Учебная работа. Расчет параметров парового котла

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет параметров парового котла

Задание на проект

Тип котлаКЕ 4 — 14С

тип топкиТЧ прямого хода

производительностьD = 6,5 т/ч = 1,11 кг/с

давление пара в барабанеР = 1,4 МПа

температура питательной воды:

до экономайзера60оС

за экономайзером150оС

температура воздуха поступающего в топку:

до воздухоподогревателя25оС

за воздухоподогревателя120оС

топливо КУ — ГО

состав топлива:

Wp7,5с32kp0,6op0,6г80,9г5,7г1,0г11,5

низшая теплота сгоранияQнр = 6240 ккал/кг = 26126 кДж/кг

приведенная влажность на 1000 ккал Wп = 1,36 %

приведенная зольность на 1000 ккалАп = 1,76 %

выход летучих в-в на горючую массуVг = 40,0 %

температура плавления золыt1 = 1100 (1050-1250)2 = 1200 (1000-1370)3 = 1250 (1150-1430)

теоретически необходимое кол-во воздуха

Введение

Паровые котлы типа КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч

Паровые котлы с естественной циркуляцией КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч со слоевыми механическими топками типа ТЧ предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Техническая характеристика приведена в табл.1

Котел типа КЕ состоит из котла, топочного устройства, экономайзера, арматуры, гарнитуры, устройства для подвода воздуха в топку, устройства для удаления отходящих газов.

Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605-2105 мм и камеру догорания глубиной 360-745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.

В котлах применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной.

Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла.

Котлы с решеткой и экономайзером оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан.

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью Wпр < 8 устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью Wпр = 8 — трубчатые воздухоподогреватели.

Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла. На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку — спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.

Каждый котел типа КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч оснащен контрольно-измерительными приборами и арматурой. Котлы оборудованы двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм.

У котлов производительностью от 2,5 до 10 т/ч через патрубок периодической продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору.

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

Котлы типа КЕ обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Надежность котлов характеризуется следующими показателями:

Средняя наработка на отказ, ч 3000

Средний ресурс между капитальными ремонтами, лет 3

Средний срок службы до списания, лет 20

Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление.

Таблица 1

Обозначение (заводское)Вид топливаПаропро- изводитель- ность т/чДавление пара, МПа(кг/см2)Темпера- тура, C°Габариты котла, мм (длина х ширина х высота)КЕ 4-14С-Окаменный, бурый уголь 41,4(14)1947940х4640х5190КЕ 4 -14-225С-Окаменный, бурый уголь41,4(14)2257940х4910х5190КЕ 4-14МТОдревесные отходы, газ, мазут41,4(14)19410700х5050х7490

Котел паровой типа КЕ 4 т/ч

Таблица 2

Конструктивные размеры котлов, мм

Заводское обозначение котлаКонструктивные размеры котлов, ммL1L2L3L4L5L6L7nКЕ 4-14С-О3000794055501958802580464081. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица 3

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

наим. показателяобозн.Формула или обоснованиеразмер-ностьтопкаКПВЭКкоэф. расхода воздуха-1,41,51,6средний коэф. расхода воздуха-1,41,451,55действительный объем водяных паровVH2OVоH2O+0,0161(-1) Vом3/кг0,7840,7900,800действительный объем азотаVN2VоN2 + (- 1) Vом3/кг8,2028,5469,234действительный объем газовVГ(VоRO2 + VоN2 + VоH2O)+(- 1) Vом3/кг10,18210,52611,214объемные доли трехатомных газовrRO2VоRO2 / VГ-0,1220,1180,111объемные доли водяных паровrH2OVоH2O / VГ-0,07660,0750,0713суммарная объемная доля излучающих газовrп rH2O + rRO2-0,1990,1930,182доля золы топлива, уносимая с продуктами сгоранияаунпо табл. 2.3 [1]-0,95 массовый расход газов при сжига-нии 1 кг топливаG1-0,01Ар+1,306 Vокг/кг13,4713,9214,82концентрация частиц золы 0,01 (Ар аун) _ Gгкг/кг7,7610-37,5110-37,0510-3

2. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Таблица 4

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

t оСIог кДж/кгIов кДж/кгIзл кДж/кгIГ = IоГ + (a-1) IоВ + IЗЛ, кДж/кгтопкаКПВЭК301026909100207718308,51503161276313,02004279371817,7615663273005426469827,678024006590569837,694775007792672448,1112026009027775858,61296470010291879669,5138791475980011568986080,31559216578900128491094891,21732010001413912041102,91905811001545813134115,02082612001680614256127,92263613001813715378141,32443014001949016496160,92624915002085417618181,82808416002221918740197,32991317002360519887215,03177518002498321039229,53362819002638122190244,23550120002777923337260,237375

3. тепловой баланс котла и расход топлива

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся состоянию котельного агрегата на 1 кг твердого топлива при 0 оС и давлении 0,1 МПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

100 = q2 + q3 + q4 + q5 + q6, %

где q2, q3, q4, q5, q6 — потери теплоты в процентах.

