Обмуровка котла дквр 20 13 расход материалов. Курсовой проект
Паровой котёл ДКВр-20-13 ГМ (ДКВр-20-13-250 ГМ)* – паровой вертикально-водотрубный котёл с экранированной топочной камерой и кипятильным пучком, выполненных по конструктивной схеме "D", характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры.
Расшифровка наименования котла ДКВр-20-13 ГМ (ДКВр-20-13-250 ГМ)*:
ДКВр – тип котла (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный), 20 - паропроизводительность (т/ч), 13 – абсолютное давление пара (кгс/см 2), ГМ - котел для сжигания газообразного топлива / жидкого топлива (дизельное и печное бытовое топливо, мазут, нефть), 250 – температура перегретого пара, °С (в случае отсутствия цифры – пар насыщенный).
Цена котла в сборе: 7 670 000 рублей
Цена котла россыпью: 7 068 200 рублей, 7 729 000 рублей (*)
Устройство и принцип действия
Вся серия унифицированных котлоагрегатов типа ДКВР на давление 13 кг/см 2 имеет общую конструктивную схему - двухбарабанные котлоагрегаты с естественной циркуляцией и экранированной топочной камерой, с продольным размещением барабанов и коридорным расположением кипятильных труб.
Котлоагрегаты типа ДКВР-20/13 производительностью 20 т/ч рассчитаны на абсолютное рабочее давление 13 кг/см 2 (1,37 МПа) и предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара с температурой до 250°С.
Технологический процесс в паровом котле - это процесс сгорания топлива и выработки пара при нагреве воды.
Природный газ, основную горючую часть которого составляет метан СН 4 (94%), по топливопроводу котла поступает в горелку ГМГ-2М и по мере выхода из нее сгорает в виде факела в топочной камере. Воздух для поддержания процесса горения подается с помощью вентилятора ВД-6.
Так как теплота сгорания газа высока и составляет 8500 ккал/м 3 , то удельная потребность в подаваемом воздухе велика: на 1 м 3 газа требуется 9,6 м 3 воздуха, а с учетом коэффициента избытка воздуха = 1,05 - 10 м 3 .
В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Они омывают снаружи топочные экраны, которые состоят из труб с циркулирующей внутри них водой и пароводяной смеси. Затем продукты сгорания, охлажденные в топочной камере до температуры 980 о С, непрерывно двигаясь по газоходам котла, омывают вначале пучок кипятильных труб, затем экономайзер ЭТ2-106, охлаждаются до температуры 115 о С и дымососом ДН-10 удаляются через дымовую трубу в атмосферу.
Питательная вода предварительно проходит через фильтры механической и химической очистки, а затем поступает в деаэратор ДС-75, где происходит удаление кислорода О 2 и двуокиси углерода СО 2 из воды за счет ее подогрева паром до температуры 104 о С, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ч 0,025 МПа. Выделившийся из воды воздух уходит через трубу в верхней части деаэраторной колонки в атмосферу, а очищенная и подогретая вода выливается в бак-аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котла. В верхний барабан котла питательная вода подается по двум питательным линиям после дополнительного подогрева в экономайзере до температуры 91-100 о С. В котле ДКВР-20/13 имеется три контура естественной циркуляции воды. Первый - контур конвективного пучка: котловая вода из верхнего барабана опускается в нижний барабан по кипятильным трубам конвективного пучка, расположенным во втором газоходе - в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь поднимается в верхний барабан по кипятильным трубам, расположенным в первом газоходе - в области более высоких температур топочных газов. Два других контура составляют левый и правый боковые топочные экраны: котловая вода из верхнего барабана по опускной трубе подводится к нижнему коллектору левого (или правого) бокового экрана; к коллектору также подводится вода из нижнего барабана по перепускным трубам, после чего вода распределяется по коллектору, а образующаяся пароводяная смесь по трубам левого (правого) бокового экрана поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане происходит отделение (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар затем через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата направляется в главный паропровод котельной. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой.
Таблица 1
Технические характеристики котла ДКВР 20/13
|
Параметр |
Ед. измерения |
Значение |
|
Паропроизводительность |
||
|
Кол-во горелок |
||
|
Давление пара |
||
|
Расход газа |
||
|
Расход питательной воды |
||
|
Давление газа к котлу |
||
|
Давление воздуха после вентилятора |
||
|
Давление питательной воды |
||
|
Разрежение в топке |
||
|
Температура пара |
||
|
Температура мазута |
||
|
Температура отходящих газов за экономайзером |
||
|
Температура газов за котлом, 0 С |
||
|
Температура питательной воды после экономайзера |
||
|
Уровень воды в барабане |
||
|
Поверхность нагрева: радиационная/ конвективная/ общая |
47,9/229,1/227,0 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
||
|
Продольный шаг труб кипятильного пучка |
||
|
Поперечный шаг труб кипят. пучка |
||
|
Диаметр экранных и кипятильных труб |
Твердотопливный паровой котёл ДКВр-20-13 С (ДКВр-20-13-250 С)* – двухбарабанный, вертикально-водотрубный котел, предназначенный для выработки насыщенного пара посредством сжигания каменного и бурого углей для технологических нужд промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Расшифровка наименования котла ДКВр-20-13 С (ДКВр-20-13-250 С)*:
ДКВр – тип котла (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный), 20 - паропроизводительность (т/ч), 13 – абсолютное давление пара (кгс/см 2), 250 – температура перегретого пара, °С (в случае отсутствия цифры – пар насыщенный), С – способ сжигания топлива (слоевое сжигание).
Цена котла в сборе: 8 673 000 рублей
Цена котла россыпью: 7 929 600 рублей, 8 484 200 рублей (*)
1. Краткое описание котла типа ДКВР.
ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного пара.
Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.
Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т.е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и ширину при сохранении высоты.
Котлы выпускаются Бийским котельным заводом производительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т./ч. С избыточным давлением пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем – давление пара за перегревателем) 1,3 МПа и некоторые типы котлов с давлением 2,3 и 3,9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1,3 МПа до 250˚C, с давлением 2,3 МПа – до 370˚C, с давлением 3,9 МПа – до 440˚C.
Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид используемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.
Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.
Котлы паропроизводительностью 2.5; 4; 6,5 т/ч выполняются с удлиненным верхним барабаном, 10 т/ч – с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч – с коротким верхним барабаном.
Газомазутные котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5 т/ч с избыточным давлением 1,3 МПа выпускаются с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, котлы ДКВР – 10 т/ч – с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, ДКВР–20 т/ч – с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.
Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с удлиненным барабаном поставляются в полностью собранном виде без обмуровки.
Котлы ДКВР 10 и 20 т/ч с коротким барабаном поставляются 3 блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обмуровкой могут поставляться вместе с обмуровкой.
Котлы с удлиненным верхним барабаном имеют одну ступень испарения, с коротким верхним барабаном – две ступени испарения.
Схема котла ДКВР с длинным верхним барабаном приведена на рисунке 1, с коротким - на рисунке 2.
Конструктивная схема котлов ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с длинным верхним барабаном одинакова (рис 3).
Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; т/ч в топке имеют два боковых экрана – фронтового и заднего экранов у них нет. Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют 4 экрана: фронтовой, задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от заднего меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схема питания. Задний экран установлен перед шамотной перегородкой.
Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб баковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам), которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной не обогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной (соединительный) трубой с нижним барабаном.
Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем барабане и повышает кратность циркуляции.
Схема парового котла типа ДКВР с длинным верхним барабаном.
1-продувочный вентиль; 2-предохранительный клапан; 3-водоуказательное стекло;
4-регулятор питания; 5-вентиль ввода химикатов; 6-обратный клапан; 7-вентиль насыщенного пара; 8-верхний барабан; 9-обдувочная линия; 10-вентиль перегретого пара; 11-спускной вентиль; 12-пароперегреватель; 13-вентили для спуска воды из котла; 14-нижний барабан; 15-кипятильные трубы; 16-экранный коллектор; 17-экранная труба; 18-водоопускная труба.
Паровой котел типа ДКВР с коротким верхним барабаном
1-нижний экранный коллектор; 2-потолочные экранные трубы; 3-верхний экранный коллектор; 4-выносной циклон; 5-пароперепускная труба; 6-верхний барабан; 7-кипятильные трубы; 8-нижний барабан.
Конструктивная схема котла ДКВР – 6,5 с газомазутной топкой.
Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние – в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной не обогреваемой трубе, а задний экран – по перепускной трубе из нижнего барабана.
Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, в следствии чего в задних трубах, расположенных на выходе из котла, вода идет не вверх, а вниз.
Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, в следствие чего первый ряд конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.
Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разделяющая его на 1 и 2 газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стенке.
В котлах с перегревом пара пароперегреватель устанавливается в первом газоходе после 2 – 3 ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).
Питательная вода подается в верхний барабан и в его водяном пространстве распределяется по перфорированной трубе.
Барабан оборудован устройствами для непрерывной продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.
Нижний барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе производится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.
Газомазутные блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном (рис.2 и рис.4) имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами.
В этих котлах применяется двух ступенчатая схема испарения. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего топочного блока. Баковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа.
Верхние и нижние концы топочных экранов приварены к коллекторам (камерам), что обеспечивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увеличения скорости циркуляции в контур введены не обогреваемые рециркуляционные трубы.
Трубы боковых экранов котла закрывают потолок топочной камеры. Нижние концы боковых экранных труб приварены к нижним коллекторам, т.е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана – к левому коллектору.
Верхние концы экранных труб соединены с коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы приварены к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рис 5).
Фронтовой и задний экраны закрывают часть фронтовой и задней стенки топки.
На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.
Блок конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одинакового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям, как у котлов производительностью 2,5;4;6,5;10 т/ч. Вторая часть конвективного пучка коридоров не имеет. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех остальных котлов типа ДКВР.
Котел ДКВР-20-13
1-газомазутная горелка; 2-боковые экраны; 3-выносной циклон; 4-короб взрывного предохранительного клапана; 5-задний топочный блок; 6-конвективная поверхность нагрева (конвективный блок); 7-изоляция верхнего барабана; 8-нижний барабан; 9-задний экран.
Для улучшения омывания газами первой части пучка за 6 рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного кирпича, перекрывающие боковые коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500˚C.
Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8. Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним коллекторам (камерам) 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны (их 2) соединены между собой перепускной трубой 25.
Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30, в нижнюю камеру 19 по другим соединительным трубам. Фронтовой экран питается из верхнего барабана – вода поступает в нижнюю камеру 3 по перепускным трубам 27.
Общая схема циркуляции котла ДКВР-10 с укороченным верхним
барабаном с низкой компоновкой
1-верхний барабан; 2-верхние коллекторы боковых экранов; 3-боковые экраны; 4-нижние коллекторы боковых экранов; 5-перегородка коллекторов 2 и 4; 6-выносные циклоны; 7-опускные трубы; 8-нижний барабан; 9-труба подпитки циклонов из нижнего барабана; 10-трубы, соединяющие переднюю часть коллекторов 2 с выносными циклонами 6; 11-трубы отвода пара из циклона 6 в верхний барабан 1; 12-трубы питания экранов первой ступени испарения; 13-трубы отвода пароводяной смеси экранов первой ступени испарения в верхний барабан 1; 14-рециркуляционные трубы; 15-кипятильный пучок; 16-штуцер отбора пара; 17-труба питательной воды.
