Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Котел ДЕ-4-14-195

Содержание

1 Общая часть 4

1.1 Назначение и устройство котельного агрегата 4

1.2 Основные правила обслуживания котлов 5

2 Расчетная часть проекта 7

2.1 Исходные данные 7

2.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 8

2.3 Построение J-t диаграммы 13

2.4 Расчет теплового баланса расхода топлива 15

2.5 Расчет теплообмена в топочной камере 20

2.6 Расчет теплообмена в конвективных поверхностях 28

2.7 Расчет поверхностей нагрева экономайзера 33

2.8 Проверка правильности теплового баланса котлоагрегата 37

Вывод 38

Список использованных источников 39

Общая часть

Назначение и устройство котельного агрегата

Паровые котлы с естественной циркуляцией КЕ производительностью 4 т/ч со слоевыми механическими топками предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 4 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 поставляются одним транспортабельным блоком. Они 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.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 4 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. Вместо паровой обдувки может быть поставлена газоимпульсная или генератор ударных волн (ГУВ).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.

1.2 Основные правила обслуживания котлов

Экплуатация котельных должна обеспечить,бесперебойную,экономичную выработку необходимого количетсва пара требуемых параметров и безопасные условия работы для персонала.Для выполнения указанных требований эксплуатация котельных агрегатов должна вестись в соответствии с имеющимися законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей».Кроме того, должны соблюдаться правила обслуживания и инструкции заводопоставщиков оборудования.Для каждой котельной должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования котельной, ремонту, технике безопасности,предупреждению и ликвидации аварий. Эксплуатация котельной должна вестись на основе производственных заданий,составляемых, исходя из установленного плана выработки пара, удельного расхода топлива и расхода электроэнергии на собственные нужды. В котельной должны быть: оперативный журнал ,в который заносят распоряжения и записи дежурного персонала о работе оборудования, а также ремонтная книга, в которую заносят сведения о замечаниях дефекта оборудования и проведенных мероприятиях по их устранению.В котельной должны должны вестись: первичная отчетность,которая состоит из суточных ведомостей по работе котельных агрегатов и записей регистрирующих приборов, и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котельной за определенный период, используемая для оценки выполнения плана. Каждому котельному агрегату и элементу оборудования присваивается определенный номер; все коммуникации в котельной окрашивают в определенной ,условный цвет.Устройство котельных должно соответствовать правилам Госгортехнадзора ,требованиям техники безопасности,санитарно-техническим нормам, требованийям пожарной безопасности.Эксплуатация котельного агрегата разделяется на следующие периоды: подготовка и пуск в работу, обслуживание во время работы, остановка работающегот агрегата; содержание в нерабочем состоянии, ремонт агрегата.Порядок пуска котельного агрегата устанавливается инструкцией и производится за исключением аварийных случаев ,по указанию начальника котельной.Перед растопкой производят растопку котельного агрегата, чтобы убедиться в его исправности и готовности к пуску.В частности, необходимо проверить исправности систем пылеприготовления,топки,обмуровки котельного агрегата,всей арматуры и гарнитуры. При пуске котельного агрегата после монтажа или капитального ремонта , производится его щелочение с последующим остановом для очистки , промывки и осмотра.Наполнение котла производится водой должностного качества при температурах в её пределах 50-90 ⁰ C.

2 Расчетная часть проекта

2.1 Исходные данные

Тип котла: ДЕ – 4 – 14

Пар – насыщенный 195ºС

Величина продувки –3 %

Топливо: газ Шебелинка-Брянск-Москва

СН₄=94,1

С₂Н₆= 3,1

С₃Н₈=0,6

С₄Н₁₀=0,2

С₅Н₁₂=0,8

N₂=1,2

О^p= 15,60

Q=37870

Теплотворная способность топлива, кДж/кг

Q^Р_Н = 0,126СО+0,108Н₂+0,358СН₄+0,637С₂Н₆+0,912С₃Н₈+1,186С₄Н₁₀+1,46С₅Н₁₂

Q^p_H = 0,358*94,1+0,637*3,1+0,912*0,6+1,186*0,2+1,46*0,8=37,61 МДж/нм³

2.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица1 Объемы воздуха и продукты сгорания

