Курсовой проект. Реферат: краткое описание котла типа дквр

Главная

Скважины

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.

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.

Оформить заказ

Заказать НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Котлы ДКВР - двухбарабанные, вертикально-водотрубные предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Основные технические характеристики котла ДКВР-20-13ГМ приведены в таблице.

Цена
6 600 000 руб.

Технические характеристики моделей Котел ДКВР-20-13ГМ

Паропроизводительность, т/ч	20
Рабочее давление (избыточное) пара на выходе, МПа (кг/см?)	1,3 (13)
Температура перегретого пара на выходе, ?С	194
Температура питательной воды, ?С	100
Расчетный КПД (газ), %	92
Расчетный КПД (мазут), %	90
Расход расчетного топлива (газ), м?/ч	1470
Расход расчетного топлива (мазут), м?/ч	1400
Расчетная поверхность нагрева экранов, м?	59,7
Расчетная поверхность нагрева пучка, м?	301
Общая поверхность нагрева котла, м?	360,7
Поверхность нагрева пароперегревателя, м?	34
Водяной объем котла, м?	10,5
Паровой объем котла, м?	1,8
Общее количество труб конвективного пучка, шт	872
Габариты транспортабельного блока, ДхШхВ, мм	5350х3214х3992 5910х3220х2940 5910х3220х3310
Габариты компоновки, ДхШхВ, мм	11500х5970х7660
Длина котла, мм	10665
Ширина котла, мм	3160
Высота котла (до штуцера верхнего барабана), мм	6330
Масса транспортабельного блока котла, кг	13732 / 3510 / 3595
Масса котла в объеме заводской поставки, кг	44634
Базовая комплектация россыпью	Котел россыпью, лестницы, площадки, горелка ГМГ-5 - 3шт.
Базовая комплектация в сборе	Конвективный блок, передний и задний топочные блоки, лестницы, площадки, горелка ГМГ-5 - 3шт.
Дополнительная комплектация:
Экономайзер	БВЭС-V-1
Экономайзер	ЭБ1-808
Вентилятор	ВДН-12,5-1000
Дымосос	ДН-13-1500
Ящик №1	(Арматура для котла ДКВР-20-13ГМ)
Ящик №2	(Приборы безопасности для котла ДКВР-20-13ГМ)

ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Котлы имеют экранированную топочную камеру и развитый конвективный пучок из гнутых труб. Для устранения затягивания пламени в пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом камера догорания котла ДКВР-20-13ГМ отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания.

На рис. 1 показаны схемы соединений ступеней испарения по водяной стороне, применявшиеся в котлах ДКВР-20-13. При двухсторонней схеме питания (рис. 1 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 (последовательной) схеме питания второй ступени испарения (рис. 1 б) выносные циклоны подключаются последовательно к нижнему барабану. Непрерывная продувка предусматривается только из левого, последнего по ходу воды циклона.

Комбинированная (кольцевая) схема питания (рис. 1 в) представляет развитие последовательной схемы, 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 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 в первой.

Циркуляционная схема котла приведена на рис. 2 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 верхней камеры 7 фронтового экрана трубами 6. Фронтовой экран имеет рециркуляционные трубы 5.

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.

Котлы ДКВР-20-13ГМ поставляются тремя транспортабельными блоками: передний и задний топочные блоки и блок конвективного пучка. 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. Топочные блоки включают в себя экранные трубы и камеры экранов. Обмуровочные материалы в комплект поставки не входят.

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 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
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
Наименование величины	Усл. Обознач. Ед. измер.	Фронтальный экран		Камеры догорания		Выходное окно топки
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
6. Угловой коэффициент
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
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
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.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данной курсовой работе выполнен поверочно-конструкторский расчет котла ДКВр 20-13 - двухбарабанного котла, вертикально-водотрубного реконструированного.

Для топочной камеры и конвективных котельных пучков выполнен поверочный расчет.

Для водяного экономайзера - конструктивный расчет.

Также разрабатывается проект котельного агрегата с экономайзером.

Исходные данные:

Поверхность нагрева, установленная за котлом - экономайзер

Номинальная паропроизводительность котла - 20 т/ч

Давление пара - 14 атм (ата)

Температура питательной воды (после деаэратора) - 80 0 С

Вид топлива - г/д Саратов-Москва

Способ сжигания топлива - в факеле

Температура наружного воздуха (в котельной) - 25 0 С

В первой главе производится расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при б=1. Для этого рассчитывается теоретическое количество воздуха необходимое для полного сгорания топлива и минимальный объем продуктов сгорания, которые получились бы при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха.

Во второй главе приводится описание котла ДКВР 20-13, производится выбор топочного устройства по исходным данным, приводятся расчетные характеристики топки, определение коэффициентов избытка воздуха, рассчитываются энтальпии продуктов сгорания для разных участков, тут же строится J-и диаграмма продуктов сгорания, производится расчет теплового баланса и расхода топлива, а также тепловой расчет топки, расчет конвективных пучков.