Продолжение рис 6
Схема циркуляции котла ДКВР-20
1-вторая ступень испарения: 2-фронтовой экран; 3-камера; 4-непрерывная продувка; 5-рециркуляционные трубы: 6-перепускная труба из верхнего коллектора в барабан; 7,10,11-верхние камеры; 8-выносные циклоны; 9-перепускные трубы из верхней камеры в выносной циклон; 12-перепускные трубы из выносного циклона в барабан; 13-патрубок отвода пара; 14-сепарационнное устройство; 15-питательные линии; 16-верхний барабан; 17-нижний барабан; 18-конвективный пучок; 19,20,23,24-нижние камеры; 21-подпиточные трубы; 22-боковые экраны; 25-перепускная труба; 26-опускные трубы; 27,29,30,31-перепускные трубы; 28-пароотводящие трубы.
Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов 1 ступени испарения по пароотводящим трубам 28, из верхней камеры 11 заднего экрана – трубами 29, из верхней камеры 7 фронтового экрана трубами 6. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы 5.
В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.
В водяном объеме верхнего барабана 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.
Особенностью конструкции котлов с двухступенчатым испарением 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 в первой.
В начале конвективного пучка у котлов с перегревом пара (после 2-3 ряда) расположены змеевики вертикального пароперегревателя, подвешенные к верхнему барабану с одной или двух сторон. Температура перегретого пара во всех котлах типа ДКВР не регулируется.
Все котлы типа ДКВР унифицированы и имеют одинаковый диаметр верхнего и нижнего барабанов, экранных и кипятильных труб, одинаковые шаги труб боковых экранов, фронтового и заднего экранов, труб конвективного пучка.
2 Объем и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
2.1 Состав и теплота сгорания топлива.
Расчетные характеристики газообразного топлива.
2.2 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха по отдельным газоходам.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для газовых котлов небольшой производительности принять в пределах α т =1.05-1.1.
Все котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок.
Присосы в газоходах за котлом оценить по ориентировочной длине газохода, которую принять для котлов типа ДКВР -5 м.
Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.
Избытки воздуха и присосы по газоходам котла.
Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева α ” газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке α т с присосами в газоходах котла Δα, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.
Например:
α т = α ” т = α ср т = α ’ к.п. I ,
α” к.п. I = α т + Δα к.п. I = α ’ к.п. I + Δα к.п. I ,
α” к.п. I I = α т + Δα к.п. I + Δα к.п. I I = α ’ к.п. I + Δα к.п. I I и т.д.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из поверхности α ” является коэффициентом избытка воздуха на входе в следующую поверхность нагрева α ’ .
Средний избыток воздуха в газоходе котла:
α ср
к.
п.
I
= 
,
α ср
к.
п.
I I
= 
и т.д.
2.3 Объемы воздуха и продуктов сгорания.
Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м 3 газообразного топлива при нормативных условиях (0˚C и 101,3 кПа).
Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (α=1) принимаются по таблице XIII Приложения(см. методические указания к курсовому проекту) и заносятся в таблицу.
Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания
| Наименование величины |
Усл.обозначение |
Величина, м³/кг |
| Теоретический объем воздуха |
||
| Теоретические объемы продуктов сгорания: Трехатомных газов; |
||
| Водяных паров; |
Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице. Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.
Пояснения к таблице:
Коэффициент избытка воздуха α = α ср для каждого газохода принимается по таблице;
Берутся из таблицы, м³/м 3 ;
– объем водяных паров при α > 1, м³/кг;
– объем дымовых газов при α > 1 м³/кг;
– объемная доля водяных паров;
– объемная доля трехатомных газов;
r п – объемная доля водяных паров и трехатомных газов;
– масса дымовых газов, кг/м 3 ;
=
, кг/м 3
,
где = - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м 3 ; принимается по таблице;
10 г/м 3 – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м 3 сухого газа.
2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Энтальпии воздуха и продуктов сгорания считаются для каждого значения коэффициента избытка воздуха α в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе.
Энтальпии 1м³воздуха и продуктов сгорания
Пояснение к таблице:
Данные для расчета принимаются из таблиц.
Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха и температуре °C,
Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре t, °C
, кДж/м 3
.
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α >1 (I-ϧ таблица)
| Поверхности нагрева |
ϧ (t),°C |
|||||
| Топка, вход в первый конвективный пучок и пароперегреватель α т =1,07 |
||||||
| Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) α к.п. I =1,12 |
||||||
| Второй конвективный пучок (вход в экономайзер) α к.п. I I =1,22 |
||||||
| Экономайзер |
||||||
Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1м 3 топлива при температуре °C,
, кДж/м 3
.
Изменение энтальпии газов, кДж/м 3 .
где - расчетное значение энтальпий, кДж/м 3
Предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии, кДж/м 3 .
Показатель ∆I r снижается по мере уменьшения температуры газов °C.
Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в подсчете энтальпий.
Таблицей придется постоянно пользоваться в дальнейших расчетах. По ней определяются энтальпия по известной температуре или температура по известной энтальпии. Расчеты ведутся методом интерполяции по следующим формулам:
Энтальпия по заданной температуре ϧ
, кДж/м 3
,
, кДж/м 3
;
Температура по заданной энтальпии I
,°C,
°C,
где, энтальпии газов принимаются по графе I r , а энтальпии воздуха - по графе I o .в
Примеры расчета интерполяций
(исходные данные из I-ϧ таблицы)
а) при известной температуре газов ϧ =152°C (дано по условию)
I r
= 
кДж/м 3
Формула из книжки……..
