Паровой котёл ДЕ-10-14ГМ-О с тепловой схемой котельной

Котёл ДЕ-25-14ГМ.dwg

Курсовая работа (ТГУ, пояснительная записка).doc

Типы основные параметры характеристики котла.
Пар котёл – устройство имеющее топку обогреваемая продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенная для получения пара с
давлением выше атмосферного.
Котлы маркируются по ГОСТу 3619 – 82 «Котлы паровые стационарные».
Для стационарных паровых котлов (14 – 24 МПа) и среднего (39 МПа)
давлений этот ГОСТ предусматривает типы и основные параметры приведённые в
табл. 1.1 [1]. При давлениях 14 – 39 МПа используются котельные агрегаты
с естественной циркуляцией производительностью до 160 тч.
С ростом параметров пара в котельном агрегате снижается доля
испарительных поверхностей нагрева (из-за уменьшения скрытой теплоты
парообразования) и соответственно увеличивается роль подогревательных
(экономазейрных) и перегревательных поверхностей. С другой стороны рост
единичной мощности котлоагрегатов требует размещение в топке всё большего
количества испарительных поверхностей нагрева что определяет различие в
компоновке котельных агрегатов низких и средних параметров.
На средние параметры пара (39 МПа и 44 °С) выпускают в основном
котельные агрегаты П – образной компоновки радиационного (экранного) типа с
полностью экранированными топочными камерами и очень малыми радиационно-
конвективными испарительными поверхностями (как правело фестонами).
При низких давлениях 14 и 24 МПа для получения насыщенного или
перегретого пара с температурой 225 – 250 °С применяются вертикально –
водотрубные котлы имеющие помимо топочных экранов развитый конвективный
испарительный пучок. До недавнего времени на эти давления единственным
типом серийно выпускавшихся паровых котлов производительностью от 25 до 20
тч был котёл ДКВР (двухбарабанный вертикально-водотрубный
реконструированный). Эти котлы с естественной циркуляцией двумя
нагреваемыми продольно расположенными барабанами диаметром 1000 мм
поверхности состоят из труб диаметром 51×25 мм. Движение газов в котле
горизонтальное с поворотами или без них. Первоначально разрабатывались для
сжигания твёрдого топлива позднее переведены на сжигание жидкого и
газообразного топлива; имели недостатки:
- большие присосы воздуха
- недостаточная степень заводской поставки
- низкий КПД по сравнению с расчётным.
В настоящее время в ЦКТИ создали серию специализированных вертикально-
водотрубных на давление 14 и 24 МПа паропроизводительностью до 25 тч:
для каменных и бурых углей типа КЕ газомазутных – типа . Они должны со
временем заменить котлы ДКВР. Основные технические характеристики
котлоагрегатов этого типа на давлении 14 МПа по данным ЦКТИ приводятся в
табл. 1.3 и 1.4 [1].
Топливо – природный газ.
C3H8 - пропан = 04 CO2
Низшая теплота сгорания – Q[pic] = 3626 кДжм³
Теоретический объём воздуха – V[pic] = 964 м³м³
Теоретический объём азота – V[pic] = 764 м³м³
Объём сухих 3[pic]атомных газов VRO2 = 103 м³м³
Теоретический объём водяных паров V[pic] = 1083 м³м³
Теплота сгорания сухого газа при н. у. определяется по формуле
Q[pic] = 001(24500H2S + 12600CO + 10800H2 + 35900CH4 + 64000C2H6 +
+ 81300C3H8 + 11900C4H10 + 146000C5H12 + 59000 CmH2n) кДжм³
по этой формуле определяется Q[pic] для нестандартного топлива а
стандартное по таблицам [1].
Объёмы воздуха и продуктов сгорания.
Для определения воздуха необходимого для горения и объёма продуктов
сгорания производятся технические расчёты горения. Они включают четыре
- определение теоретического количества воздуха
- определение действительного количества воздуха
- определение состава продуктов сгорания
- определение энтальпии продуктов сгорания
Все расчёты Vвозд и Vпр.сгор ведутся в метрах на 1м³ сухого газа [pic] при
При сжигании газа теоретическое количество воздуха определяется через
реакции горения компонентов топлива при этом принимают что объём 1 моля
компонентов одинаков тогда:
CO + 05O2 = CO2 ( 1м³CO + 05м³O2 = 1м³CO2
H2 + 05O2 = H2O ( 1м³H2 + 05м³O2 = 1м³H2O
H2S + 15O2 = H2O + SO2 ( 1м³H2S + 15м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2
SmHn + (m + n4)O2 = mCO2 + n2H2O ( 1м³CmHn + (m + n4)м³O2 = =
из % переводим в доли единице тогда получаем
Vo2 = 001[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
тогда количество воздуха (разделив на 021) составит
V[pic] = 0047[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
Топливо объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Состав топлива и теплота его сгорания.
Газообразное топливо – смесь горючих и негорючих газов содержит
некоторые примеси: водяные пары смолы пыль.
Количество газообразного топлива выражается в м³ при нормальных
условиях (760 мм. рт. ст. 0 °С). Состав газа даётся в процентах объёма.
Все расчёты относят к 1м³ сухого газа при н.у. Содержание примесей даётся в
Природный газ состоит из смеси углеводородов в основном из метана CH4
Состав газообразного топлива характеризуется формулой:
CH4 + CmHn + CO + H2 + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100%
Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с
выделением значительного количества тепловой энергии. Основа процесса –
химическая реакция между горючим и кислородом.
Горючее вещество – органическое топливо.
Окислитель – воздух кислород.
Воздух: 21% O2 79% N2
Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются продуктами
Различают высшую и низшую теплоту сгорания Qн Qв [pic] [pic].
Количество теплоты выделившийся при полном сгорании за вычетом теплоты
затраченной на парообразование водяных паров – называется низшей теплотой
V[pic] при сжигании:
- каменный уголь = 3-7 м³кг
Действительное количество воздуха которое подаётся в котёл как
правело больше теоретического т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха
не удаётся часть его проходит транзитом поэтому
Vд > V[pic] и Vд = α V[pic]
α – коэффициент избытка воздуха то есть отношение количества воздуха
действительного к теоретическому. α зависит от вида топлива и от способа
сжигания и составляет α = 101 ÷ 17 причём при сжигании газа и мазута
α = 105 ÷ 11 а при сжигании угля на решётки α = 17. Это всё αт для
В котлах работающих под разряжением в газоходах за топкой α обычно
возрастает из-за присоса холодного воздуха (через неплотности в люках
гляделках обмуровки). В связи с этим в уходящих газах αух > αт
Величина присосов воздуха Δα определяется по [1] и может изменятся Δα
Присосы воздуха в топку входят в величину αт. При работе котла под
надувом (давлением) присосы воздуха отсутствуют в газовом тракте.
Состав и количество продуктом сгорания.
В общем случае в топку котла газообразные продукты сгорания содержат:
CO2 SO2 H2O – продукты полного сгорания
CO H2 CmHn – продукты неполного сгорания
O2 N2 – азот из топлива и воздуха избыточный кислород.
Vг можно выразить равенством:
Vг = VCO2 + VSO2 + VH2O + VCO + VH2 + VCmHn + VO2 + VN2 принято
объединять CO2 + SO2 = RO2 – сухие 3[pic]атомные газы. VRO2 = VCO2 + VSO2
При полном сгорании топлива и α > 1 дымовые газы содержат лишь продукты
полного окисления CO2 SO2 H2O N2 и O2 ( Vг = VRO2 + VH2O + VO2 + VN2
При полном сгорании топлива и α = 1 дымовые газы содержат только CO2 SO2
Vг = VRO2 + VN2 + VH2O ( Vг = Vс.г. + VH2O
Таким образом при горении газообразного топлива необходимо знать:
- теоретическое количество воздуха V[pic]
- теоретический объём продуктов сгорания V[pic]
V[pic] V[pic] = VRO2 + V[pic] + V[pic]
Теоретический объём воздуха 3[pic]атомных газов равен
VRO2 = 0.01 (CO2 + CO + H2S + mCmHn) [pic]
Теоретический объём азота складывается из V азота подавшего в воздухе
V[pic] = V[pic] + V[pic] V[pic] = 079 V[pic] [pic]
V[pic] = [pic] = 001 N2
V[pic] = 079 V[pic] + [pic]
Теоретический объём водяных паров. Складывается из количества:
) образуется при горении водорода
) при испарения влаги из топлива
) при испарения влаги поступившей из воздуха.
V[pic] = 001(H2S + H2 + [pic]CmHn + 0124 dг.тл.) + 00161 V[pic] [pic]
где dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива [pic]
Влагосодержание воздуха принято равным d 0 = 10 [pic]
V[pic] = [pic] = [pic] = 00161V[pic] [pic]
ρвозд = 1293 [p ρ[pic] = 0804 [pic]
Увеличение количества воздуха подаваемого в топку приводит к возрастанию
объёмов продуктов сгорания. При этом избыточный воздух в горении не
участвует объём продуктов сгорания увеличивается за счёт 2[pic]атомных
Теоретический объём 3[pic]атомных газов остаётся неизменным.
Действительный объём сухих газов при полном сгорании топлива:
Vсг. = VRO2 + V[pic] + (α - 1) V[pic]
Действительный объём водяных паров:
VH2O = V[pic] + 00161(α - 1) V[pic]
Суммарный объём продуктов сгорания:
Vг. = VRO2 + V[pic] + (α - 1) V[pic] + V[pic] + 00161(α - 1) V[pic]
Объёмные доли 3[pic]атомных газов и водяных паров определяются по
r RO2 = [pic] и r H2O = [pic]
При использовании типовых топлив значения V[pic] VRO2 V[pic] V[pic]
берутся по таблицам в справочниках. При нестандартных топлив считаются по
Коэффициент избытка воздуха при выходе из топки αт принимаем по
таблице 4. прил. [1]
Коэффициент α за каждой поверхностью определяется суммированием
коэффициента избытка воздуха в топке αт с присосами Δα.
