Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра Теплотехники и теплоэнергетики

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Тема: Поверочный расчет котельного агрегата Е-75-3,9-440 ГМ

студенту Коничевой Ольге Евгеньевне ТЭ-16

Руководитель проекта ___________ / доцент Андреев В.В.

Задание принял к исполнению студент: ___________ / Коничева О.Е.

Исходные данные

Паропроизводительность 75 т/ч; топливо: природный газ, мазут; температура перегретого пара 440 °С; давление перегретого пара 3,9 МПа

Введение

На данном этапе исторического развития человечество уже не может обойтись без использования энергии. Энергетика -- область хозяйственно-экономической деятельности человека, целью которой является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную (электрическую или тепловую).

Энергетика России включает в себя тепловые, атомные электростанции, гидроэлектростанции (включая гидроаккумулирующие и приливные), прочие электростанции (ветро-, гелиостанции, геотермальные станции), электрические и тепловые сети, самостоятельные котельные.

По статистике большинство электростанций в России - тепловые. Принцип работы тепловых станций основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую энергию для потребителей. Тепловые электростанции работают на органическом топливе, таком как уголь, мазут, газ, сланцы, торф. Среди них главную роль, следует отметить, играют мощные (более 2 млн. Квт) ГРЭС - государственные районные электростанций обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Основными элементами тепловых электростанций являются котлоагрегаты, устройства для передачи некоторому теплоносителю тепловой энергии за счёт сжигания топлива, и паровые турбины, в которых энергия пара преобразуется в механическую работу.

Котельный агрегат является одним из главных элементов в схеме ТЭЦ, который включается в себя топку и теплоиспользующие поверхности. Котельная установка -- более широкое понятие, это совокупность устройств и механизмов, предназначенных для производства водяного пара или получения горячей воды. Помимо одного или нескольких котлов, в её состав входят вспомогательные устройства и механизмы: дымососы, дутьевые вентиляторы, питательные и водоподготовительные установки, топливоподача.

Данная работа посвящена проведению поверочного расчета котельного агрегата Е-75-3,9-440 ГМ, предназначенного для работы на газообразном жидком топливе. В работе содержится расчет котла на жидком топливе (высокосернистый мазут).

Описание котельного агрегата

Котел Е-75-3,9-440 ГМ - это котел с естественной циркуляцией; с газоплотным исполнением ограждающих поверхностей нагрева, однобарабанный, вертикально-водотрубный, П-образной сомкнутой компоновки, с уравновешенной тягой. Воздухоподогреватель вынесен в отдельной шахте за пределами котла.

Топочная камера призматической формы, представляет собой газоплотную блочную конструкцию, выполненную из цельносварных мембранных панелей заводского изготовления. Трубы топочных экранов - 60х4мм с шагом 100мм с вваркой между ними полосы 4х40мм. Размеры топки по осям труб 4800х5440мм. В нижней части фронтовой и задний экраны топки образуют сомкнутые скаты. Жёсткость и прочность стен топки обеспечивается, установленными по периметру горизонтальными, поясами жёсткости. Топка и газоходы котла Е-75-3,9-440ГМ оснащены необходимым количеством гарнитуры (лючков и лазов) для организации измерений и наблюдения за топочным процессом и состоянием поверхностей нагрева, обслуживания и ремонта.

Для обеспечения требований по выбросам оксидов азота на котле применена схема двухступенчатого сжигания топлива с установкой малотоксичных горелок и рециркуляцией дымовых газов. При этом процесс сжигания топлива разбит на две зоны.

В первую (основную) зону - (малотоксичные горелки 4 шт., установленные на боковых стенах топки встречно в два яруса) подаётся воздух с избытком б ? 0,85 в смеси с газами рециркуляции.

Во вторую зону - зону дожигания - (сопла третичного воздуха, расположенные на боковых стенах) подаётся горячий воздух в количестве ? 20% от теоретически необходимого (б ? 0,2).

Горелки оборудованы форсунками, электрогазовыми запальниками и устройствами сигнализации о наличии пламени запальника и факела форсунки, обеспечивающие дистанционный розжиг горелок.

