Учебная работа. Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДКВР-2,5-14ГМ

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

тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДКВР-2,5-14ГМ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ российской ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

Курсовая работа

по дисциплине

«Нагнетатели и тепловые двигатели»

«Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата, выбор дымососа и дутьевого вентилятора для котла ДКВР-2,5-14ГМ»

Студентка группы 09-ПТЭ

Труфанова И.Ю.

Брянск 2012

Техническое задание

Произвести тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДКВР-2,5-14 ГМ

·Паропроизводительность на рабочем режиме 10 т/ч

·Рабочее избыточное давление пара 1,4 МПа

·Состояние пара насыщенный

·температура питательной воды 100˚С

·Внутренний диаметр барабанов 1000 мм

·Расположение труб конвективного пучка коридорное

·диаметр и толщина стенки экранных и

конвективных труб, мм 51х2,5

Содержание

Введение

Техническое описание котла ДЕ-10-14ГМ

Сведения о топке и горелке котла ДЕ-10-14ГМ

1. тепловой расчет парового котельного агрегата

1.1 Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание

.2 Тепловой расчет топки

.3 Расчет газоходов

1.3.1 Расчет первого газохода

.3.2 Расчет второго газохода

.3.3 Расчет третьего газохода

.3.4 Расчет четвертого газохода

1.4 Расчет водяного экономайзера

2. Аэродинамический расчет котельного агрегата

2.1 Расчет общего сопротивления котла

.2 Газовый тракт

.3 Расчет сопротивления газового тракта

.4 Расчет дымовой трубы и выбор дымососа

.5 Дымосос

2.6 Подбор дымососа

.7 Воздушный тракт

.8 Расчет сопротивления воздушного тракта

.9 Выбор дутьевого вентилятора

2.10 Подбор вентилятора

Трубопроводы, арматура котла

Водяные экономайзеры

Деаэрация

Продувка

Заключение

список используемой литературы

Введение

В данной курсовой работе проводится тепловой расчет котла ДЕ-10-14ГМ. Котел двухбарабанный вертикально-водотрубный, предназначен для выработки насыщенного и перегретого пара используемого для технических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Основным оборудованием установки является топочная камера, экранные и конвективные поверхности нагрева, водяной экономайзер. Топочная камера предназначена для организации процесса горения топлива. Основными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой задний и боковой экран, образующие топочную камеру, которая располагается сбоку от конвективного пучка.

В водном пространстве верхнего барабана находится питательная труба и направляющие щиты, в паровом объеме — сепараторное устройство. В нижнем барабане расположено устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.

Поверхности нагрева в зависимости от передачи им тепла различают на экранные (лучевоспринимающие) и конвективные. первые располагаются в топочной камере по периметру и образуют канал, в котором установлен конвективный пучок. Продукты сгорания, образуясь в камере сгорания (топке) пройдя через конвективный пучок, попадают в экономайзер расположенный позади котла. Водяной экономайзер предназначен для утилизации тепла, которое не было воспринято котлом и последующего возвращения его в котел с помощью питательной воды.

В качестве топлива используется природный газ.

Техническое описание котла ДЕ-10-14ГМ

Паровой котел ДЕ-10-14ГМ предназначен для выработки насыщенного пара, используемого для технических нужд промышленных предприятий, на теплоснабжение систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Котел двухбарабанный вертикально-водотрубный выполнен по конструктивной схеме «Д», характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры. Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый топочный экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран. Трубы правого бокового экрана, образующие также потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны с разводкой в два ряда отверстий. Трубы фронтового, заднего и бокового правого экрана имеют один и тот же диаметр — 51х2,5 мм. На вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими проставками. Участки разводки труб на входе в барабаны уплотняются приваренными к трубам металлическими пластинами и шамотобетоном.

Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76х3,5 мм. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами диаметром 51х2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Ширина конвективного пучка составляет 880 мм. Шаг труб конвективного пучка вдоль барабанов 90 мм, поперек — 110 мм, кроме среднего, расположенного по оси барабанов шага, равного 120 мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей дымовых газов в конвективном пучке установлена продольная ступенчатая стальная перегородка. Внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов равен 1000 мм. Длина цилиндрической части барабанов равна 3410 мм, межцентровое расстояние установки барабанов равно 2750 мм. Барабаны изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520-79 и имеют толщину стенки 13 мм. Для доступа внутрь в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы. Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения. В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба, в паровом — сепарационные устройства. В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатые листы. Все эти сепарационные устройства выполняются объемными для возможности ремонта вальцовочных соединений труб с барабаном. На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана. Опускным звеном циркуляционных контуров котла являются последние по ходу дымовых газов наиболее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

Выход дымовых газов из котла осуществляется через окно, расположенное в задней стенке котла. Котел оборудован стационарным обдувочным аппаратом для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений, расположенными с левой стороны от котла. Для обдувки используют насыщенный или перегретый пар давлением не менее 0,7 МПа. Обдувочный аппарат имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Вращение производится вручную при помощи маховика и цепи.

Для удаления отложений из конвективного пучка устанавливаются люки на левой стенке котла. На фронте топочной камеры имеется лаз в топку и три люка-гляделки: два на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры. Взрывной клапан располагается на фронте топочной камеры над горелочным устройством.

