МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИВАНОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра ТЭС 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ ПО ПАРОВЫМ  КОТЛАМ

                                                                                                 Выполнил: студент группы III-1^xx

                                                                         Антонов П.А. 
 

                                                                  Руководитель: Муромкин Ю.Н.

Иваново 2003

Оглавление 

Введение                                              3

Аннотация                                         4 

Последовательность  пуска котла          5 

Плановый останов  котла           6 

I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.

Выбор коэффициентов  избытка воздуха.         7 

II. Топливо и продукты горения.          7 

III. Определение расчётного расхода топлива.                 10 

IV. Выбор схемы сжигания топлива.                  11 

V. Поверочный расчёт топки.

V.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки.              12 

V.2. Расчёт теплообмена в топке.                   13 

VI. Поверочный расчёт фестона.                                                                         16 

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя

 и сведение  теплового баланса парового котла.                 20 

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя.               22 

IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.

IX.I  Расчёт водного экономайзера.                   26

IX.II  Расчёт воздушного подогревателя.                  32 

Список литературы.                      36 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Парогенератор ГМ-50-1.

  Топочная  камера обьемом 144 м полностью экранирована трубами 60´3мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы фронтового и заднего экранов образуют под топки. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров.

  На  боковых стенах топочной камеры размещены по три основные газомазутные горелки, с фронта – две дополнительные. В барабане находится чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Вторая ступень вынесена в выносные циклоны Ø 377 мм.

  Пароперегреватель – конвективный, горизонтального типа, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ 32´3 мм и поперечным шагом 75 мм.

     Экономайзер – стальной,  гладкотрубный,  змеевиковый, кипящего типа, двухблочный,  с шахматным расположением труб Æ 28´3 мм. Продольный шаг – 50 мм, поперечный – 70 мм.

     Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый,  одноступенчатый, трехходовый, с  шахматным расположением труб 40´1,5мм. Поперечный шаг труб - 60 мм, продольный – 42 мм.

     Технические и основные конструктивные  характеристики парогенератора приведены в аннотации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

АННОТАЦИЯ

   В  данном курсовом проекте производится расчет парогенератора ГМ-50-1, исходя из следующих данных:

1.  Тип котла                                                    ГМ-50-1__________________________

2.   Номинальная паропроизводительность                             Д_К =     50     т/ч

3.   Рабочее давление в барабане котла                                    Р_К =      45    кгс/см²

4.   Рабочее давление на выходе из пароперегревателя          Р_ПЕ =   40    кгс/см²

5.   Температура перегретого пара                                            t_ПЕ =     440   °С

6.   Температура питательной воды                                          t_ПВ =     140    °С

7.   Температура уходящих газов                                              t_УХ =     150   °С

8.   Температура горячего воздуха                                            t_ГВ =      220 °С

9.   Вид и марка топлива                               мазут   м/с (№ 96)_____________

10. Тип   топочного    устройства:  камерная. 

   В результате произведенного расчета  в конструкцию парового котла  внесены следующие изменения:

В пароперегревателе  добавлены две петли.

Расчётная поверхность  пароперегревателя – 296,26 м .

В экономайзере убрана одна петля во втором пакете.

Расчётная поверхность  экономайзера – 412,65 м .

Высота газохода для размещения экономайзера – 2,425 м.

Расчётная поверхность  ВЗП  - 1862,88 м .

Число ходов по воздуху n = 3.

Высота хода по воздуху h = 2,161 м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ  ПУСКА КОТЛА. 

1. Внешний осмотр (исправность горелок, вентиляторов, дымососов; топка, газоходы,   арматура (запорная, регулирующая); КИП; автоматика, подвод напряжения ).
2. Открывают воздушники, линию рециркуляции ЭКО, линию продувки пароперегревателя, закрывают дренажи, клапан непрерывной продувки, главные паровые задвижки 1 и 2.
3. Котел заполняют деаэрированной водой с температурой 60-70 и контролируют разность температур . Время заполнения водой 1-1,5ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы.
4. Включают дымосос и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.
5. Устанавливают разряжение и включают мазутные растопочные форсунки , чтобы при отсутствии пара .
6. При появлении пара из воздушников-2, их закрывают.
7. Растопочный пар, расхолаживая пароперегреватель, выводиться через линии продувки пароперегревателя.
8. При продувают воздухоуказательные колонки и экранную систему.
9. При открывают ГПЗ–1, закрывают линии продувки пароперегревателя, прогревают соединительный паропровод, выпуская пар через растопочный расширитель.
10. Периодически подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.
11. Увеличивают расход топлива до
12. При включают непрерывную продувку.

     13. При  открывают растопочные РОУ, закрывают растопочный расширитель.

13. При и увеличивают нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и

      включают котел в магистраль.

14. Переходят на основное топливо и увеличивают нагрузку до номинальной.

     15. Включают автоматику. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПЛАНОВЫЙ  ОСТАНОВ КОТЛА 

1. Предупреждают турбинное отделение о снижении нагрузки
2. Плавно   снижают    нагрузку     до    40%.
3. Прекращают    подачу     топлива    и    гасят    топку.
4. Вентилируют   топку   и    газоходы     15  мин.
5. Продувают    трубную    систему     через     дренажи.   Через   8-14  часов продувку     повторяют.
6. Продувку пара осуществляют сначала  через растопочное РОУ, потом через растопочный     расширитель, а затем через линию продувки парогенератора.

