СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

        Научно-технический прогресс, интенсификация  производства, повышения его технического уровня и улучшений условий труда в значительной мере определяется развитием энергетики.

      В промышленности используется более 50 % всех видов энергоресурсов, в том числе до 65% вырабатываемой электроэнергии.

      Соответственно  большой роли энергетики в промышленном производстве современные промышленные предприятия имеют сложные и  многообразные технологические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода.

      В настоящее время на тепловых паротурбинных  электростанциях вырабатывается более 80 % электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в быту и  производстве  используется пар и подогретая паром или дымовыми газами вода, получаемая в котельных установках.

          Первые паровые котлы в начале XIX в. вырабатывали пар давлением 0,5—0,6 МПа и имели производительность сотни килограммов в час. В настоящее время для производства пара применяются котлы, вырабатывающие пар с давлением до 25 МПа (и даже до 31 МПа) и температурой до 570 °С и производительностью до 4000 т/ч.

      В зависимости от назначения на промышленных предприятиях применяются автономные производственные и отопительные котельные  на органическом топливе и котлы, использующие теплоту отходящих газов и другие тепловые отходы технологических агрегатов, а также котельные установки промышленных электростанций.

      В котлах используются различные виды твердого, жидкого и газообразного  топлива. В промышленности в качестве источника теплоты для выработки  пара в котлах применяются также  горючие отходы производства, теплота экзотермических реакций, выделяющаяся в процессе производства некоторых видов продукции, высокотемпературные газы от технологических агрегатов и теплота, передаваемая их охлаждаемым элементам, и др. для производства водяного пара обычно используются обработанная природная вода и конденсат от паротурбинных установок. Отходами производства пара являются охлажденные газообразные продукты сгорания, а при использовании твердого топлива также минеральные остатки в виде шлака и золы.

       Имеются разнообразные конструкции котлов. Применяется, например, принудительная циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла с помощью специальных насосов. Испарительные поверхности котлов иногда выполняются в виде трубных поверхностей нагрева, размещенных за топочной камерой. В ряде случаев часть поверхности пароперегревателя размещается в топке, а экономайзер и воздухоподогреватель выполняются в несколько ступеней и т. д.

      Современный котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, и защиту окружающей среды от вредных выбросов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

      1.1 Конструктивные характеристики  котельного агрегата

    Рассматриваемый в данной работе котёл ДКВР начал  выпускаться в начале сороковых годов и имел марку ДКВ (двухбарабанный котел водотрубный). По мере накопления опыта, в процессе изготовления и эксплуатации котел ДКВ подвергся реконструкции. При реконструкции была уменьшена длина топки, увеличено число рядов труб в конвективном пучке и уменьшен их шаг. Поэтому он стал именоваться ДКВР. Расшифровывается марка следующим образом: ДКВР-2,5-13:

    Д- двухбарабанный,

    К- котел,

    В- водотрубный,

    Р- реконструируемый,

    2,5- паропроизводительность, т/ч,

    13- рабочее давление, МПа.

    Котлы ДКВР по сравнению с другими котлами  обладают рядом преимуществ: экономичностью и надежностью, компактностью, эластичностью, транспортабельностью, работают на любом топливе. Наряду с положительными сторонами имеется и характерный недостаток: большая требовательность к качеству воды, т.е. работа в безнакипном режиме. Несмотря на этот недостаток, котлы ДКВР нашли широкое применение и распространение.

    Все котлы ДКВР имеют общую конструктивную схему. Это двухбарабанные котлы  с естественной циркуляцией, экранированной топкой, продольным расположением барабанов и коридорным расположением труб (кипятильных).

    Для осмотра барабанов и расположенных  в них устройств, а также для  очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-2,5-13 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.

    Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 2,5-13 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

    Боковые экранные коллекторы расположены под  выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для  создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.

      Вода поступает в боковые экраны  одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

    Экранные  трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 51´2.5 мм.

    В котлах с длинным верхним барабаном  экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан ввальцованы.

    Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых  экранов - 80 ¸130 мм.

    Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 51´2.5 мм.

    Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему  и верхнему барабану с помощью вальцовки.

