Паровой котёл ДКВР

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В задании на курсовой проект необходимо подобрать котел, рассчитать требуемое количество и тип котлов в установке.

На производство (ООО «Юргинский машзавод») и теплоснабжение района в г. Юрга требуется 90 т/ч пара с параметрами:

- давление Р = 1,3 МПа

- температура t = 250С

По требуемым параметрам пара и его расходу принимаю к установке в котельной 5 котлов ДКВР 20-13-250. Запас по паропроизводительности котельной будет составлять 11%. Котел работает на буром угле марки «Б1» Канско-Ачинского месторождения. Котлы марки ДКВР-20-13-250 устанавливается в промышленных и производственно-отопительных котельных.

Котел двух барабанный вертикально водотрубный изготавливается Бийским котельным заводом (ОАО «БиКЗ).

Техническая характеристика котла ДКВР-20-13-250

паровой котел топка энтальпия

Таблица 1

Наименование	Значение
Номинальная производительность, т/ч	20
Давление пара в барабане котла, МПа	1,3
Температура, С: - перегретого пара - питательной воды	250 130
Температура газов за котлом при работе на буром угле, С	390
Расчетный КПД, %	77,2

Для сжигания каменных и бурых углей котлы ДКВР-20-13-250 комплектуются колосниковыми решётками обратного хода ПМЗ-ЛЦР и ПМЗ-ЧЦР, для сжигания антрацитов - топками ЧЦР.

Паровой котёл ДКВР-20-13-250 вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией. Котёл состоит из двух барабанов, расположенных по оси котла и равных по длине, развитого котельного пучка, соединяющего барабаны, экранов топочной камеры и выносных паросепарационных циклонов. Боковые, потолочные и фронтальный экраны выполнены из гнутых труб 51х2,5 мм, привариваемых к верхним и нижним камерам экранов, задний экран выполнен из труб диаметром 89х4 мм. Трубы кипятильного пучка присоединяются к верхнему и нижнему барабану путём развальцовки. В верхнем барабане (в водяном объеме) установлен корытообразный направляющий щит. Для изменения направления движения потока пароводяной смеси, выходящей из промежутка между стенками барабана и направляющим щитом, над верхними кромками направляющего щита установлены продольные отбойные козырьки.

Нижние камеры всех экранов имеют лючки для удаления шлама и патрубки для периодической продувки. Непрерывная продувка производится из выносных циклонов.

Пароперегреватель котла - змеевикового типа из труб 32х3 мм - размещается в передней части газохода кипятильного пучка (часть кипятильных труб пучка не устанавливается). Входные концы труб змеевиков развальцованы в верхнем барабане, выходные приварены к камере перегретого пара.

Котлы ДКВР-20-13-250 поставляются тремя транспортабельными блоками (передний и задний топочные блоки и блок конвективного пучка) в облегченной обмуровке, состоящей из слоя легковесного шамота и нескольких слоев изоляционных вулканитовых и совелитовых плит и металлической обшивки.

В котлах применена двухступенчатая схема испарения (последовательное питание части циркуляционных контуров), позволяющая расширить диапазон используемых для питания природных вод при ограниченных объёмах верхнего барабана. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, а также боковые экраны заднего топочного блока. Боковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа. Циркуляционные контуры второй ступени испарения замыкаются через выносные циклоны и их опускные трубы, первой ступени испарения - через опускную часть конвективного пучка. Питание циркуляционного контура второй ступени испарения осуществляется из нижнего барабана в выносные циклоны.

Особенностью конструкции котлов ДКВР 20 является то, что водяной объем контуров второй ступени испарения составляет 11 % водяного объема котла, а их паропроизводительность 25-35 %. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима работы котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее, чем первой. [1]

1. ТОПЛИВО

Характеристика основного топлива представлена в табл. 2.

Расчетная характеристика топлива[2]

Таблица 2

Марка	Масса топлива, %	Температура плавления золы, °С
Б1	Cр	Hр	Nр	Oр	Sр	Aр	Wр	t1
	36,6	2,6	0,4	12,7	0,4	6,8	40,5	1200

Теплота сгорания заданного топлива, определяется по формуле Д.И. Менделеева:

где CР, HР, ОР, SР, WР - процентное содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги в рабочей массе.