Барабан котла имеет внутренний диаметр 1500мм и длину цилиндрической части 6080мм. Для обеспечения требуемого качества пара и уменьшения потерь тепла с непрерывной продувкой применена схема двухступенчатого испарения с необходимыми сепарационными устройствами.

Первую ступень испарения (чистый отсек) образуют фронтовые, задние и боковые (кроме задних панелей) экраны, замыкающиеся на барабан.

Сепарационные устройства первой ступени испарения расположены в барабане и представляют собой сочетание внутрибарабанных циклонов, листов для барботажной промывки пара и дырчатых листов. Пароводяная смесь из экранов, включенных в первую ступень испарения, поступает во внутрибарабанные циклоны, где происходит отделение капель воды из пароводяной смеси.

Вторую ступень испарения (соленый отсек) образуют задние панели боковых экранов, замыкающиеся на выносные циклоны. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны, установленные вертикально на потолочных рамах каркаса котла с левой и правой стороны его.

В опускном газоходе по ходу газов последовательно расположены поверхности нагрева пароперегревателя и экономайзера.

Пароперегреватель котла по характеру восприятия тепла конвективного типа состоит из пароперегревательных поверхностей, экранирующих потолок, боковые и заднюю стены опускного газохода, а также конвективных поверхностей пароперегревателя, расположенных в опускном газоходе. Регулирование температуры пара в период эксплуатации осуществляется впрыском "собственного" конденсата в пароохладитель. Конденсат для впрыска получают в установках "собственного" конденсата. Пароперегреватель выполнен из гладких труб, а экономайзер в мембранном исполнении. Коллекторы поверхностей нагрева котла и трубопроводы имеют необходимые дренажные и воздушные линии, а также трубопроводную обвязку с арматурой.

Для подогрева воздуха применён трубчатый воздухоподогреватель. В зависимости от вида сжигаемого топлива возможна компоновка котла с двухступенчатым воздухоподогревателем с расположением двух ступеней в одном ярусе (при сжигании природного газа) или с двухступенчатым воздухоподогревателем с предвключенным кубом для предварительного подогрева воздуха (при сжигании высокосернистого мазута).

Каркас котла представляет собой пространственную металлоконструкцию, ужесточённую ригелями, силовыми площадками и раскосами. Площадки и помосты котла изготовлены из просечно-вытяжного листа.

Котёл Е-75-3,9-440ГМ оснащён системами аварийного слива и продувок, предохранительными клапанами пружинного типа, устройствами измерения уровня, отбора проб, дозирования реагентов.

Расчет материального баланса системы горения

Котел Е-75-3,9-440ГМ предназначен для работы на природном газе и мазуте. Рассмотрим в качестве топлива высокосернистый мазут.

В таблице 1 приведен состав высокосернистого мазута и процентное содержание входящих в него веществ.

Таблица 1. Состав топлива

Рабочая масса топлива, состав %
				Cp	Hp	Np	Op
1,00	0,06	2,55	85,04	10,64	0,71	0,71

Теоретический объем воздуха, для сжигания одного кг жидкого топлива (при б=1), определяется по следующей формуле:

котельный агрегат тепловой топочный

где - количество углерода на рабочую массу топлива, % (таблица 1);

количество серы на рабочую массу топлива, % (таблица 1);

количество водорода на рабочую массу топлива, % (таблица 1);

количество кислорода на рабочую массу топлива, % (таблица 1).

Теоретический объем азота, находится по следующей формуле:

где теоретически необходимый объем воздуха, .

количество азота на рабочую массу топлива, % (таблица 1).

Объем трехатомных газов, определяется по следующей формуле:

где количество углерода на рабочую массу топлива, % (таблица 1);

количество серы на рабочую массу топлива, % (таблица 1).

Объем водяных паров определяется по следующей формуле:



где количество водорода на рабочую массу топлива, % (таблица 1);

влажность топлива на рабочую массу, % (таблица 1);

теоретически необходимый объем воздуха, .

