Котельные установки и парогенераторы. 2

Федеральное агентство  по образованию

Филиал Дальневосточного государственного технического

университета (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

в г. Петропавловске-Камчатском

 

 

 

 

Кафедра «Промышленной  теплоэнергетики

и

Электроснабжения»

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

 

Дисциплина: «Котельные установки и парогенераторы»

 

 

 

Выполнил студентка

Очного обучения 3 курса

Группы ПК-ПТЭД-08

Варваренко Е.С.

Научный руководитель:

Профессор Потапов В.В.

 

Дата сдачи на

рецензирование:

_______________

Работа защищена

с оценкой:

_______________

Дата _____ подпись ______

 

 

г. Петропавловск-Камчатский, 2011г.

 

Содержание

1. Конструктивная схема котла типа ДКВР паропроизводительностью 10 т/ч.

2. Топливные характеристики.

3. Присосы и избытки воздуха в газоходах.

4. Действительные объемы.

5. Таблица энтальпий продуктов сгорания и воздуха.

6. Таблица энтальпий продуктов сгорания по газоходам парогенератора.

7. Тепловой баланс котельного агрегата.

8. Технологическая схема подготовки мазута.

9. Геометрический расчет топки.

10. Тепловой расчет топки.

11. Геометрические характеристики конвективного пучка.

12. Тепловой расчет конвективного пучка.

13. Геометрические характеристики экономайзера.

14. Тепловой расчет экономайзера.

15. Уточнение теплового баланса.

16. Сводная таблица.

17. Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовой проект.

 

 

 

Табл. 1.

№

Наименование

Обозначение

Размерность

Результат

1

Тип парогенератора

ДКВР-10-13

2

Производительность

Д

т/ч

10

3

Нагрузка

Д

кг/с

2,222

4

Влажность топлива

W

%

3

5

Графическая часть

Продольный и поперечный разрез котла

6

Марка топлива

Мазут низкосернистый

7

Давление перегретого  пара

Р

кгс/см2

Принимается по паспорту

8

Температура перегретого  пара

t°

C°

‘-‘

9

Давление питательной  воды

Р

кгс/см2

‘-‘

10

Температура питательной воды

t°

C°

‘-‘

11

Температура топлива

t°

C°

90

12

Давление в барабане

Р

кгс/см2

‘-‘


 

 

 

Конструктивная схема котла типа ДКВР

паропроизводительностью 10 т/ч.

 

Конструктивная схема  котла типа ДКВР паропроизводительностью 10 т/ч одинакова независимо от используемого топлива и применяемого топочного устройства.

Котел имеет верхний длинный  и нижний короткий барабаны, расположенные  вдоль оси котла. Барабаны соединены развальцованными в них гнутыми кипятильными трубами, образующими развитый конвективный пучок. Перед конвективным пучком расположена экранированная топочная камера. Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане, нижние концы экранных труб приварены к нижним коллекторам.

Топочная камера для исключения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом разделяется шамотной перегородкой на собственно топку и камеру догорания. Перед шамотной перегородкой установлен задний экран. Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, вследствие чего первый ряд труб конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания. Внутри конвективного пучка устанавливается чугунная перегородка, разделяющая его па первый и второй газоходы. Вход топочных газов в конвективный пучок и выход их из котла выполнены асимметрично.

Питание боковых экранов водой  осуществляется из нижних коллекторов, куда вода поступает по опускным трубам из верхнего барабана и одновременно по соединительным трубам из нижнего барабана. Такая схема подвода воды и коллекторы превышает надежность работы котла при пониженном уровне воды и способствует уменьшению отложения шлама в верхнем барабане.

Барабаны котлов типа ДКВР на 1,3 МПа  изготавливаются из низколегированной стали 16ГС и имеют одинаковые параметры 1000 мм, толщина стенки котлов 13 мм. Барабаны котлов оснащены лазовыми затворами, расположенными на задних днищах барабанов.

По нижней образующей верхних барабанов  всех котлов устанавливаются две  легкоплавкие пробки, предназначенные для предупреждения перегрева стенок барабана под давлением. Сплав металла, которым заливают пробки, начинает плавиться при упуске воды из барабана и повышении температуры его стенки до 280-320 °С. Шум пароводяной смеси, выходящий через образующееся в пробке отверстие при расплавлении сплава, является сигналом персоналу для принятия экстренных мер к останову котла. Завод изготовитель применяет в легкоплавких пробках сплав следующего состава: свинец С2 или С3 по ГОСТ 3778-56-90%; олово 01 или 02 по ГОСТ 860-60-1+2 %. Колебания температуры плавления сплава допускаются в пределах 240-310 °С.