Данный состав топлива и низшая теплота сгорания отличается от [2] и электронной базы топлив «Fueldatabase v.1.5» от www.enek.ru (в этих источниках ) на

Принимаем расчетную теплоту сгорания равной , т.к. кроме самого котлоагрегата нет других источников теплоты.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива:

Избыток воздуха в продуктах сгорания за - й поверхностью нагрева:

где- присос воздуха в - й поверхности нагрева

В зависимости от вида и сорта топлива, типа топки выбирается коэффициент избытка воздуха в топке бт (бт=1,2…1,6), [4]

Принимаем бт = 1,3 для топок ПМЗ-ЧЦР при сжигании бурых углей [4]. Присос в топку принимаем Дбт = 0,1 [7].

Присосы воздуха в газоходы котельного агрегата:

пароперегреватель: Дбпп = 0,05 [4];

чугунный экономайзер: Дбвэ = 0,1 [7];

воздухоподогреватель: Дбвп=0,1 [5].

Избыток воздуха:

- за пароперегревателем: бпп= бт + Дбпп = 1,3 + 0,05 = 1,35;

- за экономайзером: бвэ= бпп + Дбвэ = 1,35 + 0,1 = 1,45;

- за воздухоподогревателем: бвп= бвэ+Д бвп = 1,45+0,1=1,55.

На рис. 1 показана принципиальная схема котла

Рис. 1 - Схема котла ДКВР-20-13-250: 1 - топка; 2 - кипятильные трубы 1-го котельного пучка (по ходу газов); 3 - пароперегреватель; 4 - кипятильные трубы 2-го котельного пучка (по ходу газов); 5 - водяной экономайзер, 6 - воздухоподогреватель

Газы во всех конвективных пучках перекрёстным током омывают трубы.

Вид А-А: задний экран с окном для прохода газов.

Температуры газов, воды и воздуха приняты предварительно.

Размеры газоходов и схема движения газов в котле представлены на рис. 2.

Рис. 2 - Схема движения газов по газоходам котла: 1 - первый котельный пучок, 2 - пароперегреватель, 3 - второй котельный пучок, 4 - перегородки между газоходами, 5 - выход газов из котла

Температуры и размеры уточнены расчётом.

2. ОБЪЕМ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Объем продуктов сгорания с учетом избытка воздуха в топке за любой поверхностью нагрева:

,

где - объем газов за рассматриваемой поверхностью нагрева при б = 1;

- объем трехатомных газов, водяных паров и азота при б = 1;

бi - коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания за рассматриваемой поверхностью нагрева;

1,0161 - коэффициент, учитывающий содержание влаги в воздухе.

Объем трехатомных газов подсчитан по формуле:

Объем водяных паров:

Объем азота:

Объем газов:

Результаты расчетов заносим в табл. 3.

Объем продуктов сгорания

Таблица 3

Наименование газов, расчетные формулы	Обозн.	Ед. изм.	Наименование газоходов
			Т	ПП	ВЭ	ВП
			=1,3	=1,35	=1,45	=1,55
Теоретический объем трехатомных газов			0,6858
Теоретический объем азота			2,7973
Теоретический объем водяных паров			0,8477
Объем избыточного воздуха			1,0611	1,2379	1,5916	1,9453
Объем водяных паров, вносимых в избытке воздуха			0,0171	0,0199	0,0256	0,0313
Действительный объем продуктов сгорания			5,4089	5,5886	5,9480	6,3074

3. ЭНТАЛЬПИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА

Теоретическая энтальпия газов, кДж/кг, определена по формуле:

где - изобарные объемные теплоемкости газов, кДж/(м3·?С) (определяются из таблиц [2]); t - теоретическая температура (0…2000 ?С).

Теоретическая энтальпия воздуха, кДж/кг, определена по формуле:

где Cpв - изобарная объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м3·?С);

Энтальпия дымовых газов, кДж/кг:

Результаты вычислений заносим в табл. 4, на основании которых строим I-t диаграмму.