3. Тепловой баланс котла и расход топлива.
3.1 Тепловой баланс котла.
Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом Q p , и суммой полезно использованного тепла Q 1 и тепловых потерь Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 . На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.
Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м 3) топлива при температуре О °С и давлении 101,3 кПа.
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
Q р + Q в.вн + Q ф = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 +Q 6 , кДж/м 3 ,
где Q р - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;
Q в.вн - тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/ м 3 ;
Q ф - тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/ м 3 ;
Q 1 - полезно использованное тепло, кДж/ м 3 ;
Q 2 - потеря тепла с уходящими газами, кДж/ м 3 ;
Q 3 - потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/ м 3 ;
Q 4 - потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/ м 3 ;
Q 5 - потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/ м 3 ;
Q 6 - потеря с теплом шлаков, кДж/ м 3 .
В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутствии внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q в.вн, Q ф, Q 4 , Q 6 равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:
Q р = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 5 , кДж/ м 3
Располагаемое тепло 1 м 3 газообразного топлива
Q р = Q d i + i тл, кДж/ м 3 ,
Где Q d i - низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/ м 3
i тл - физическое тепло топлива, кДж/ м 3 . Учитывается в том случае, когда топливо предварительно подогревается посторонним источником тепла (например, паровой подогрев мазута).
В условиях курсового проектирования i тл = 0, следовательно
Q р = Q d i = 35500, кДж/ м 3
3.2 Тепловые потери и КПД котла.
Потери тепла обычно выражают в процентах от располагаемого тепла топлива:
q 2 = Q 2 / Q р * 100% ; q 3 = Q 3 / Q р * 100% и т. д.
Потери тепла с уходящими газами в окружающую среду (атмосферу) определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева (экономайзера в условиях курсового проектирования) и холодного воздуха:
q 2
= 
; q 2
= 
где - энтальпия уходящих газов, кДж/ м 3 . определяется интерполяцией по данным таблиц и заданной температуре уходящих газов ϧ ух =152°C
=, кДж/ м 3
а ух = α ” эк =1,3 - коэффициент избытка воздуха за экономайзером (таблица)
I o .х.в. – энтальпия холодного воздуха
I o
.х.в.
= 
= кДж/ м 3
где - энтальпия 1 м 3 холодного воздуха при t хв = 24°C
9.42 - теоретический объем воздуха, м 3 /м 3 (таблица)
Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива q 3 , % обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах. Для проектируемых котлов принять q 3 = 0,5 %.
Потери тепла от наружного охлаждения q 5 , % принимается по таблице в зависимости от паропроизводительности котла D = 1,8 кг/с
D = 
; q 5
= 2,23%
где D = 6,5 т/ч – из исход данных задания.
Потери теплоты от наружного охлаждения парового котла с хвостовыми поверхностями
Суммарная потеря теплоты в котле
,%; %
Коэффициент полезного действия (брутто)
,%;
3.3 Полезная мощность котла и расход топлива.
Полное количество теплоты, полезно использовать в котле,
где D пе = D = 1,8 кг/с – количество выработанного перегретого пара;
i пе = 2908 кДж/кг – энтальпия перегретого пара; определяется по давлению и температуре перегретого пара (Р пе =1,3 МПа; t пе =240°С – исходные данные) по таблице Приложения;
i п.в – энтальпия питательной воды, кДж/кг;
i п.в = с п.в. t п.в. , кДж/кг; i п.в =4,19 кДж/кг;
где с п.в. = 4,19 кДж/(кг °С) – теплоемкость воды;
t п.в = 84°С – температура питательной воды;
i′ s – энтальпия кипящей воды, кДж/кг; определяется по таблице по давлению перегретого пара (исходные данные).
i′ s = i кип = i′ =814,8 кДж/кг;
Расход воды на продувку котла, кг/с.
где α пр = 2,4% - относительная величина продувки, (исходные данные);
Кг/с; 
кг/с;
Удельные объемы и энтальпии кипящей воды и сухого насыщенного пара.
| Давление перегретого пара Р пе, МПа |
Температура насыщения, t s ,°С |
Удельный объем кипящей воды V ′,м 3 /кг |
Удельный объем сухого насыщенного пара V ”,м 3 /кг |
Удельная энтальпия кипящей воды i′,кДж/кг |
Удельная энтальпия сухого насыщенного пара i”, кДж/кг |
Расход топлива подаваемого в топку котла
м 3
/с
где Q к = 4634,8 кВт, нашли по формуле;
Q р = 35500 кДж/кг – исходные даные;
η к = 90,95 % – нашли по формуле;
4. Геометрические характеристики поверхностей нагрева.
4.1 Общие указания.
Для теплового расчета котла необходимы геометрические характеристики топочной камеры, пароперегревателя, конвективных пучков, низкотемпературных поверхностей
нагрева, которые определяются по размерам на чертежах однотипных котлов.
Размеры на чертежах проставляются с точностью до 1 мм. Зачеты величин в м следует выполнять с точностью до трех знаков после запятой, в м 2 и м 3 – с точностью до одного знака после запятой. Если необходимый размер на чертежах не проставлен, то его необходимо замерить с точностью до 1 мм и умножить на масштаб чертежа.
4.2 Геометрические характеристики топочной камеры.
4.2.1 Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры.
Границами объема топочной камеры являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, а в местах, не защищенных экранами, - стены топочной камеры и поверхность барабана, обращенная в топку. В выходном сечении топки и камеры догорания объем топочной камеры, котлов типа ДКВР, ограничивается плоскостью, проходящей через ось задних экранов. Поскольку поверхности, ограждающие объем топочной камеры, имеют сложную конфигурацию, для определения их площади поверхности разбивают на отдельные участки, площади которых потом суммируются.