Плотное экранирование боковых стен (относительный шаг труб S=1,08), потолка и пода топочной камеры позволяет на котле применить легкую изоляцию в два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона. Обмуровку фронтовой и задней стенок выполняют по типу облегченной обмуровки: кирпич шамотный толщиной 65 мм и изоляционные плиты общей толщиной 100 мм.

Для уменьшения присосов газовый тракт котла снаружи изоляции покрывают металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приварена к обвязочному каркасу.

Для сжигания мазута и природного газа на котле ДЕ-10-14ГМ(Рис.1.) установлена газомазутная горелка типа ГМ(Рис.2.)

Котел укомплектован двумя пружинными предохранительными клапанами, любой из которых может быть контрольным (так как отсутствует пароперегреватель). предусмотрено наличие двух водоуказательных приборов прямого действия, которые присоединяются к трубам, идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана. Котел укомплектован необходимым количеством манометров, дренажной и сливной арматурой. Арматура и контрольно-измерительные приборы устанавливаются согласно схеме арматуры, приведенной в чертежах общего вида котла.

Рис.1.Котел ДЕ-10-14 ГМ

Сведения о топке и горелке котла ДЕ-10-14ГМ

Топкой или топочным устройством называется часть котла, предназначенная для сжигания топлива с целью превращения его химической энергии в тепловую. Топочные устройства классифицируются на тепловые, силовые и технологические. тепловые топки предназначены для превращения химической энергии топлива в тепловую с получением высокотемпературных продуктов сгорания с последующей передачей теплоты этих продуктов сгорания нагреваемой среде (вода, пар) тем или иным способом (через поверхность нагрева или контактным способом). В свою очередь тепловые топки котлов подразделяются на слоевые — для сжигания кускового твердого топлива и камерные — для сжигания газообразного, жидкого топлива, твердого топлива в пылевидном состоянии, а также для сжигания смеси топлив.

Для сжигания топочного мазута и природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМ.

Назначением горелки, кроме ввода в топку необходимого для достижения заданной производительности агрегата количества газа и окислителя, является организация смесеобразования и создание у ее устья устойчивого фронта воспламенения для зажигания выходящей из горелки газовой смеси.

Рис.2.Горелка ГМ-7

котел топка дымосос вентилятор

1.Тепловой расчет парового котельного агрегата

исходные данные для расчета:

Котел ДКВР-2,5-14ГМ — вертикально водотрубный двух барабанный;

Паропроизводительность — D=3,75 т/ч;

Абсолютное давление пара на выходе из котла — Pk=1,4 мПа;

температура питательной воды — tп.в=100°С;

Температура насыщенного пара — tн.п=194°С;

Непрерывная продувка — с=3%;

Сжигание топлива производится факельным способом;

Котел работает на газовом топливе.

.1 Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание

Состав природного газа месторождения Узбекская ССР [1,таб.1.4,стр.11] по объему в %:

  • метан CH4=94,3%,
  • этан C2H6=2,4%,
  • пропан C3H8=0,3%,
  • бутан C4H10=0,3%,
  • пентан С5Н12=0,2%
  • азот N2=2,6%,
  • углекислота CO2=0,1%.

Низшая теплота сгорания сухого газа: Qнс==8000 ккал/м3=33520кДж/м3 .

Плотность газа при нормальных условиях сгс=0,76 кг/м3.

Влагосодержание на 1м3 сухого газа при t=10оС принимаем равным dr=10 г/м3.

количество присасываемого воздуха выбираем в соответствии с данными таблицы II.27[1,c.106,116].остальные определяются равными:

бк = бт+0,1 = 1,1+0,1 = 1,2;

Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения:

Теоретический объем трехатомных газов:

Теоретический объем двухатомных газов находим по уравнению:

.

Теоретический объем водяных паров находим по уравнению:

объем избыточного воздуха для разных пунктов котельного агрегата определяется по формуле:

∆V=(б-1)Vo,м3/м3;

·при б=бт=1,15: ∆V = (1,1-1)9,62 = 0,96 м3/м3,

·при б=бк=1,25: ∆V = (1,2-1)9,62 = 1,92 м3/м3,

·при б=бэ=1,35: ∆V = (1,3-1)9,62 = 2,88 м3/м3,

·при б=бэ=1,45: ∆V = (1,4-1)9,62 = 3,84 м3/м3.

Все подсчитанные величины заносим в таблицу 1:

Таблица 1.

Наименование величин в м3/м3Формула для расчетаКоэффициент избытка воздухабт=1,1бк=1,2бэ=1,3бэ=1,4Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания9,69,69,69,6Величина (б-1)(б-1)0,10,20,30,4объем избыточного воздуха∆V=(б-1)Vo0,961,92,83,8Избыточный объем водяных паров[0,016 (б-1)Vo]0,0150,030,0440,06Теоретический объем трехатомных газов1,0231,0231,0231,023Теоретический объем двухатомных газов7,627,627,627,62Действительный объем сухих газов9,610,511,412,4Теоретический объем водяных паров2,162,162,162,16Действительный объем водяных паров2,1752,192,22,22Общий объем дымовых газов11,7712,6913,614,62Объемная доля трехатомных газов0,0860,080,0750,069Объемная доля водяных паров0,1840,1720,160,151Общая объемная доля трехатомных газов0,270,250,230,22

Для подсчета величин теплосодержаний дымовых газов и воздуха в отдельных газоходах котельного агрегата и для построения I—диаграммы задаемся следующими температурами дымовых газов и воздуха:

·при коэффициенте избытка воздуха бт=1,1:

оС и 900оС;

·при коэффициенте избытка воздуха бк=1,2:

оС и 500оС;

·при коэффициенте избытка воздуха бэ=1,3:

оС и 200оС;

·при коэффициенте избытка воздуха бэ=1,4:

оС и 100оС;

Температуру воздуха в котельной принимаем tв=30оС.