В третьей главе проводится конструктивный расчет водяного экономайзера, находится его поверхность нагрева, число и ряд труб.

В четвертой главе производится определение расчетной невязки теплового баланса.

В пятой главе составляется таблица теплового расчета котельного агрегата.

Описание топлива:

В качестве топлива в котельном агрегате используется природный газ, поступающий из газопровода Саратов-Москва

В качестве газообразного топлива используется природный газ газоконденсатных и газонефтяных месторождений. Природные газы подразделяются на три группы:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. В основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Содержание тяжелых углеводородов (от пропана и выше) в сухих газах 50 мг/м 3 .

2. Газы, которые выделяются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью. Такие газы называются попутными. Кроме метана также газы содержат обычно свыше 150 мг/м 3 тяжелых углеводородов. Они являются жирными газами. Жирными газами называются такие газы, которые представляют собой смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина.

3. Газы, добываемые из конденсатных месторождений. Такие газы состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, которые выпадают при сжижении. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С 5 и выше (бензин, керосин и лигроин).

Природный газ не имеет запаха. До подачи в сеть его одорируют, т.е. придают резкий не приятный запах, который ощущается при 1% концентрации.

Газообразное топливо очищают от примесей.

Природный газ состоит из метана СН 4 (до 98%) и других углеводородов. Теплота сгорания =28000-46000 кДж/м 3 . Природные газы отличаются малым содержанием балласта, отсутствием серы, окиси углерода и пыли.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащих некоторое количество примесей. К горючим газам относятся углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючими компонентами являются азот, диоксид углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива.

В сравнении с твердым топливом применение в котельных установках жидкого и газообразного топлива значительно выгоднее т.к. упрощается его транспортировка, хранение и сжигание, а также значительно повышается коэффициент полезного действия котла. При использовании газа автоматизируется производство, и ликвидируются складские помещения.

Расчетные характеристики топлива:

Месторождение - г/д Саратов-Москва

Состав газа по объёму :

С 5 Н 12 и более=0,3%

Плотность, кг/м 3 (при 0 0 С и 760 мм рт. ст.), =0,837 кг/м 3

8550 ккал/м 3 =10215 кДж/кг

1. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при б=1 (для газообразного топлива)

Теоретическое количество воздуха необходимое для полного сгорания топлива:

Минимальный объем продуктов сгорания, которые получились бы при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (б=1):

2. Котел. Описание котла типа ДКВр 20-13

Котельные установки - это теплогенерирующие установки, т.е. целью их работы является получение тепловой энергии сгорания сжигаемого в них топлива и передачи полученной теплоты теплоносителю.

Котельные установки подразделяются по роду вырабатываемого теплоносителя на паровые и водогрейные, а по характеру обслуживания потребителей - на отопительные, отопительно-производственные и производственные. Котельные производственные и отопительные (предназначенные для покрытия отопительных нагрузок) работают определенное количество дней в году, в зависимости от характера производства и длительности отопительного периода.

Проектируемой теплогенерирующей установкой является котельный агрегат ДКВр 20-13.

Котел ДКВр 20-13 (первое число после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч; второе число - давление пара в барабане котла, кгс/смІ ати) - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, реконструированный, бескаркасной конструкции. Он используется для производства насыщенного и перегретого (при установке пароперегревателя) пара давлением 14 и 24 кгс/см 2 .

Котел предназначен для производственно-отопительных и районных котельных. При сжигании газообразного топлива компонуется камерной топкой.

Котельный агрегат ДКВр 20-13 представляет собой два продольно-расположенных барабана, установленных друг над другом, диаметром 1000 мм и сваренных из листовой стали. Поверхность верхнего барабана должна быть хорошо изолирована огнеупорным материалом для обеспечения требуемого срока службы котла.

Котельный агрегат обмурован со всех сторон тяжелыми кирпичными стенами толщиной 510 мм за исключением задней стенки толщиной 380 мм. Котел устанавливается на бетонном основании выше уровня чистого пола.

По боковым стенам обмуровки котельного агрегата вмонтированы люки для осмотра котла изнутри. Штампованное днище нижнего барабана имеет специальные лазы, закрываемые люками. Таким образом, у котла имеются четыре люка для ревизии с правой и с левой сторон (по два на каждую) и один с фронтовой стороны между газовыми горелками. С левой и с задней сторон можно произвести тщательный наружный осмотр котельного агрегата, а также произвести качественную регулировку расхода пара, благодаря смотровым площадкам, закрепленным на металлическом каркасе, который опоясывает обмуровку котла. В данном проекте запроектировано три смотровые площадки, подъем на которые можно осуществить по металлическим лестницам, приваренным к каркасу площадок. В свою очередь все смотровые площадки оборудованы перилами, установленными для предотвращения падения служебного персонала с этих площадок.