Суммарный объем всех паров, находится по формуле:

Подсчитаем объемы газов и их массу для различных участков газохода и занесем их в таблицу 2, где:

Объем водяных паров ;

Полный объем газов ;

Объемная доля трехатомных газов ;

Объемная доля водяных паров ;

Суммарная объемная доля ;

Масса дымовых газов ;

Концентрация золовых частиц .

Таблица 2. Объемы газов и их массы для различных участков газохода

Объемная доля водяных паров	Размерность	Топка	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
			Первичный	Промежуточный
среднее ? в газоходах		1,05	1,08	1,11	1,19	1,31
(?-1)?		0,5114	0,81824	1,12508	1,94332	3,17068
		1,366	1,371	1,376	1,389	1,409
		7,483	7,790	8,097	8,915	10,143
		0,213	0,205	0,197	0,179	0,157
		0,182	0,174	0,168	0,152	0,134
		0,395	0,379	0,365	0,331	0,291
		15,025	15,426	15,827	16,895	18,498
		0,0000419	0,000042	0,0000421	0,0000423	0,0000425

Энтальпия продуктов сгорания по газоходам

Энтальпию продуктов сгорания , при коэффициенте избытка воздуха .

Энтальпия газов при коэфициенте избытка воздуха температуре



где объем трехатомных газов, ;.

энтальпия трехатомных газов, ;

теоретический объем водяных паров, ;

энтальпия водяных паров, ;

теоретический объем азота, ;

энтальпия азота, .

Энтальпия воздуха определяется из следующего выражения:

где теоретически необходимый объем воздуха, ;

- энтальпия влажного воздуха, .

Энтальпию золы определяем по формуле:

,

где ? энтальпия 1 кг золы, .

Энтальпии газов, воздуха и золы при различных температурах возьмем из таблицы 3.

Таблица 3. Энтальпия газов, воздуха и золы при различных температурах

Подсчитанные значения энтальпий предсталены в таблице 4.

Таблица 4. Энтальпия продуктов сгорания (Н -T таблица)

T кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг	H, кДж/кг
				топка	первичный ПП	промежуточный ПП	экономайзер	ВП
				1,05	1,08	1,11	1,19	1,31
100	1530	1357	0,048	1598	1639	1680	1788	1951
200	3098	2731	0,101	3235	3316	3398	3617	3945
300	4713	4122	0,158	4919	5043	5167	5497	5991
400	6366	5544	0,216	6644	6810	6976	7420	8085
500	8067	7006	0,275	8418	8628	8838	9399	10240
600	9814	8489	0,336	10239	10494	10748	11427	12446
700	11603	10013	0,397	12104	12404	12705	13506	14707
800	13422	11547	0,460	14000	14347	14693	15617	17002
900	15285	13123	0,525	15942	16336	16729	17779	19354
1000	17176	14708	0,590	17912	18353	18794	19971	21736

Тепловой баланс котельного агрегата

Таблица 5. Тепловой баланс

Величина	Расчетная формула или обоснование	Расчет
Располагаемая теплота , кДж/кг
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания, в дымовых газах: а) воздуха , кДж/м3 б) продуктов сгорания , кДж/м3	таблица «Энтальпии воздуха и продуктов сгорания на 1кг твердых и жидких топлив при ? = 1 ккал/кг»	а) 1947 б) 2190
Коэффициент избытка воздуха в дымовых газах ?	-	1,05
Присосы холодного воздуха в газовом тракте за пароперегревателем	таблица «Расчетные присосы холодного воздуха в топках и газоходах паровых котлов»	0,05
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах ?уг		1,05+0,03=1,1
Энтальпия уходящих газов Нуг, кДж/кг		2190 + (1,1 - 1) • 1947 = 2384,7
Начальная энтальпия холодного воздуха , кДж/м3	-	368,8
Потеря теплоты от механического недожога q4, %	таблица «Расчет механизированных топок»	0
Потеря теплоты от химического недожога q3, %	таблица «Расчет слоевых механизированных топок»	0,15
Потеря теплоты с уходящими газами q2, %
Потеря теплоты в окружающую среду q5	прил. П3 «Потери теплоты от наружного охлаждения»	0,8
Потеря теплоты со шлаком q6	_	0
Сумма тепловых потерь ?qi	q2+q3+q4+q5+q6	4,9+0,15+0+0,8+0=5,85
Энтальпия перегретого пара hпп, кДж/кг	прил. П4 «Энтальпия насыщенного и перегретого пара»	3362,4
КПД котла ?ка, %	100-?qi	100 - 5,85 = 94,15
Энтальпия питательной воды hпв, кДж/кг	прил. П5 «Энтальпия воды»	898,3
Расход перегретого пара D, кг/с	определяется из исходных данных	20,8
Полезно использованное тепло в котле , кДж/кг	D • (hпп - hпв )	20,8 • (3362,4 - 898,3) = 51253,28
Полный расход топлива В, кг/с, (кг/ч)
Расход действительно сгоревшего топлива Вр, кг/с, (кг/ч)