Расчётные значения Δα берутся по табл. 5 прил. [1]
за газоходом 11 + 01 = 12
за экономайзером 12 + 01 = 13.
Теоретические объёмы воздуха и дымовых газов
Наименование величин обознаРасчётная формула РазмерРезуль
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха V[pic]00476[05CO + 05H2 + 15 H2S 964
необходимое для + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём V[pic]079V[pic] + [pic] [pic] 764
Объём сухих VRO2 001[CO2 + CO + H2S + [pic] 103
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём V[pic]001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic]
водяных паров 0124dr] + 00161V[pic] где dr 216
– влагосодержание газообразного
топлива гм³ (учитывается
Объём газов доли 3[pic]атомных газов.
Величина ОбознаРасчётная РазмерГазоходы
чение формула ность
топка газоходЭконома
Коэффициент избытка
воздуха за газоходом α См. п 3-5 - 11 12 13
Коэффициент избытка [pic]
воздуха средний α - 11 15 125
Объём избыточного [pic]
воздуха - (α - 1)V[pic] 0964 1446 2410
Объём водяных паров VH2O V[pic]+
16(α-1)V[p- 2176 2183 2199
Объём прод. сгорания V[pic]VRO2+V[pic]+
V[pic]+(α-1)V- 1181 12299 13279
Объёмная доля сухих r[pic][pic]
[pic]атомных газов - 0087 0084 0078
Объёмная доля водяных r[pic][pic]
паров - 0184 0177 0166
Суммарная объёмная доля rn r[pic]+r[pic]
[pic]атомных газов - 0271 0261 0244
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащего в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
При выполнении расчётов принято энтальпию относить к 1кг твёрдого или
жидкого топлива или 1м³ при н.у. газообразного топлива.
- I H [pic] относятся к вазообразным продуктам и воздуху
- i h t – к теплоносителям (пар или вода)
Энтальпия теоретического количества воздуха равна
I[pic] = V[pic](св[pic]) [pic] где
св – удельная теплоёмкость влажного воздуха
[pic] – температура воздуха °C
Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания подсчитывается как сумма
энтальпий смеси газов при температуре .
I[pic] = (VRO2 · CRO2 + V[pic] · CN2 + V[pic])[pic] = VRO2(c[pic])RO2 +
V[pic](c[pic])N2 + +V[pic](c[pic])H2O [pic]
(c[pic])RO2 N2 H2O – соответственно энтальпии одного м³ из табл. [1]
[pic] - температура продуктов сгорания
При действительном количестве воздуха энтальпия продуктов сгорания
будет равна сумме энтальпии теоретического объёма и энтальпии избыточного
Iг = I[pic] + (α - 1) I[pic]
Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева Температура заЭнтальпия кДжкг
коэф. Избытка в-ха за пов-ю °C
I[pic] I[pic] (α-1)I[pI[picI[pic]
Топочная камера 2100 38004 30366 3037 - 41041
α = 11 1900 34017 27291 2729 - 36746
Котельный пучок 900 14786 12060 2412 - 17198
α = 115 700 11199 9177 1835 - 13034
Экономайзер 300 4575 3817 1145 - 5720
α = 125 100 1490 1253 376 - 1866
Тепловой баланс котельного агрегата.
На основании теплового баланса котла определяется КПД и необходимый
расход топлива. Тепловой баланс составляется на 1кг (м³) при н.у. топлива и
представляет собой равенство между поступившем в агрегат количеством тепла
Q[pic] и суммой полезно истраченного тепла и тепловых потерь.
Q[pic] = Q[pic] + [pic]Qпот
Q[pic] на 1кг твёрдого или жидкого или 1кг м³ газообразного топлива
Q[pic] = Q[pic] + Qв.вн. + iтл. где
Qв.вн. - учитывается лишь при внешнем подогреве воздуха;
iтл. - учитывается только при подогреве газа.
Для данного расчёта Q[pic] = Q[pic]
Потери теплоты в КА обычно представляют
потеря с теплом шлака q6 вводится в расчёт для твёрдых топлив.
Потери тепла от химической неполноты сгорания q3 принимается по табл.
Потери тепла с уходящими газами определяется как разность энтальпий
продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха
I[pic] определяется по п. 4.2 [1]
I[pic] определяется по I – диаграмме.
Температура уходящих газов выбирается по п. 2.9 [1].
КПД котельного агрегата
[pic] = 100 - [pic]q[pic] %
Полное количество тепла полезно отданного в котёл
Qка = Д(iп - iп.в.) + Д(iкип - iп.в.) + Qот. кВт где
Д – паропроизводительность [pic]
iп – энтальпия пара после котла [pic]
iкип – энтальпия кипящей воды в барабане котла [pic]
iп.в. – энтальпия питательной воды [pic]
[pic] = [pic] ( В = [pic] где
Коэффициент сохранения тепла учитывающий потери от наружного
Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic]
топлива Q[pic]Q[pic] (по 4.2) 36260
От химич. недожога q[pic]Табл. 3 прил. % 05
От механич. недожога q[pic]- % -
В окружающую среду q[pic]Табл. 4.1 % 17
Температура уходящих [pic]
газов По п. 2.9 °С 160
Энтальпия I[pic]По I- диагр. [pic]
теоретического объёма I[pic]По I- диагр. [pic] 376
Потери тепла с [pic] [pic]
уходящими газами q[pic] % 72
Коэффициент полезного
действия котельного [pic]100-[pic] % 100-72-05-17 906
Расчётная D[pic] [pic]
паропроизводительность Задание табл. 1.7 278
Давление насыщенного P[pic]
пара Задание табл. 1.7МПа 14
Энтальпия насыщенного i[pic] [pic]
пара Прил. табл. 7 2790
Энтальпия кипящей воды i[pic] [pic]
в барабане котла Прил. табл. 7 830
Температура питательнойt[pic]
воды Задание табл. 1.1°С 100
Энтальпия i[pic] 4187· t[pic] [pic] 4187·100
Расход воды на продувкуD[pic]005 D[pic] [pic]
Тепло полезно Q[pic]Д(i[pic]-i[pic]) 278(2790-419) +
используемое в агрегате + + кВт + 0139(830-419) 6649
Полный расход топлива [pic] [pic] [pic]
Расчётный расход [pic]
топлива В[pic]-- -- -
Коэффициент сохранения φ [pic] [pic]
Виды компоновок котлов.
Основные компоновки бывают 4[pic] видов:
) Горизонтальной ориентации т.е. газ движется горизонтально параллельно
полу. Это котлы ДКВР ДЕ КЕ.
) Вертикальной ориентации.
) Башенной ориентации (ПТВМ).
) Многоходовой ориентации.
Поверхности нагрева расположенные на стенах топки называются
экранами. Они могут быть из гладких труб или газоплотные.
Гладкотрубные экраны.
Состоят из панелей а панели из гладких труб.
Трубы в топке получают теплоту излучением от факела и эффективность
излучения зависит от взаимного расположения труб и изоляции.
Излучение зависит от углового коэффициента [pic].
Могут быть выполнены из плавниковых или мембранных. При естественной
циркуляции мембранные трубы делают большого размера 50×5 60×6 и
Поверочный расчёт топки включает:
) Определение теоретической температуры сгорания
) Определение действительной температуры газов на выходе из топки.
) Определение количества тепла переданное излучением экраном топки.
Конструктивные характеристики топки.
Они определяются по эскизу топки с размерами. Границами активного
объёма топки являются осевые плоскости экранных труб. В выходном сечении
топки граница проходит оп оси трубы первого ряда фестонов или котельного
пучка. Нижняя граница (под) при наличии холодной воронки проходит по
плоскости на половине высоты холодной воронки. Объём топки определяют между
поверхностями стенок. Для каждого котла есть данные в справочнике Vт Fст.
Полная поверхность Fст топки вычисляют по размерам всех поверхностей
ограничивающих топку.
Соотношение между площади зеркала горения и полной поверхностью стен
R – площадь горения слоя топлива м².
В камерных топках ρ = 0.
Эффективная толщина излучаемого слоя в топке S = 36 [pic]
Эмпирический параметр М учитывающий относительное положение ядра факела по
М = 054 – 02т для газа и мазута
т =[p Hг – общая высота топки.
Площадь стен занятой экранами рассчитывают как произведение расстояние
между осями крайних труб на освещен. длину трубы l м.
Fст = Fпл = в · l м².
Радиационная поверхность нагрева Hл = Fпл · x м²
x – угловой коэффициент экрана определяется по монограмме [1].
Коэффициент тепловой эффективности экрана = x ·
– коэффициент учитывающий загрязнение экрана т.к. x = [pic]
Hл – приводится в справочниках – коэффициент из [1].
Температура на выходе из топки:
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
камеры. Vт Табл. 1.4 [2] м³ 171
стен топки Fст Табл. 1.4 [2] м² 415
Эффективная толщина 36[pic] [pic]
излуч. слоя S м 148
характеризующий [pic] с. 50 п. 5.7 [2] - 03
Эмпирический 054 – 02 ·
параметр М [pic] - 054 – 02 · 03 048
пов-ть нагрева Hл Табл. 1.4 [2] м² 390
Средний коэф. [pic] [pic]
тепловой [pic] - 0611
загрязнения экрана с. 51 табл. 5.3 - 065
Тепловое напряжен. q[pic] [pic] [pic] [pic]
топочного объёма 4283
Тепло вносимое в Q[pic] α[pic] · I[pic] [pic]
топку воздухом 11 · 376 4136
Полезное Q[pic] [pic] [pic]
тепловыделение в 36492
Теоретическая [pic] По I- диагр.