В верхней части котельного агрегата установлены два взрывных клапана. При нерасчетном режиме работы котельного агрегата - взрыве, резко возрастает объем дымовых газов. Дымовые газы свободно проходят через крупноячеистую сетку, затем разрушают асбестовую плиту и выходят по направляющей трубе наружу.

На верхнем барабане запроектирована вся необходимая запорно-регулирующая, предохранительная, контрольно-пропускная арматура, а также манометр, измеряющий давление в барабане котлоагрегата. На передней части котла установлены водоуказательные приборы.

На фронтовой части котла установлены три газомазутные горелки типа ГМГм, через которые топливо подается в топку котельного агрегата. Для этого во фронтальной стене обмуровки имеются расширяющиеся отверстия в топку, необходимые для образования факела горения и раскрытия его на необходимый угол.

По боковым сторонам за пределы вынесены трубы, соединенные с верхними и нижними коллекторами и обоими барабанами. Эти трубы - выносные циклоны. Выносные циклоны необходимы для разделения пароводяной смеси соответственно на пар и воду. От выносных циклонов в верхней части котла к верхнему барабану выходят две трубы, по которым движется пар.

С задней стороны в обмуровке имеется отверстие, через которое из конвективной части котла выходят дымовые газы. К этому отверстию возможно присоединение поверхностей нагрева - воздухоподогревателя или экономайзера. По заданию необходимо рассчитать и запроектировать поверхность нагрева - экономайзер, который соединен с котлом с помощью специального короба.

На наружной поверхности обмуровки имеются отверстия, в которые вмонтированы трубы периодической продувки. В нижний барабан дополнительно подведены трубы для прогрева котла паром при растопке.

Котел ДКВр 20-13 состоит из двух продольно-расположенных барабанов, которые соединяются между собой пучком кипятильных (конвективных) труб. Трубы боковых экранов приварены к верхним коллекторам. Нижние концы экранных труб приварены к нижним коллекторам. В нижнем барабане расположены трубы периодической продувки и спускная линия.

Перед кипятильным пучком котлов расположена топочная камера, которая для уменьшения потерь тепла с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Дымовые газы совершают в котле горизонтально-поперечное с несколькими поворотами движение. Это обеспечивается установкой между кипятильными трубами чугунных перегородок, которые делят их на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла, как правило, асимметричен.

Вода в трубы боковых экранов поступает одновременно из верхнего и нижнего барабанов.

В котлах ДКВр 20-13 применено двухступенчатое испарение. 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.

Газоходы разделены между собой чугунной перегородкой по всей высоте газохода котла с окном (от фронта котла) справа. Передняя часть нижнего барабана крепится неподвижно, а остальные части котла имеют скользящие опоры, а также реперы, которые контролируют удлинения элементов при температурном расширении.

Топка сформирована экранными трубами, которые образуют соответственно: передний или фронтовой экран, левый боковой экран, правый боковой экран (аналогично левому), задний экран топки.

Барабаны котла, рассчитанные на давление 14 кгс/см 2 , имеют одинаковый внутренний диаметр (1000 мм) при толщине стенок 13 мм. Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на заднем и переднем днищах имеются лазы. В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства также устанавливается воздушный кран и собственно паропровод, на котором установлен главный парозапорный вентиль. Следует также отметить, что в данной работе запроектирован кран для отвода пара на собственные нужды котельной. В верхнем барабане над топкой установлены две легкоплавкие вставки (смесь олова и свинца), которые плавятся при температуре около 300°С, что приводит к выпуску воды в топку, прекращению горения топлива и предохранению барабана от перегрева. На верхнем барабане установлена арматура: водоуказательные приборы, предохранительные клапаны, термометр, манометр. На всех котлах ДКВР над топкой и газоходом установлены взрывные и предохранительные клапаны. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Движение топочных газов осуществляется следующим образом: Топливо и воздух подаются в горелки, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам. Затем топочные газы с температурой 900-1100 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке переходят в камеру догорания, огибают кирпичную перегородку с левой стороны и входят в первый газоход, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку с правой стороны, входят во второй газоход кипятильного пучка труб и с температурой около 200-250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.

За котельным агрегатом устанавливается поверхность нагрева - экономайзер. Экономайзер является одной из составных частей котлоагрегата. Так как температура воды в котельном агрегате везде одинакова и растет с увеличением давления, то без установки водяного экономайзера глубокое охлаждение уходящих газов невозможно.

Котел оборудован устройствами и приборами, обеспечивающими безопасную работу котельного агрегата и позволяющими безотказно и быстро производить пуск, остановку и регулирование его работы. За нормальной эксплуатацией котельного агрегата необходимо наблюдать и контролировать происходящие в нем процессы. Для этого применяют различные контрольно-измерительные приборы. Изменение давления в котельном агрегате или отклонение уровня воды в барабане за допустимые пределы может вызвать аварийную ситуацию, связанную с непосредственной опасностью для обслуживающего персонала. Поэтому, согласно правилам, на паровом котле для непосредственного наблюдения и контроля за давлением и уровнем воды в барабане установлены манометр, водоуказательные приборы и предохранительные устройства.

Предохранительная арматура служит для ограничения движения, расхода и направления движения среды. К ней относятся: предохранительные клапаны на питательных линиях, автоматические быстрозапорные клапаны на паропроводах, обратные клапаны. Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и автоматически закрываются при обратном ее движении. Устанавливают их на входе питательной воды в парогенератор для исключения возможности ее обратного движения из котла при падении давления в питательном трубопроводе. Обратные клапаны устанавливают также на напорных патрубках питательных насосов для предотвращения обратного движении воды при остановке последних.

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.

Рис. 1 Общая схема циркуляции воды в котле ДКВР-20-13

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 - сепарационное 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.

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.

2.1 Топка. Выбор топочного устройства. Описание топочного устройства и топочного объема

Топка - устройство, предназначенное для сжигания топлива с целью получения теплоты. Топка выполняет функцию горения и теплообменного аппарата - теплота излучением и конвекцией одновременно передается от факела горения и продуктов сгорания к экранным поверхностям, по которым циркулирует вода. Доля лучистого теплообмена в топке, где температура топочных газов порядка 1000°С, больше чем конвективного, поэтому, чаще всего, поверхности нагрева в топке называют радиационными.

Топочные устройства в зависимости от способа сжигания делятся на камерные и слоевые. Выбор способа сжигания и типа топочного устройства определяется видом топлива, его реакционными свойствами и физико-химическими свойствами золы, а также производительностью и конструкцией котла.

Топочное устройство должно обеспечивать экономичность работы котла в необходимых пределах регулирования нагрузки, бесшлаковую работу поверхностей нагрева, отсутствие газовой коррозии экранных труб, минимальное содержание окислов азота и сернистых соединений в уходящих газах.

Для сжигания природного газа, мазута и пылевидного твердого топлива обычно используют камерные топки. В конструкции камерной топки можно выделить четыре основных элемента: топочную камеру, экранную поверхность, горелочное устройство и систему удаления шлака и золы.

Обмуровкой называют ограждения, отделяющие топочную камеру и газоходы котельного агрегата от внешней среды. Обмуровку выполняют из красного или диатомового кирпича, огнеупорного материала или из металлических щитов с огнеупорами. Внутренняя часть обмуровки в топке, или футеровка, со стороны топочных газов и шлаков, выполняется из огнеупорных материалов: шамотного кирпича, шамотобетона и других огнеупорных масс. Обмуровка и футеровка должны быть достаточно плотными, особо высокоогнеупорными, стойкими к химическому воздействию шлаков и иметь малый коэффициент теплопроводности. Несмотря на более высокую стоимость шамотного кирпича или другого огнеупорного материала по сравнению с обычным красным кирпичом, все эксплуатационные расходы покроют капитальные, благодаря высоким теплофизическим свойствам, а также высокой стойкостью к продуктам сгорания.

Экранная радиационная поверхность нагрева выполнена из стальных труб. Экраны воспринимают теплоту за счет радиации и конвекции и передают ее воде или пароводяной смеси, циркулирующим по трубам. Экраны защищают обмуровку от мощных тепловых потоков.

В камерных топках котлов паропроизводительностью до 25 т/ч сжигается газообразное топливо и мазут.

Таблица №1. Расчетные характеристики топки

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Видимое теплонапряжение зеркала горения
Видимое теплонапряжение топочного объема
Коэффициент избытка воздуха в топке
Потеря тепла от химнедожога
Потеря тепла от мехнедожога


Доля золы топлива в шлаке и провале
Доля золы топлива в уносе
Давление воздуха под решеткой		мм вод. ст.
Температура дутьевого воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимаем из таблицы «Расчетные характеристики камерной топки» (РН 5-02, РН 5-03).

Коэффициент избытка воздуха для других участков газового тракта получаются путем прибавления к б т присосов воздуха принимаемых по , РН 4-06.

Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на самостоятельные участки: топочную камеру, конвективные испарительные пучки и экономайзер.

Таблица №2. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева котла

Наименование величин	Размерность	V=9.52нм 3 /кг V=7,6 нм 3 /кг	V=1,037 нм 3 /кг V=2,11 нм 3 /кг
			Конвективные пучки	Экономайзер
Коэффициент избытка воздуха перед газоходом б"
Коэффициент избытка воздуха за газоходом б”
Коэффициент избытка воздуха (средний) б
V=V+0,0161·(-1)·V о
V г =V+V+V+(-1)·V о

Энтальпия газов, представляющая собой произведение объема газов на их теплоемкость и температуру, возрастает с повышением температуры.

При вычислении I-и таблицы рекомендуется для каждого значения коэффициента избытка воздуха б определить величину лишь в пределах, немного превышающих реально возможные пределы температур в газоходах. Величина представляет собой разность двух соседних по горизонтали значений при одном б.