Тепловой расчет топочной камеры

Таблица 6. Расчетные характеристики теплообмена в топке

Рассчитываемая величина	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Коэффициент избытка воздуха в топке	____	по таблице XIX «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	1,05
Присос воздуха в систему пылеприготовления	____	по таблице XVII «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	0,04
Температура горячего воздуха		Исходные данные	207
Энтальпия горячего воздуха	КДж/кг	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	3260
Тепло вносимое воздухом в топку	КДж/кг		(1,05- 0,04)*3260 + 0,04*368,8 = 3307
Полезное тепловыделение в топке	КДж/кг
Теоретическая температура горения	К	Принимается с последующим уточнением	2091
Температура газов на выходе из топки	К	Принимается предварительно	1643
Относительное положение максимума температур	_____
Коэффициент	_____
Эффективная толщина излучающего слоя топки	м
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами
Коэффициент поглощения топочной среды
Критерий Бугера	_____
Энтальпия газов на выходе из топки	КДж/кг	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	21664
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания
Коэффициент тепловой эффективности экрана	_____	(Таблица 6-3. «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»)
Коэффициент сохранения тепла	_____
Количество тепла, воспринятого в топке	КДж/кг
Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева
Теплонапряжение топочного объема (до ширм)

Эффективное значение критерия Бугера Вы определяется по формуле:

Температура газов на выходе из топки:

Расчет фестона

Таблица 7. Расчетные характеристики фестона

Величина	Расчетная формула или пояснение	Результат расчета
Площадь поверхности фестона, Н, м2	Из исходных данных	170
Температура газов на входе в фестон, ,--°С	Температура перед пароперегревателем	1443
Энтальпия газов на входе в фестон, ,	h-t диаграмма продуктов сгорания	26124
Температура газов за фестоном,, °С	Принимаем с последующим уточнением	1200
Энтальпия газов на выходе из фестона, ,	h-t диаграмма продуктов сгорания	21326
Тепловосприятие ширм по балансу, ,
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы,
Коэффициент теплопередачи, k
Температурный напор, , К
Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, ,
Необходимость тепловосприятия фестона, ?Qф, %		•

Разница между тепловосприятиями и не превышает 5%, что допустимо. Это означает, что поверочный расчет фестона выполненРасчет пароперегревателя

Таблица 8.Расчетные характеристики пароперегревателя

Величина	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
Температура насыщенного пара tнп, К	Из исходных данных	528
Энтальпия насыщенного пара hнп, кДж/кг	Из диаграммы «Теплофизические свойства воды и водяного пара»	2797,7
Энтальпия перегретого пара h?пп, кДж/кг	По таблице «Энтальпия насыщенного и перегретого пара»	3362,4
Тепловосприятие пароперегревателя Qпп, кДж/кг
Присосы холодного воздуха в зоне пароперегревател ??пп		0,03
Коэффициент избытка воздуха перед пароперегревателем ??пп
Коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем	???пп=?	1,02
Энтальпия продуктов сгорания за пароперегревателем , кДж/м3	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	9631
Энтальпия воздуха за пароперегревателем , кДж/м3	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	8234
Энтальпия газов за пароперегревателем , кДж/м3
Коэффициент сохранения теплоты ?	Из расчета теплового баланса	0,99
Энтальпия холодного воздуха , кДж/м3	Из расчета теплового баланса	368,8
Энтальпия продуктов сгорания перед пароперегревателем , кДж/м3
Температура газов перед пароперегревателем , К	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	1373
Температурный напор ?t, К
Поверхность нагрева пароперегревателя Fпп, м2	Из конструктивных данных	165
Коэффициент теплопередачи k, кВт/(м2К)

Расчет воздухоподогревателя

Таблица 9.Расчет воздухоподгревателя

Величина	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
Температура горячего воздуха,	Принимается	207
Температура газов до воздухоподогревателя, ,°С	Принимается	350
Температура газов за воздухоподогревателем, ,°С	Принимается	150
Отношение расходов воздуха на выходе из горячей части к теоретическому,		1,1 - 0,04 + 0,12 = 1,18
Присосы воздуха в воздухоподогревателе,	Из расчета материального баланса котла	0,12
Температура воздуха на входе, ,°С	Принимается	30
Энтальпия воздуха на входе,	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	368,8
Энтальпия газов на входе,	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	5466
Энтальпия воздуха на выходе,	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	2888
Теплота, воспринятая воздухоподогревателем,		(1,18 + 0,12 / 2) • (2888 - 368,8) = 3124
Средняя температура газов, ,°С
Средняя температура воздуха, ,°С
Температурный напор, ,°С		245 - 118,5 =126,5

Расчет второй ступени экономайзера

Сначала ведется расчет второй ступени, т.к. она расположена по ходу газов в опускном газоходе.

Таблица 10.Расчетные характеристики второй ступени экономайзера

Величина	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
Температура питательной воды на выходе, ,°С	Принимается	255
Температура газов до экономайзера, ,°С	Принимается из расчета пароперегревателя	600
Температура газов за экономайзером, , °С	Принимается	450
Коэффициент сохранения теплоты,	Из расчета теплового баланса	0,99
Расход питательной воды через экономайзер, D, кг/с	Из исходных данных	20,8
Энтальпия газов до экономайзера	Принимается из расчета пароперегревателя	9831
Энтальпия газов за экономайзером,	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	7335
Присосы воздуха в экономайзере,	Из расчета материального баланса котла	0,08
Теплота, воспринятая экономайзером,
Энтальпия воды на выходе из экономайзера,	По h - t диаграмме воды и водяного пара	1110,3
Энтальпия воды на входе в экономайзер,
Температура воды на входе в экономайзер, ,°С	По h - t диаграмме воды и водяного пара	221
Средняя температура газов, ,°С
Средняя температура воды, °С
Температурный напор, ,°С

Расчет первой ступени экономайзера

Таблица 12.Расчетные характеристики первой ступени экономайзера

Величина	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
Температура питательной воды на выходе, °С	Из расчета второй ступени экономайзера	221
Температура газов до экономайзера, °С	Из расчета второй ступени экономайзера	450
Температура газов за экономайзером, °С	Принимается	335
Коэффициент сохранения теплоты,	Из расчета теплового баланса	0,99
Расход воды через экономайзер, D, кг/с	Из исходных данных	20,8
Энтальпия газов до экономайзера	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	7335
Энтальпия газов за экономайзером,	по таблице XV «Тепловой расчет котлов. Нормативный метод»	5383
Присосы воздуха в экономайзере,	Из расчета материального баланса котла	0,08
Теплота, воспринятая экономайзером,
Энтальпия воды на выходе из экономайзера,	По h - t диаграмме воды и водяного пара	949,2
Энтальпия воды на входе в экономайзер,
Температура воды на входе в экономайзер,°С	По h - t диаграмме воды и водяного пара	193
Средняя температура газов, °С
Средняя температура воды, °С
Температурный напор, °С

Составление прямого баланса котла

Завершающим этапом теплового расчета котельного агрегата является проверка расчета с помощью определения расчетной невязки теплового баланса котельного агрегата.

- располагаемая теплота, кДж/кг (из теплового баланса),

- кпд котла (из теплового баланса),

- тепловосприятие топки, кДж/кг (из расчета топки),

- тепловосприятие пароперегревателя, кДж/кг (из расчета пароперегревателя)

- тепловосприятие первой ступени экономайзера, кДж/кг (из расчета первой ступени экономайзера)

- тепловосприятие второй ступени экономайзера, кДж/кг. (из расчета второй ступени экономайзера)

- потери теплоты от механического недожога (из теплового баланса).