Наименование величины

Ед.изме-рения

Коэффициент избытка воздуха

α_т

α_I

α_II

α_xn

1.Величина избытка воздуха d

1,05

1,15

1,25

1,35

2.Теоретические объемы

м³/ м³

а. трехатомных газов V⁰_RО2

Нм³/ кг

1,07

б.двухатомных газов V⁰_R2

Нм³/ кг

7,9

в. водяных паров V⁰Н₂О

Нм³/ кг

2,23

г. воздуха V⁰

Нм³/ кг

10,01

3. Объем избыточного воздуха

V_в=α V⁰

Нм³/ кг

10,5

11,5

12,5

13,5

4. Действительные объемы

м³/ м³

А. двухатомных газов V_R2

Нм³/ кг

8,4

9,4

10,4

11,4

Б. водяных паров VН₂О

Нм³/ кг

2,24

2,25

2,27

2,29

5. Объем сухих газов

V_c.г. = V⁰_RО2 + V_R2

Нм³/ кг

9,47

10,47

11,47

12,49

6. Объем дымовых газов

V_д.г. = V_c.г. + VН₂О

Нм³/ кг

11,71

12,72

13,47

14,78

7. Объемные доли компонентов

Ґ _RO2=	V⁰_RО2
	V_д.г.
Ґ _H2O=	V_H2O
	V_д.г.
Ґ_п = Ґ _RO2 + Ґ _H2O

0,09

0,08

0,078

0,72

0,19

0,18

0,17

0,16

0,28

0,26

0,25

0,23

Теоретически необходимый объем воздуха, Нм³/ м³

V⁰=0,0476[0,5(СО+Н₂)+1,5Н₂S+∑(m+())С_mH_n-O₂

V⁰=0,0476[

Теоретические объемы продуктов горения

Объем трехатомных газов, Нм³/ м³

V⁰_RO2= 0,01(∑m*C_mH_n) (3)

V⁰_RO2 = 0,01(1*94,1+2*3,1+3*0,6+4*0,2+5*0,8)=1,07

Объем двухатомных газов, Нм³/ м³

V⁰_R2=0,79 V⁰+0,01 N₂ (4)

V⁰_R2 = 0,79 ∙10,01+0,01 ∙1,2=7,9

Объем водяных паров, Нм³/ м³

V⁰_H2O=0,01( ∑( *C_mH_n)+0,124d_гм ) +0,0161V⁰ (5)

V⁰_H2O=0,01[(+0,0161*10,01=2,23

Характеристика горения при α>1.

1. Объем воздуха, Нм³/ нм³

V_в=α *V⁰(6)

V_в=1,05* =10,5

V_в=1,15 *=11,5

V_в=1,25*=12,5

V_в=1,35*=13,5

Объем двухатомных газов, Нм³/ нм³

V_R2= V⁰_R2 + (α – 1) V⁰ (7)

V_R2 = 7,9+(1,05-1)*=8,4

V_R2 = 7,9+(1,15-1) * =9,4

V_R2 = 7,9+(1,25-1)* =10,4

V_R2= 7,9+(1,35-1) * 4,23=11,4

Объем водяных паров, Нм³/ кг

V_H2О= V⁰_H2O + 0,0161 (α – 1) V⁰(8)

V_H2O = 2,23+0, 0161(1,05-1)∙ =2,24

V_H2O = 2,23+0, 0161(1,15-1)∙ =2,25

V_H2O = 2,23+0, 0161(1,25-1)∙ =2,27

V_H2O = 2,23+0, 0161(1,35-1)∙ =2,29

Объем сухих газов, Нм³/ кг

V_сг. = V⁰_RO2 + V_R2 (9)

V_сг. = 1,07+8,4=9,47

V_сг. = 1,07+9,4=10,47

V_сг. 1,07+10,4=11,47

V_сг. = 1,07+11,4=12,49

Объем дымовых газов, Нм³/ кг

V_д.г.=Vс.г + V_H20 (10)

V_{д
г} = 9,47+2,24=11,71

V_{д.
г} =10,47+2,25=12,72

V_{д.
г} =11,47+2,27=13,74

V_д.г = 12,49+2,29=14,78

Объемные доли компонентов,

r_RO2= V⁰_RO2 / V_дг (11)

r_RO2 =1,07/11,71=0,09

r_RO2 =1,07/12,72=0,08

r_RO2 =1,07/13,74=0,078

r_RO2=1,07/14,78=0,072

r_H2O= V_Н2О / V_дг (12)

r_H2O = =0,19

r_H2O = =0,18

r_H20 =₌₀,17

r_H2O = =0,16

r_n= r _RО2+ r_H20(13)

r_n= 0,09+0,19=0,28

r_n= 0,08+0,18=0,26

r_n= 0,078+0,17=0,25

r_n= 0,072+0,16 =0,23

2.5 Расчет теплообмена в топочной камере

Наименование	Обозначение	Расчетная фор-ла или способ определения	Ед. измерения	Расчет
1	2	3	4	5
1. Объем топочной камеры	V_т	По чертежу	м³	8,01
2. Лучевоспринимающая поверхность нагрева	Н_л	По таблице 2.9 [1]	м²	21,81
3. Диаметр экранных труб	D	По таблице 2.9 [1]	Мм	51 х 2,5
4. Шаг экранных труб	S	По таблице 2.9 [1]	Мм	55
5. Расстояние от оси экрана до стенки	ℓ	По рисунку 1 [1]	Мм	1,4 d
6.Угловой коэффициент экрана	Χ	По таблице 2.9 [1]		0,98

Таблица 4

7. Площадь стен топки	F_ст	По таблице 6 [1]	м²	23,8
8. Коэффициент загрязнения	ξ	По таблице 6 [1]		0,65

9.Степень тепловой эффективности	Ψ	Формула (28)		0,637
10. Тепло, вносимое в топку воздухом	Q_в	Формула (29)	кДж/кг	39,84