Таблица 4

Температура, °С	V0(RO2)=0,6858 м3/кг	V0(N2)=2,7973м3/кг	V0(H2O)=0,8477 м3/кг	?(3+5+7)	J0 г= (8Ч1)	V0=3,5368 м3/кг	J0в=(11Ч1)	Энтальпия дымовых газов
	Cp RO2	CpRO2 Vo()	CpN2	Cp N2Vo()	Cp H2O	Cp H2OVo()			Ср в	Ср вV0		бт=1,3	бпп=1,35	бвп=1,45	бвп=1,55
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
0	1,6003	1,0974	1,2946	3,6214	1,4930	1,2657	5,9845	0,00	1,30	4,59	0	0	0	0	0
100	1,7008	1,1663	1,2958	3,6247	1,5020	1,2733	6,0644	606,44	1,30	4,60	459,93	744,42	767,41	813,40	859,40
200	1,7877	1,2259	1,2996	3,6354	1,5223	1,2905	6,1518	1230,37	1,31	4,62	924,60	1507,75	1553,98	1646,44	1738,90
300	1,8631	1,2776	1,3067	3,6552	1,5424	1,3076	6,2404	1872,12	1,32	4,66	1397,62	2291,41	2361,29	2501,05	2640,81
400	1,9301	1,3235	1,3163	3,6821	1,5654	1,3271	6,3327	2533,08	1,33	4,70	1880,04	3097,09	3191,09	3379,10	3567,10
500	1,9890	1,3640	1,3276	3,7137	1,5897	1,3477	6,4253	3212,67	1,34	4,75	2374,46	3925,01	4043,73	4281,18	4518,62
600	2,0414	1,3999	1,3402	3,7489	1,6148	1,3689	6,5178	3910,67	1,36	4,80	2878,63	4774,26	4918,19	5206,05	5493,92
700	2,0887	1,4323	1,3536	3,7864	1,6412	1,3913	6,6101	4627,04	1,37	4,85	3393,81	5645,18	5814,87	6154,25	6493,63
800	2,1313	1,4616	1,3670	3,8239	1,6680	1,4140	6,6995	5359,60	1,38	4,90	3916,56	6534,57	6730,40	7122,05	7513,71
900	2,1694	1,4877	1,3796	3,8592	1,6957	1,4375	6,7843	6105,91	1,40	4,94	4448,78	7440,55	7662,98	8107,86	8552,74
1000	2,2036	1,5112	1,3917	3,8930	1,7229	1,4606	6,8647	6864,74	1,41	4,99	4985,88	8360,50	8609,80	9108,38	9606,97
1100	2,2350	1,5327	1,4034	3,9257	1,7501	1,4836	6,9420	7636,24	1,42	5,03	5529,99	9295,24	9571,74	10124,74	10677,74
1200	2,2639	1,5525	1,4143	3,9562	1,7769	1,5064	7,0150	8418,04	1,43	5,07	6080,68	10242,24	10546,28	11154,34	11762,41
1300	2,2898	1,5702	1,4252	3,9867	1,8028	1,5283	7,0853	9210,85	1,44	5,10	6635,68	11201,55	11533,34	12196,91	12860,47
1400	2,3136	1,5866	1,4348	4,0136	1,8280	1,5497	7,1498	10009,73	1,45	5,14	7193,65	12167,83	12527,51	13246,87	13966,24
1500	2,3354	1,6015	1,4440	4,0393	1,8527	1,5706	7,2114	10817,15	1,46	5,17	7756,29	13144,04	13531,85	14307,48	15083,11
1600	2,3555	1,6153	1,4528	4,0639	1,8761	1,5905	7,2697	11631,47	1,47	5,20	8323,17	14128,42	14544,58	15376,90	16209,22
1700	2,3743	1,6282	1,4612	4,0874	1,8996	1,6104	7,3260	12454,17	1,49	5,26	8938,97	15135,86	15582,81	16476,71	17370,60
1800	2,3915	1,6400	1,4687	4,1084	1,9213	1,6288	7,3772	13278,87	1,49	5,26	9464,80	16118,31	16591,55	17538,03	18484,51
1900	2,4074	1,6509	1,4758	4,1283	1,9423	1,6466	7,4257	14108,87	1,49	5,28	10039,00	17120,57	17622,52	18626,42	19630,32

Рис. 1

Необходимая высота трубы определяется по формуле:

где Нт - высота трубы, м;

g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с2;

св - плотность воздуха окружающей среды, кг/м3;

сг - плотность уходящих газов, кг/м3;

в - коэффициент запаса по тяге, в= 1,2;

?h - суммарное сопротивление газового тракта, Па.

Плотность воздуха окружающей среды может быть определена из выражения:

где = 1,293 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях;

= +5єС - температура окружающего воздуха.

Плотность газов определяется:

где - плотность газов при нормальных условиях за первой конвективной поверхностью:

tг - средняя температура газового потока, С

Плотность газов для остальных газоходов определяется аналогично, расчет сводится в табл. 5.