температура сгорания °С 1880
Температура газа на [pic] Принята
выходе из топки предварительно 1100
Энтальпия газов на [pic] По I- диагр. [pic]
выходе из топки 20017
Объёмная доля [pic]
Суммарная объёмная [pic]
доля 3[pic]атомных 0271
Давление в топочной p Принята
камере предварительно МПа 01
Произведение [pic] P · r[pic]· S МПа·
·м 01 · 0271 · 0040
ослабления лучей К[pic] Номограмма 3 [2] 79
Соотношение [pic] 012(14·94+26·
соединений углерода 012 mn CmHn - ·28+38·08+410299
и водорода · ·03+512·01)
Коэффициент 03(2-α[pic])·(1[pic] 03(2-11)·(16·
ослабления лучей К[pic] 6· ·[pic]-05)·299 137
сажистыми частицами ·[pic]-05)·[pic]
Показатель степени (Kг·rn+ Kc)·p·S (79·0271+137)·
Степень черноты a[pic]
светящейся части 1-е[pic] - 1-е[pic] 0405
Показатель степени Kг·rn·p·S - 79·0271·01·140317
несветящейся части 1-е[pic] - 1-е[pic] 0272
Степень черноты a[pic] m· 012·0405+(1-
факела a[pic]+(1-m)a[pic- -012)·0272 0288
Коэффициент m Табл. 5.4 [2] - 012
Степень черноты a[pic] [pic] [pic]
Средняя суммарная [pic] [pic] [pic] [pic]
Температура на [pic] (Ф.1)( (Ф.1)( 1091
Энтальпия газа на [pic] По I- диагр. [pic] 19950
Количество тепла Q[pic] [pic] [pic] 098(36492- 16211
восприн. в топке -19950)
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются 2[pic]
уравнения: а) уравнение теплового баланса и б) теплообмена.
а) В уравнение теплового баланса тепло воспринятому паром водой или
воздухом. Тепло отданное дымовыми газами:
[p I и I - энтальпия газов на
входе в поверхность и выходе из неё [p Δα I[pic] - тепло вносимое
присасываемым воздухом [pic]
Тепло воспринятое обогреваемой средой в следствии охлаждения газов:
- для воздухоподогревателя [pic] где
Δα[pic] - присос воздуха в воздухоподогревателе.
- для экономайзера [p
В[p i i - энтальпия пара или воды на
выходе или входе в пов-ть.
б) Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое расчётной пов-ю конвекцией и излучением отнесённое
к 1м³ топлива [p k – коэф. теплоотдачи [p Δt – температурный
напор °С; H – расчётная пов-ть нагрева м²
[pic] - толщена и теплопроводность слоя загрязнения на наружной пов-ти
трубы; [pic]- толщена и теплопроводность слоя накипи на внутренней пов-ти
труды; [pic]- толщена и теплопроводность металлической стенки трубы α1 –
коэф. теплоотдачи от газов к стене [p α2 – коэф. теплоотдачи от стенки
Поверочный расчёт конвективных пучков
Наименование Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Температура газов на[pic]
входе в пов-ть Из расчёта попки °С 1091
Энтальпия [pic] По I- диагр. [pic]
сечения на проходе F Стр. 26 [3] м² 041
Расч. пов-ть нагреваH[pic] [3] м² 11769
Шаг труб попер. S[pic] Из черт. м 011
Продольный S[pic] Из черт. м 009
труб d Из черт. м 0051
Эффективная толщена [pic] [pic]
изол. слоя S м 0177
Относительный попер.[pic] [pic] [pic]
Продольный шаг [pic] [pic] [pic]
Температура газов на Принята
выходе из конв. [pic] предварительно °С 300 500
Энтальпия [pic] [pic]
Тепло отданное по Q[pic] [pic] [pic]
балансу 098(19950-5331435710660
Температура кипящей t Табл. 7 [2]
воды P=14 МПа °С 195 195
Разность темп. [pic] [pic]
средняя большая °С 1091 – 195 896 896
меньшая [pic] [pic] 300 – 195
°С 500 – 195 105 305
Температурный напор [pic] [pic] [pic] [pic]
Средняя температура [pic] [pic] 369 + 195
газов - 549 + 195 564 744
Средняя скорость [pic] [pic] [pic][pic]
газов w[pic] 186 226
Коэф. теплоотд. [pic] Номограмма 7 [pic]
конвекцией прил. [2] 100·10·10·1107 114
Температура наружнойt[pic] [pic]t + Δt
пов-ти загрязнённой Δt = 25 °С 195 + 25 220 220
Произведение [pic] [pic] 01·0261·017
Номограмма по [pic]
Коэффициент К[pic] [pic] 345 305
Оптическая толщина К[pic]·[pic]
слоя S - 345·0261·01016 014
Степень ч-ты а Номограмма 2
газового потока прил. [2] - 014 013
Коэф. теплоотдачи [pic] Номограмма 11 [pic] 55·014·096
излучением прил. [2] 89·013·098 74 13
Коэф. тепловой п. 6.27 [2]
эффективности [pic] - 085 085
Коэф. теплопередачи · α[pic] 085·109
К - 085·119 92651011
Коэф. теплопередачи [pic] [pic] 095(107+74)
от газов к стенке - 095(114+113)109 119
Тепловосприятие Q[pic] [pic] [pic] [pic][pic]
Температура газов за[pic] По графику
конвективным пучком °С 245 245
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] 098(19950-
-4700+01·376)1498114981
В экономайзере пит. вода подогревается а иногда происходит и
частичное её испарение. Наличие экономайзера обеспечивает охлаждение
продуктов сгорания и тем самым повышает КПД котла.
В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят:
В некипящих экономайзерах недогрев воды до кипения составляет 20 – 40
°С. В зависимости от металла экономайзеры бывают чугунные и стальные.
В чугунных не допустимо кипение воды т.к. это приводит к
гидравлическому удару и разрушению. Чугунные экономайзеры работают при p ≤
кгссм² (24 МПа). Плюс чугунного экономайзера – долговечен т.к. не
Стальные экономайзеры могут быть и кипящие и некипящие работают при
любом давлении. Выполняются из гладких или оребрённых труб. Пов-ти нагрева
ст. экономайзера набираются из змеевиков располагаемых в шахматном
порядке а концы объединяют коллекторами.
Чугунный экономайзер состоит из ребристых стандартных чугунных труб.
Концы труб соединены коленом – «калачом» и бывают разной длины.
Чугун. вод. экон. ВТИ – это пов-ть нагрева собранная из горизонтально
лежащих труб с наружным диаметром 76 х 8 мм на к-х поперечные рёбра
квадратной формы размером 150 х 150 расположенные с шагом по длине 25мм.
Каждая из труб соединена с другим чугунным коленом (калачом) так что
вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда а затем перепускается
в следующий ряд а затем направляется в барабан котла.
Ребристые трубы по концам имеют прямоугольный фланец с канавкой.
Фланцы образуют боковые стенки а для исключения присосов воздуха в
канавках прокладывают шнур.
Число труб в рядах выбирается из условия скорости азов 6 – 9 мс а
число горизонтальных рядов выбирается из условия необходимой пов-ти
Экономайзеры могут выполнятся из одной колонки или из двух.
Поверочный расчёт экономайзера
Температура газа на [pic] [pic]
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic]
Температура газов на[pic] Предвор.
Энтальпия на выходе [pic] [pic]
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] 098(4700-
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.6 [2] Шт. 5
Живое сечение для F[pic]·Z[pic]
прохода газов F м² 0120·5 06
Площадь пов-ти H[pic] Номограмма 12 м²
нагрева 1-ой трубы 295
труб n Табл. 1.6 [2] Шт. 16
Площадь нагрева H H[pic] · n · м² 295·16·5 236
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic] 278+014 296
Темпера воды на [pic] [pic] = [pic]
Энтальпия [pic] 4187·[pic] [pic]
Количество тепла воспринятое водой по балансу:
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] [pic]
Темпера воды на [pic] [pic]4187
выходе °С 5304187 127
средняя большая °С 244 – 127 117
меньшая [pic] [pic]
Температура [pic] [pic] [pic]
Параметр р [pic] [pic]
Коэффициент Номограмма 16 [2]
Температурный напор [pic] ·Δt[pic]
Средняя температура [pic] [pic] [pic]
Средняя скорость w[pic] [pic] [pic]
Коэф. теплопередачи к Номограмма 12 [pic]
[pic] 165 · 105 173
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] [pic]
уровня теплообмена 1718
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]
тепловосприятий % 107
Q[pic] и Q[pic] отличаются более чем на 2%. Расчёт повторяется при повт.
Энтальпия на выходе [pic] По I- диагр.
меньшая [pic] [pic] °С 155 – 100 55
[pic] 164 · 105 1722
уровня теплообмена 1630
тепловосприятий % 1015
Уточнение теплового баланса К.А.
уходящими газами q[pic] % 69
полезного действия [pic] 100-[pic] % 100-(69+05+17)909
котельного агрегата
Полный расход [pic] [pic] [pic]
Невязка теплового [pic] [pic] [pic]
Относительная [pic] [pic]
невязка баланса % 045
Невязка баланса менее 05 % расчёт К.А. окончен.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). [1]
Тепловой расчёт котельных агрегатов (учебное пособие) [2]
А.С. Попов И.Л. Дунин. Ростов – на – Дону 1991
Отопительные и производственные котлы [3] Бузников.

moya poyasnitelnaya (2).doc

1. Компоновка и основные технические характеристики паровых котлов
низкого и среднего давления типа ДЕ.