Расчет поверхностей котла типа ДКВР с удлиненным верхним барабаном и низкой компоновкой.
h г – = 0,27 м высота от пода топки до оси горелок;
h т.к = 2,268 м - высота топочной камеры;
b г.к = 0,534 м - ширина газового коридора;
Площадь боковых стен F б.ст = (a 1 h 1 +a 2 h 2 + a 4 h 4)2=12,3 м 2 ;
Площадь фронтовой стены F ф.ст = bh=13,12 м 2 ;
Площадь задней стены топки F з.ст = b(h + h)=12,85 м 2 ;
Площадь двух стенок камеры догорания F к.д = 2bh 4 =15,48 м 2 ;
Площадь пода топки и камеры догорания F пода = b(a 3 + a 4)=7,74 м 2 ;
Площадь потолка топки и камеры догорания F пот = b(a 1 + a 4) =5,64 м 2 ;
Общая площадь ограждающих поверхностей
a 1 =2,134 м h =3,335 м
a 2 =1,634 м h 1 =1,067 м
a 3 =1.1 м h 2 =1,968 м
a 4 =0,33 м h 3 =2,2 м
b =3,935 м h 4 =1,968 м
Геометрические характеристики топочных экранов и выходного окна топки
| Наименование величины |
Усл. Обознач. Ед. измер. |
Фронтальный экран |
Задний экран |
Боковой экран |
Выходное окно топки |
||
| Камеры догорания |
|||||||
| 1. Наружный диаметр труб |
|||||||
| 2. Шаг экранных труб |
|||||||
| 3.Относительный шаг экранных труб |
|||||||
| 4. Расстояние от оси экранной трубы до обмуровки |
|||||||
| 5. Относительное расстояние от оси трубы до обмуровки |
|||||||
| 7. Расчетная ширина экрана |
|||||||
| 8. Число труб |
|||||||
| 9. Средняя освещенная длина труб экрана |
l в.о. = 1334 |
||||||
| 10. Площадь стены, занятой экраном |
|||||||
| 11.Лучевоспринимающая поверхность экрана |
|||||||
4.2.2 Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного окна топки.
Газомазутный котел ДКВР-6,5-13 имеет камерную топку и выпускается с удлиненным верхним барабаном, с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке. Котел имеет 1 ступень испарения. В топке имеет 2 боковых экрана, - фронтового и заднего экрана нет.
Замер длины трубы экрана производится в объеме топочной камеры от места вальцовки трубы в верхний барабан или коллектор до места выхода трубы из топочной камеры в нижний коллектор или до места вальцовки трубы в нижний барабан в соответствии с рисунками.
Пояснения к таблице:
d-диаметр труб, экранирующих стены топочной камеры, мм; одинаков для всех труб, проставлен на исходных чертежах;
S-шаг экранных труб, мм (принимается по чертежам). Шаг одинаков для всех экранов;
Относительный шаг экранных труб;
e-расстояние от оси экранной трубы до обмуровки, мм. Принимается по чертежам одинаковым для всех экранов. Если на чертеже этот размер не обозначен, то можно принять е=60 мм;
Относительное расстояние от оси трубы до обмуровки;
x - угловой коэффициент гладкотрубных однорядных настенных экранов.
Определяется по номограмме 1а Приложения по кривой 2 по относительному шагу ē
и и т.д. Угловой коэффициент плоскости, проходящей через оси первого ряда фестона, расположенного в выходном окне топки, равен единице;
b э - расчетная ширина экранов, м; берется на продольном разрезе котла. Иногда на чертежах не указывают размер экрана по осям крайних труб, а указывают ширину в свету, т. е. расстояние от обмуровки до обмуровки противоположных стен b св. Тогда ширину экрана можно рассчитать по формуле:
где b св - ширина стены в свету, мм;
e и S – расстояние от оси экранной трубы до обмуровки и шаг, соответственно, мм;
b ст - ширина стены на которой расположен экран, мм
z – число труб экрана, шт.; берется на исходных чертежах. Иногда на чертежах не указывается количество труб каждого экрана. Тогда z можно рассчитать по формуле:
l ср э – средняя освещенная длина трубы экрана, мм; определяется измерением по чертежу конфигурации трубы. Если экран имеет разную длину труб то необходимо найти среднюю длину:
l ср
э
=
b в.о = b г.к = 600 мм – где b г.к – ширина газового коридора.
Определение освещенной длины трубы экранов.
Котел ДКВР с удлиненным верхним барабаном.
Боковой экран:
l ср эб = l эб = l 9-10 + l 10-11 + l 11-12 = 5335 мм;
где l 9-10 = 1000, l 10-11 = 933, l 11-12 = 3402 мм – замеряется по чертежам.
Выходное окно топочной камеры, не закрытое трубами экрана, (для котлов ДКВР)
l в.о. = h 6 = 1334 мм – замеряется по чертежам.
Фронтовой экран:
l эф = l 5-6 + l 6-7 + l 7-8 = 3600 мм;
где l 5-6 = 1000, l 6-7 = 933, l 7-8 = 1667, мм – длина спрямленных участков трубы.
Задний экран топки:
l T э.з = l 1-2 + l 2-3 + l 3-4 = 3967 мм
где l 1-2 = 933, l 2-3 = 1667, мм – длина участков трубы.
l 3-4 мм = h 5 = 1367 – замеряется на чертежах.
Задний экран камеры догорания:
l к.д. э.з = l 5-6 + l 6-7 = 2867 мм;
где l 5-6 = 1200, l 6-7 = 1667, мм – длина участков трубы.
Площадь стены, занятой экраном:
F пл = b э l ср э 10 -6 =7,72 м 2
гда b э, l ср э – из расчетов выше.