 

 

 

Ввод питательной воды выполняется  в верхний барабан, в водяном  пространстве которого она распределяется по питательной трубе. Для непрерывной  продувки на верхнем барабане устанавливается штуцер, на котором смонтирована регулирующая и запорная арматура. В нижнем барабане устанавливаются перфорированная труба для периодической продувки и трубы для прогрева котла паром при растопке.

Гибы труб экранов и конвективного пучка выполнены с радиусом 400 мм, при котором механическая очистка внутренней поверхности шарошками не представляет затруднений. Механическая очистка труб конвективного пучка и экранов производится из верхнего барабана. Камеры экранов очищаются через торцевые лючки, устанавливаемые на каждой камере.

Коллектора котлов типа ДКГСР изготовляются из труб диаметром 219х8 мм для котлов с рабочим давлением 1,3 МПа (13 кгс/см2). Конвективные пучки выполняются с коридорным расположением труб. Камеры, экранные и конвективные трубы котлов типа ДКВР изготовляются из углеродистой стали марок 10 и 20.

Очистка наружных поверхностей нагрева  от загрязнений в котлах типа ДКВР осуществляется обдувкой насыщенным или перегретым паром с давлением перед соплами 0,7-1,7 МПа (7-17 кг/см2), допускается применять для этой цели сжатый воздух. Для обдувки применяются стационарные обдувочные приборы и переносные, используемые для очистки экранов и пучков труб от золовых отложений через обдувочные лючки.

В котлах паропроизводительностью 10 т/ч камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обвязочному каркасу, камеры боковых экранов крепятся к специальным опорам. Во всех котлах верхние барабаны не имеют специальных опор, нагрузка от них через трубы конвективного пучка и экранов воспринимается опорами нижнего барабана и коллекторов.

Котлы данного типа не имеют силового каркаса, в них применяется обвязочный каркас, который в котлах с облегченной обмуровкой используется для крепления обшивки.

Котлы типа ДКВР могут быть использованы в качестве теплофикационных. Оптимальными схемами для этих целей признаны; применение стандартного включенного в циркуляцию котла бойлера (теплообменника), размещенного над котлом, и установка бойлера отдельно от котла. Перевод котлов на водогрейный режим приводит к интенсивной коррозии поверхностей нагрева, как с газовой, так и с водяной стороны. В этом случае коррозируют не только трубные поверхности нагрева, но и поверхности барабанов, особенно при работе на топливе, содержащим серу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Паровой котел типа ДКВР-4-13 с топкой для сжигания мазута


 

 

 

Исходные данные:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Топливные характеристики табличные

Топливо – мазут низкосернистый

 

Табл. 2.

Наименование

Обозначение

Размерность

Содержание по весу

Углерод

%

84,65

Водород

%

11,7

Кислород

%

0,15

Азот

%

0,15

Сера

%

0,3

Зольность

%

0,05

Влажность

%

3

Теплота сгорания низшая

38,8


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Технологическая схема подготовки мазута.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Цистерна с мазутом.

2. Сливное устройство.

3. Фильтр грубой очистки.

4. Сливной резервуар с подогревом.

5. Перекачивающий насос.

6. Основной резервуар.

7. Линии циркуляции мазута.

8. Насос первого подъема.

9. Обратный клапан.

10. Подогреватель мазута.

11. Фильтр тонкой очистки.

12. Насос второго подъема.

13. Запорная задвижка.

14. Регулятор расхода.

15. Расходомер.

16. Задвижка.

17. Форсунка. 

Присосы и избытки  воздуха в газоходах:

 

Табл. 3.

Поверхности нагрева

Избыток воздуха на входе,

Присос,

Избыток воздуха на выходе,

Радиационная

Топка

1,02

0,08

1,1

Конвективная

Шахта (до экономайзера)

1,1

0,08

1,18

Экономайзер

1,18

0,1

1,28


 

 

1. Теоретический объем воздуха:

 

2. Теоретический объем трехатомных  газов:

 

3. Теоретический объем азота:

 

4. Теоретический объем воды (влаги):

 

5. Теоретический объем газов:

 

 

 

Действительные объемы:

 

Табл. 4.

Наименование величин и обозначение

Размерность

Топка

Конвективная шахта

Экономайзер

Коэффициент избытка  воздуха,

-

1,1

1,18

1,28

Средний коэффициент  избытка воздуха,

м3/кг

1,06

1,14

1,23

Полный объем паров:

м3/кг

1,52

1,53

1,55

Полный объем газов:

-

12,14

13

13,97

Объемная доля водяных  паров:

-

0,1252

0,1177

0,1109

Объемная доля трехатомных  газов:

-

0,13

0,122

0,113

Суммарная объемная доля:

-

0,255

0,239

0,224

Масса дымовых газов:

кг/кг

15,72

16,83

18,08

Безразмерная концентрация золы в дымовых газах:

кг/кг

3,15*10-5

2,94*10-5

2,74*10-5


 

- значение энтальпии золы  не учитывается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица энтальпий воздуха  и продуктов сгорания

 

Табл. 5.