Средняя плотность дымовых газов для каждого газохода

Таблица 5

Наименование газохода	Коэффициент избытка воздуха за газоходом	Средняя температура газов в газоходе tг	, кг/м3	, кг/м3
Кипятильные трубы 1-ого пучка (по ходу газов)	1,3	735	1,271	0,34
Пароперегреватель	1,35	514	1,271	0,441
Кипятильные трубы 2-ого пучка (по ходу газов)	1,35	430	1,271	0,494
Экономайзер	1,45	346	1,038	0,458
Воздухоподогреватель	1,55	245	1,207	0,638

Суммарное сопротивление газового тракта составляет сумму сопротивлений каждого газохода:

где k=1,5 - коэффициент, учитывающий прочие аэродинамические сопротивления газового тракта;

Аэродинамическое сопротивление кипятильных труб 1-ого пучка:

Аэродинамическое сопротивление пароперегревателя:

Аэродинамическое сопротивление кипятильных труб 2-ого пучка:

Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера:

Аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя:

где - коэффициент местного сопротивления;

- площадь сечения газохода;

площадь «живого» сечения газохода;

l -длина труб воздухоподогревателя (равна высоте воздухоподогревателя).

Суммарное сопротивление газового тракта:

Необходимая высота трубы:

Принимаю к установке трубу высотой 60 м. Для организации искусственной тяги требуется дымосос.

Расчетная производительность дымососа:

где =1,1 - коэффициент запаса по производительности;

- коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания перед дымососом.

Дымосос выбирают так, чтобы развиваемое им давление с учетом тяги, создаваемое трубой, обеспечивало с некоторым запасом необходимый перепад полного давления по газовому тракту:

где в2 =1,1 - коэффициент запаса по давлению;

hвт = 20…30 Па - разрежение в верхней части топки, принимаю 30 Па.

Мощность привода дымососа:

где в3 =1,1 - коэффициент запаса по мощности электродвигателя;

зэ = 0,7 - эксплуатационный КПД двигателя дымососа.

Обычно устанавливают 2 рабочих дымососа на котёл, поэтому расчётная производительность одного дымососа составит, м3/с:

и мощность двигателя

К установке принимаю три дымососа ДН-12,5 на один котел (один из них - резервный). Технические характеристики дымососа приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Технические характеристики дымососа ДН-12,5

Наименование характеристики	Ед. изм.	Значение
Производительность, Q	тыс. м3/ч	39100
Давление, P	Па	4460
Мощность эл.двигателя, N	кВт	60
Производитель	Промышленная группа «Генерация»

4. РАСЧЕТ ДУТЬЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Расчетная производительность дутьевого вентилятора определяется тем количеством воздуха, которое необходимо подать в топку для полного сгорания потребляемого количества топлива м3/с:

,

где в1= 1,05 - коэффициент запаса производительности дутьевого вентилятора;

бт - коэффициент избытка воздуха в конце топки;

tв- температура воздуха, поступающего в вентилятор,C.

Мощность привода дутьевого вентилятора определяется по формуле:

где НВ = 1500 Па - требуемое полное давление вентилятора (при наличии воздухоподогревателя) [4].

При работе двух дутьевых вентиляторов требуемая расчётная производительность составит, м3/мин:

,

мощность привода составит

К установке принимаю три дутьевых вентилятора ВДН-10 на один котел (один из них - резервный). Технические характеристики вентилятора ВДН-10 приведены в табл. 7.

Технические характеристики дутьевого вентилятора ВДН-10

Таблица 7

Наименование характеристики	Ед.изм.	Значение
Производительность, Q	м3/ч	13620
Давление, P	Па	1550
Частота вращения, n	об/мин	1000
Мощность эл.двигателя, N	кВт	11

5. ТРАКТ ТОПЛИВОПОДАЧИ

Часовой расход топлива на один котел

Общий расход топлива по котельной

где п - количество котлов в котельной, шт.

Объем угольного склада.

Принимаем

(14-суточный запас топлива на складе);

где M - масса угля на складе, т;

ст - насыпная плотность угля, ст = 1 т/м3.

Принимаю склад Vскл=8050 м3.

Размеры угольного склада.

Площадь угольного склада :

h - высота штабеля для бурых и каменных углей составляет 2,5 м

Длина штабеля:

l - ширина штабеля для бурых и каменных углей составляет не более 20 м.

По расчетным размерам принимаем размеры штабеля: 161Ч20Ч2,5 м.