Площадь выходного окна топочной камеры не занятого трубами экрана:
F в.о = b в.о l в.о 10 -6 = 0,71 м 2
где b в.о, l в.о – из расчетов выше.
Лучевоспринимающая поверхность экранов и выходного окна топочной камеры:
Н э = F пл х = 15,44 м 2
Геометрические характеристики топочной камеры
Пояснения к таблице
Площадь стен топки
F ст = F б.ст + F ф.ст + F з.ст + F к.д + F пода + F пот =67,13 м 2 ;
Лучевоспринимающая поверхность топки
H л =H эф +H т эз +H к.д эз +2H эб +H в.о = 15,44 м 2 ,
где Н л.эф, H л.эз, H л.эб, H л.вых указаны в таблице
Высота топки h тк = 2,268 м - замеряется на продольном разрезе котла от пода топки до середины выходного окна топки.
Высота расположения горелок h г =0,27, м – это расстояние от пода топки до оси горелок.
Относительная высота расположения горелок:
Активный объем топочной камеры:
где b = 3,93 м – ширина топки
F ст.б – площадь боковой стены, м 2
Степень экранирования топки
где H л – лучевоспринимающая поверхность топки, м 2
F ст = 67,13 – площадь стен топки, м 2 ,
Эффективная толщина излучающего слоя в топке
где V Т.К – активный объем топочной камеры, м 3
4.3 Геометрические характеристики пароперегревателя (п/п)
Пароперегреватели котла ДКВР выполняются из цельнотянутых вертикальных или горизонтальных змеевиков с диаметром труб 28-42 мм. П/П подвешен к верхнему барабану в первом газоходе после 2-3 ряда труб конвективного пучка с одной стороны барабана.
У котлов ДКВР трубы п/п крепятся в верхнем барабане вальцовкой, а выходные концы привариваются к камере (коллектору) перегретого пара. Петли змеевиков стянуты друг с другом хомутами, а сами змеевики прикреплены к потолочному щиту с помощью подвесок. Расположение п/п коридорное.
Геометрические характеристики пароперегревателя
| Наименование величины |
|||
| 1. Наружный диаметр труб |
|||
| 2.Внутренний диаметр труб |
|||
| 3. Поперечный шаг труб |
|||
| 4. Продольный шаг труб |
|||
| 5.Относительный поперечный шаг труб |
|||
| 6.Относительный продольный шаг труб |
|||
| 7.Количество труб (петель) в ряду |
|||
| 8.Количество рядов труб (вдоль оси барабана) |
|||
| 9.Глубина газохода для размещения п/п |
|||
| 10.Средняя освещенная длина труб (петли) |
l ср тр |
||
| 11.Конвективная поверхность нагрева |
|||
| 12.Конвективная поверхность нагрева п/п |
Пояснения к таблице
Принимаем что движение газов в котельных пучках организовано поперек оси барабана и тогда из условий s 1 = s 2 = мм
2,5 - относительный поперечный шаг;
2 - относительный продольный шаг;
n = 8 – количество труб в ряду, шт.
z – число рядов труб (вдоль оси барабана). Принимается исходя из необходимого сечения для прохода пара f.
Средняя температура пара в пароперегревателе:
где t пе = 240 °С – температура перегретого пара,
t s = t н.п, = 191 °С – температура насыщенного пара.
Средний удельный объем перегретого пара v = 0,16212 м 3 /кг, принимается из таблиц по Р пе =1,3 МПа и .= 215,5°С
Средний объемный расход перегретого пара:
V пе = D пе v = 0,291816 м 3 /кг,
где D пе = D = 1,8 кг/с – паропроизводительность котла.
Сечение для прохода пара в п/п:
f == 0,01167264 м 2
W пе – скорость пара в п/п, задается равной 25 м/с.
Число рядов п/п:
Необходимая глубина газохода для размещения пароперегрквателя:
L пе = s 1 z 10 -3 = 0,24 м.
l ср тр = 3030 мм – средняя освещенная длина трубы (петли) п/п,
Поверхность нагрева одного ряда п/п:
Н р = = 2,44 м 2 .
Конвективная поверхность нагрева п/п:
Н пе = Н р z = 7,32 м 2
Рис. Пароперегреватель котла ДКВР-4-13-250
4.4 Геометрические характеристики конвективного пучка.
4.4.1 Общие указания.
Проектируемые котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок с двумя газоходами или одним газоходом, но имеющим разное сечение по ходу газов. Расположение труб конвективного пучка – коридорное.
Конвективные пучки проектируемых котлов имеют сложный характер омывания, связанный с поворотами движения газа и изменением сечения по ходу газов. Кроме этого в первом газоходе к первому барабану подшивается п/п, имеющий в основном другие диаметры труб и шаги, нежели трубы конвективного пучка.
В зависимости от характера омывания газами поверхности нагрева пучка, она разделяется на отдельные участки, расчет которых ведется отдельно. Затем определяются средние показатели, по которым будет производиться расчет теплообмена в конвективном пучке.
4.4.2 Расчет длины труб ряда пучка.
Ряды располагаются поперек оси барабана, трубы ряда изогнутые и поэтому имеют разную длину. Длину трубы надо замерять по ее оси от верхнего до нижнего барабана. Для котлов с поперечной перегородкой в газоходе конвективного пучка потребуется в расчетах проекция трубы на продольное сечение газохода по оси барабана.
Котлы типа ДКВР имеют симметричный характер левой и правой частей труб ряда, поэтому можно считать длину половины трубы.
Освещенная длина труб и проекция длины труб ряда конвективного пучка
4.4.3 Расчет конвективной поверхности нагрева участков конвективного пучка.