Тогда относительная невязка:

В нашем случае величина невязки не превышает 5%, значит, тепловой расчет котельного агрегата был выполнен верно.

Выбор тягодутьевых машин

Выбор дымососа

Дымосос -- тягодутьевая машина, которая служит для удаления дымовых газов -- продуктов сгорания топлива. Выбор типоразмера дымососа сводится к подбору агрегата, обеспечивающего необходимые производительность и разрежение, определенные при расчете газового тракта, и потребляющей наименышее количество энергии при эксплуатации.

Производительность дымососа рассчитывается по выражению:



где в1 = 1,1 - коэффициент запаса; Vд - расход газов при номинальной нагрузке котла, м3/с.

Расход газов рассчитывается по выражению:

где - расчетный расход топлива, кг/с; - объем уходящих газов, м3/с; - присосы воздуха в газоходе, ; - теоретически необходимый объем воздуха, м3/кг; - температура дымовых газов перед дымососом, °С (уходящих газов).

Производительность дымососа:

Расчетный напор дымососа, Па:

где в2 = 1,2 - коэффициент запаса; Hп - перепад полных давлений по газовому тракту, Па, Hп = 845Па

По найденным значениям производительности, и напору Hд, выбираем дымосос. В данном случае это дымосос ДН - 19 (Д - дымосос; Н - лопатки рабочего колеса загнуты назад; 19 - диаметр рабочего колеса в дм) с частотой вращения n = 750 об/мин, .

Расчетная мощность двигателя:



где - коэффициент запаса по потребляемой мощности; - производительность дымососа, м3/с; - расчетный напор дымососа, Па; - коэффициент полезного действия дымососа.

Выбор типоразмера дутьевого вентилятора. Определение его производительности, напора и мощности привода

Полное давление, которое должен развивать дутьевой вентилятор:

где в2 = 1,2 - коэффициент запаса; - перепад полных давлений по воздушному тракту, = 795 Па.

По найденным значения производительности Qр, и напору Hв, выбираем необходимый типоразмер дутьевого вентилятора. Это ВДН - 21 (ВД - вентилятор дутьевой; Н - радикально оканчивающие лопатки, загнутые назад; 21 - диаметр рабочего колеса в дм) с числом оборотов 1000 об/мин и .

Расчетная мощность двигателя:



где - коэффициент запаса по потребляемой мощности; - производительность вентилятора, м3/с; - расчетный напор дутьевого вентилятора, Па; - коэффициент полезного действия вентилятора.

Аэродинамичекий расчет котельной установки, выбор тягодутьевых машин

Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла выполняется с целью определения аэродинамических сопротивлений всех элементов установки и выбора необходимого тягодутьевого оборудования.

Рассмотрим отдельно газовый и воздушный тракты котла, а также определим нужные нам тягодутьевые машины.

Аэродинамический расчет воздушного тракта котла

Аэродинамический расчет воздушного тракта котельных агрегатов проводится в следующей последовательности:

Из теплового расчета котельного агрегата принимается теоретический объем воздуха, подаваемого на горение и расход топлива .

Определяем площади поперечного сечения воздуховода для двух характерных значений скоростей движения воздуха 8 и 12 м/с:



где - средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца (может быть принята равной 30 оС);

- скорость движения воздуха, .

Подбираем размер воздуховода (круглого или прямоугольного поперечного сечения) таким образом, чтобы площадь его поперечного сечения находилась в полученном диапазоне от до ,

Геометрические размеры канала (внутренний размер): 1250Ч1250 мм.

Определяем действительную скорость движения воздуха в воздуховоде:

Рассчитываем потери напора в воздуховоде на трение по формуле:

где л - коэффициент сопротивления трения (для металлических каналов равен 0,02);

- длина воздуховода от всасывающего патрубка до котла. Для данного котла ;

- плотность воздуха, определяемая по формуле:

d - внутренний диаметр канала (для прямоугольных каналов принимается эквивалентный диаметр

где а и b - размеры сторон прямоугольного сечения, м).