Подсчет производим по уравнению:

значения теплоемкостей берем из таблицы III.2 [1,c.124].

Все полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2.

Энтальпия продуктов сгорания в зависимости от значений температур и коэффициентов избытка воздуха.

Температура газов, єСТрехатомные газыДвухатомные газыВодяные парыИзбыточный воздухЭнтальпия продуктов Сгорания При бт=1,120001,0230,5820,5957,620,35452,72,160,46891,0120,960,36610,3514,65893169001,0230,52040,5327,620,32972,512,160,4050,8740,960,34030,3264,2423817При бк=1,210001,0230,52040,547,620,32972,532,160,4050,8881,90,34030,6524,61046105001,0230,47690,4877,620,31732,412,160,37960,8191,90,32680,6204,3362168При бэ/=1,36001,0230,47690,5007,620,31732,442,160,37960,8322,80,32680,9244,69628172001,0230,44690,4387,620,31222,362,160,36840,7852,80,32060,8904,473894При бэ//=1,43001,0230,4470,4577,620,31222,382,160,36840,7953,80,32061,2184,85014551001,0230,40720,4187,620,30962,352,160,35960,7763,80,31631,2014,745474

По полученным значениям теплосодержаний строим I— диаграмму.

Рис.3. I— диаграмма для дымовых газов.

Основные характеристики воды и пара

Давление пара в барабане P=1,4 МПа; температура питательной воды tп.в.=100єС; продувка Рпр=3%.

Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в котлоагрегате, отнесенное к 1 кг насыщенного пара:

ккал/кг=2382,85, кДж/кг

где — энтальпия насыщенного пара, — котловой воды, — питательной воды.

Значения этих величин взяты из таблицы III. 4[1, стр. 95].

Составление баланса тепла котельного агрегата

Температуру уходящих газов принимаем равной

,

=2681кДж/кг, при .

Энтальпия поступающего воздуха:

ккал/кг=5,46кДж/кг,

следовательно

.

Величины потери тепла от химического и механического недожога по [2, стр. 219]

.

потери тепла в окружающую среду принимается по рис. 2,7[3, стр.55]:

q5=1,5%

Коэффициент сохранения тепла:

КПД котельной установки:

.

Определение расхода топлива

Расчетный часовой расход топлива:

.

1.2 Тепловой расчет топки

.Площадь ограждающих поверхностей топки Hст=38,5м2

.Общая лучевоспринимающая поверхность нагрева топки Hл=17м2[2,стр.248].

.Расчет теплообмена в топке:

Полезное тепловыделение в топке:

ккал/нм3=33056,16 кДж/кг.

На I диаграмме по прямой, построенной при значении коэффициента избытка воздуха бт=1,1 при найденном теплосодержании Iтг=7889,3 ккал/м3 находим температуру горения: тг=1730 оС.

Для определения температуры на выходе из топки составляем таблицу №3.

Таблица 3.

Расчет температуры газов на выходе из топки

Наименование величинРасчетные данныеРезультатыОбъем топочного пространства Vт, м2По [2, стр.248]9,7Общая площадь ограждающих поверхностей Нст, м2П.п. 1.2.138,5эффективная толщина излучающего слоя S, мS=3,60,90Лучевоспринимающая поверхность нагрева Нл, м2принято17Степень экранирования топки шШ=Нл/Нст=39,02/47,6980,83Положение максимума температур XРис. 1 X=h1/h2=1,1/2,750,4газов , м*атаrnS=0,270,243Температура газов на выходе из топки Принимаем с последующим уточнением1150Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами кгРис. IV.1.[1,c.138]0,92Коэффициент ослабления лучей топочной средой кК= Кгrп=0,92*0,270,248Сила поглощения запыленным потоком газов, Кр=Кгrп·s=0,248·0,900,223Степень черноты несветящейся части пламени, ансанс=1-e-kps=1-e-0,2230,199Степень черноты факела, афаф=анс(1-m)=0,199(1-0)0,199Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева =0,80,8Произведениеш0,352Тепловыделение в топке 1м2 ограждающих её поверхностей, ккал/м2 60245

(2524229кДж/м2ч)постоянные величины расчетного коэффициента МА=0,52 Б=0,3Расчетный коэффициент ММ=А-БX=0,52-0,30,4температура дымовых газов на выходе из топки , оСНомограмма рис.IV.4.[1,c.141]900Энтальпия дымовых газов на выходе из топки , ккал/нм3Рис. 1.3817

(15993кДж/кг)Тепло переданное излучением в топке Qл, ккал/нм34011

(16806 кДж/кг)тепловое напряжение топочного объема Q/VТ, ккал/м3 242474

(1015967 кДж/кг)

температура газов на выходе из топки оказалась почти равной предварительно принятой; не превышает допустимых норм и тепловое напряжение объема топочного пространства, следовательно, расчет теплообмена в топке произведен верно.

.3 Расчет газоходов

Определим основные конструктивные характеристики газохода и поместим их в таблицу 4.

Таблица 4

основные конструктивные характеристики газоходов

Наименование величинУсл. обозн.Ед. изм.Формула или источникГазоходы.1ый пучок2ой пучокВысота газохода минимальная максимальная эффективная аmin amax aэ мм мм ммПо чертежу

2140Ширина газоходаBммПо чертежу700350Число труб поперек газоходаZ1-По чертежу64диаметр трубDммПо чертежу5151Площадь сечения газоходаFIм2По чертежу0,840,31эффективная толщина излучающего слояSм2По чертежу0,1840,184Шаги труб продольный поперечный S1 S2 мм ммПо чертежу 100 110 100 110поверхность нагрева газоходаHгм2По чертежу34,823,2

.3.1 Расчет первого газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из первой части первого газохода = 600 С0 и = 300 С0 и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 5. Расчёт первой части производим при .

Приращением значения коэффициента избытка воздуха пренебрегаем, т.е. .

Таблица 5.

Тепловой расчет первого газохода

12345Результаты при tT600 Cо300 Со1. температура дымовых газов перед первым газоходомCИз расчетаtT9009002. Теплосодержание дымовых газов перед первым газоходомТабл.5НТ4011 (16806 кДж/м3)4011 (16806 кДж/м3)3. температура дымовых газов за первым газоходомЗадаем-6003004. Теплосодержание дымовых газов за первым газоходомТабл. 5-2570 (10768 кДж/м3)1100 (4609кДж/м3)5. Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплового балансаQБjBр(I1-I1+DIВ )0,985·294·(4100-2570+0) 0,985·294·(4100-1100+0)0,41·106 (1,71·106 кДж/ч)6. Средний температурный напорDtср542,5263,77. Средняя температура дымовых газов.tср7506008. Средняя скорость дымовых газов.wch м/c4,293,79. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией.aк [1, pис.IV.5 ] 1·1,07·30 1·1,09·2832,130,5210. Суммарная поглощательная способность трехатомных газов.pnSм.ат.rnS0,27·0,1840,0490,04911. Значение коэф. ослабления лучей трехатомными газами.kг-[1, pис.IV.1 ]-3,53,812. температура наружной поверхности загрязненной стенки.tст(194,1+0,005· QБ)/34,8270,2314,616. 45·0,1640,908,156,6417.

По значениям QБ и QТ строим вспомогательный график и определяем температуру газов на выходе из первого газохода.

температура газов на выходе из первого газохода, равная = 560 ⁰С, является и температурой дымовых газов при входе во второй газоход.

1.3.2 Расчет второго газохода

Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из второго газохода = 400 С0 и = 200 С0 и проводим для этих значений температур два параллельных расчета. Все необходимые расчетные данные располагаем в таблице 6. Расчёт второго газохода производим при

Таблица 6.

Тепловой расчет второго газохода

12345Результаты при tT400 Cо200 Со1. температура дымовых газов перед вторым газоходомCИз расчета__5605602. Теплосодержание дымовых газов перед вторым газоходомТабл.5НТ23509846 кДж/м3 23509846 кДж/м33. температура дымовых газов за вторым газоходомЗадаем-4002004. Теплосодержание дымовых газов за вторым газоходомТабл. 5-16807039 кДж/м38493557 кДж/м35. Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплового балансаQБjBр(I2-I2+DIВ )0,196·106 0,82*106 кДж/ч0,424 ·106 1,77*106 кДж/ч6. Средний температурный напорDtср 280,787,597. Средняя температура дымовых газовнср4803808. Средняя скорость дымовых газовwch м/c 6,85,99. температура наружной поверхности загрязненной стенкиtст (194,1+0,005· QБ)/23,223628516. 35·0,159·0,896,744,9517.второго газохода по уравнению Т-прQт 38·23,2·280,7 35·23,2·87,6 0,25·106 (1,05·106 кДж/ч) 0,071 ·106 (0,27 ·106 кДж/ч)

По значениям QБ и QТ строим вспомогательный график и определяем температуру газов на выходе из второго газохода.

температура газов на выходе из второго газохода, равная = 384 С.

1.4 Расчет водяного экономайзера

К установке приняты водяные индивидуальные экономайзеры системы ВТИ. Число труб в горизонтальном ряду для индивидуальных экономайзеров, устанавливаемых под котлами ДКВР-2,5 берем [по рис. IV 15; 1 стр. 160] равным 10, тогда живое сечение для прохода дымовых газов будет равно:.

Принимаем температуру на входе в экономайзер 384˚С, а температуру отходящих газов 140˚С. Остальные расчетные данные помещаем в таблицу 10.