Компоновка котла – это взаимное расположение его основных частей
(топки газоходов) и поверхностей нагрева в потоке продуктов сгорания.
Компоновка котельных агрегатов зависит в основном от рода сжигаемого
топлива паропроизводительности и параметров вырабатываемого пара.
При реконструкции котла часто приходится выбирать соответствующий тип
топочной камеры экономайзера. Для этого необходимо знать принципы
рационального построения тепловой схемы котлоагрегата.
1. Типы основные параметры характеристики котла.
Паровой котёл – устройство имеющее топку обогреваемое продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара с
давлением выше атмосферного и с использованием этого пара вне самого
Котлы маркируются по ГОСТу 3619 – 82 «Котлы паровые стационарные».
Для стационарных паровых котлов (14 – 24 МПа) и среднего (39 МПа)
давлений этот ГОСТ предусматривает типы и основные параметры приведённые в
табл. 1.1 [1]. При давлениях 14 – 39 МПа используются котельные агрегаты
с естественной циркуляцией производительностью до 160 тч.
С ростом параметров пара в котельном агрегате снижается доля
испарительных поверхностей нагрева (из-за уменьшения скрытой теплоты
парообразования) и соответственно увеличивается роль подогревательных
(экономазейрных) и перегревательных поверхностей. С другой стороны рост
единичной мощности котлоагрегатов требует размещение в топке всё большего
количества испарительных поверхностей нагрева что определяет различие в
компоновке котельных агрегатов низких и средних параметров.
На средние параметры пара (39 МПа и 440 °С) выпускают в основном
котельные агрегаты П – образной компоновки радиационного (экранного) типа с
полностью экранированными топочными камерами и очень малыми радиационно-
конвективными испарительными поверхностями.
При низких давлениях 14 и 24 МПа для получения насыщенного или
перегретого пара с температурой 225 – 250 °C применяются вертикально –
водотрубные котлы имеющие помимо топочных экранов развитый конвективный
испарительный пучок. До недавнего времени на эти давления единственным
типом серийно выпускавшихся паровых котлов производительностью от 25 до 20
тч был котёл ДКВР (двухбарабанный вертикально-водотрубный
реконструированный). Движение газов в котле горизонтальное с поворотами или
без них. Первоначально разрабатывались для сжигания твёрдого топлива
позднее переведены на сжигание жидкого и газообразного топлива имели
- большие присосы воздуха
- недостаточная степень заводской поставки
- низкий КПД по сравнению с расчётным.
В настоящее время Бийский котельный завод выпускает серию паровых
котлов работающих на различных видах топлива. В качестве топлива
используют каменный и бурый уголь антрацит природный и сжиженный газ
мазут нефть и местные виды топлива в том числе – торф древесные отходы
низкосортные угли. Для сжигания каменных и бурых углей выпускают котлы типа
КЕ для сжигания газа и мазута – типа ДЕ.
2. Паровые газомазутные котлы типа ДЕ.
Эти котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого до
температуры 225 оC пара используемого на технологические нужды. Котлы
этого типа выпускаются на номинальную паропроизводительность 4; 65; 10;
; и 25 тч при рабочем давлении 14 и 24 МПа (14 и 24 кгссм2).
Конструктивной особенностью таких котлов является размещение топочной
камеры сбоку конвективного пучка образованного вертикальными трубами
развальцованными в верхнем и нижнем барабанах всех типоразмеров котлов.
Диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм расстояние между
барабанами 2750 мм для экранов и конвективного пучка применены трубы 50
Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб 1790 мм
средняя высота топочной камеры 2400 мм. От конвективного пучка топочная
камера отделена газоплотной перегородкой из труб 51 х 25 мм поставленных
с шагом 55 мм и сваренных между собой. Концы труб осажены до диаметра 38
В задней части перегородки имеется окно для входа газов в конвективный
пучок. Перегородка у барабанов в месте обсадки труб уплотняется установкой
чугунных гребенок примыкающих к трубам и барабану. Коллекторы
привариваются к верхнему и нижнему барабанам.
Котлы 4; 65 и 10 тч имеют в конвективных пучках продольные
перегородки что обеспечивает разворот газов в пучке и выход их через
заднюю стенку котла. Эти котлы не имеют ступенчатого испарения. На котле с
паропроизводительностью 4 тч перед пароприемным потолком устанавливается
горизонтальный жалюзийный сепаратор.
Обмуровка боковых стен котла выполнена натрубной толщиной 25 мм и
состоит из шамотобетона по сетке и изоляционных плит общей толщиной 100 мм
с креплением их также на трубах котла. Обмуровка фронтовой и задней стен
для котлов паропроизводительностью 4; 65 и 10 тч состоит из шамотобетона
толщиной 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм.
Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи натрубная
обмуровка покрывается металлической листовой обшивкой которая приварена к
обвязочному каркасу.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стандартные
чугунные экономайзеры.
Котлы ДЕ-4; ДЕ-65 и ДЕ-10 имеют по две модернизированные горелки ГМГ-
Топливо объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
1 Состав топлива и теплота его сгорания.
Газообразное топливо – смесь горючих и негорючих газов содержит
некоторые примеси: водяные пары смолы пыль.
Количество газообразного топлива выражается в м³ при н.у. (760 мм. рт.
ст. 0 °С). Состав газа даётся в процентах объёма. Все расчёты относят к
м³ сухого газа при н.у. Содержание примесей даётся в гм³.
Природный газ состоит из смеси углеводородов в основном из метана CH4
Состав природного газа (газообразного топлива) характеризуется
CH4 + CmHn + CO + H2 + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100% где
CmHn: C2H6 -этан C4H10 -бутан
C3H8 - пропан C6H12 -пентан.
Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с
выделением значительного количества тепловой энергии. Основа процесса –
химическая реакция между горючим и кислородом.
Горючее вещество – органическое топливо.
Окислитель – воздух кислород.
Воздух: 21% O2 79% N2
Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются
продуктами сгорания или дымовыми газами.
Важнейшей характеристикой любого топлива является теплота сгорания
т.е. количество тепла которое выделилось при сжигании единицы массы или
Различают высшую и низшую теплоту сгорания
Если образовавшиеся при полном сгорании топлива водяные пары
конденсируются то выделившееся количество теплоты называется высшей
теплотой сгорания и обозначают Qсв или Qds [pic] [pic].
А если водяные пары не конденсируются то тогда эта теплота сгорания –
низшая и обозначается Qсн или Qid [pic] [pic].
3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания.
Для определения воздуха необходимого для горения и объёма продуктов
сгорания производятся технические расчёты горения. Они включают четыре
определение теоретического количества воздуха
определение действительного количества воздуха
определение состава продуктов сгорания
определение энтальпии продуктов сгорания
Все расчёты объемов воздуха и продуктов сгорания ведутся в м3 на 1м3
сухого газообразного топлива при нормальных условиях и обозначают:
При сжигании газа теоретическое количество воздуха определяется через
реакции горения компонентов топлива при этом принимают что объём 1 моля
компонентов одинаков тогда:
) CO + 05O2 = CO2 ( 1м³CO + 05м³O2 = 1м³CO2
) H2 + 05O2 = H2O ( 1м³H2 + 05м³O2 = 1м³H2O
) H2S + 15O2 = H2O + SO2 ( 1м³H2S + 15м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2
) CmHn + (m + n4)O2 = mCO2 + n2H2O ( 1м³CmHn + (m + n4)м³O2 =
Т.к. количество горючих газов в топливе дается в % переведем все
количества в доли т.е. х 001. Тогда теоретическое количество кислорода
VHo2 = 001[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
тогда теоретическое количество воздуха необходимого для горения получим
разделив это уравнение на 021 составит:
VOH = 00476[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
4 Действительное количество воздуха.
Действительное количество воздуха которое подаётся в котёл как
правило больше теоретического т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха
с топливом не удаётся часть его проходит транзитом поэтому:
α – коэффициент избытка воздуха т.е. отношение количества воздуха
действительного к теоретическому. α зависит от:
- вида сжигаемого топлива;
- конструкции топки и т.д.
Для котлов α = 101 – 17 – для котлов т.е. при сжигании газообразного и
α = 105-15 (газ мазут)
При сжигании твердого топлива в слое:
В КУ работающих под разряжением в газоходах за топкой α воздуха
обычно возрастает из – за присосов холодного воздуха через неплотности в
мочках гляделках и обмуровки поэтому αух > αт т.е. αух = α т + ΣΔ
α где Δ α- присосы воздуха
Δ α= 0-02 определяется по нормативному методу [1].
При работе котлов под наддувом в газовом тракте (т.е. под давлением)
присосы отсутствуют.
Присосы воздуха в газоходы котла нежелательны т.к.:
- они приводят к снижению температуры газа ( ухудшается теплопередача);
- увеличивается объем газа и вследствие этого повышается расход энергии
на удаление продуктов сгорания.
5 Состав и объем продуктов сгорания.
В общем случае в топке котла газообразные продукты сгорания содержат:
CO2 SO2 H2O – продукты полного сгорания
CO H2 CmHn – продукты неполного сгорания
O2 N2 – азот из топлива и воздуха избыточный кислород.
При этом объем газа Vг можно выразить равенством:
VHг = VHCO2 + VHSO2 + VHH2O + VHCO + VHH2 + VHCmHn + VHO2 + VHN2
принято объединять количество CO2 и SO2 обозначая их RO2 - сухие
[pic]атомные газы т.е.:
VHRO2 = VHCO2 + VHSO2
При полном сгорании топлива и α > 1 дымовые газы содержат лишь
продукты полного окисления горючих элементов.
α>1: CO2 SO2 H2Oа также N2 и O2 (
При полном сгорании топлива и α = 1 дымовые газы не содержат O2 и
состоят только из CO2 SO2 H2O и N2 и тогда состав газа равен:
VHг = VHRO2 + VHN2 + VHH2O ( VHг = VHс.г. + VHH2O ( при н.у.)