В курсовом проекте применена железнодорожная доставка топлива на котельную. Для разгрузки вагонов предусмотрен вагоноопрокидыватель ВРС-125М. В холодное время года для разморозки смерзшегося угля предусмотрен тепляк с установками инфракрасного излучения компании «Фрамосс». Назначение установки заключается в разрушении примерзания насыпного груза к металлу вагона, возникающего во время стоянки или транспортировки, а также в разрушении обледенения его запорных элементов, с целью обеспечения беспрепятственной разгрузки. Инфракрасное излучение передается непосредственно на металлические стенки вагона и не теряется на нагрев окружающего воздуха. Для обогрева пола вагона используются мощные низовые (подовые) горелки. Стандартное использование бокового обогрева представляет собой сочетание трех газовых инфракрасных излучателей.

Уголь в вагонах проходит взвешивание на вагонных весах ВВТ-150-2, затем разгруженный уголь по ленточному конвейеру 4025-40 поступает в узел пересыпки.

На узле пересыпки происходит деление потока угля. С узла пересыпки он может непосредственно подаваться в главное помещение котельной, где происходит его подготовка к сжиганию в топках: дробление до кусков размером не более 40 мм, металлоулавливание и щепоотделение. Для дробления используется трехроторная дробилка ДИМ 800К-01 с производительностью до 90 т/ч. За одну стадию машина ДИМ 800К-01 переработает крупнокусковый уголь (до 400мм) сразу в необходимую фракцию (процессом дробления можно управлять), а также может заменить в линии не только дробилку, но и мельницу грубого помола.

В главном помещении котельной располагаются ленточные конвейеры 4025-40, по которым уголь поступает в бункеры котлов. По пути уголь взвешивается на конвейерных весах ЛТМ-1М.

Подвозимый уголь на складе укладывается в штабель с помощью бульдозера ДЭТ-250. Забор угля осуществляется с помощью автопогрузчика 4091, подающего уголь на ленточный конвейер 4025-40.

Шлак сбрасывается в приемный канал, откуда удаляется скребковым транспортером типа ТС-40. Далее он подается в сборный шлаковый бункер, находящийся за пределами котлов, откуда вывозится автомашинами на золоотвалы за пределы котельной.

Каждое средство механизации имеет свой резерв, при отказе рабочей единицы немедленно включается резервная, которая работает до полного устранения неполадки рабочей единицы.

Библиографический список

1. Паровые котлы малой мощности, котлы утилизаторы и вспомогательное оборудование котельных. Каталог-справочник, 1965. - 231 с.

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

3. Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф.Механические топки для котлов малой и средней мощности/ Е.В. Нечаев, А.Ф. Лубнин. - М.: Энергия, 1968. - 311 с.

4. Расчет котельной установки. Методические указания к выполнению курсо-вого проекта по дисциплине "Котельные установки и парогенератора" для студен-тов направления 550900-"Теплоэнергетика". - Кемерово: КузГТУ, 2001.-42 с.

5. Пак Г.В. Котельные установки промышленных предприятий. Тепловой расчёт промышленных котельных агрегатов. Учебное пособие/ Г.В. Пак. - Братск: БрГТУ, 2002. - 135 с.

6. С.Л. Ривкин, А.А. Александров. Термодинамические свойства воды и водяного пара. - М: Энергия, 1975. - 80 с.

7. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособие для техникумов.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение,1989. - 280 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Схема распределения воды и пара

1-питательный насос В7-сырая вода

2-химводоотчистка В8-вода после ХВО

3-конденсатный бак В10-подогретая отчищенная вода

4-конденсатный насос Т8-конденсат с производства

5-подогреватель пароструйный Т71-пар на технологию

6-деэратор атмосферный Т73-выпар от продувки

7-котёл ДКВР-20-23-370 Т91-питательная вода

8-сепаратор непрерывной продувки Т92-продувка

9-коллектор пара высокого давления

10-водяной экономайзер

11-манометр

12-насос сырой воды

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

План котельной

1-котел ДКВР-20-13-250 2-приёмный бункер

4-гараж

5-коллектор дымовых газов

6-дымовая труба

8-узел подготовки топлива

9-скребковый конвейер

10-бункер шлака

11-ленточный конвейер

13-весы

14-здание котельной

15-автопогрузчик

16-бульдозер

17-склад угля

18-вагоноопрокидыватель

19-тепляк

22-воздухоподогреватель

23-водяной экономайзер

Размещено на Allbest.ru

...