В первую очередь, необходимо разбить пучки на отдельные участки и в соответствии с их количеством заполнить таблицу.
Геометрические характеристики участков конвективных пучков
| 1.Наружний диаметр труб d н, мм |
|||||
| 2.Поперечный шаг труб s 1 , мм |
|||||
| 3.Продольный шаг труб s 2 , мм |
|||||
| 4.Относительный поперечный шаг труб |
|||||
| 5.Относительный продольный шаг труб |
|||||
| 6.Количество труб в ряду n, шт |
|||||
| 7.Количество рядов труб пучка z, шт |
|||||
| 8.Средняя освещенная длина труб l ср тр, мм |
|||||
| 9.Средняя проекция освещен. длины труб l ср п, мм |
|||||
| 10.Конвективная поверхность нагрева одного ряда труб пучка H p , м 2 |
|||||
| 11.Конвективная поверхность нагрева труб пучка на участке H п.у, м 2 |
|||||
| 12.Поверхность нагрева экрана участка Н э.у, м 2 |
|||||
| 13.Поверхность нагрева пароперегревателя участка Н пе.у, м 2 |
|||||
| 14.Общаяконвективная поверхность нагрева участка пучка Н к.у, м 2 |
|||||
Пояснения к таблице:
Относительные шаги: = ;= ;
Расчетные участки конвективных пучков котлов
n, z – количество труб в ряду и количество рядов соответственно, шт; принимаются по плану конвективного пучка с размещением в нем пароперегревателем;
l
ср
тр
= 
, мм
где 
- средняя освещенная длина труб участка, мм; (без учета трубы у стены)
l ср п – средняя проекция длины трубы, мм считается аналогично расчетам средней освещенной длины.
Конвективная поверхность нагрева труб одного ряда:
Конвективная поверхность нагрева труб участка пучка (без учета трубы у стены):
Н п.у = Н р z, м 2
Конвективная поверхность нагрева экрана участка – это поверхность ряда, примыкающего к стене:
Н э.у = l тр.э b э х 10 -6 , м 2
где l тр.э – освещенная длина трубы экрана конвективного пучка, мм (труба у стены);
b э – ширина экрана, для котлов с поперечной перегородкой:
b э = 2880мм;
х (при = 1,96) = 0,62 – находим по нонограмме;
х (при = 2,15) = 0,58 – находим по нонограмме;
Конвективная поверхность нагрева
Н пе.у = Н пе
Общая конвективная поверхность нагрева участкак:
Н к.у = Н пе.у + Н э.у + H п.у;
4.4.4 Расчет живого сечения для прохода газов по участкам конвективных пучков.
На участках конвективных пучков с плавным изменением сечения газохода для расчета среднего живого сечения для прохода газов необходимо знать живое сечение на входе и выходе из участка.
| Наименование, услов.обознач, единицы изм. |
Участки пучка |
|||||||||
| 1.Ширина газохода b, м |
||||||||||
| 2.Средняя высота газохода h ср, м |
||||||||||
| 3.Площадь сечения газохода F гх, м 2 |
||||||||||
| 4.Площадь сечения газохода, занятая трубами F тр, м 2 |
||||||||||
| 5.Площадь живого сечения для прохода газов F г, м 2 |
||||||||||
Пояснение к таблице.
Площадь сечения участка газохода:
F гх = bh c р, м 2
F тр – площадь сечения участка газохода занятого трубами пучка или пароперегревателя, м 2
При движении газов поперек оси барабана:
F тр = d н l п z 10 -6 , м 2
l
ср
тр
= 
, мм; принимается по длинам тех труб, которые попали в сечение газохода;
Если в сечении есть трубы проперегревателя, то их площадь считается по тем же формулам. Если в сечении участка имеются трубы и пучка и п/п, то их площадь суммируется.
Площадь живого сечения участка для прохода газов:
F г = F гх - F тр, м 2
При плавном изменении сечения живое сечение для прохода газов по каждому участку определяется по формуле:
F г.у = , м 2 ; F г.у1 = 3,99 м 2 ; F г.у2 = 3,04 м 2 ; F г.у3 = 2,99 м 2 ;
F г.у4 = 3,04 м 2 ; F г.у5 = 2,248 м 2 ;
где - живое сечение для прохода газов на входе в участок и на выходе из него. Этот расчет повторяется столько раз, сколько участков в пучке.
4.4.5 Характеристики конвективного пучка.
Конвективная поверхность нагрева конвективного пучка с п/п
Н к = Н к.у1 + Н к.у2 + … + Н к.у n = 146,34 м 2
где Н к.у1 , Н к.у2 , Н к.у n – из таблицы строка 14
Конвективная поверхность нагрева конвективного пучка без п/п
Н к.п = Н к – Н пе = 139.02 м 2
Средний диаметр труб конвективного пучка
= 0,0495 м 2
Средний поперечный шаг
s ср
1
= 
= 106 мм
где s 1.1 , s 1.2, и т д – поперечные шаги по участкам пучка, мм
Н к.у1 , Н к.у2 , Н к.у n – конвективная поверхность нагрева участков пучка без поверхности нагрева пароперегревателя, м 2
Средний продольный шаг
s ср
2
= 
= 111 мм
Средние относительные поперечный и продольный шаги
Средняя площадь живого сечения для прохода газов в конвективном пучке
F г
= 
м 2
Эффективная толщина излучающего слоя
s = 0,9
= 0,227 м
6. Конструктивный расчет экономайзера.