Результаты вычислений сводятся в таблицу 3.

По расчетным данным таблицы 3 строится диаграмма I-и продуктов сгорания.

Таблица №3. Тепловой баланс и расход топлива

Наименование величины	Обозначение		Размерность
Располагаемое тепло топлива		Q=c тл ·t тл, при t тл =0
Температура уходящих газов		По приложению IV
Энтальпия уходящих газов		Из диаграммы I-и
Температура холодного воздуха		Согласно заданию
Энтальпия холодного воздуха		I хв = ух ·V о (с и) хв
Потери тепла от мех. недожога		По характеристикам топки
Потери тепла от хим. недожога		По характеристикам топки
Потеря тепла с уходящими газами		Q 2 =(I ух - ух ·I хв)·
Потеря тепла в окружающ. среду
Коэффициент сохранения тепла
Потеря тепла с физическим теплом шлаков		где: а шл - по расчетным характеристикам топки; (с и) шл - энтальпия шлака, при t шл =600 о С по РН4-04 (с и) шл =133,8 ккал/кг
Сумма потерь тепла		Уq=q 2 +q 3 +q 4 +q 5 +q 6 , при сжигании газа и мазута
К.П.Д. котлоагрегата		з ка =100-Уq
Энтальпия насыщенного пара		Из термодинамических таблиц согласно Р нп (приложение V )
Энтальпия питательной воды		Из термодинамических таблиц согласно t" пв (приложение V )
Тепло, полезно использованное в котлоагрегате		Без пароперегревателя Q ка =D·(i"" нп - i" пв)
Полный расход топлива
Расчетный расход топлива		В р =В·, при сжигании газа и мазута

Таблица №4. Тепловой расчет топки

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Размерность
Объем топочной камеры		По данным приложения I
Полная луче-воспринимающая поверх. нагрева		По данным приложения I
Поверхность стен
Степень экранирования топки		для камерных топок	для слоевых топок

Площадь зерк. гор.		По приложению III
Поправочный коэффициент		По приложению VI

Абсолютное давление газов в топке		Принимается р=1,0
		Принимается предварительно по приложению VII
Коэффициент ослабления лучей в пламени		Для светящегося пламени: Для несветящегося k=k г ·(р+р), где: k г - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяемый по номограмме IX . Для полусветящегося k=k г ·(p+p)+k n ·µ, где k n - коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяемый по номограмме Х ; µ- концентрация золы в дымовых газах, г/нм
Произведение
Степень черноты топочной среды		Принимается по номограмме ХI
Эффективная степень черноты факела
Условный коэффициент загрязнения
Произведение
Параметр, учиты-вающий влияние излучения горящего слоя
Степень черноты топки		Для слоевых топок: Для камерных топок:
Присос холодного воздуха в топку
Коэффициент избытка воздуха, организованно поданного в топку		б т =б т Ш-Дб т, где б т Ш принимается из табл. №1
Температура горячего воздуха		Принимается согласно расчетным характеристикам топки
Энтальпия горячего воздуха		I гв =б т ·V o ·(c и) гв
Энтальпия холодного воздуха		I хв =б т ·V o ·(c и) хв при наличии подогрева воздуха I хв =Дб т ·V o ·(c и) хв
Тепло, вносимое воздухом в топку		При отсутствии подогрева воздуха при наличии подогрева воздуха Q в =I хв +I гв = Дб т ·V o ·(c и) хв +б т ·V o ·(c и) гв
Тепловыделение в топке на 1кг (1нм 3) топлива
Теоретическая (адиабатическая) температура горения		По I-и диаграмме согласно величине Q т
Тепловыделение на 1 м 2 поверхности нагрева			ккал/м 2 ч
Температура газов на выходе из топки		По номограмме I
Энтальпия газов на выходе из топки		По I-и диаграмме согласно величине Q т Ѕ
Тепло, переданное излучением в топке		Q л =ц·(Q т -I т Ѕ)
Тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева топки			ккал/м 2 ч
Видимое тепло-напряжение топочного объема			ккал/м 3 ч
Приращение энтальпии воды в топке

2.2 Конвективные пучки. Общее описание конвективных пучков

Испарительная поверхность нагрева вертикально-водотрубных котельных агрегатов состоят из развитого пучка кипятильных труб вальцованных в верхний и нижний барабаны, топочных экранов питаемых водой из котельных барабанов через опускные и соединительные трубы из коллекторов. Коллектор выполнен из труб диаметром до 219 мм, экранные трубы присоединены к ним сваркой. Как правило, котел ДКВр имеет три циркуляционных контура: один, образуемый кипятильными трубами котла, и два, образуемые экранами. Часть питательной воды, поступающей в верхний барабан котла по группе кипятильных труб, являющихся опускными, проходит в нижний барабан. Здесь вода разделяется на 3 потока: один из них по группе кипятильных труб, являющихся подъемными, возвращается в верхний барабан в виде пароводяной смеси, а два других по соединительным трубам проходят в нижние коллекторы экранов, затем в экранные трубы и, наконец, также в виде пароводяной смеси, в верхний барабан котла. Другая часть питательной воды, поступающей в котел, из верхнего барабана по опускным трубам также поступает в коллектор.