7.   Переодически подпитывая котел,  следят за уровнем, чтобы T_{cт(верх)} - Т_ст(ниж) < 40 ^оС.

8.   Скорость    расхолаживания   < 0,3 (^оС/мин)

9.   При температуре воды t_в =50 ^оС и Р = 1 атм открывают дренажи и котел опорожняют, после      чего выводят в ремонт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.

Выбор коэффициентов избытка  воздуха. 

1.1)  Расчётно-технологическая  схема трактов парового котла  с отображением компоновки поверхностей  нагрева представлена на рисунке  1.

1.2)  Величина коэффициента избытка воздуха a_т^’’ =1,1 при использовании жидкого топлива (малосернистый мазут) . Значение присосов воздуха в газоходы для заданного парового котла: 

Коэффициенты  избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения: 

II. Топливо и продукты горения. 

2.1)  Вид топлива: Мазут малосернистый (№96)

2. Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:

 Расчитываем  приведённую влажность W^П и зольность А^П

Для контроля проверим баланс элементарного состава:

      C^P+ H^P+ S^P+ N^P+ O^P+ A^P+ W^P=100%

            84,65%+11,7%+0,3%+0,3%+0,05%+3,0%=100%

2.3)  При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.  

Объёмы и массы  продуктов горения, доли трёхатомных  газов и водяных паров

2.4) Энтальпию  золы учитывают только в том случае, если приведённая зольность уноса золы из топки удовлетворяет условию (долю золы уносимую газами принимаем а_ун=0,95=95%):

Þ энтальпию золы не учитываем. 
 
 

2.5) Энтальпии  воздуха и продуктов горения  по газоходам парового котла  (ккал/кг) 

III. Определение расчётного расхода топлива. 

3.1) Располагаемое  тепло топлива Q^р_р находим по формуле:

Q^р_р=Q^р_н+Q_в.вн+i_тл

3.2) Величину  тепла, вносимого воздухом, подогреваемом  вне парового котла, Q_в.вн учитывают только для высокосернистых мазутов. Топливо проектируемого котла - малосернистый мазут. 

где (I^o_в)^’ при t^’_вп =100 ^oC Þ (I^o_в)^’=322 ккал/кг; 

3.3) Величину физического тепла топлива находим по формуле:

i_тл= C_тл t_тл, где t_тл =100 ^oC; C_тл =0,415+0,0006×t_тл=0,415+0,0006×100=0,475 ккал/(кг× ^oC);

i_тл= 0,475×100=47,5 ккал/кг;

3.4) Q^р_р=Q^р_н+i_тл=9620+47,5=9667,5 ккал/кг;

3.5) Потери тепла  с химическим недожогом  q₃=0,5%;

                        с механическим недожогом  q₄=0,0%;

3.6)  Потеря тепла с уходящими газами:

где (I^o_хв) при t =30 ^oC;   I^o_хв=9,5×V^o =9,5×10,62=100,89 ккал/кг;

I_ух=709,135 ккал/кг;   t_ух=150 ^oC; a_ух=1,27;

3.7) Потеря тепла  от наружного охлаждения котла:  q₅=0,92% (при D = 50 т/ч); 

3.8) КПД парового  котла “брутто” находят по методу обратного баланса:

h_пк=100-(q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆)=100-(6,01+0,5+0,92)=92,57 %;

Коэффициент сохранения тепла: 

3.9) Расход топлива, подаваемого в топку:  
 

 где  Qпк=Dк×(I_пе- I_пв)×1000;   при  P_пе = 40 кгс/см²  и t_пе = 440^oC  Þ  I_пе = 789,8 ккал/кг;

 а  при P_пв = 1,08×P_б = 1,08×45 = 48,6 кгс/см²  и t_пв = 140^oC  Þ  I_пе = 141,3 ккал/кг;

Qпк = 50×(789,8- 141,3)×1000=3,2425·10⁷ккал/кг; 
 
 

3.10) Расход  топлива используют при выборе и расчёте числа и мощности горелочных устройств. Тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения: 
 
 
 

IV. Выбор схемы сжигания топлива. 

4.1) Схему  топливосжигания выбирают в зависимости  от марки и качества топлива.  Подготовка к сжиганию мазута  заключается в удалении из  него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости. 

4.2) В  проектируемом паровом котле  установлены горелки (в количестве  трёх штук) с механическими форсунками  суммарной производительностью  110¸120% от паропроизводительности котла; мазут подогревают до 100¸130^оС. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

V. Поверочный расчёт топки. 

Задачей поверочного расчёта является определение  температуры газов на выходе из топки J_т^’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла. 

V.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки. 

5.1.1) По  чертежу парового котла определяем  размеры топки и заполняем  таблицу

5.1.2) Среднее  значение коэффициента тепловой  эффективности для топки в  целом определяют по формуле:

5.1.3) Активный  объём топочной камеры определяют  по формуле:

Эффективная толщина  излучающего слоя:

V.2. Расчёт теплообмена в топке.

5.2.1)  Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки q_т^’’ с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки а_т и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

          При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

Где T_т^’’ = J_т^’’ + 273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];  T_a = J_a + 273 -температура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; B_о – критерий Больцмана, определяемый по формуле: 
 
 

Из этих формул выводятся рясчётные.

2. Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а :

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

Полезное  тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии газов I_а, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Q_т= I_а Þ Т_а=2352,4 К;

3. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

           М=А-B×x_т;  где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании мазута).  

      Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле: