Тепловой расчёт парогенератора. 4

                                       Министерство образования и науки  РФ

ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический

университет им. В.И.Ленина » 

                         Кафедра Энергетики теплотехнологий и газоснабжения 
 
 
 
 

Курсовой  проект

«Тепловой расчёт парогенератора» 
 
 
 
 
 

                                                                   Выполнил: ст.группы 4-13

                                                                                   Лукин Е.В.

                                                                                 Проверил: к.т.н. доц.

                                                                                                       Никишов В.Ф. 
 
 
 
 
 

            Иваново 2011

                                               Содержание

      Введение…………………………………………………………………………………………………………………………………….    3

1. ^{Конструктивные  характеристики парогенератора ДКВр-10-13………………  5}
2. ^{Выбор типа топки………………………………………………………………  5}
3. ^{Выбор коэффициента избытка воздуха в топке и присосов в газоходах котла  5}
4. ^{Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания топлива………………………  6}
5. ^{Энтальпия  воздуха и продуктов сгорания……………………………………   7}
6. ^{Тепловой баланс парогенератора и расход топлива…………………………     8}
7. ^{Основные конструктивные характеристики топки……………………………  9}
8. ^{Расчет теплообмена в топке…………………………………………………    10}
9. ^{Расчёт фестона………………………………………………………………      12}
10. ^{Расчёт перегревателя………………………..………………………………… 14}
11. ^{Расчёт конвективного пучка…………………………………………………   15}
12. ^{Расчёт невязки теплового баланса парогенератора……………………………16}

    ^{Список литературы…………………………………………………………………………........17} 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                          ^{Введение.}

Парогенераторы  ДКВр выпускаются с номинальной  производительностью D = 2,5; 4; 6,5;10 т/ч для выработки насыщенного или перегретого пара (250 и 370°С) с давлением Р = 1,3; 2,3 МПа. Парогенераторы предназначаются для сжигания газа и мазута, а также различных видов твёрдого топлива. Все указанные парогенераторы имеют общую конструктивную схему, характеризуемую двумя продольно расположенными барабанами, между которыми установлен развитый конвективный пучок, омываемый горизонтальным потоком газов. Между топкой и конвективным пучком имеется камера догорания, отделённая от конвективного пучка шамотной перегородкой, установленной между первыми и вторыми рядами кипятильных труб. Чугунной перегородкой конвективный пучок делится на два газохода. Дымовые газы выводятся через окно в задней стенке слева. Допускается выход газов вниз, вверх или через боковую стенку парогенератора.В топке парогенератора ДКВр производительностью 2,5; 4; 6,5 т/ч имеются только боковые экраны выполненные из труб диаметром 51x2,5 мм с шагом 80 мм; топки парогенераторов ДКВр с производительностью 10 т/ч имеют также боковой и задний экраны из тех же трубок с шагом 130мм. Камеры догорания во всех парогенераторах ДКВр имеют задний экран, образованный трубками первого ряда конвективного пучка с шагом 110 мм, и два боковых экрана по четыре трубы с каждой стороны с шагом 80 мм.Конвективный пучок выполнен из труб диаметром 51x2,5 мм. Расположение труб пучка коридорное: шаг труб по длине парогенератора Si=100 мм, по ширине S2=110 мм. Перегреватели парогенераторов ДКВр унифицированы и отличаются лишь числом параллельных змеевиков, изготовленных из труб диаметром 32x3 мм. Располагаются перегреватели в первом газоходе конвективного пучка, после второго и третьего рядов труб напротив окна для выхода газов из камеры догорания.

В водном пространстве верхнего барабана размещены питательная  и перфорированная трубы (последняя  предназначена для непрерывной  продувки), а в нижнем барабане перфорированная  труба для периодической продувки. В нижний барабан введены дополнительные трубы для перегрева агрегата паром при растопке. В паровом пространстве верхнего барабана установлены жалюзийные сепараторы. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               ^{Расчётное задание.}

1. Парогенератор серии ДКВр 10-13.
2. Производительность агрегата D=13 t/час.
3. Давление перегретого пара Р_пп ⁼ 1,5 МПа.
4. Температура перегретого пара t _{пп |}= 400°С.
5. Температура питательной воды t _пв = 100°C.
6. Вид топлива — природный газ.
7. Состав: СН₄ = 93,8%;

                    С₂Н₆ = 3,6%;

                    С₃Н₈ = 0,7 %;

                    С₄Н₁₀ = 0,2%;

                    С₅Н₁₂ = 0,4%;

                    N₂ = 0,7%;

                    CO₂ = 0,6%.

8. Теплота сгорания сухого газа Q_н^с=37,6 МДж/м³.

                                             ^{Расчётная часть.} 

1.Конструктивные характеристики парогенератора ДКВр-10-13

По табл. II-1[1] определяем конструктивные характеристики парогенератора.

Площадь поверхности  нагрева:

лучевоспринимающей  топки и камеры догорания при  сжигании углей 39,7 м²;

конвективного пучка 229,1 м².

Площадь живых  сечений (усреднённая) для прохода  газов конвективного пучка 1,28 м.

Объём топки  и камеры догорания при сжигании газа 37,5 м.  