Табл.7 Расчет водяного экономайзера

Наименование величинУсл. обозначения.Ед. изм.Расчетные формулы или основанияРезультатОбщий видЧисловые значения1.Температура дымовых газов перед экономайзеромнэoC3562. Энтальпия дымовых газов перед экономайзером.I-диаграмма-14906243 кДж/м33. температура дымовых газов после экономайзером.нэoC Была принята-144. Энтальпия дымовых газов после экономайзера.I-диаграмма-6002514 кДж/м35. Тепловосприя- тие в водяном экономайзере.Qэ294·0,985·(1490-600+0,1·9,2·0,32·30)0,234∙106 0,98∙106 кДж/ч6. количество питательной воды проходящей через экономайзер.Dэкг/чПо заданию3750+0,03∙375038627. температура питательной воды перед экономайзером.tэoCПо заданию-1008. температура воды на выходе из экономайзера.tэoC1609. Перепад температур между температурой насыщения и температурой воды на выходе из экономайзера.-oCУравнение (III. 27) tн-tэ20194-1603410. Средний температурный напор.oCУравнение (IV. 48) 11411. Средняя температура дымовых газов.oC24812. Средняя скорость дымовых газов в экономайзере.913. Коэффициент теплопередачи.(Номограмма рис. IV.18) 18·11814. Расчетная поверхность нагрева экономайзера.м2Уравнение (IV.23) 114,115. Число труб в ряду.m-Было принято-216. Число горизонтальных рядов труб.n-10

выбираем экономайзер ЭП2-142, состоящий из 10 рядов общей поверхностью нагрева в блочной облицовке.

Рис. 6. Экономайзер ЭП2-142

2.Аэродинамический расчет котельного агрегата

Аэродинамический расчет выполняется для котельного агрегата, и результаты расчета сводятся в таблицы.

.1 Расчет общего сопротивления котла

Расчет общего сопротивления котла сводится в таблицу 8.

Таблица 8.

А. Сопротивление первого газохода

Наименование величинУсл. обозначенияЕд. изм.Расчетные формулы или основанияРезультатОбщий видЧисловые значения1. Относительный продольный шаг трубПо конструктивным и расчетным данным1,962. Относительный поперечный шаг трубПо конструктивным и расчетным данным2,133. Средняя скорость газов в газоходеwсрм/сПо тепловому расчету-4,24. Средняя температура газовtсроСПо тепловому расчету-7305. Число рядов труб в глубину пучка по ходу газовz1—206. газов при средней температуреrсркг/м30,3648. Динамическое давление при средней скорости и средней плотности-мм. вод. ст.0,3279. Сопротивление пучка труб первого газоходаDhпуч.мм. вод. ст.k·7,41·0,3272,42Б. Сопротивление второго газохода1. Относительный продольный шаг трубПо конструктивным и расчетным данным1,962. Относительный поперечный шаг трубПо конструктивным и расчетным данным2,133. Средняя скорость газов в газоходеwсрм/сПо тепловому расчету-6,74. Средняя температура газовtсроСПо тепловому расчету-4725. Число рядов труб в глубину пучка по ходу газовz1—206. газов при средней температуреrсркг/м30,4918. Динамическое давление при средней скорости и средней плотности-мм. вод. ст.1,129. Сопротивление пучка труб первого газоходаDhпуч.Мм вод. ст.k·6,17·1,126,93Общее сопротивление котла1. Суммарное сопротивление первого газохода.-мм. вод. ст.Dh11+Dh122,42+0,6543,0742 Суммарное сопротивление второго газохода.-мм. вод. ст.Dh21+Dh226,93+2,249,173. Общее сопротивление котла.Dhkк∙(Dh1+Dh2)1,15∙(3,074+9,17)14,08

Газовый тракт

Наименование величинУсл. обозначенияЕд. изм.Расчетные формулы или основанияРезультатОбщий видЧисловые значения1. Присос воздуха на участке газохода между котельным агрегатом и дымососом.D-Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»-0,052. температура дымовых газов перед дымососомoC136,23. Плотность дымовых газов, приведенная к нормальным условиям.кг/м31,256

Рис. 7. Схема газового тракта к аэродинамическому расчету котельной установки.

— Котел

— Колено 90˚

— Трубчатый пучок экономайзера

— Колено 90˚

внезапное уменьшение сечения при входе в боров

— Колено 90˚

— Поворот в коробе

— Конфузор при входе в дымосос

— Диффузор за дымососом (15˚)

— Колено 60˚

— Вход в дымовую трубу

Таблица 10. Расчет сопротивления газового тракта

№ уч. по схемеНаименование участкаДействит. объем дымовых газов, м3/ч.Площадь поперечного сечения участка, м2.Скорость движения дымовых газов, м/с.Динамическое давление, кГ/м2Коэф-т местного сопротивленияСопротивление участка1.Паровой котел. Газоход между котлом и водяным экономайзером tк=376, 0,540 кг/м3——14,082.Колено 90, 90000,38,31,821,12,0023.Колено 90, 90000,455,50,8031,10,8834.Водяной экономайзер t=246

0,674кг/м3

Трубный пучок экономайзера7675-92,179,525,65Газоходы между водяным экономайзером и дымососом tух.=143

0,843 кг/м35..Колено 90, 65110,257,232,211,43,0946.внезапное уменьшение сечения при входе в боров65110,29,043,450,10,3457.Колено 90, 65110,1611,35,41,47,568.Поворот в коробе65110,1611,35,41,47,569.Конфузор при входе в дымосос Газоходы между дымососом и дымовой трубой: tд=139

0,850 кг/м365110,11813,70,11,3710.Диффузор за дымососом 68710,07525,4427,520,38,2511.Колено 60 68710,1512,726,90,64,1412.Вход в трубу 68710,1512,726,90,96,2113.Суммарное аэродинамическое сопротивление- — — — -81,1414.Разряжение в верхней части топки—-315.Перепад давлений по газовому тракту Dh83,14

2.2 Расчет дымовой трубы и выбор дымососа

Таблица 11.

