Тепловой расчет котельных агрегатов ДЕ-4-1.4 ГМ

Курсач не мой.doc

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский Федеральный Университет»
Им. Первого президента РФ Б.Н.Ельцина
Теплоэнергетический факультет
Кафедра «Промышленной теплоэнергетики»
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Тепловой расчет парового котла
З.С.270109.27071.КР.10.ПЗ.ТМ
преподаватель: проф. д.т.н. Филипповский Н.Ф.
студент: Демидов А.Ю.
группа: ТГиВ-IV Си-27071 (Екатеринбург ЗФИ)
Задание на курсовую работу.3
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.9
Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания .9
Тепловой баланс котла и расход топлива.10
Тепловой расчет топочной камеры.11
Расчет конвективного пучка.14
Расчет экономайзера.18
Сводная таблица теплового расчета парогенератора.20
Проверочный расчет20
Задание на курсовую работу.
Фамилия студента Демидов А.Ю.
Группа город ТГиВ-IV ЗФИ г.Екатеринбург
Тип котлаДЕ 4 - 14 ГМ
Номинальная производительностьD = 4 тч = 111 кгс
Расчетная производительностьDр= 34 тч = 094 кгс
давление пара в барабанеР = 14 МПа = 14 атм
температура уходящих газов = 139о
топливо по нормативному методу№ 9
температура питательной водыtпв = 89о
температура холодного (горячего) воздухаtхв = 30о
Вид топливаПопутный газ
район Саратов-Москва
низшая теплота сгорания Qнр = 8840 ккалм3 = 3701 МДжм3 = 37010 кДжм3
теоретически необходимое кол-во воздуха
для сжигания 1 м3 газаVо = 978 м3м3
Состав продуктов сгоранияVоRO2 (CO2+SO2) = 105 м3м3
Паровой котёл типа ДЕ 4-14ГМО производительностью 4 тч.
Паровой котёл ДЕ предназначен для выработки насыщенного пара используемого для технологических нужд промышленных предприятий а также систем отопления вентиляции и горячего водоснабжения.
Основные характеристики и параметры котла:
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕ 4-14ГМО
Паропроизводительность тч
Абсолютное давление МПа (кгссм2)
Расход расчетного топлива кгч
КПД (брутто) % не менее
Аэродинамическое сопротивление газового тракта Па (кгсм2) не более
Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта Па (кгсм2) не более
Низшая теплота сгорания МДжкг (ккалкг) расчетная
Присосы воздуха в котле с уравновешенной тягой %
Продолжительность пуска котла от начала розжига до набора номинальной нагрузки из холодного состояния ч не более
Средняя наработка на отказ ч не менее
Установленный срок службы между капитальными ремонтами лет не менее
Полный назначенный срок службы лет не менее
- длина по наружной поверхности балок каркаса и стен обмуровки (L);
- ширина по наружной поверхности балок каркаса и стен обмуровки (В);
- высота от уровня пола котельной до патрубков на верхнем барабане (Н)
- длина по выступающим частям площадок (L1);
- ширина по выступающим частям площадок (В1);
- высота от уровня пола котельной до выступающих частей ограждения площадок (Н1)
Масса котла в объеме поставки кг
Масса транспортабельного блока кг
- количество и мощность горелки Гкалчас
ВДН-8 1000 обмин 11кВт
ДН9 1000 обмин 11 кВт
Газомазутный вертикально-водотрубный паровой котел типа Е (ДЕ) паропроизводительностью 4 тч (рис. 1) предназначен для выработки насыщенного или слабоперегретого пара идущего на технологические нужды промышленных предприятий в системы отопления вентиляции и горячего водоснабжения.
Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны конвективный пучок фронтовой боковые и задний экраны образующие топочную камеру.
Диаметр верхнего и нижнего барабанов – 1000 мм. Расстояние между барабанами – 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Длина цилиндрической части барабанов котла - 2250 мм. Топочная камера котла размещается сбоку от конвективного пучка оборудованного вертикальными трубами развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранных труб - 1790 мм. Глубина топочной камеры составляет - 1930 мм.
Трубы перегородки правого бокового экрана образующего также под и потолок топочной камеры вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана привариваются к верхнему и нижнему коллекторам 1596 мм. Трубы фронтового экрана привариваются к коллекторам 1596 мм.
Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах имеются лазовые затворы. Изготовляются барабаны из стали 16ГС (ГОСТ 5520-69).
В водном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода фосфатов в паровом объеме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды труба непрерывной продувки.
Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения.
Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Перегородка выполнена из плотно поставленных с шагом S=55 мм и сваренных между собой труб 5125 мм. При входе в барабаны трубы разводятся в два ряда. Места разводки уплотняются металлическими проставками и шамотобетоном. Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами 5125 мм развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана – 90 мм поперечный шаг – 110 мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективном пучке устанавливаются продольные ступенчатые перегородки а также изменяется ширина пучка (890 мм).
Контуры боковых экранов и конвективного пучка замкнуты непосредственно на барабаны. Контуры заднего и фронтового экранов котла соединяются с барабаном через промежуточные коллекторы: нижний раздающий (горизонтальный) и верхний – собирающий (наклонный).
В качестве первичных сепарационных устройств первой ступени испарения используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств первой ступени котла применяется дырчатый лист. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются продольные щиты обеспечивающие движение пароводяной смеси сначала на торец а затем вдоль барабана к поперечной перегородке разделяющей отсеки. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно над поперечной перегородкой а по воде – через подпиточную трубу расположенную в водяном объеме.
Плотное экранирование боковых стен (шаг труб S=55 мм) потолка и пода топочной камеры позволяет на котле применить легкую изоляцию в два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 15-20 мм. Обмуровка фронтовой и задней стен выполняется облегченной из шамотобетона 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм.
Отбойные щиты направляющие козырьки жалюзийные сепараторы и дырчатые листы выполняются съемными для возможности полного контроля и ремонта вальцовочных соединений труб с барабаном и самого барабана. Все сепарационные устройства крепятся к полухомутам приваренным к барабану с помощью шпилек и гаек. Разборка и сборка жалюзийных сепараторов и дырчатых листов выполняется поэлементно. Разборка отбойных щитов начинается с нижнего щита. Сборка сепарационных устройств осуществляется в обратной последовательности.
При сборке паросепарационных устройств следует обратить внимание на создание плотности в местах соединения отбойных щитов между собой и в местах крепления их к полухомутам а также в местах присоединения направляющих козырьков к полосе со шпильками: установить новые паронитовые прокладки смазанные графитом.
При необходимости корректировки водно-химического режима котлов ввод фосфатов следует предусмотреть линию между экономайзером и котлом.
На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего коллектора заднего экрана (в случае когда задний экран имеет коллектора). Если задний экран топки выполнен из С-образных 51 мм периодическая продувка котлов совмещена с непрерывной осуществляемой из фронтового днища нижнего барабана: врезку трубопровода периодической продувки рекомендуется выполнить в промежутке между запорным и регулирующим органом на линии непрерывной продувки.
Рис. 1. Конструкция парового котла ДЕ 4-14:
а) продольный разрез; б) горизонтальный разрез (план); в) поперечный разрез: 1 - верхний барабан; 2 - ввод питательной воды; 3 - пароприемный сепаратор; 4 - выход пара; 5 - предохранительный клапан; 6 - манометр; 7 - водомерное стекло; 8 - непрерывная продувка; 9 - периодическая продувка; 10 - нижний барабан; 11 - трубы конвективного пучка. 12 - перегородка; 13 - обдувочный аппарат; 14 - топочная камера; 15 - горелка; 16 - боковой экран; 17 - задний экран; 18 - опускные трубы; 19 - огнеупорный кирпич
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.
Наименование показателя
Коэффициент избытка воздуха
Средний коэффициент избытка воздуха
Действительный объем водяных паров
Действительный объем газов
Объемные доли трехатомных газов
Объемные доли водяных паров
Суммарная объемная доля излучающих газов
Расчеты для таблицы 1 в соответствии с пунктами.
Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания.
IГ = IоГ + (-1) IоВ кДжм3
Тепловой баланс котла и расход топлива.
Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся состоянию котельного агрегата на 1 м3 газа
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
0 = + q2 + q3 + q5 %
где q2 q3 q5 – потери теплоты в процентах.
Рассчитываемая величина
Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива
Потери тепла с уходящими газами
Энтальпия уходящих газов при
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах
Энтальпия холодного воздуха при =30о
Потери тепла от наружного охлаждения
Коэффициент сохранения тепла
Энтальпия насыщенного пара
Энтальпия питательной воды
Энтальпия кипящей воды
Расход продувочной воды
Расчеты для таблицы 3 в соответствии с пунктами.