2. Выбор типа топки.

Для сжигания природного газа выбираем газомазутную топку. Принимаем  температуру воздуха в котельной и поступающего в топку, соответственно равными 25 и 100°С. 

З. Выбор коэффициента избытка воздуха  в топке и присосов в газоходах котла.

По данным расчётных  характеристик газомазутных топок  табл.4-5[1] и нормативных значений присоса воздуха в газоходах  выбираем коэффициент избытка воздуха  на выходе из топки a_т и присосы воздуха по газоходам Da и находим расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a".

Результаты  расчёта сводим в  табл. 1.

Таблица 1. Присосы  воздуха по газоходам Da и расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a". 

a"=a_т +SDa

a_т = 1,15

1).Топка и  фестон: a_т = 1,15                       a"= 1,15+ 1∙0,05 = 1,2.

2).Перегреватель:  a_т =1,15                               a"= 1,15+2∙0,05= 1,25.

3).Конвективный  пучок:  a_т = 1,15            a"= 1,15+3∙0,05= 1,3.

4. Расчёт объёмов  воздуха и продуктов  сгорания топлива.

Рассчитаем теоретический  объём воздуха, необходимый для  сжигания 1 м топлива

V°= 0,0476·Σ(m + 0,25n)∙CmHn,

где m и n - число атомов углерода и водорода соответственно,

V°=0,0476∙[(1+0,25·4)·93,8+(2+6·0,25)·3,6+(3+0,25·8)·0,7+(4+0,25·10)·0,2+(5+0,25·12)·0,4]=

 9,91032 м³/м³.

 V^o =9,91032 м³/м³.

Определим теоретические объёмы продуктов  сгорания топлива:

А)Объём двухатомных газов

V_N2=0,79∙V°+0,7∙N₂, 
V_N2=0,79∙9,91032+0,01∙0,7 =7,836 m³/m³.

Б)Объём трёхатомных газов:

V_RO2=0,01∙(Sm∙CmHn+CO₂),

V_RO2= 0,01∙(1∙93,8 + 2∙3,6 + 3∙0,7 + 4∙0,2 + 5∙0,4 + 0,6) = 1,065 m³/m³.

B)Объём водяных паров:

V_Н20= 0,01∙ (S0,5∙n∙C_mH_n) + 0,0161V⁰,

V_Н2О= 0,01∙ (2∙93,8 + 3∙3,6 + 4∙0,7 + 5∙0,2 + 6∙0,4) + 0,0161∙9,91032= 2,21 м³/м³.

По формулам (2-18)-(2-23) [1] рассчитаем объёмы газов  по газоходам, объёмные доли газов и  полученные результаты сводим в таблицу 2.

V^о = 9,91032 м³/м³ V_N2° = 7,836 м³/м³  V_R02°= 1,065 м³/м³  V_H2О°= 2,21 м³/м³

Таблица 2. Характеристика продуктов сгорания в газоходах  парогенератора. 

5. Энтальпия воздуха  и продуктов сгорания.

Удельные энтальпии  теоретического объёма воздуха и  продуктов сгорания топлива рассчитываем по формулам (2-25)-(2-26), используя данные таблицы 2-4[1]. Полученные результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпия  теоретического объёма воздуха и  продуктов сгорания топлива, кДж/м³ .

Энтальпию продуктов  сгорания на 1 м³ топлива при α >1, считаем по формуле (2-27) [1]. Расчёты   по   определению   энтальпии   продуктов   сгорания   топлива  при различных температурах газов в разных газоходах сводим в таблицу 4. 

Таблица 4. Энтальпии  продуктов сгорания в газоходах, кДж/м³.

6. Тепловой баланс  парогенератора и  расход топлива.

Тепловой баланс составим в расчёте на 1м³ располагаемой теплоты топлива, определяемой по формулам (3-2) [1]. Расчёт производим в соответствии с таблицей 5. 

Таблица 5. Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива.

7. Основные конструктивные  характеристики топки.

Парогенераторы  типа ДКВР 10-13 имеют газомазутную топку  для сжигания природного газа и мазута. В соответствии с рекомендациями главы VI определяем активный объём и тепловое напряжение объёма топки q_v. Его расчётное значение не должно превышать допустимого, указанного в таблице 4-5[1]. С учётом рекомендаций примечания III выбираем количество и тип газомазутных горелок, устанавливаемых на фронтовой стене топки. Расчёты проводим в соответствии с таблицей 6. 

Таблица 6.Расчёт конструктивных характеристик топки.

                 8.Расчёт теплообмена в топке.

Топка  парогенератора  ДКВР 10-13  имеет  боковые  экраны,  выполненные  из  труб 51х2,5мм с  шагом 80мм, фронтовой и задний экраны, из тех же труб с шагом 130мм. Камера догорания имеет задний  экран,  образуемый  трубами  первого  ряда  конвективного  пучка  с  шагом  110мм  и  2 боковых  экрана  (но 4 грубы с каждой стороны с шагом 80мм).  По конструктивным размерам и характеристикам  топки  выполняем поверочный расчёт теплообмена в топке. Расчёты проводим в соответствии с табл.7.

 Таблица 7.Поверочный расчет теплообмена в  топке