Наименование величинУсл. обозначе ниеЕд. изм.Расчетные формулы или основанияРезультатОбщий видЧисловые значения1. Число котлов, установленных в кательной.n-По данным проекта-32. Высота дымовой трубы.м.—303. Часовое количество дымовых газов, проходящих через дымовую трубу.3·10531315934. Скорость истечения дымовых газов из трубы.Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»-115. диаметр устья дымовой трубы в свету.м1,0076. ближайший рекомендуемый диаметр устья трубы.мПринимаем -1,07. Действительная скорость истечения дымовых газов из трубы.11,168.Средний уклон внутренних стенок трубы.i—0,029. Диаметр основания трубы в свету.м+iH1,0+0,02·301,610. Самотяга дымовой трубы.30·(1,208-0,843)10,9511. Сопротивление трения дымовой трубы.1,04812. Динамическое давление требуемое для создания нужной скорости газов на выходе из трубы.5,76413. Сумма потерь давления в трубе.-+1,048+5,7646,81214. Полезная тяга дымовой трубы.-(+)10,95-6,8124,138

2.3 Дымосос

Таблица 12.

Наименование рассчитываемой величиныУсловное обозначениеЕдиница измеренияРасчетные формулыРасчетРезультатПромежуточ-ныйОкончатель- ный1. Коэффициент запаса производи-тельности дымососа-Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»-1,1-2. Расчетная производительность дымососа.Qд1,1·10531-11584,1Коэффициент запаса по давлению дымососа.-Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»-1,2-4.Расчетное полное давление дымососаНД 1,2∙(100,132-4,138)

115,19

5. Пересчет величины расчетного полного давления дымососа на параметры заводской характеристики.-101

.4 Выбор дымососа [2,стр.411]

ТипДН-9

Скорость вращения, об/мин1480

Производительность номинальная, м3/ч14650

Полное давление номинальное, кг/м3178

Таблица 13.

1. Коэффициент полезного действия дымососа.-Каталожные данные0,83-2. Коэффициент запаса по мощности дымососа.-Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»1,10-3. Мощность электродвигателя.кВт-9,35

Рис. 8. Центробежные дымососы и дутьевые вентиляторы одностороннего всасывания ДН-12,5;ДН-11,2;ДН-10;ДН-9;ВДН-12,5;ВДН-11,2;ВДН-10;ВДН-9 и ВДН-8 при ц=90⁰(правые):

I-узел крепления рабочего колеса на валу электродвигателя

II-узел входа в рабочее колесо

(1- улитка;

— рабочее колесо;

— подмоторная рама;

— осевой направляющий аппарат;

всасывающая воронка;

-электродвигатель(ходовая часть)

2.5 Воздушный тракт

Таблица№14.

Рассчитываемая величинаВ окружающей средеПеред дутьевым вентиляторомТемпература воздуха , oC2030Действительная плотность воздуха , кг/м31,2081,165Действительный расход воздуха, м3/ч-8902

Рис. 9. Схема воздушного тракта к аэродинамическому расчету котельной установки:

— Заборное окно

— Колено 90˚

— Отвод 90˚

— Диффузор за вентилятором

— Колено 60˚

— Колено 90˚

— Тройник 90˚

— Горелка

.6 Расчет сопротивления воздушного тракта

Таблица №15.

№ участкаНаименование участкаДействительный объем дымовых газов, м3/сПлощадь поперечного сечения участка, м2Ск-ть движения воздуха, м/сДинамическое давление, кГ/м2 Коэффициент местного сопротивленияСопротивление участка, кГ/м21Заборное окно 89020,406,22,30,20,462Колено 90˚ 89020,357,062,950,61,773Отвод 90˚ 89020,357,062,950,30,8854Диффузор за вентилятором (15˚) 89020,2211,27,40,10,745Колено 60˚ 89020,308,244,030,62,426Колено 90˚ 89020,308,244,031,45,647Тройник 90˚44510,245,155,152,03,148Горелка ГМ- 4,5 Итого 4451-



125,055

.7 Выбор дутьевого вентилятора

Таблица №16.

.8 Подбор вентилятора [2, стр.405]

ТипВДН-8

Скорость вращения, об/мин1480

Производительность номинальная, м3/ч10200

Полное давление номинальное, кГ/м2219

Таблица №17.

1. Коэффициент полезного действия вентилятора.-Каталожные данные-0,832. Коэффициент запаса по мощности вентилятора-Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета котельных установок»-1,13. Мощность электродвигателя.кВт8,06

Трубопроводы, арматура котла

Трубопроводы котельной предназначены для подачи, распределения и отвода теплоносителя. Трубопровод состоит из системы труб, по которым движется теплоноситель, и арматуры, которая имеет назначение открывать, закрывать, регулировать и направлять это движение, а также обеспечивать нормальные условия работы трубопровода. В соответствии с назначением различают главные (основные) и вспомогательные трубопроводы. Главными водопроводами котельной являются питательные лини, соединяющие напорную сторону питательных насосов с котельным агрегатом и предназначенные для подачи питательной воды в котельные агрегаты, а также всасывающие линии, соединяющие всасывающую сторону питательных насосов с питательными блоками. Главными паропроводами являются паропроводы, соединяющие котлы с распределительным коллектором, к которому присоединяют паропроводы, снабжающие паром различных потребителей, а также паропроводы, идущие к паровым питательным насосам и теплофикационным пароводоподогревателям, установленным в котельной. К вспомогательным трубопроводам относят продувочные, сливные и дренажные водопроводы, обдувочные, форсуночные и выхлопные паропроводы, а также другие служебные водо- и паропроводы.

