 0,5) 10 = 0,1121000 28

где Ср , Нр - содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива;

Коэффициент ослабления лучей:

k = kгrп + kс ; (2.6.3)

где rп - суммарная объемная доля трехатомных газов;

kг - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами;

kс - коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами;

k = 7,56 * 0,24 + 0,112 = 2

Теплота вносимая в топку воздухом:

Qв = бт * I0х.в. = 1,05 + 406 = 426,3 кДж/кг; (2.6.4)

Полезное тепловыделениев топке:

Qт = Qр 100 - q3 + Qв = 38811 * 100 * 0,5 + 426,3 = 39043 кДж/м3; (2.6.5)100 100

Степень черноты факела:

Размещено на http: //www. allbest. ru/

(2.6.6)

где m - коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного

светящейся частью факела;

аг - степень черноты светящейся части факела и несвитящихся трехатомных

газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки

соответственно только светящимся пламенем или несветящимися

трехатомными газами;

асв = 1 - е- (kгrп + kс)ps (2.6.7)

асв = 1 - е- (4,1 * 0,1 * 0,4) = 1 - 1 = 1,56;- 1,8

аг = 1 - е- kг * rп * ps (2.6.8)

аг = 1 - е- 16,53 * 0,24 * 0,1 * 0,4 = 1 - 1 = 1,54;- 1,85

Степень черноты при сжигании жидкого топлива:

Размещено на http: //www. allbest. ru/

(2.6.9)

Степень черноты факела:

Размещено на http: //www. allbest. ru/

= 0,55 * 1,56 + (1 - 0,55) * 1,54 = (2.6.10)= 0,86 + 0,69 = 1,55;

ат = 1,55 = 1,55 = 1,14; (2.6.11)

1,55 + (1 - 1,55) * 0,43 1,55 - 0,19

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг жидкого топлива:

(Vс)ср. = Qт - I''т = 39043 - 18668 = 21,6; (2.6.12)

Та - Т''т 1940 - 1000

где Та - теоритическая температура горения;

Т''т - температура (абсолютная) на выходе из топки

I''т - энтальпия продуктов сгорания;

Qт - полезное тепловыделение в топке;

2.6.2 Расчет топки (поверочный)

Действительная температура на выходе из топки (0С):

=9000С

2.7 Конструктивный тепловой расчет пароперегревателя котла

Таблица 2.7.1 Геометрические характеристики пароперегревателя.

Наименование, условное обозначение, единицы измерения величин	Величина
1. Наружный диаметр труб dн , мм.	51 х 2,5
2. Внутренний диаметр труб dвн , мм.	46
3. Поперечный шаг труб s1 , мм.	102
4. Продольный шаг труб s2 , мм.	80
5. Относительный поперечный шаг труб у1	4
6. Относительный продольный шаг труб у2	1,57
7. Количество труб (петель) в ряду (поперек оси барабана) n, шт.	2
8. Количество рядов труб (вдоль оси барабана) z , шт.	6
9. Глубина газохода для размещения п/п Lпе , м.	0,612
10. Средняя освещенная длина трубы (петли) lсртр , мм.	3,10
11. Поверхность нагрева одного ряда Нр , м2	0,020
12. Конвективная поверхность нагрева пароперегревателя Нпе , м2	0,12

dн - наружный диаметр труб пароперегревателя, мм., для котлов до 25 т/ч -51 х 2,5 мм.;

dвн = dн - 2д = 51 - 2 * 2,5 = 46 мм; (2.7.1)

s1 = 2dн = 2 * 51 = 102 мм; (2.7.2)

s2 = 80 мм; (2.7.3)

у1 = s1 / dн = 102 / 51 = 2; (2.7.3)

у2 = s2 / dн = 80 / 51 = 1,57; (2.7.4)

n = 4 шт; (2.7.5)

Средняя температура пара в пароперегревателе:

tср = tпе + ts = 225 + 190,5 = 2070С; (2.7.6)

где tпе - температура перегретого пара;

ts = tн.п.0С - температура насыщенного пара;

Средний удельный объем перегретого пара н, м3/кг:

Vпе = Dпе н, м3/с = 5,56 * 0,1700 = 0,94 м3/кг; (2.7.7)

при Рпе = 1,25 МПа;

н = 0,1700 м3/кг;

где

Dпе = D - паропроизводительность котла = 5,56 кг/с;

н - средний удельный объем перегретого пара, м3/кг;

Сечение для прохода пара в п/п:

f = Vпе = 0,94 = 0,047 м2; (2.7.8)wпе 20

где wпе - скорость пара в п/п, м/с;

Число рядов труб п/п:

Z = 4f * 106 = 4 * 0,047 * 106 = 6 шт; (2.7.9)рd2внn 3,14 * 462 * 2

Необходимая глубина газохода для размещения пароперегревателя:

Lпе = s2 z * 10 -3 = 102 * 6 * 10 -3 = 0,612 м; (2.7.10)

Поверхность нагрева одного ряда:

Нр = рdнlсртрn * 10 -6 = 3,14 * 51 * 3,10 * 4 * 10-6 = 0,020 м2; (2.7.11)

Конвективная поверхность нагрева п/п:

Нпе = Нр z = 0,020 * 6 = 0,12 м2; (2.7.12)

Заключение

Я изучил конструкцию парогенератора ДКВР 20 - 13 и произвел краткое описание котла. Соглано продольного и поперечного чертежа котла заданного типа, произвел расчет теплообмена в топочной камере и конструктивный тепловой расчет пароперегревателя. Произвел расчет теплового баланса котла и определил расход топлива.

Список используемой литературы

Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. - М.: Стройиздат, 1986. - 559 с.

Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 280 с.

Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1973. - 248 с.

Роддатис К.Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. /Под ред. К.Ф. Роддатиса. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.

Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. - М, НИИИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1987. - 208 с.

«Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)». Энергия Москва 1973.

Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / Под редакцией С.И. Мочана - «Энергия», Ленинград, 1977

Размещено на Allbest.ru

...