Рассчитываем потери напора в местных сопротивлениях воздуховода (повороты, разветвления, изменения сечения) по формуле:

где сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Определяем полные потери напора в воздушном тракте котла:

где - потери напора в воздушном тракте котельного агрегата, Па.

Аэродинамический расчет газового тракта котла

Аэродинамический расчет газового тракта котельных агрегатов производится аналогично расчету воздушного тракта. Однако при расчете газового тракта котла необходимо учитывать то, что данный тракт может быть разбит на отдельные участки. За отдельный участок принимается участок газового тракта с неизменным в его пределах расходом продуктов сгорания.

Ввиду наличия экономайзера, разбиваем газовый тракт котла на два участка. Из теплового расчета котельного агрегата для соответствующих участков принимается объем продуктов сгорания после конвективного пучка и после экономайзера . Также принимается температура продуктов сгорания на выходе из конвективного пучка оС и на выходе из экономайзера оС.

Определяем площади поперечного сечения газоходов для двух характерных значений скоростей движения продуктов сгорания 11 и 18 м/с

- для 1-го участка:

- для 2-го участка:

где - скорость движения продуктов сгорания, м/с.

Для обоих участков подбираем размеры газоходов таким образом, чтобы площадь поперечного сечения каждого газохода находилась в полученном диапазоне от до :

Геометрические размеры канала (внутренний размер): 800Ч1600 мм.

Геометрические размеры канала (внутренний размер): 1000Ч1250 мм.

Определяем действительную скорость движения продуктов сгорания в газоходах:

- для 1-го участка:

- для 2-го участка:

Потери напора в газоходах на трение рассчитываются отдельно для газоходов и отдельно для дымовой трубы.

Для газоходов расчет ведется по формулам:

- для 1-го участка:

- для 2-го участка:

где л - коэффициент сопротивления трения (для металлических каналов равен 0,02);

- длина первого и второго участков, соответственно. Для данного котла ,

скорости движения газов по каналам первого и второго участков, соответственно;

- плотность продуктов сгорания при данной температуре: кг/м3;

d - внутренний диаметр канала (для прямоугольных каналов принимается эквивалентный диаметр

,

где а и b - размеры сторон прямоугольного сечения, м).

Для цилиндрических дымовых труб расчет потери напора ведется по формуле:

где скорость газов в выходном сечении трубы. Для данного котла ;

л - коэффициент сопротивления трения (для бетонных и кирпичных труб равен 0,05);

- внутренний диаметр дымовой трубы на выходе из нее:

- расход дымовых газов через трубу, м3/с, определяется из условия использования одной дымовой трубы на четыре котла:



где - расчетный расход топлива;

- объем уходящих газов;

- температура газов перед дымососом (175 °С).

Тогда диаметр трубы:

Высоту дымовой трубы Hтр выбираем из унифицированного ряда типоразмеров дымовых труб в зависимости от внутреннего диаметра на выходе из трубы: Hтр = 60 м.

Потери напора в местных сопротивлениях газоходов (повороты, разветвления, изменения сечения) рассчитываем по формулам:

- для 1-го участка:

- для 2-го участка:

где и - сумма коэффициентов местных сопротивлений на первом и втором участках, соответственно; и .

Определяем полные потери напора в газовом тракте котла:

где - потери напора в газовом тракте котельного агрегата; .

Выбор тягодутьевых машин

Тягодутьевые машины - устройства, обеспечивающие принудительное перемещение воздуха и дымовых газов в технологических системах котельных установок.

Выбор дымососа. Дымосос -- тягодутьевая машина, которая служит для удаления дымовых газов -- продуктов сгорания топлива. Выбор типоразмера дымососа сводится к подбору агрегата, обеспечивающего необходимые производительность и разрежение, определенные при расчете газового тракта, и потребляющей наименышее количество энергии при эксплуатации.

Производительность дымососа рассчитывается по выражению:

где в1 = 1,1 - коэффициент запаса; Vд - расход газов при номинальной нагрузке котла, м3/с.