Теоретический объём продуктов сгорания.
VНГ= VНRO2 + VНН2О + VНN2.
При α=1 т.е. в продуктах сгорания VO2 =0;
) теоретический объем сухих 3хатомных газов:
VHRO2 = 0.01 (CO2 + CO + H2S + mCmHn) [pic]
) теоретический объём азота:
Он складывается из объема азота в подаваемом воздухе и объема азота в
VHON2 = V[pic] + V[pic] VHON2 = 079 VHO + 001N2 [pic]
) теоретический объём водяных паров :
Наличие водяных паров в продуктах сгорания обусловлено:
- испарением влаги из топлива;
- испарения влаги из воздуха.
VHOH2O = 001(H2S + H2 + [pic]CmHn + 0124 dг.тл.) + 00161 VHO [pic]где
Количество влаги образовав - испарение влаги
шейся в рез-те горения водо - из топлива
dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива [pic].
Влагосодержание воздуха принято равным d 0 = 10 [pic] если
отличается то вводят поправку: dг.тл. при ρ[pic] = 0804 [pic] (
плотность 1кг водяных па- ров при н.у.)
VтOH2O будет равно: dг.тл. 1000 ρн.у.[pic]= dг.тл. 1000* 0804 =
124* dг.тл. = 001*0124 dг.тл.
Объем Vо[pic] = d *VHO* ρвозд 1000*0804 = 10*1293* VHO 1000*0804 =
при ρвозд = 1293 [p d 0 = 10 [pic].
Увеличение количества воздуха подаваемого в топку приводит к
возрастанию объёмов продуктов сгорания при этом избыточный воздух в
горении не участвует объём продуктов сгорания увеличивается за счёт
[pic]атомных газов (N2 O2).
Теоретический объём сухих 3[pic]атомных газов остаётся неизменным
тогда действительный объём сухих газов при полном сгорании топлива равен:
VHсг. = VHRO2 + VHON2 + (α - 1) VHO.
6 Действительный объём водяных паров.
VHH2O = VHOH2O + 00161(α - 1) VHO м3м3 тогда суммарный
(действительный) объём продуктов сгорания будет равен:
VHг. = VHRO2 + VHON2 + (α - 1) VHO + VHOH2O + 00161(α - 1) VHO
Объёмные доли 3[pic]атомных газов и водяных паров определяются по
r RO2 = [pic] и r H2O = [pic]
При использовании типовых топлив значения V[pic] VRO2 V[pic] V[pic]
берутся по таблицам в справочниках. При нестандартных топлив считаются по
Коэффициент избытка воздуха при выходе из топки αт принимаем по
таблице 4. прил. [1]
Коэффициент α за каждой поверхностью определяется суммированием
коэффициента избытка воздуха в топке αт с присосами Δα.
Расчётные значения Δα берутся по табл. 5 прил. [1]
за газоходом 11 + 01 = 12
за экономайзером 12 + 01 = 13
Топливо № 4 – природный газ
Состав газа по в % объему:
CH4 - метан = 989 C4H10 –
C2H6 - этан = 03 C5H12
C3H8 - пропан = 01 CO2 = 02
Низшая теплота сгорания – Q[pic] = 35880 кДжм³ (8570 ккалм3)
Теоретический объём воздуха – V[pic] = 952 м³м³
Теоретический объём азота – V[pic] = 752 м³м³
Объём сухих 3[pic]атомных газов VRO2 = 100 м³м³
Теоретический объём водяных паров V[pic] = 215 м³м³
Таблица№1: Теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания.
Наименование величин обозначеРасчётная формула РазмерРезуль
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха VНO 00476[05CO + 05H2 + 15 H2S 952
необходимое для + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём VНON2 079V[pic] + 001N2 [pic] 752
Объём сухих VНRO2 001[CO2 + CO + H2S + [pic] 100
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём VНOH2O 001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic] 215
водяных паров 0124dr] + 00161V[pic] где
dr – влагосодержание
газообразного топлива гм³
(учитывается если оно задано)
Таблица№2: Объём газов доли 3[pic]атомных газов.
Величина ОбознаРасчётная РазмеГазоходы
чение формула рност
топка газоходЭконома
Коэффициент избытка 11 12 13
воздуха за газоходом α - -
Коэффициент избытка [pic] 11 115 125
воздуха средний α -
Объём избыточного [pic]0952 1428 238
воздуха - (α - 1)V[pic]
Объём водяных паров VH2O V[pic]+ 2165 2173 2188
Объём прод. сгорания Vг VRO2+V[pic]+ 11637 12121 13088
Объёмная доля сухих r[pic][pic] 0086 0083 0076
[pic]атомных газов -
Объёмная доля водяных r[pic][pic] 0186 0179 0167
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащееся в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
При выполнении расчётов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания
относить к 1кг твёрдого или жидкого топлива или 1м³ (при н.у.)
газообразного топлива.
- i h t T - к теплоносителям (пар или вода)
Энтальпия теоретического количества воздуха равна:
I[pic] = V[pic](с[pic])в [pic] где
с – удельная теплоёмкость;
с[pic]- энтальпия 1 м3 влажного воздуха.
Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания подсчитывается как
сумма энтальпий смеси газов при температуре .
С достаточной точностью принимают энтальпию дымовых газов RO2 по CO2
т.к. считают что SO2 мало и весь объем RO2 относят к CO2.
Iо.г. = VНRO2(c[pic])CO2 + VHO.N2 (c[pic])N2 + +VHOH2O (c[pic])H2O
при α>1 энтальпия действительного количества продуктов сгорания
будет равна сумме энтальпии теоретического объёма и энтальпии избыточного
I = IО.Г + (α - 1) IО.В где
результаты расчета энтальпий при действительных значениях α за каждой
поверхностью αi размещают в таблице № 3:
Таблица№3: Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева Температура заЭнтальпия
коэф. Избытка в-ха за пов-ю °C
I[pic] I[pic] (α-1)I[pI[pic]
Топочная камера 1900 33596 27598 27598 36356
Котельный пучок 900 14619 12214 24428 16451
Экономайзер 300 4521 3837 11511 5480
Тепловой баланс котельного агрегата.
При работе парового котла теплота поступившая в котел расходуется на
выработку полезной теплоты в виде пара или горячей воды и на покрытие
различных потерь теплоты.
Тепловой баланс котла - это равенство между приходом и расходом тепла.
Тепловой баланс составляется на 1кг (м³) при н.у. топлива при
установившемся режиме.
Тепловой баланс – это равенство между поступившем в котел количество
тепла с топливом Qр теплом вносимым в топку воздухом Qв.вн и теплом
парового дутья Qф и суммой полезно использованного тепла Qпол и тепловых
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
Qр + Qв.вн + Qф = Qпол + Σ Qпот или
Qр + Qв.вн + Qф = Q[pic] + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 +Q6 кДжкг (кДжм3 ) где
Qр - поступившая теплота с топливом (располагаемая);
Qв.вн – теплота вносимая в топку воздухом;
Qф – теплота вносимая паровым (форсуночным) дутьем;
Σ Qпот (Q2 + +Q6) – потери теплоты:
Q2 = Qух – потеря теплоты с уходящими газами;
Q3 = Qхн – потеря тепла от химического недожога;
Q4 = Qмн – потеря тепла от механического недожога;
Q5 = Qно – потеря тепла от наружного охлаждения внешних ограждений
Q6 : Q6шл = Qфш – потеря с физической теплотой шлаков;
Q6охл =Qохл – потеря тепла с охлаждающими балками.
В левой части основной составляющей является располагаемая теплота
топлива которая определяется по уравнениям:
Qр = Qdi + iтл. кДжм3 где
Qdi - низшая теплота сгорания газообразного топлива.
Обычно принято потери теплоты выражать в % от располагаемой теплоты
Если Qприх = Qр тогда Qр = Q[pic] + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 +Q6 разделим обе
части этого уравнения на Qр и получим:
= Q[pic] Qр + Q2 Qр + +Q6 Qр
И т.к. принято что qi = Qi Qр*100% то получим:
q1= Q[pic] Qр*100% - доля топлива (теплоты) полезно использованная
при сжигании топлива.
Полное количество тепла полезно использованное в котле низкого и
среднего давления для котла без пароперегревателя:
Qк = Dнп (i"s - iпв ) + Dпр (i's - iпв ) кВт где
Qк – полное количество полезно использованной теплоты кВт;
Dнп Dпр – соответственно количество выработанного насыщенного пара и
расход воды на продувку кгс;
iпв – энтальпия питательной воды кДжкг
i"s i's – соответственно энтальпия насыщенного пара при давлении Pк в
барабане и кипящей воды кДжкг
Таблица№4: Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic] - 35880
топлива Qр Qid (при iтл =0 )
От химич. недожога q[pic]Табл. 2 (прил.) %
От наруж. охлаждения q[pic]Табл. 4.1 % - 28
Температура уходящих [pic]
газов Принята °С - 160
Энтальпия I[pic]По I- диагр. [pic] - 2883
Энтальпия По I- диагр.