    Циркуляция  в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

    Топочная  камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом ( - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

      Таблица 1 - Исходные данные

    Кроме заданных параметров котельный агрегат ДКВР-2,5-13 имеет следующие характеристики:

Таблица 2 - Характеристики котельного агрегата ДКВР-2,5-13 

      1.2 Выбор топочного агрегата

     Комплекция  котлов типа ДКВР теми или иными  топочными устройствами зависит от вида топлива. В нашем случае используется топливо челябинского месторождения (бурый уголь).

     К котельному агрегату подбираем топочное устройство ЗП-РПК-2- 1800x1525

      1.3  Выбор и характеристика  конвективной поверхности и экономайзера

     Конвективные  поверхности нагрева (кипятильный  пучок труб) состоят из стальных бесшовных труб и располагаются  в газоходах котлов. В экранных и конвективных поверхностях нагрева образуется насыщенный пар или вода определенной температуры. Экраны и конвективные пучки выполняются из стальных бесшовных труб 051 х 2,5 мм.

     В промышленных котлах, работающих при  давлении пара до 2,6 МПа и паропроизводительности до 20 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только чугунного водяного экономайзера. Для котлового агрегата ДКВР-2,5-13 используется водяной экономайзер типа ЭП-2-94 с трубами системы ВТИ длиной 2 м. Характеристики труб приведём в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристики труб 

      1.4 Организация топливоподачи

     При использовании в котлах ДКВР твердого топлива его подача должна быть механизирована. Монтаж механизированного оборудования топливоподачи состоит из установки дробилки, монтажа бункеров для топлива, наклонного и горизонтального транспортеров и оборудования для их работы. Вместо транспортеров применяют скиповый ковшовый подъемник системы Шевьева. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

      2.1 Расчет объемов  воздуха и продуктов сгорания

      В соответствии с данными таблицы 3 рассчитываем:

      1. Теоретическое количество воздуха,  необходимого для полного сгорания:

Vº_В= 0,0889(C ^р + 0,375 S ^p_ф+к) + 0,265 H ^р - 0,0333 O ^р;

Vº_В= 0,0889( 37,3 + 0,375·1,0) + 0,265·2,8 – 0,0333·10,5 = 3,74 м³/кг;

      2. Теоретический объём азота в  продуктах сгорания:

Vº_N

Vº_N

      3. Теоретический объём водяных  паров:

Vº_Н

Vº_Н

      4. Теоретический объём трёхатомных  газов:

V_RO

    Исходя  из табличных значений, принимаем  коэффициент избытка воздуха  на выходе из топки  _т= ^׳=0,7л. Величины присосов воздуха выбираем по таблице 3-4 [1]:

    Δ

      Коэффициент избытка воздуха  перед каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к соответствующих присосов воздуха, т.е     , .

    Средний коэффициент избытка воздуха  в газоходе поверхности нагрева  определиться как

    Действительный  объем водяных паров

V_Н

    Суммарный объём продуктов сгорания

V_Г=V_RO

    Объёмная  доля трёхатомных газов

    Объёмная  доля водяных паров

    Суммарная объёмная доля

         Подставляем заданные величины  в выше приведенные формулы  и все результаты расчётов  заносим в таблицу 5

          Таблица 5

      2.2 Расчет энальпии воздуха и продуктов сгорания

    Энтальпия дымовых газов определяется как

,

где - энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, представляющих собой смесь газов при температуре , определяется как

, кДж/кг

         - соответственно энтальпия 1 кг трехатомных газов, азота и водяных паров;

        - температура продуктов сгорания;

        - коэффициент избытка воздуха после каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к соответствующих присосов воздуха, т.е.                                 

         - энтальпия теоретического количества воздуха, необходимого для горения, определяется как

, кДж/кг;

    Подставляем заданные величины в выше приведенные  формулы и все результаты расчётов заносим в таблицу 6

    Все рассчитанные значения зависимости  температуры от энтальпии отобразим  в I-T диаграмме:

Рисунок 1 -  I-θ диаграмма

    Таблица 6 
 

      2.3 Расчет потерь  теплоты, КПД и расходов воздуха

    При тепловом расчёте котельного агрегата тепловой баланс составляется для определения  к.п.д. брутто и расчётного расхода  топлива. Для нахождения значений этих величин составим сводную таблицу 7, куда занесем все параметры и формулы, необходимые для их определения.

    Таблица 7