Расход газов рассчитывается по выражению:



где - расчетный расход топлива, кг/с; - объем уходящих газов,; - температура дымовых газов перед дымососом, °С.

Производительность дымососа:

Расчетный напор дымососа, Па:

где в2 = 1,2 - коэффициент запаса, - перепад полных давлений по газовому тракту,

По найденным значениям производительности, и напору Hд, выбираем дымосос. В данном случае это дымосос ДН - 19 (Д - дымосос; Н - лопатки рабочего колеса загнуты назад; 19 - диаметр рабочего колеса в дм) с частотой вращения n = 750 об/мин, .

Расчетная мощность двигателя:

где - коэффициент запаса по потребляемой мощности; - производительность дымососа, м3/с; - расчетный напор дымососа, Па; - коэффициент полезного действия дымососа.

Выбор дутьевого вентилятора

Выбор типоразмера дутьевого вентилятора сводится к подбору агрегата, обеспечивающего необходимые производительность и давление, определенные при расчете воздушного тракта, и потребляющей наименьшее количество энергии при эксплуатации.

Производительность вентилятора определяется по формуле:

где в1 = 1,1 - коэффициент запаса;

Vв - расход воздуха при номинальной нагрузке котла, м3/с.

где теоретический объем воздуха, подаваемый на горение; ;

расход топлива; ;

- коэффициент избытка воздуха в топке (принимается из расчета котельного агрегата);

и присосы воздуха в топке, системе пылеприготовления при сжигании угольной пыли и воздухоподогревателе, соответственно;

температура холодного воздуха (принимается равной 30 оС)

Полное давление, которое должен развивать дутьевой вентилятор определяется по формуле:

где в2 = 1,2 - коэффициент запаса; - перепад полных давлений по воздушному тракту;

По найденным значения производительности Qв, и напору Hв, выбираем необходимый типоразмер дутьевого вентилятора. Это ВДН - 21 (ВД - вентилятор дутьевой; Н - радикально оканчивающие лопатки, загнутые назад; 21 - диаметр рабочего колеса в дм) с числом оборотов 1000 об/мин и .

Расчетная мощность двигателя:

где - коэффициент запаса по потребляемой мощности; - производительность вентилятора, м3/с; - расчетный напор дутьевого вентилятора, Па; - коэффициент полезного действия вентилятора.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет котельного агрегата Котел Е-75-3,9-440 ГМ, работающего на газообразном и жидком топливе. В работе представлен расчет котла на жидком топливе, а именно высокосернистом мазуте.

В работе была рассчитана топочная камера, где были найдены общее количество тепла воспринятого в топке, равное 22079 кДж/кг, и температура газов на выходе из топки, равная 1443?. Из расчета пароперегревателя были определены его тепловосприятие, 9313,3 кДж/кг и температура уходящих газов за пароперегревателем 600?. После этого был произведен расчет двух ступеней экономайзера и воздухоподогревателя, где были определены температуры газов за и перед ними, также тепловосприятие каждого из них. После всех расчетов была произведена проверка теплового баланса котла, в результате которой была получена относительная невязка равная 3,6%. Она не превышает 5%, а из этого следует, что тепловой расчет был выполнен верно.

После этого был произведен аэродинамический расчет, по результатам которого был выбран дымосос ДН - 19 с частотой вращения n = 750 об/мин и вентилятор ВДН - 21 с числом оборотов 1000 об/мин.

Таким образом, расчет котельного агрегата можно считать выполненным.

Список использованной литературы

1. Тепловой расчёт котлов (нормативный метод), НПО ЦКТИ, СПб, 1998.

Бойко Е.А., Охорзина Т.А., «Котельные установки и парогенераторы», КГТУ,

2. Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов.- 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 528с.

3. Бойко Е.А., Охорзина Т.А., «Котельные установки и парогенераторы», КГТУ, г. Красноярск, 2003.

4. Хуторной А.Н., Хон С.В., «Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла», ТГАСУ, Томск, 2010.

5. Агеев В.А. «Тепловой расчет котельных установок. Методические указания для курсового проектирования», Изд-во мордов ун-та, Саранск, 2001, 78 стр.

Размещено на Allbest.ru

...