 ккал/м3

 ккал/м3

 ккал/м3

 ккал/м3

 ккал/кг

 ккал/м3

 ккал/м3

 ккал/м3

 ккал/кг

 ккал/кг

 ккал/м3

100

40,6

31

36

31,6

19,3

64,15

260,40

54,36

372

336

  

200

85,4

62,1

72,7

63,6

40,4

134,93

521,64

109,78

752

676

  

300

133,5

93,6

110,5

96,2

63

210,93

786,24

166,89

1142

1023

  

400

184,4

125,8

149,6

129,4

86

291,35

1056,72

225,90

1545

1376

  

500

238

158,6

189,8

163,4

109,5

376,04

1332,24

286,60

1958

1737

  

600

292

192

231

198,2

133,8

461,36

1612,80

348,81

2379

2107

  

700

349

226

274

234

158,2

551,42

1898,40

413,74

2811

2488

  

800

407

261

319

270

183,2

643,06

2192,40

481,69

3257

2870

  

900

466

297

364

306

209

736,28

2494,80

549,64

3712

3253

  

1000

526

333

412

343

235

831,08

2797,20

622,12

4173

3646

  

1100

587

369

460

381

262

927,46

3099,60

694,60

4635

4050

  

1200

649

405

509

419

288

1025,42

3402,00

768,59

5101

4454

  

1300

711

442

560

457

325

1123,38

3712,80

845,60

5578

4858

  

1400

774

480

611

496

378

1222,92

4032,00

922,61

6064

5273

  

1500

837

517

664

535

378

1322,46

4342,80

1002,64

6546

5688

  

1600

900

555

717

574

420

1422,00

4662,00

1082,67

7036

6102

  

1700

964

593

771

613

448

1523,12

4981,20

1164,21

7528

6517

  

1800

1028

631

826

652

493

1624,24

5300,40

1247,26

8022

6931

  

1900

1092

670

881

692

522

1725,36

5628,00

1330,31

8525

7357

  

2000

1157

708

938

732

600

1828,06

5947,20

1416,38

9023

7782

  

2100

1222

747

994

772

  

1930,76

6274,80

1500,94

9528

8207

  

2200

1287

786

1051

812

  

2033,46

6602,40

1587,01

10035

8632

  

 

Таблица энтальпий продуктов  сгорания по газоходам парогенератора

 

Табл. 6.

Топка

Конвективная шахта

Экономайзер

ккал/кг

ккал/кг

I

∆I

I

∆I

I

∆I

100

379

336

412,6

  

439,48

  

473,08

  

200

766

676

833,6

421,0

887,68

448,2

955,28

482,2

300

1164

1023

1266,3

432,7

1348,14

460,5

1450,44

495,2

400

1574

1376

1711,6

445,3

1821,68

473,5

1959,28

508,8

500

1995

1737

2168,7

457,1

2307,66

486,0

2481,36

522,1

600

2423

2107

2633,7

465,0

2802,26

494,6

3012,96

531,6

700

2864

2488

3112,8

479,1

3311,84

509,6

800

3317

2870

3604

491,2

3833,6

521,8

900

3781

3253

4106,3

502,3

4366,54

532,9

1000

4250

3646

4614,6

508,3

4906,28

539,7

1100

4722

4050

5127

512,4

5451

544,7

1200

5196

4454

5641,4

514,4

5997,72

546,7

1300

5682

4858

6167,8

526,4

6556,44

558,7

1400

6178

5273

6705,3

537,5

7127,14

570,7

1500

6668

5688

7236,8

531,5

7691,84

564,7

1600

7167

6102

7777,2

540,4

1700

7669

6517

8320,7

543,5

1800

8172

6931

8865,1

544,4

1900

8684

7357

9419,7

554,6

2000

9192

7782

9970,2

550,5

2100

9707

8207

10527,7

557,5

2200

10223

8632

11086,2

  

 

 

 

 

 

 

Тепловой баланс котельного агрегата

 

Табл. 7.

Наименование

Обозначение

Размерность

Обоснование

Расчет

Результат

Физическое тепло топлива

183

Коэффициент избытка воздуха на входе в котел

-

1,02

Тепло, внесенное с холодным воздухом

419

Располагаемое тепло топлива

39,402

Температура уходящих газов

Принимаем

-

120

Энтальпия уходящих газов

Табл. 6

-

2384,6

Температура холодного воздуха

Принимаем

-

30

Энтальпия холодного воздуха

Табл. 6

-

410,3

Потери тепла от химического недожога

Табл. XX [1]

-

0,5

Потеря тепла с уходящими газами

4,72

Потеря тепла в окружающую среду

Рис. 5-1 [1]