теоретического объёма I[pic](при =30°С) [pic] - 380
Потери тепла с [pic] (2883-13*380)35
уходящими газами q[pic] % 880*100 666
Коэффициент полезного
действия котельного к 100-( q[pic]+ % 100-(666+05+2890
агрегата q[pic]+ q[pic]) )
Расчётная D[pic] [pic]
паропроизводительность табл. 1.2 - 111
Давление насыщенного P[pic]
пара табл. 1.2 МПа - 14
Энтальпия насыщенного i"s [pic]
пара Прил. табл. 8 - 2790
Энтальпия кипящей воды i's [pic]
в барабане котла Прил. табл. 8 - 830
Температура питательнойt[pic]
воды табл. 1.1 °С - 100
Энтальпия i[pic] 4187· t[pic] [pic] 4187*100 419
Расход воды на продувкуD[pic]005 D[pic] [pic] 005*111 00555
Тепло полезно Qк D[pic]( i"s - 111(2790-100)+02655
используемое в агрегате i[pic])+ D[pic]( кВт 0555(830-419)
Полный расход топлива По ф-ле 4.11 при м3с 2655*10035880*900082
Расчётный расход м3с - 0082
топлива В[pic]В[pic]= B
Коэффициент сохранения φ [pic] - 1-2890+28 097
При поверочном расчете конструктивные характеристики топки получают
пользуясь чертежами котельного агрегата а расчет сводится к проверке
величин видимых тепловых нагрузок зеркала горения и топочного объема
определению теоретической температуры горения и действительной температуры
газов на выходе из топки а также количества тепла переданного излучением
радиационным поверхностям топки.
1 Конструктивные характеристики топки.
Они определяются по эскизу топки с размерами. Границами активного
объёма топки являются осевые плоскости экранных труб. В выходном сечении
топки граница проходит по оси трубы первого ряда фестонов или котельного
пучка. Нижняя граница (под) при наличии холодной воронки проходит по
плоскости на половине высоты холодной воронки. Объём топки определяют между
поверхностями стенок. Для каждого котла есть данные в справочнике Vт Fст.
Полная поверхность Fст топки вычисляют по размерам всех поверхностей
ограничивающих объем топочной камеры:
Эффективная толщина излучающего слоя топки:
Vт и Fст – объем и поверхность стен топки.
Относительный уровень расположения горелок в топке характеризуется
hг – расстояние от середины холодной воронки до оси горелок в ярусе м
Hг – общая высота топки.
Площадь стен занятой экранами рассчитывают как произведение расстояние
между осями крайних труб на освещен. длину трубы l м.
Fст = Fпл = в · l м².
Радиационная поверхность нагрева Hл = Fпл · x м²
x – угловой коэффициент экрана определяется по монограмме [1].
Коэффициент тепловой эффективности экрана = x ·
– коэффициент учитывающий загрязнение экрана т.к. x = [pic]
Hл – приводится в справочниках – коэффициент из [1].
Температура на выходе из топки:
Таблица№5: Поверочный тепловой расчёт топки
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Объём топочной - 801
камеры. Vт Табл. 1.4 [2] м³
Полная поверхность - 238
стен топки Fст Табл. 1.4 [2] м²
Эффективная толщина 36[pic] 36*801238 121
уровень расположения[pic] Принимаем по - - 03
горелок рекомендациям
Эмпирический М0(1-04 [pic]) 04
параметр М 3√ rv - 04(1-04*03)
пов-ть нагрева Hл Табл. 1.2 м² - 218
Коэффициент М0 п.6.18 [1] - - 04
Параметр rv VНГ(1+r)VНON2+VНм3м3 11637752+100 14
забаластированности RO2
коэффициент тепловой 092*065 0598
Угловой коэффициент Из ф-лы 5.1 - 218238 092
коэффициент - - 065
Тепловое напряжен. q[pic] [pic] кВтм30082*35880801 367
Тепло вносимое в Q[pic] αт · I[pic] [pic] 11*380 418
Полезное Q[pic] [pic] [pic] 35880*(100-05)136119
тепловыделение в 00+418
Теоретическая [pic] По I- диагр. - 1880
температура сгорания °С
Температура газа на [pic] Принята °С - 920
выходе из топки предварительно
Энтальпия газов на [pic] По I- диагр. [pic] - 16234
Объёмная доля [pic] Табл. 3.4 - - 0186
Суммарная объёмная [pic] [pic]+ r[pic] - 0186+0086 0272
Давление в топочной p Принята - 01
камере предварительно МПа
Произведение [pic] P · r[pic]· S МПа· 01*0272*121 003
Коэффициент К К[pic]+ m К[pic] [pic] 2992+01*12 3112
поглощения топочной
коэффициент m п. 6.12 [1] - - 01
коэффициент К0 По ном.2 [pic] - 11
Коэффициент К0[pic] [pic] 11*0272 2992
ослабления лучей К[pic]
соединений углерода 012 mn CmHn - (1) 3
Коэффициент [pic] [pic] 121+121*304*(12
поглощения частицамиК[pic] 16*10-3*1193-05
Критерий Бугера Bu 121*01*3112 038
Эффективное значение 161
критерия Бугера Bu [pic] - ln(14*0382+038056
Средняя суммарная [pic] [pic] [pic] (36119-16234)(182071
теплоёмкость 80-920)
Температура на [pic] (2) °С (2) 878
Энтальпия газа на [pic] По I- диагр. [pic] - 15416
Количество тепла Qл [pic] [pic] 097(36119-15416)20082
Полученная температура газов не отличается от принятой предварительно
более чем на ± 100°С поэтому ее можно рассматривать как окончательную.
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
1 Основные уравнения
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются два
уравнения: уравнение теплового баланса и теплообмена.
а) В уравнение теплового баланса количество тепла отданное дымовыми
газами приравнивается к количеству тепла воспринятому обогреваемой средой
(паром водой или воздухом).
φ – коэф. сохранения тепла;
I и I - энтальпия газов на входе в поверхность и выходе из неё [p
Δα I[pic] - тепло вносимое присасываемым воздухом [pic]
Δα – присос воздуха в газоход;
I[pic] - энтальпия теоретически необходимого количества присасываемого
б) Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое расчётной пов-ю конвекцией и излучением отнесённое
k – коэф. теплоотдачи [p
Вр – расчетный расход топлива м3с;
Δt – температурный напор °С;
H – расчётная пов-ть нагрева м².
2 Коэффициент теплопередачи.
[pic] - толщина и теплопроводность слоя загрязнения на наружной пов-ти
[pic]- толщина и теплопроводность металлической стенки трубы
α1 – коэф. теплоотдачи от газов к стене [p
α2 – коэф. теплоотдачи от стенки к среде [pic].
Таблица№6: Поверочный расчёт конвективных пучков
Наименование Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Температура газов на[pic] Из расчёта - 878
входе в пов-ть топки[pic]=[pic] °С
Энтальпия газов на [pic] [pic]=[pic] [pic] - 15416
Площадь живого - 0338
сечения для прохода Fг По Бузникову м²
Расч. пов-ть нагреваH[pic] По табл. 1.2 м² - 450
Шаг труб попер. S[pic] Из черт. м - 011
Продольный S[pic] Из черт. м - 009
Наружный диаметр - 0051
Эффективная толщена [pic] [pic] 0177
Относительный попер.[pic] [pic] [pic] 216
Продольный шаг [pic] [pic] [pic] 176
Температура газов на Принята - 250 350
выходе из конв. [pic] предварительно °С
Энтальпия [pic] По табл. I- [pic] - 4227 5998
Тепло отданное по Q[pic] [pic] [pic] [pic] 108909172
Температура кипящей t Табл. 7 [2] - 195
Разность темп. [pic] [pic] 878-195 683
меньшая [pic] [pic] [pic] 55 155
Температурный напор [p[pic] 250 356
Средняя температура [p 445 551
Средняя скорость [p 77 89
Коэф. теплоотд. [p 59 67
конвекцией [pic] [pic]
Коэф. теплоотд. по [pic] По ном.6 [1] - Для 57 63
Поправки: на число Cz По ном.6 [1] - Для z2>10 1
На Cs По ном.6 [1] - Для[pic]и[pic]099
На влияние физ.хар-кCф По ном.6 [1] для - Для [pic]=445 105 107
состава газов r[pic]=0179 Для [pic]=551
Температура наружнойt[pic] [pic]t + Δt 195+25 220
пов-ти загрязнённой Δt = 25 °С
Произведение [pic] [pic] [pic] 00046
По ном.2 [1] [pic] При [pic]= 43 40
Коэффициент К[pic] 250°С
Коэффициент Сг По ном.13 [1] - - 092 094
Оптическая толщина К[pic]·[pic] [pic] 02 019
Степень ч-ты а Номограмма 12 [1] - 017 016
Коэф. теплоотдачи [p 89 95
излучением [pic] [pic]
Коэф. тепловой По табл. [1] - 08
Коэф. теплопередачи К · α[p 544 616
Коэф. теплопередачи [p 68 77
от газов к стенке [pic]
Тепловосприятие Q[p 7463 12034
Температура газов за[pic] По графику - 305
конвективным пучком °С
Энтальпия [pic] По табл. I- [pic] - 5187
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] [pic] 9959
Использование теплоты дымовых газов в котлах завершается в
В экономайзере питательная вода подогревается а иногда происходит и
частичное её испарение. Наличие экономайзера обеспечивает охлаждение
продуктов сгорания и тем самым повышает КПД котла.
Экономайзер воспринимает от 18% до 20% теплоты дымовых газов.
В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят:
В некипящих экономайзерах подогрев воды производится до температуры на
– 30 °С меньше чем температура насыщения в барабане а в кипящих
происходит не только подогрев воды но ее частичное испарение. В
зависимости от металла экономайзеры бывают чугунные и стальные.
Стальные экономайзеры могут быть и кипящие и некипящие работают при
любом давлении а чугунные для работы до давления Р=24МПа (24 кгссм2).
Плюсы чугунных экономайзеров:
не подвержены коррозии;
Но в чугунных экономайзерах – недопустимо кипение воды т.к. это
приводит к гидравлическим ударам и разрушению.
Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых стандартных труб
которые соединяются между собой калачами. Стандартные трубы выпускают двух
типов: ВТИ 76× 8 и ЦККБ 120× 10.