Котлы типа ДКВР комплектуются чугунными не кипящими экономайзерами, поверхность нагрева которых состоит из ребристых чугунных труб конструкции ВТИ и ЦККБ. Трубы соединяются между собой по средствам калачей. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания направляются сверху вниз для создания противоточной системы движения воды и газов. Компоновка поверхности нагрева водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки, между которыми ставится стальная перегородка. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее 3 и более 9 труб, а в колонке принимают от 4 до 8 труб. Через каждые 8 рядов предусматривается разрыв 500 – 600 мм для осмотра и ремонта экономайзера (ремонтная рассечка).
Рис. Компоновка одноходового чугунного экономайзера.
1 – ребристые трубы, 2 – фланцы, 3 и 4 – соединительные калачи, 5 – обдувочный аппарат.
Рис. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ.
а – ребристая труба, б – соединение труб
Геометрические характеристики экономайзера
| Наименование величины |
|||
| 1. Наружный диаметр труб |
|||
| 2.Толщина стенки труб |
|||
| 3. Размер квадратного ребра |
|||
| 4. Длина трубы |
|||
| 5.Число труб в ряду |
|||
| 6.Поверхность нагрева с газовой стороны одной трубы |
|||
| 7.Живое сечение для прохода газов одной |
|||
| 8.Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда |
|||
| 9. Живое сечение для прохода газов |
|||
| 10.Сечение для прохода воды |
|||
| 11.Поверхность нагрева экономайзера |
|||
| 12.Количество рядов экономайзера |
|||
| 13.Количество петель |
|||
| 14.Высота экономайзера |
|||
| 15.Общая высота экономайзера с учётом рассечек |
Рис. Размеры трубы экономайзера.
Размеры: d = 76 мм, = 8 мм, b = 150 мм, b ’ = 146 мм;
Длина трубы ВТИ l = 1500 мм;
Число труб в ряду z p = 2 шт;
Тепловосприятие экономайзера Q б эк = 2630 кДж/м 3 ;
Коэффициент теплопередачи k = 19 Вт/(м 2 К);
Средний температурный напор Δt = 92 K;
Поверхность нагрева с газовой стороны одного ряда Н р = Н тр z p , м 2
Н р = 2,18*2=4,36 м 2 ;
Живое сечение для прохода газов одного ряда F г = F тр Z р, м 2
F г = 0,088*2= 0,176 м 2 ;
Сечение для прохода воды одного ряда
= 5,652*10 -3
м 2
,
где d вн = d - 2 =76 – 16 = 60 мм, – внутренний диаметр трубы.
Поверхность нагрева нагрева экономайзера (по уравнению теплопередачи):
Н эк = = 82,75 м 2
где В р = 0,055 м 3 /с– секундный расход топлива,
Количество рядов в экономайзере:
Количество петель:
Высота экономайзера:
h эк = n p b10 -3 = 2,7 м
Общая высота экономайзера с учётом рассечек:
h эк общ = h эк +0,5 n рас = 3,7 м
где 0,5 м – высота одной рассечки;
n рас – количество ремонтных рассечек, которые принимаются через каждые 8 рядов.
Котлы ДКВР-20 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 обшивке. Верхние и нижние концы труб топочных экранов приварены к коллекторам, что обеспечивает указанную разбивку на блоки. Однако такое решение из-за увеличения сопротивления циркуляционного контура потребовало ввести необогреваемые рециркуляционные трубы для получения необходимых скоростей циркуляции. Блок конвективного пучка включает верхний и нижний барабаны одинаковых размеров (по длине и диаметру) и трубный пучок.
В котлах применена двухступенчатая схема испарения (последовательное питание части циркуляционных контуров), позволяющая расширить диапазон используемых для питания природных вод при ограниченных объемах 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.
На рис. 9 показаны схемы соединений ступений испарения по водяной стороне, применявшиеся в котлах ДКВР-20-13. При двухсторонней схеме питания (рис. 9, а) каждый циклон соединяется с нижним барабаном, непрерывная продувка осуществляется из каждого циклона. Такая схема питания при неравномерной нагрузке боковых экранов и непрерывном режиме работы котла связана с возникновением перетоков из второй ступени испарения в первую и, как следствие, к снижению солевой кратности между ступенями.
В односторонней V------------------- ^
Тельной) схеме питания второй сту - ъ пени испарения (рис. 9, б) выносные циклоны подключаются последовательно к нижнему барабану. Непрерывная продувка предусматривается только из левого, последнего по ходу воды циклона.
Комбинированная (кольцевая) схема питания (рис. 9, в) представ - § ляет развитие последовательной схе - s мы, заключающееся в присоединении левого циклона к нижнему барабану. Такая схема имеет большие запасы надежности по сравнению с приведенными выше; в случае отклонения от нормального режима эксплуатации при периодической продувке не происходит резкого снижения уровня воды в выносных циклонах. На котлах с двухсторонней и последовательной схемами питания выносных циклов завод-изготовитель рекомендует выполнить необходимые работы по переходу на комбинированную схему.
Особенностью конструкии 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 в первой.
Циркуляционная схема приведена на рис. 10. Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8. Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним камерам 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны соединены между собой перепускной трубой 25.
Экраны первой ступени испарения питаются из нижнего барабана. В нижние камеры 20 боковых экранов 22 вода поступает по соединительным трубам 30, в нижнюю камеру 19 заднего экрана по другим трубам. Фронтовой экран 2 питается из верхнего барабана - вода поступает в нижнюю камеру 3 по опускным трубам 27.
Пароводяная смесь отводится в верхний барабан из верхних камер 10 боковых экранов первой ступени испарения по пароотводящим трубам 28, из верхней камеры 11 заднего экрана трубами 29, из верх-
Ней камеры 7 фронтового экрана трубами 6■ Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы 5.
В верхней части парового объема верхнего барабана установлены жалюзийные сепарационные устройства с дырчатыми (перфорированными) листами.
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.