Таблица 5

Тепловой баланс котла и расход топлива

. Тепловой расчет топочной камеры

Таблица 6

тепловой расчет топочной камеры

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеРасчетЗначе-ниеРазмер-ностьОбъем топкVтпринимаем конструктивно14,77м3Полная площадь поверностей топкиFсм _____ 6 3 Vт2 _____ 6 3  14.77236,12м2Радиационная площадь поверхности нагреваHлпринимаем конструктивно24,78м2Степень экранированияэHл / Fсм24,78 / 36,120,69температуру воздуха на входе в воздухоподогревательt`вппо табл. 1.4 [1]45оСтемпературу подогрева воздухаtгвпо табл. 1.5 [1]350оСэнтальпия горячего воздухаIогвпо табл. 44208кДж/кгТепло вносимое воздухом в топкуQвIогвт42081,45891кДж/кгПолезное тепловы-деление в топкеQтQнр(100-q3-q4-q6) / /(100-q4)+ Qв21216(100-0,5+3+ +0,03)/(100-3)+589126991кДж/кгТеоретическая температура горенияtтеорпо табл. 41943оСОтносит. положение горелокxгпринимаем конструктивно0,14Коэф. ядра факелаМ0,59-0,5хг0,59-0,50,140,52Теплонапряжение стен топкиQ/FсмВрQт/Fсм0,31526991/36,12235,39кВт/м2эффективная толщи-на излучающего слояs3,6Vт/Fсм3,614,77/36,121,47мПроизведение PhsPhsPrns10,1991,470,3бармКоэф. ослабления лучей:Принимаем t»=1000oCтрехатомными газамикrпо номограмме0,71/бармзоловыми частицамикзлпо номограмме6,41/бармостатками коксаккпо номограмме11/бармбезразмерные величиныx1 x20,5 0,03Оптическая толщинаkps(кrrn+кзлзл+ккх1ч2) РS(0,70,199+6,4 7,7610-3+ 10,50,03) 11,470,3бармСтепень черноты факелааф1-е-kps1-e-0,30,26Коэф. тепловой эффективностиYхx0,990,60,59Степень черноты топкиат аф _ аф+(1-аф) Y 0,26 _ 0,26+(1-0,26) 0,590,37температура газов на выходе из топкиt»тпо номограмме945oCЭнтальпия газов на выходе из топкиI»тпо табл. 413494кДж/кгТепло, передаваемое топке излучениемQтл (Qт- I»т)0,97(26991-13494)13092кДж/кг

5. Расчет конвективного пучка

Таблица 7

Расчет конвективного пучка

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеЗначение приРазмер-ность400 оС300 оС200 оСПолная поверхн. КПНконструктивно147,8м2диаметр трубdконструктивно51х2,5ммОтносительный шаг поперечныхS1/dконструктивно2,16ммОтносительный шаг продольныхS2/dконструктивно1,76ммЖивое сечение газовFконструктивно1,24м2эффективная тощина излучающего слояS0,9d(4 S1S2_)-1 p d20,18мТемпература газов перед КПt’rиз расчета топки t’r= t»т945oCЭнтальпия газов перед КПI’rиз расчета топки I’r= I»т13494кДж/кгТемпература газов за КПt»rПринимаем предварительно400300t»rПринимаем предварительноЭнтальпия газов за КПI»rпо табл. 465905426I»rпо табл. 4Тепловосприятие по балансуQб(I’r- I»r)66977826Qб(I’r- I»r)Температ. насыщенияtsпо табл. 194oCСредняя температура газовtrср(t’r+t»r)/2673623trср(t’r+t»r)/2Средний температурный напорDt Dtб-Dtм _ ln Dtб/Dtт421,5329Dt Dtб-Dtм _ ln Dtб/DtтСредняя скорость газов в пучкеWr ВрVг (trср+273) F 2739,268,77Wr ВрVг (trср+273) F 273Коэф. теплоотдачи конвекциейпо рис. 2 [2]7573kпо рис. 2 [2]Произведение PhsPhsPrns0,035бармКоэф. ослабл. лучей:трехатомными газамикrпо номограмме1,251,4кrпо номограммезоловыми частицамикзлпо номограмме9,910,7кзлпо номограммеОптическая толщинаkps(кrrn+кзлзл) РS0,0510,061kps(кrrn+кзлзл) РSСтепень черноты газового потокааг1-е-kps0,0480,058аг1-е-kpsТемпература загрязненной стенкиt3ts+Dt615,5523t3ts+DtКоэф. теплоотдачи излучениемпо рис. 4 [2]4,514,28лл=н+аи+сг по рис. 4 [2]Коэф. тепловой эффективностиy0,65Коэф. теплоотдачик51,650,2кy(k+л)Тепловосприятие КП по ур-ию теплообменаQт кDtН10-3 Вр102057749Qт кDtН10-3 ВрДействительная температ. за КПt»кп305oCДействительная энтальпия за КПI»кппо табл. 47835кДж/кгДействительное тепловосприятие по балансуQбд(I’r- I»КП)5556кДж/кг