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5
11. Полезное тепловыделение в топке	Q_т	Формула (30)	кДж/кг	37720,5
12. Эффективная толщина излучающего слоя	S_I	Формула (31)	м	1,2
13. Температура на выходе из топочной камеры	t^I	По выбору	°C	1100

14.Безразмерные

параметры

15. Коэфициент ослабления коксовыми частицами

К_к

Пояснения

1/мМПА

16.Коэффициент ослабления лучей т рехатомными газами

К_г

Формула (32)

24?6

17. Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды

К_н.с

Формула (34)

18.Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

К_зл

По графику 5

1/мМПА

Продолжение таблицы 4

19. Коэффициент ослабления лучей топочной среды

Формула (35)

7,1

20.Площадь колосниковой решетки

F_к.р

Из заводской характеристики

м²

21. Произведение

К∙P∙S₁

Формула (36)

0,85

22. Степень черноты среды, заполняющей топку

Рисунок 2 прил.

0,40

23. Коэффициент

24. Степень черноты факела

а_ф

0,46

25. Степень черноты топки

а_т

Формула (37)

0,57

26.Поправки,учитывающие смещение максимума температуры в топке оносительно уровня расположения горелок

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5
27. Высота расположения осей горелок от рода топки или середины холодной воронки	hт	Из чертежа	м	1
28. Общая высота топки от рода или середины холодной воронки	Hт	-	м	2,5
29.Относительный уровень расположения горелок	Xт	Формула ()	м	0,4

30.Параметр

Формула ()

0,5

31.Отношение

В_р· Q^p_р

F_cm

Формула ()

КВТ/м²

127,3

32.Теоретическая температура горения	t_т	J-t-диаграмма	°C	1130
33.Действительная температура горения на выходе из топки	t^II_т	Формула (41)	°C	1026

35.Удельная нагрузка топочного объема

q_v

Формула (43)

КВТ/м³

378,2

Коэффициент тепловой эффективности экранов,

Ψ = Х · ξ (28)

Ψ = 0,98∙0,65 =0,637

Тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг

Q°_в= J°_{х.в ·} Δα_т (29)

Q°_в = 398,4∙ 0,1 = 39,84

Полезное тепловыделение в топке, кДж/кг

Q_{т =} Q^p_p	100-q_3- q_4- q₆	+ Q°_в	(30)
	100-q₄

Эффективная толщина излучающего слоя, м

S_I = 3,6 V_т / F_ст. (31)

S_I = 3,6 · 8,01/23,8= 1,2

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,

К_г= (	7,8 + 16 · Ґ_Н2О	- 1) ( 1- 0,37	Т_т	) (32)
	3,16 √Р_п ·S_I		1000

=24,6

Р_п=Ґ_п·Р, (33)

Р_п = 0,19*0,1 = 0,019

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

где , =0,12∑

=0,12=3,15

Коэффициент ослабления лучей топочной камеры,

К = К_r · r_n* (34)

К=24,6*0,19*1,52=7,1

Произведение,

К · р · S_I (36)

К · р · S_I = 7,1*0,1*1,2=0,85

Степень черноты факела:

а_ф=m*а_св+(1-m)а_г

где m коэффициент характерезующий долю топочного объема m=0,1

а_св=1-е^{-(k
* r+k)pS}

a_св=1-0,29=0,71

а_г=1-е^{-к
*r*p*S}

a_г=1-е^{-24,6*0,19*0,1*1,2}=1-е^-0,56=0,43

а_ф=0,1*0,71+(1-0,1)0,43=0,46

Относительное положение максимума температуры,

х_т = h_т/H_т (38)

х_т = 1/2,5 = 0,4

Параметр М,

М = 0,54 – 0,2 Х_т (39)

М = 0,59 – 0,2 ∙ 0,4 = 0,5

Температура продуктов сгорания на выходе из топки, ⁰С

t^II_т =		Т_а			- 273,	(41)
	М	5,67 · Ψ · F_cm· а_т· Т_а³	)^0,6	+ 1
		10^II· φ · В_р · Vc_cp

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/кг

Vc_cp =	Q_т– J ^II_т
Vc_cp =	Т_а – Т_т	(42)

Vc_cp =	37720 – 36500	= 40,7
	1403-1373

Удельные нагрузки топочного объема, кВт/м³

2.6 Расчет теплообмена в конвективных поверхностях.

2.6.1Расчет первого газохода

Наименование

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Единица

измерения

Расчет

1. Температура газов перед пучком

t^I

Из ранних расчетов

°С

1026

Таблица 5

2. Энтальпия газов перед пучком	J^I	По J–t диаграмме	кДж/кг	34000
3. Поверхность нагрева	Н	Заводские характеристики	м²	48,51

4. Диаметр трубы	d	Заводские характеристики	мм	51 х 2,5
5. Шаг трубы поперек потока газа	S₁	Заводские характеристики	мм	110

6. Шаг трубы вдоль потока газа	S₂	Заводские характеристики	мм	110
7.Ширина первого газохода	а	-	м	0,68