Для обеспечения надежной работы и расчетной производительности котельного агрегата большое значение имеет правильная организация движения воды в испарительных поверхностях нагрева. Надежная работа может быть обеспечена в том случае, когда вода, движущаяся в кипятильных и экранных трубах работающих при повышенной температуре, создает необходимое охлаждение металла этих труб, так как снижение механической прочности металла при повышении температуры может привести к их разрушению.

Следует отметить, что естественная циркуляция в кипятильных и экранных трубах происходит под действием гравитационных сил, обуславливаемых разностью плотностей воды и пароводяной смеси.

При расчете используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса, а расчет выполняется для 1 м 3 газа при нормальных условиях.

Таблица №5. Расчет кипятильного пучка

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула, способ определения	Размерность

а) расположение труб		По данным приложения I		коридорное
б) диаметр труб
в) поперечный шаг
г) продольный шаг
д) число труб в ряду первого газохода
е) число рядов труб в первом газоходе
ж) число труб в ряду второго газохода
з) число рядов труб во втором газоходе
и) общее число труб
к) средняя длина одной трубы		По данным приложения I
л) конвективная поверхность нагрева		Н к =z·р·d н ·l ср
Среднее сечение для прохода газов		По данным приложения I
Температура газов перед кипятильным пучком 1 го газохода		Из расчета топки (без пароперегревателя) иґ 1кп =QЅ т -(30ч40) о С
Энтальпия газов		По диаграмме J-и
Температура газов за кипятильным пучком 2 го газохода		Предварительно принимаем по приложению VIII
Энтальпия газов за 2 ым газоходом		По диаграмме J-и при иЅ 2кп и б 2кп
Средняя температура газов		и ср =0,5·(иґ 1кп +иЅ 2кп)
Тепловосприятие кипятильных пучков		Q б =ц·(Jґ 1кп -JЅ 2кп +?б кп ·J)
Секундный объем газов
Средняя скорость газов		щ г.ср =V сек /F ср
Температура насыщения при давлении в барабане котла		По приложению V
Коэффициент загрязнения		Принимается по номограмме XII
Температура наружной стенки трубы
Объемная доля водяных паров		r=0,5·(рґ+рЅ), где рґи рЅ-парциальное давление водяных паров на входе и выходе из пучков (табл.2)
Коэффициент теплообмена конвекцией		б к =б н ·С z ·C ср По номограмме II
Объемная доля сухих трехатомных газов		Из табл.2 проекта r=р
Объемная доля трехатомных газов
Эффективная толщина излучающего слоя
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов		р г ·s=r г ·s
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами		По номограмме IX
Сила поглощения газового потока		k г ·p г ·s г ·р, где р=1 ата
Поправочный коэффициент		По номограмме XI
Коэффициент теплообмена излучением		б л =б н ·С г ·а По номограмме XI то же из пункта 22 расчета
Коэффициент омывания поверх-ности нагрева		По приложению II
Коэффициент теплопередачи
		Tґ=иґ 1кп -t s
Температурный напор на выходе газов		TЅ=иЅ 2кп -t s
Среднелогарифми-ческий температур-ный напор
Тепловосприятие поверхности нагре-ва по уравнению теплопередачи
Отношение расчетных величин тепловосприятия		Если Q б и Q Т отличаются меньше, чем на 2%, расчет считается законченным, в противном случае расчет повторяется с изменением величины иЅ 2кп
Приращение энтальпии воды

3. Описание водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для снижения температуры уходящих газов, а, следовательно, для повышения коэффициента полезного действия котельной установки. Чугунные экономайзеры изготовляются по отраслевым стандартам «Экономайзеры чугунные блочные» ГОСТ 24.03.002.

Экономайзеры бывают индивидуальные и групповые. Как правило, устанавливать индивидуальные экономайзеры, так как они работают равномерно и с наименьшим избытком воздуха.

Водяные экономайзеры изготавливаются чугунными и стальными.

В данной курсовой работе в качестве поверхности нагрева запроектирован индивидуальный экономайзер, установленного за котлом. Компоновка - одноколонковый экономайзер (несколько горизонтальных рядов труб образуют группы, которые компонуют в одну или две колонки). Группы в требуемом количестве собираются в пакет. Пакет собирают в каркасе с глухими стенками, состоящими из изоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрываются четырьмя съёмными металлическими щитами, запроектированными для возможности качественного осмотра внутренней части экономайзера и для его очистки.

Проектируемый экономайзер имеет собственный фундамент из-за значительной массы устройства. Фундамент экономайзера не связан с фундаментом котельного агрегата.

Экономайзер соединен с котлом с помощью специального короба, непосредственно по которому двигаются дымовые газы. В коробе имеется мягкая вставка для предотвращения передачи вибрации. На верхней части короба установлен взрывной клапан.

В нижней части имеется дымоход, по которому осуществляется выход отработанных дымовых газов. Внизу устроены люки для чистки.

На внешней поверхности экономайзера имеется ввод питательной воды в нижнем ряду и выход отепленной питательной воды из верхнего ряда.

Приборы на входе питательной воды расположены непосредственно у дымохода, а приборы на выходе - на питательном трубопроводе рядом с верхним барабаном котла, над задней смотровой площадкой. Приборы запроектированы так, чтобы обслуживающему персоналу было удобно обеспечить их регулировку и снимать показания с измерительных приборов, а также во избежание их помех при эксплуатации.

Предусмотрена установка чугунного экономайзера, так как чугунные экономайзеры возможно применять при давлениях до 23 ати. Чугунные экономайзеры не допускают кипения воды в них, т. к. при гидравлическом ударе они могут выйти из строя. Температура воды на выходе из чугунного экономайзера на 20 °С ниже температуры кипения воды в барабане котла.

Чугунные экономайзеры собирают из чугунных ребристых труб и соединяют чугунными коленами (дугами и калачами). Питательная вода должна последовательно пройти по всем трубам экономайзера снизу вверх. Такое ее движение необходимо, т.к. при нагревании воды падает растворимость находящихся в ней газов, и они выделяются из нее в виде пузырьков, которые постепенно продвигаются вверх, где и удаляются через воздушный сборник. Скорость движения воды должна быть не менее 0,3 м/с, чтобы лучше смывать пузырьки.

На концах труб экономайзера имеются квадратные приливы - фланцы, которые при монтаже образуют две сплошные металлические стенки. Стыки между фланцами герметизируются асбестовым шнуром для устранения присосов воздуха. Сбоку стенки с дугами и калачами закрываются съемными крышками.

Температура воды при входе в экономайзер превышает температуру точки росы дымовых газов не менее чем на 10 °С. Это необходимо для того, чтобы исключить конденсацию водяных паров, входящих в состав дымовых газов и осаждение влаги на трубах экономайзера.

Чугунный экономайзер прост и надёжен в эксплуатации. Он устойчив против коррозии, поэтому его применению следует отдать предпочтение перед воздухоподогревателями в тех случаях, когда подогрев воздуха является необходимым для интенсификации процесса горения или для повышения КПД топки.

Рис. 2 Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ: а - ребристая труба; б - соединение труб.

Чугунный экономайзер является не менее надёжной частью агрегата, чем собственно котёл. Он не требуют частых остановок, поэтому он не имеет обводных боровов, являющихся источником значительных присосов воздуха в газовый тракт.

Циркуляция в экономайзере происходит следующим образом. Вода из питательной линии подается в одну из крайних нижних труб, а затем последовательно проходит через все эти калачи по всем трубам, после чего поступает в котел.

Вода движется по трубам снизу вверх. Газы, омывая трубы снаружи, движутся сверху вниз. При такой схеме движения (противотоке) газов и воды обеспечивается лучшее удаление выделяемых из воды пузырьков воздуха с внутренней стенки трубы, а также уменьшается количество золы и сажи, осаждающихся на наружной поверхности труб. Водяные экономайзеры с ребристыми трубами сравнительно быстро загрязняются золой и сажей, поэтому периодически наружные поверхности экономайзеров обдуваются перегретым паром или сжатым воздухом.

Рис. 3 Чугунный экономайзер марки ВТИ

В качестве предохранительного устройства экономайзера использован взрывной клапан, который устанавливается на верхнем коробе экономайзера, присоединенного к котлу. При нерасчетном режиме работы котельного агрегата - взрыве, резко возрастает объем дымовых газов. Дымовые газы свободно проходят через крупноячеистую сетку, затем разрушают асбестовую плиту и выходят по направляющей трубе наружу.

На экономайзере устанавливается следующая арматура:

а) на входе - регулирующий клапан, обводная линия с вентилем, задвижка, обратный клапан, вентиль и обратный клапан на дренаже, манометр, термометр, предохранительный клапан.

б) на выходе - вентиль для выпуска воздуха, манометр, предохранительный клапан, термометр, вантуз, вентиль и обратный клапан, установленные непосредственно на входе трубопровода питательной воды в верхний барабан котла.

К достоинствам чугунных экономайзеров относятся устойчивость к коррозии их внешней и внутренней поверхности, а также сравнительно небольшая стоимость, что оправдывает их применение в котельных небольшой мощности. Недостатками чугунных экономайзеров являются: громоздкость, особенно при больших площадях поверхности нагрева, низкая теплопередача и большая чувствительность к гидравлическим ударам, что не позволяет нагревать воду в них до кипения.

3.1 Расчет водяного экономайзера

Таблица №6. Расчет водяного экономайзера

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула, способ определения	Размерность
Конструктивные характеристики:
а) диаметр труб		По приложению I
б) расположение труб
в) поперечный шаг
г) продольный шаг
д) относительный поперечный шаг
е) относительный продольный шаг
ж) средняя длина одной трубы		Принимается по приложению IХ
з) число труб в ряду колонки
и) число рядов труб по ходу газов		Принимается предварительно в зависимости от вида топлива: а) газ, мазут z 2 =12; б) твердые топлива с W р > 22% - z 2 =14; в) твердые топлива с W р < 22% - z 2 =16.
Средняя скорость газов		Принимается равной 6ч8 м/сек
Температура газов на входе		Из расчета кипятильных пучков котла иґ вэ =иЅ кп
Энтальпия газов на входе		По J-и диаграмме
Температура газов на выходе		Из задания иЅ вэ =и ух
Энтальпия газов на выходе		По J-и диаграмме
Температура воды на входе в экономайзер		Из задания tґ=tґ пв
Энтальпия воды на входе в экономайзер		Согласно расчету теплового баланса котлоагрегата (табл.4)
Тепловосприятие экономайзера по балансу		Q б =ц·(Jґ вэ -JЅ вэ +?б вэ ·J)
Энтальпия воды на выходе из экономайзера		iЅ= iґ+Q б ·
Температура воды на выходе из экономайзера		По приложению V при Р к
Температурный напор на входе газов		Tґ=иґ вэ -tЅ
Температурный напор на выходе		TЅ=иЅ вэ -t "
Средний темпера-турный напор		T ср =0,5·(?tґ+?tЅ)
Средняя температура газов		и=0,5·(иґ вэ +иЅ вэ)
Средняя температура воды		t=0,5·(tґ+tЅ)
Объем газов на 1кг топлива		По табл.2 расчета
Сечение для прохода газов
Коэффициент теплопередачи		Пономограмме XVI
Поверхность нагрева
Число рядов труб по ходу газов
Число рядов труб, принятое по конструктивным соображениям		По приложению I
Число рядов труб в одной колонке		zґ 2к =0,5·z 2к
Высота колонки		h=s 2 ·zґ 2к +(500ч600)
Ширина колонки
Приращение энтальпии воды

4. Определение невязки теплового баланса

Таблица №7. Определение расчетной невязки теплового баланса

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула, способ определения	Размерность
Количество тепла, воспринятое на 1кг топлива лучевоспринимающими поверхностями топки, определенное из уравнения баланса		Из табл. №5
То же, кипятильными пучками		Из табл. №6
То же, экономайзером		Из табл. №7
Общее количество полезно использованного тепла		Q 1 =Q·з ка /100
Невязка теплового баланса		Q=Q 1 -(Q л +Q кп +Q эк)·(1-)

Приращение энтальпии воды в топке		Из табл. №5
То же, в кипятильных пучках		Из табл. №6
Приращение энтальпии воды в экономайзере		Из табл. №7
Сумма приращений энтальпий		I 1 =?i т +?i кп +?i эк
Невязка теплового баланса
Относительная величина невязки

5. Сводная таблица теплового расчета котлоагрегата

Таблица №98. Сводная таблица теплового расчета котлоагрегата

Наименование величин	Размерность	Наименование газохода
			кипятильные пучки	экономайзер
Температура газов на входе иґ
То же, на выходе иЅ
Средняя температура газов и
Энтальпия газов на входе Jґ
То же, на выходе JЅ
Тепловосприятие Q б
Температура вторичного теплоносителя на входе tґ
То же, на выходе tЅ
Скорость газов щ г
Скорость воздуха щ в

Заключение

котел воздух топливо экономайзер

В данной курсовой работе был проведен поверочно-конструкторский расчет котельного агрегата и экономайзера. Курсовая работа выполнена согласно заданию с использованием всей необходимой справочной и нормативной литературой и методов расчета. Для выполнения теплового расчета газовый тракт котлоагрегата разделен на ряд самостоятельных участков: топочную камеру, конвективные пучки, экономайзер.

КПД котельного агрегата составляет 90,87 %. Расчетный расход топлива 1146,2 кг/ч. Тепло полезно используемое в котлоагрегате 11,714 Гкал/ч.

В качестве топлива в котельном агрегате используется природный газ, поступающий из третьей нитки газопровода Ставрополь-Москва. Тепловыделение в топке на 1 м 2 поверхности нагрева 196862,4 ккал/м 2 ч. Тепло переданное излучением в топке составляет 5529,22 ккал/кг топлива.Температура газов на выходе из топки 1160 °С.

Тепловосприятие кипятильных пучков 3830,94 ккал/кг, средняя температура газов 715 °С. При расчете было найдено тепловосприятие поверхности нагрева по уравнению теплопередачи, и по уравнению баланса, различие между которыми составило 1,58%, что в пределах нормы (

Разделы