Действительная температура за КП

6. Расчет экономайзера

паровой котел сгорание тепловой

Таблица 8

Расчет экономайзера

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеРасчетЗначе-ниеРазмер-ностьТемпература газов на выходеt’гиз расчета КП t’г=t»кп305oCЭнтальпия газов на входеI’гиз расчета КП I’г=I»кп7835кДж/кгТемпература воды на входе в экономайзерt’пвпо условию60oCЭнтальпия воды на входе в экономайзерi’пвi’пв4,19251.4кДж/кгТемпература газов на выходеt»гt»г=tух200oCЭнтальпия газов на выходеI»гпо табл. 46327кДж/кгПрисос воздухаDaпо табл. 30,1-Тепловосприятие по балансуQб(I’r — I»r+DaIохв)0,97(7835-6327+0,1909)1599кДж/кгЭнтальпия воды на выходеi»пвi’пв+QбВр/Д251.4+15990,315/1,4454кДж/кгТемпература воды на выходеt»пвi»пв /4,19454/4,19108oCТемпературный напор на входе газовDt’t’г- t»пв305-108197oCТемпературный напор на выходе газовDt»t»г- t’пв200-60140oCСредний температурный напорDt(Dt’+Dt»)/2(197+140)/2168.5oCСредняя температура газовtгср(t’г+ t»г)/2(305+200)/2252,5oCСредняя температура водыtпвср(t’пв+ t»пв)/2(69+108)/284oCТемпература загрязненной стенкиtзtгср+25132+25157oCОбъем газов на 1 кг топливаVгпо табл. 311,214м3/кгСредняя скорость газовWг5 — 128м/сЖивое сечение для прохода газовF ВрVг (tгср+273)_ Wг 2730,31511,214(252,5+273) 8 2730,84м2Требуемое живое сечение для прохода газовFтрконструктивно0,12м2Число труб в горизонтальном рядуnF/Fтр0,84/0,127шт.Коэф. теплоотдачиkk=kнсv181,0518,9Вт/мКПоверхность обмена по уровню теплобмен.H QбВр103_ k Dt 14050,315103_ 18,9110,5212м2Требуемая поверхность нагрева со стороны газовHтрконструктивно2,95м2Общее число трубNН/Нтр212/2,9571,8шт.Число рядов труб по вертикалиnN/n71,8/710шт.

7. Сводная таблица теплового расчета парогенератора

Таблица 9

Сводная таблица теплового расчета парогенератора

ВеличинаразмерностьтопкаКПВЭКтемпература газов на входеoC30945305температура газов на выходеoC945305200ТепловосприятиекДж/кг1309255561599температура теплоносителя на входеoC100194164температура теплоносителя на выходеoC194164100скорость газовм/с8,778

8. Проверочный расчет

Проведем проверочный расчет:

75,4 / 100 = (13092 + 5556 + 1599) (1 — 3 / 100)

= 19639

(19699 — 19639) 100 % = 0,3 %

Ошибка составляет 0,3 %

Литература

1. «Расчет топки»: Методические указания к курсовому проекту по курсу «Котельные установки» для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УПИ им.С.М.Кирова, 1991.

. «Расчет конвективных поверхностей котла»: Методические указания к курсовому проекту по курсу «Теплогенераторные установки» для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УГТУ-УПИ, 1994.

. Сидельников Л.Н, Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1988.

. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

. HTTP:/www.kotel.ru — официальный сайт завода «Бийскэнергомаш

Учебная работа. Расчет параметров парового котла