С целью уменьшения тепловых потерь трубопроводы покрывают тепловой изоляцией; затем их окрашивают в цвета соответственно роду теплоносителя согласно указаниям правил Госгортехнадзора россии.

Арматуру разделяют на запорную, регулирующую и предохранительную.

К запорной арматуре относят вентили, задвижки, клапаны и краны. Задвижки предпочтительнее вентилей, т.к. они имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление. однако они не обеспечивают той плотности закрытия, которую создает вентиль. Поэтому в особо ответственных точках устанавливают вентили.

Регулирующая арматура служит для ручного или автоматического изменения подачи теплоносителя. Имеется довольно много различных конструкций регулирующих клапанов, однако из-за того, что они не обеспечивают полной плотности при закрытии, их ставят в сочетании с запорной арматурой.

К предохранительной арматуре относят обратные и предохранительные клапаны. Обратные клапаны устанавливают перед котлами для предотвращения обратного тока воды из котла в питательную линию и на напорной стороне центробежных питательных насосов для предотвращения обратного тока воды из питательной линии в питательные баи при аварийной остановке насоса. Предохранительные клапаны имеют назначение устранять опасность разрушения сосудов, работающих под внутренним давлением, при недопустимом его повышении. В этом случае предохранительный клапан под действием повысившегося давления открывается и соединяет внутреннее пространство сосуда с окружающей атмосферой, вследствие чего давление в сосуде начинает снижаться. Когда оно достигает давления, на которое отрегулирован клапан, последний закрывается, разобщая внутренность сосуда и атмосферу, и в сосуде устанавливается нормальное давление.

У котла ДЕ-10-14ГМ на верхнем барабане установлены два предохранительных клапана пружинного типа, присоединенных к особым штуцерам. Схема расположения арматуры котла ДЕ-10-14ГМ показана на рис.8.

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле с помощью водоуказательных стекл. Водоуказательное стекло представляет собой стеклянную трубку, концы которой вставлены в головки котлов, соединенных с водяным и паровым пространством барабана. Для измерения давления воды и пара на котлах устанавливают манометры. Манометр к котлу присоединяется с помощью изогнутой трубки в виде петли-сифона. В сифоне вследствие конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм прибора от теплового воздействия пара. Манометр снабжен трехходовым краном с фланцем для присоединения контрольного прибора. Помимо пружинных манометров с трехходовым краном и сифонной трубкой, могут быть использованы электроконтактные манометры (ЭКМ), а также дифференциальные манометры.

Рис.8.Схема расположения арматуры котла ДЕ-10-14ГМ

п — питательная вода

к — котловая вода

н — насыщенный пар

к — конденсат пара

кп — линия периодической продувки

кн — линия непрерывной продувки

но — отбор проб пара

нс — пар на собственные нужд

Для измерения температуры могут быть использованы термометры для измерения непосредственным контактом прибора со средой и термометры для измерения температуры бесконтактным методом на расстонии.в свою очередь термометры делятся на термометры сопротивления и термоэлектрические.

небольшие избыточные давления и разряжения с точностью до десятых долей мм вд.ст. измеряют тягонапоромерами (ТНЖ) или тягомерами. Обычно тягомеры измеряют разряжение в различных точках котельной установки.

Для измерения расходов используют расходомеры различных видов (дроссельные, электромагнитные, ультразвуковые).

Водяные экономайзеры

В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие.

Некипящими называют экономайзеры, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится1 до температуры на 40К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное её испарение. массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более. Кипящий экономайзер является неотъемлемой частью поверхности нагрева парогенератора. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане.

В зависимости от металла, из которого изготовляются экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры изготовляются для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут применяться для любых давлений.

При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырех труб в горизонтальном ряду и более восьми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата и возможности осмотра и ремонта экономайзера.

Деаэрация

Деаэрация питательной и подпиточной воды — одна из обязательных стадий процесса водоподготовки. сущность этого процесса заключается в том, чтобы снизить и довести до допустимых пределов содержание в воде агрессивных газов — кислорода и углекислоты (правильней было бы называть данную обработку воды дегазацией). В настоящее время распространение получил термический способ. Этот способ основан на том, что растворение в воде газов уменьшается по мере повышения ее температуры и прекращается при достижении температуры кипения, когда растворенные газы полностью выделяются из воды.

Существует несколько типов термических деаэраторов, но в настоящее время в паровых котельных основное распространение получили смешивающие деаэраторы атмосферного типа. такой деаэратор представляет собой вертикальную металлическую цилиндрическую колонку диаметром 1-2м и высотой 1,5-2 м, установленную на горизонтальном цилиндрическом баке, предназначенном для хранения запаса деаэрированной воды.

Вода, подлежащая деаэрации, подается в вертикальную часть колонки, где она попадает в водораспределительное устройство, перелившись через край этого устройства, вода стекает вниз, проходя через систему дырчатых тарелок и разбиваясь при этом на тонкие струйки. На своем пути вода встречает восходящий поток пара, который поступает в колонку у ее основания и, пройдя распределительную камеру, начинает подниматься навстречу падающим струям воды. В результате непосредственного контакта с паром струйки стекающей воды нагреваются до температуры кипения, вследствие чего содержащийся в них воздух выделяется и удаляется с некоторым небольшим количеством не сконденсировавшегося пара через штуцер, вваренный в крышку колонки. нагретая до температуры кипения деаэрированная вода стекает в питательный бак.

В описанном деаэраторе поддерживают давление, несколько превышающее атмосферное, обычно 1,2 ата, в соответствии с чем воду нагревают до температуры 104°С, то есть до температуры кипения при этом давлении. Количество воды, подаваемой в деаэратор, регулируют, исходя из условия поддержания постоянного уровня ее в баке. Для этого служит регулятор уровня поплавкового типа, воздействующий на запорный клапан трубопровода поступающей воды. Регулирование подачи пара может быть как ручным, так и автоматическим. чтобы предотвратить потерю пара, выходящего из деаэратора через штуцер и заключенного в нем тепла, этот пар направляют в теплообменник (охладитель выпара) для подогрева воды, подаваемой в деаэратор.

Продувка

В паровой котел поступает вода, а выходит пар, который практически не содержит примесей, поэтому концентрация солей в котловой воде все время возрастает. Для котловой воды существуют нормы солесодержания и щелочности, и для поддержания их в заданных пределах осуществляется продувка, т.е. удаляется часть воды из котла и заменяется питательной водой. Конструктивно это выполняется в виде прокладки внутри барабана перфорированной трубы диаметром 20 мм. Величина продувки зависит от качества воды, а потери теплоты с продувкой не должны превышать 10 % производительности котла.

Непрерывную продувку выполняют из тех участков верхнего барабана,

где концентрация солей в котловой воде наибольшая. Непрерывная продувка производится из верхнего барабана котла в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. За счет снижения давления продувочной воды от рабочего в котельном агрегате до 0,12…0,15 МПа она вскипает в расширителе и разделяется на остаточную воду и пар вторичного вскипания.

Пар отводится в термический деаэратор, а отделившаяся вода направляется в теплообменник для подогрева исходной (сырой) воды перед фильтрами водоподготовки. Отдав теплоту, котловая вода (с высоким содержанием солей и щелочей) поступает в колодец (барботер), который служит для приема и охлаждения всех дренажных вод. В барботер также подают холодную техническую воду для охлаждения всех стоков до 60 °С, после чего смесь идет в дренаж (канализацию).

Лаборант периодически отбирает пробы котловой воды на анализ, устанавливает количество солей и, если их больше нормы, обязывает оператора увеличить непрерывную продувку за счет дополнительного открытия игольчатого вентиля, установленного на продувочной линии. В современных конструкциях паровых котлов паропроизводительностью до 10 т/ч непрерывная продувка совмещена с периодической.

Периодическая продувка предназначена для удаления шлама из нижних барабанов и всех нижних коллекторов, а периодичность и продолжительность выпуска воды устанавливается режимной картой котла. Воду периодической продувки также сбрасывают в барботер.

Порядок периодической продувки. Перед началом продувки автоматика переводится на дистанционное управление, котел запитывается водой выше среднего уровня, горение снижается. периодическую продувку проводят последовательно для каждой точки два оператора — один следит за уровнем воды в котле и подает команды другому. вначале открывают дальний от котла вентиль, а затем ближний (во избежание гидравлического удара трубопровода), и последним вентилем регулируется продувка. Например: продувка установлена в течение 1 мин, следовательно, после 30 с первый вентиль от котла закрывают на пять-шесть секунд, а затем снова открывают, чтобы общая продолжительность была не более 1 мин. после окончания продувки закрывают ближний от котла вентиль, а затем дальний, т.е. в обратной последовательности. Плотность закрытия вентилей проверяется через 10…15 мин путем определения температуры трубопровода прощупыванием рукой (тыльной стороной ладони). Если труба после вентилей холодная, они не пропускают, а если горячая, то необходимо кратковременно продуть котел вентилями для удаления из-под клапанов окалины или накипи. Результаты продувки заносят в журнал.

Заключение

В курсовом проекте проведены тепловой и аэродинамический расчеты котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ, работающего на режиме отличном от номинального с паропроизводительностью 10 т/ч.

В ходе теплового расчета котельного агрегата была определена температура за топкой, которая составила 10900С. За конвективными пучками она составила 3760С.

Для утилизации тепла выбираем экономайзер ЭП1-646 общей поверхностью нагрева 534,8 м2.

По результатам расчетов выбран дымосос ДН-9. Производительность используемого дымососа 14650 м3/ч, полное давление 178 кГ/м2.

После расчета сопротивления воздушного тракта выбран вентилятор ВДН-8 с производительностью 10200 м3/ч, полное давление 219 кГ/м2.

В процессе выполнения курсового проекта мы приобрели практические навыки в расчете котельной установки, усвоили основные теоретические положения и ознакомились с действующими нормативными материалами.

Литература

1.Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. 400 с.

2.Зах Р.Г. Котельные установки. М., Энергия, 1968. 352 с.

.тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. Под ред. Кузнецова Н.В., Митора В.В. и др. М.: Энергия 1973.

.компоновка и тепловой расчет парогенератора. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Модель З.Г. М.: Энергия, 1975. 173с.

Учебная работа. Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДКВР-2,5-14ГМ