-

2

Сумма тепловых потерь

7,22

КПД котельного агрегата

92,78

Коэффициент сохранения тепла

-

0,98

Давление насыщенного пара за котлом

Задано

-

13

Температура насыщенного пара за котлом

Задано

-

195

Энтальпия насыщенного пара за котлом

Табл. XXV [1]

-

2809

Давление питательной воды

Задано

-

14,69

Температура питательной воды

Табл. 3 [2]

-

70

Энтальпия питательной воды

Табл. XXIV [1]

-

294,3

Тепло, полезно использованное в агрегате

5582,634

Полный расход топлива

0,152


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема пароводяного тракта


 

    


 

 

 

Экономайзер

Барабан I/II

Экраны

Конвективный пучок

8

8/3,4

3,4

4,6

14,69

13/13

13

13

70

102

102/102

102/195

102

195

102

195

294,3

420,8

420,8/420,8

420,8/2809

420,8

2809

420,4

2809


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Эскиз топочной камеры

 

 

Геометрический расчет топки

 

Табл. 8.

Наименование

Обозна-

чение

Размер-

ность

Обоснова-

ние

Формула

Результат

Площадь фронтовой стены

Рис. 3

 

12,87

Площадь задней стены

Рис. 3

12,87

Площадь боковой стены

Рис. 3

 

21,124

Площадь потолка

Рис. 3

6,115

Площадь выходного окна

Рис. 3

2,129

Площадь горелок (2 шт.)

Рис. 3

0,161

Площадь лаза (2 шт.)

-

1

Площадь смотровых люков (4 шт.)

-

0,126

Площадь обдувочных люков (10 шт.)

-

0,058

Площадь пода

Рис. 3

6,825

Суммарная площадь стен

59,808

Лучевоспринимающая поверхность топки

47,18

Объем топки

Рис. 3

30,362

Степень экранирования  топки

-

0,789

Эффективная толщина  излучающего слоя

1,828


Тепловой расчет топки

Табл. 9

Наименование

Обоз-

наче-ние

Раз-

мер-

ность

Обоснование

Расчет

Результат

Коэффициент избытка воздуха в топке

-

Табл. XX (1)

-

1,02

Температура холодного воздуха

Принята

-

30

Энтальпия холодного воздуха

Табл. XIV (1)

-

410,3

Тепло, вносимое в топку с воздухом

418,5

Полезное тепловыделение в топке

41925,22

Теоретическая температура горения

Табл. 5

-

2052,6

Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия

-

Табл. 6-2 (1)

-

0,55

Коэффициент тепловой эффективности экранов

-

0,5225

Степень черноты факела

-

0,346

Коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объема

-

Пункт 6-Б. 6-07 (1)

-

0,2

Степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей топки только светящимся пламенем

-

 

0,61

Степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей топки только несветящимися трехатомными газами

-

0,28

Коэффициент ослабления лучей

0,181

Суммарная объемная доля трехатомных  газов

-

0,2552

Суммарное парциальное давление газов

1*0,2552

0,2552

Коэффициент ослабления сажистыми частицами

0,327

Объемная доля трехатомных газов

-

1,58/12,14

0,13

Объемная доля водяных паров

-

1,52/12,14

0,1252

Степень черноты топки

-

0,503

Относительная высота расположения факела

-

750/4185

0,179

Коэффициент

-

0,54-0,2*0,179

0,5042

Температура газов на выходе из топки

Принята

-

1000

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания в топке

22,92

Энтальпия газов на выходе из топки

Табл. 6

-

19307,5

Температура газов на выходе из топки

1122

Энтальпия газов на выходе из топки

Табл. 6

-

21451,37

Количество тепла, воспринятое в топке на 1 кг топлива

20084

Средняя тепловая нагрузка поверхности нагрева в топке

232,94

Тепловое напряжение топочного объема

710,12


 

Рис. 4. Эскиз конвективного  пучка


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрические характеристики конвективного пучка

 

Табл. 10

Наименование

Обозначение

Размерность

Обоснование

Формула

Результат

Диаметр и толщина  труб

Рис. 4

Поперечный шаг

Рис. 4

-

110

Относительный поперечный шаг

-

2,157

Продольный шаг

Рис. 4

-

100

Относительный продольный шаг

-

1,96

Число труб в ряду

Рис. 4

-

27

Число рядов

Рис. 4

-

22

Средняя длина трубы

Рис. 4

-

2410

Количество труб, всего

-

594

Поверхность нагрева

229,4

Площадь живого сечения  для прохода газов

3,44

То же для прохода  рабочего тела

0,987

Эффективная толщина  излучающего слоя

0,201

Котельные установки и парогенераторы. 2 📙 Курсовая → 🆔 111514

Котельные установки и парогенераторы. 2 📙 Курсовая → 🆔 111514

Котельные установки и парогенераторы. 2