Компоновка экономайзера может быть в одну или две колонки питательная
вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх (для обеспечения
удаления воздуха) а продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами
Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов
сгорания в экономайзере в пределах от 6 до 9 мс. А число горизонтальных
рядов выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.
Через каждые 8 рядов оставляют 600 мм для обдувки и ремонта.
Чугунный водяной экономайзер ВТИ – это пов-ть нагрева собранная из
горизонтально лежащих труб с наружным диаметром 76 х 8 мм .
На трубах имеются поперечные ребра квадратной формы размером 150×150
мм с шагом по длине 25 мм.
Каждая из труб соединена с другой чугунным коленом (калачом) так что
вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда а затем перепускается
в следующий ряд а затем направляется в барабан котла.
Ребристые трубы по концам имеют фланцы с канавками. Фланцы образуют
боковые стенки и при монтаже между ними закладывают асбестовый шнур. Трубы
выпускают длиной от 1500 до 3000 мм.
Таблица№7: Поверочный расчёт экономайзера
Температура газа на [pic] [pic] - 305
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic] - 5187
Температура газов на[pic] Предвор. - 160
Энтальпия на выходе [pic] По табл. I- [pic] - 2883
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] [pic] 2272
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.5 [1] Шт. - 2
Длина труб l Табл. 1.5 [1] м - 2
Живое сечение для Fтр По ном.5 м - 012
прохода газов одной
Живое сечение для F F[pic]·Z[pic] 012*2 024
Площадь пов-ти Hтр Номограмма 5 м² - 295
Площадь нагрева H H[pic] · n · Z[pic] м² [pic] 944
Выход воды в [pic] 111*00555 1166
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic]
Темпера воды на [pic] [pic] = [pic] - 100
Кол-во тепла Qб [pic] [pic] - 2272
воспринятое водой в
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] [pic] 579
Темпера воды на [pic] [pic]4187 5794187 138
Полный перепад 1 [pic]-[pic] 138-100 38
[pic]-[pic] 305-160 145
Разность темп. [pic] [pic] 305-138 167
меньшая [pic] [pic] 160-100 60
Температура [pic] [pic] [pic] 105
Параметр р [pic] - [pic] 07
Параметр R [pic] - 38145 03
Коэффициент Номограмма 16 [2] - - 0985
Температурный напор [pic] ·Δt[pic] 0985*105 103
Средняя температура [pic] [pic] [pic] 233
Средняя скорость w[pic] [pic] [pic] 83
Коэф. теплопередачи к Номограмма 5 [pic] [pic] 242
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] [pic] 2870
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]·100% 12632
[pic] отличается от 100% более чем на 2% поэтому расчет повторяется. Т.к.
при первом приближении Q[pic]> Qб то температуру газов на выходе понижаем
Температура газов на[pic] - - 155
Энтальпия на выходе [pic] По I- диагр. [pic] - 2792
Тепло отданное Qб [pic] [pic] [pic] 2360
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] [pic] 585
Темпера воды на [pic] [pic]4187 °С 5854187 140
Разность темп. [pic] [pic] 305-140 165
меньшая [pic] [pic] °С 155-100 55
Температура [pic] [pic] [pic] 100
Температурный напор [pic] ·Δt[pic] 0985·100 99
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] [pic] 2735
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]100% 116
[pic] отличается от 100% более чем на 2% поэтому температуру газов на
выходе определим методом графической интерполяции и повторим расчет.
Температура газов на[pic] - - 147
Энтальпия на выходе [pic] По I- диагр. [pic] - 2646
Тепло отданное Qб [pic] [pic] [pic] 2502
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] [pic] 595
Темпера воды на [pic] [pic]4187 °С 5954187 142
Разность темп. [pic] [pic] 305-142 163
меньшая [pic] [pic] °С 147-100 47
Температура [pic] [pic] [pic] 934
Температурный напор [pic] ·Δt[pic] 0985·934 92
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] [pic] 2542
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]100% 1016
[pic] получилось меньше 2% поэтому этот результат считаем окончательным.
Уточнение теплового баланса К.А.
полезного действия [pic] 100-[pic] %
котельного агрегата
Невязка теплового [pic] [pic] [pic] 291
Относительная [pic] 29135880 08
Невязка баланса менее 3 %.
Схема к расчету температурного напора.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод).
Изд. 3-е перераб. и допол. – СПб.: Издательство НПО ЦКТИ 1998.
Делягин г.И. Лебедев В.И. Пермяков Б.А. теплогенерирующие установки –
М.: Стройиздат 1986.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам
малой производительности – М.: Энергоиздат 1989.
Мазурова О.К. Дунин И.Л. Букаров Н.В. Тепловой расчет парового котла:
Учебное пособие – Ростов – на – Дону: РГСУ 2007.

Список литературы.doc

Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). [1]
Тепловой расчёт котельных агрегатов (учебное пособие) [2]
А.С. Попов И.Л. Дунин. Ростов – на – Дону 1991
Отопительные и производственные котлы [3] Бузников.

kursovoy2.doc

Описание паровых котлов.
Паровой котёл – устройство имеющее топку обогреваемая продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенное для выработки пара с
давлением выше атмосферного для использования его в не этого устройства.
Для стационарных паровых котлов низкого (14 – 24 МПа) и среднего (3-
МПа) предусматривается обозначение котлов по ГОСТ 36.19-82 «Котлы паровые
На средние параметры пара выпускают в основном котлы П – образной
На низкие параметры выпускают вертикальные водотрубные котлы имеющие
по мимо топочных экранов развитый конвективный пучок. В настоящее время
Бийский котельный завод выпускает серию паровых котлов для твердого
топлива типа КЕ для сжигания газа и мазута типа ДЕ.
Газомазутные паровые котлы типа ДЕ предназначены для выработки
насыщенного или перегретого до температуры 225°С пара выпускаются на
номинальную паропроизводительность 4;65;10;16 и 25 тон в час при давлении
и 24МПа (14кгСсм2 и 24кгС см2)
Маркировка котлов согласно ГОСТ 3619-82 Е-4-14 ГМ
Е- паровой котел с естественной циркуляцией.
-паропроизводительность тон в час
-давление пара у главной паровой задвижки.
Заводская маркировка включает первую букву Д.
В данном курсовом проекте пар - насыщенный котел паровой вертикально-
водотрубный газо-мазутный с производительностью 4 тч
Конструктивные особенности.
Размещение топочной камеры с боку конвективного пучка который
образуется вертикальными трубами развальцованными в верхнем и нижнем
барабанов и отделена от него газоплотной перегородкой из труб диаметром
Длина цилиндрической части барабанов в котлах ДЕ одинакова.
Диаметр верхнего и нижнего барабанов так же одинаков и составляет
00мм. Расстояние между барабанами 2750мм. Для экранов и конвективного
пучка приняты трубы диаметром 51х25мм.
Котлы 4;65 и 10 тон в час имеют в конвективных пучках продольные
перегородки что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через
заднюю стенку котла.
Котлы производительностью 16 и 25 тон в час таких перегородок не
Котлы 4;65 и 10 тон в час - не имеют ступенчатого испарения.
Котлы производительностью 16 и 25 тон в час – имеют двух ступенчатую
схему испарения внутри барабана с солевым отсеком. Тепловой расчет котла
может быть конструктивным или поверочным. При поверочном тепловом расчете
по принятой конструкции определяют температуры теплоносителя и дымовых
газов а также КПД и расход топлива.
Последовательность поверочного расчета:
Изучение конструкции и устройства котла.
Определение объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Составление теплового баланса котла.
Расчет остальных поверхностей нагрева.
Расчетные характеристики газообразного топлива по нитке:
Средняя Азия - Центр.
состав газа в % по объёму Низшая Плотность
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха V[pic]00476[05CO + 05H2 + 15 H2S
необходимое для + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём V[pic]079V[pic] + [pic] [pic]
Объём сухих VRO2 001[CO2 + CO + H2S + [pic]
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём V[pic]001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic]
водяных паров 0124dг.тл] + 00161V[pic] где
dr – влагосодержание
газообразного топлива гм³
(учитывается если оно задано)
Объемы газов объемные доли
ОбознаРасчётная Разме
Величина чение формула рност
Топка иКотельнЭконома
Коэффициент избытка
воздуха за газоходом α Табл. V - 11 12 13
Коэффициент избытка [pic]
воздуха средний α - 11 115 125
Объём избыточного [pic]
воздуха - (α - 1)V[pic]
Объём водяных паров VH2O V[pic]+
Объём продуктов сгоранияV[pic]VRO2+V[pic]+
Объёмная доля сухих r[pic][pic]
[pic]атомных газов -
Объёмная доля водяных r[pic][pic]
Суммарная объёмная доляrn r[pic]+r[pic]
трехатомных газов -
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащего в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания ведется в кДж на 1м3 при
нормальных условиях полностью сгоревшего топлива.
Расчет энтальпии ведется при действительных избытках воздуха за каждой
поверхностью и выполняется на весь возможный за данной поверхностью
диапазон температур.
Энтальпия теоретического количества воздуха равна
Iо.в = Vно (с[pic])в [pic] где
св – удельная теплоёмкость влажного воздуха
[pic] – температура воздуха °C
Энтальпия теоретического объёмов воздуха и продуктов сгорания при
Iог = VнRO2(c[pic])RO2 + V[pic](c[pic])N2 + +V[pic](c[pic])H2O [pic] где
VнRO2 V[pic] V[pic]-теоретические объемы.
(с[pic])в (c[pic])RO2 (c[pic]) N2 (c[pic]) H2O – соответственно
энтальпии одного м³ влажного воздуха углекислого газа азота и водяных
[pic] - температура продуктов сгорания .