График «Потери тепла от наружного охлаждения»
Тепловой расчет топочной камеры.
Топочную камеру условно представляем в виде параллелепипеда с высотой 24 м шириной 179 м и глубиной 193 м. Суммарная поверхность стен топочной камеры Fст= 2476 м2. Соответственно объем топочной камеры Vт = 829 м3. Все стены топочной камеры экранированы трубами диаметром 51 мм с шагом 55 мм кроме фронтовой стены. Средняя часть фронтовой стены (примерно половина площади) не экранирована для обеспечения свободного пространства для установки горелки ГМ-45 и лаза в топку. Экраны пода (нижней поверхности) топки для исключения перегрева труб закрыты шамотным кирпичом. Для исключения протока дымовых газов между экранных труб отделяющих топку от конвективного пучка между трубами вварены приставки. Угловой коэффициент для такого экрана х = 10. Часть этого экрана (левого) занимает выходное окно топки за которым расположен конвективный пучок. Коэффициент учитывающий взаимный теплообмен между топкой и поверхностью нагрева (аналог коэффициента «х») для этого случая также равен 10 поэтому при расчете не будем выделять из площади этого экрана выходное окно топки.
Расчет коэффициента тепловой эффективности экранов стен топки.
Площадь экранирования
Коэффициент загрязнения
Коэффициент эффективности
Полная площадь поверхностей топки
Коэффициент тепловой эффективности
Температура холодного воздуха
Температура горячего воздуха
Тепло вносимое в топку воздухом
Полезное тепловыделение в топке
Адиабатная температура горения
Абсолютная адиабатная температура
Относит. положение максимума температуры по высоте топки
Коэффициент ядра факела
Теплонапряжение стен топки фактическое
Теплонапряжение стен топки допустимое
Эффективная толщина излучающего слоя
Температура на выходе из топки предварительная
Энтальпия газов при этой температуре
Температура газов на выходе из топки
Энтальпия газов на выходе из топки
Тепло передаваемое топке излучением
Расчеты для таблицы 5 в соответствии с пунктами.
Расчет конвективного пучка.
Полная поверхность КП
Относительный шаг поперечный
Относительный шаг продольный
Температура газов перед КП
Энтальпия газов перед КП
Температура газов за КП
Энтальпия газов за КП
Тепловосприятие по балансу
Температура насыщения
Средняя температура газов
Средний температурный напор
Средняя скорость газов в пучке
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
Коэффициент ослабления трехатомными газами
Степень черноты газового потока
Температура загрязненной стенки
Коэффициент теплоотдачи излучением
Коэффициент теплоотдачи
Тепловосприятие КП по ур-ию теплообмена
Действительная температура за КП
Действительная энтальпия за КП
Действительное тепловосприятие по балансу
Формулы для таблицы 6 в соответствии с пунктами.
Рис. 2 График определения температуры
газов за конвективным пучком
Расчет экономайзера.
Температура газов на входе
Энтальпия газов на входе
Температура воды на входе в экономайзер
Энтальпия воды на входе в экономайзер
Температура газов на выходе
Энтальпия газов на выходе
Энтальпия воды на выходе
Температура воды на выходе
Температурный напор на входе газов
Температурный напор на выходе газов
Объем газов на 1 кг топлива
Средняя скорость газов
Число труб в горизонтальном ряду
Живое сечение для прохода газов одной трубы
Живое сечение для прохода газов
Поверхность обмена по уровню теплообмен.
Поверхность нагрева одной трубы со стороны газов
Число рядов труб по вертикали
Формулы для таблицы 7 в соответствии с пунктами.
Сводная таблица теплового расчета парогенератора.
температура газов на входе
температура газов на выходе
температура теплоносителя на входе
температура теплоносителя на выходе
«Расчет топки»: Методические указания к курсовому проекту по курсу «Котельные установки» для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург изд. УПИ им.С.М.Кирова 1991.
«Расчет конвективных поверхностей котла»: Методические указания к курсовому проекту по курсу «Теплогенераторные установки» для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург изд. УГТУ-УПИ 1994.
«Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод)»: под редакцией доктора техн наук Кузнецова Н.В. «Энергия» Москва 1973 г.