Энтальпия дымовых газов при α > 1
Iог = I + (α - 1) I о.в + Iзолы [pic]
Iзолы -Энтальпия золы добавляется к энтальпии газов при сжигании твердого
Энтальпия продуктов сгорания ( J – – таблица)
Поверхность Температура заЭнтальпия кДжкг
нагрева поверхностью
[pic] [pic] [pic] J
Топочная камера и 1900
Котельный пучок 900
Экономайзер[pic] 300
На основании теплового баланса котла определяется КПД и расход
топлива. Тепловой баланс составляется при установившемся тепловом
режимекотла на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях. (р=1013
Тепловой баланс - это и равенство между поступившем в котел
количеством тепла (располагаемым теплом) Qp и суммой теплоты полезно
использованного топлива и тепловых потерь.
Qp = Q[pic] + [pic]Qi
Располагаемое тепло Qp будет равняться Qid+iт.л. [кДжм3]
В данном курсовом проекте Qp= Qid [кДжм3]
Потери теплоты в котельном агрегате представляют в виде
При расчете котлов ДЕ уравнение теплового баланса имеет вид:
Qid= Q[pic]+ Q2+ Q3+ Q5
0=q1+q2+q3+q5 – в относительных потерях
Полное количество тепла полезно использованного в котле будет
Qк = Дн.п.*(is - iп.в.) + Дп.р.* (is - iп.в.) кВт
Дн.п- кол-во насыщенного пара [pic]
is – энтальпия насыщенного пара [pic]
is – энтальпия кипящей воды в барабане котла [pic]
iп.в. – энтальпия питательной воды [pic]
Дп.р -кол-во перегретого пара[pic]
В – расход топлива подаваемого в топку котла
Коэффициент сохранения тепла вводится для расчета тепла отданного
газами рабочему телу учитывает потери тепла от наружного охлаждения и
вычисляется по формуле
Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic]
от недожога q[pic]Табл. 7 прим 2 %
Потеря тепла от q[pic]Табл. 4.1[2] %
наружного охлаждения
Температура уходящих [pic]
Энтальпия уходящих I[pic]По I-[pic] диагр.[pic]
Энтальпия теоретически
необходимого кол-ва I[pic]По I-[pic] диагр.[pic]
Потери тепла с [pic]
уходящими газами q[pic] %
Расчётная D[pic]D[pic].1003600 [pic]
паропроизводительность
Давление насыщенного P[pic]
пара в котле табл. 1.2[2] МПа
Энтальпия насыщенного is [pic]
пара Прил. табл. [2]
Энтальпия кипящей воды is Прил. табл. [2] [pic]
Температура питательнойt[pic]
воды Задание табл. °С
Энтальпия питательной i[pic] 4187· t[pic] [pic]
Расход воды на продувкуD[pic]005* D[pic] [pic]
Тепло полезно Qк D[pic]* (is
используемое в котле -i[pic]) + кВт
Коэффициент полезного
действия котельного к 100-(q2+q3+q5) %
Полный расход топлива [pic] м3с
Коэффициент сохранения φ [pic]
Тепловой расчет топки.
Топка-устройство для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с
высокой температурой. Служит для организации теплообмена между
высокотемпературной газовой средой и поверхностями нагрева.
Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания
на выходе из топки при заданных конструкциях топки. Определение
конструктивных характеристик топки ведут по ее эскизу с указанием
необходимых размеров.
Радиационные свойства продуктов сгорания
Основной радиационной характеристикой поглощательной способности продуктов
сгорания является Критерий Бугера.
K- коэффициент поглощения топочной среды определяется по
температуре и составу газа при выходе из топки [pic]
Р- давление в топочной камере МПа
S-эффективная толщина излучающего слоя м
Где Vт - объем топки м3
Fст- площадь стен топки м2
При расчете критерия Бугера принимается что при сжигании мазута и газа
основными излучающими компонентами будут газообразные продукты сгорания.
(RO2 H2O) и взвешенные в их потоке саженные частицы.
При сжигании мазута или газа коэффициент поглощения К рассчитывается с
учетом относительного заполнения топочной камеры святящимся пламенем
К[pic]-Коэффициент поглощения газовой средой. (RO2 H2O) [pic]
Кс- Коэффициент поглощения частицами сажи. [pic]
m- относительное заполнение топочной камеры святящимся газом.
При сжигании природного газа m=01
Расчет суммарного теплообмена.
Методика основана на приложении теории подобия к топочному процессу и
основными критериями которые определяют безразмерная температура газов на
выходе из топки. Основными критериями являются критерий Бугера и критерий
радиального теплообмена Больцмана.
Q”т=Тт”Та =Во о6М*Вu+Во
Во – критерий Больцмана
Тт” – действительная абсолютная температура газа на выходе из топки (К)
Та – адиабатическая абсолютная температура горения топлива.
Это та максимальная температура которая была бы в топке при отсутствии
теплообмена с окружающей средой.
М – параметр учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно
уровня расположения горелок.
Критерий Больцмана – отношение количества теплоты выделившейся при сгорании
топлива к количеству тепла которое излучается при теоретической температуре
по закону Стефана Больцмана и передается поверхности нагрева.
Вu=φВр(Vc)ср0срFстТа3
– коэффициент сохранения тепла
Вр – расчетный расход топлива (кгс м3с)
(Vc)ср - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания кДж кг)
Fст – поверхность стен топки
ср – среднее значение тепловой эффективности
Коэффициент тепловой эффективности экрана равен произведению углового
коэффициента экрана на коэффициент учитывающий тепловое сопротивление
загрязнения или закрытие изоляцией.
= 567*10-11 кВтМ3К4 – коэффициент излучение абсолютного черного тела
Вu – эффективное значение критерия Бугера
Вu=16ln*(14Bu2+ Bu+2)(14 Bu2 –Bu+2))
Для камерных топок параметр М = М0(1– 04 · [pic])3√rv
где [pic]- относительный уровень расположения горелок
Мо – принимается по пункту 6.18 лит1 в частности для газомозутных топок с
настенных расположением горелок Мо=04
rv – параметр забаластированности топочных газов.
rv = VHГ(1+r) VHO.N2+VHRO2
где r – коэффициент рециркуляции.
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания одного кг (м3) топлива.
(Vc)ср=(Q[pic] -I”T) ([pic]-[pic]) [кДж кгК] [кДж м3К]
Q[pic] - полезное тепловыделение в топке[кДж кг] [кДж м3]
I”T – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре[pic] и αт
(коэффициент избытка воздуха) на выходе из топки.
[pic]- адиабатическая температура горения.
Адиабатическая температура горения [pic](0С)
Определяется по полезному выделению в топке Q[pic] при αт. Полезное
тепловыделение в топке Q[pic] складывается из располагаемого тепла за
вычетом топочных потерь тепла вносимого в топку подаваемым дутьем и
воздухом а так же тепла рециркулирующих газов.
Поверочный расчёт топки включает:
) Определение теоретической температуры сгорания
) Определение действительной температуры газов на выходе из топки.
) Определение количества тепла переданное излучением экраном топки.
Конструктивные характеристики топки.
Границами активного объёма топки являются осевые плоскости экранных труб; в
местах незащищенных экранами-стены топочной камеры. В выходном сечении
топочной камеры ее объем ограничивается плоскостью проходящей через оси
первого ряда фестона или котельного пучка. Нижней границей объема топки
служит под (при наличии холодной воронки –горизонтальная плоскость
отделяющая ее нижнюю половину.)
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
стен топки Fст Табл. 1.2 м²
Эффективная толщина 36[pic]
излучающего слоя S м
уровень расположения[pic] Принимается по -
горелок рекомендациям
нимающая поверхностьHл Табл. 1. 2 м²
Параметр М0(1– 04 ·
Коэффициент М0 П.6.18 [1]
Параметр rv VHГ(1+r) м³ м³
забалластирова VHO.N2+VHRO2
Коэффициент тепловой *
Угловой коэффициент Ном. 1прил.
Теплонапряжение q[pic] [pic] [pic]
Тепло вносимое в Q[pic] αТ · I[pic] [pic]
Полезное Q[pic] [pic] [pic]
Адиабатическая [pic] По I-Q таблице
температура горения при αТ и I= °С
Температура газов на[pic] Принята
выходе из топки предварительно °С
Энтальпия газов на [pic] По I-Q таблице [pic]
выходе из топки при[pic]=[pic]
Объёмная доля [pic] Табл.3.4.
Суммарная объёмная [pic] Табл.3.4.
Давление в топочной p Принимаем
Коэффициент К К[pic]+ m* Кс [pic]
поглощения топочной
Коэффициент m П.6.12[1]
Коэффициент К[pic] К0*[pic] [pic]
Коэффициент К0 Ном.2 [pic]
Произведение [pic] P *[pic] * S МПа*м
Коэффициент 12(1+α2[pic])*([pic]
поглощения частицамиКс [pic])04
Соотношение углерода[pic]
и водорода 012 mn CrmHrn-
Критерий Бугера Bu K*p*s
Эффективное значение~ 16ln*(14Bu2+
критерия Бугера Bu Bu+2)
Средняя суммарная (Vc )ср(Q[pic] -I”T) [pic]
теплоемкость ([pic]-[pic])
Температура газов на[pic] * °С
Энтальпия газа на [pic] По I- таблице [pic]
выходе из топки или диаграмме
Количество тепла QЛ [pic] [pic]
воспринятого в топке
Поверхности нагрева- поверхности нагрева которые располагаются в
топке и воспринимают теплоту передаваемое излучением.
Экраны могут быть гладкотрубные и газоплотные.
а)плавниковые б)мембранные
Двухсветные экраны относятся и к газоплотным и гладкотрубным. Это
экран расположенный в топке и освещаемый с двух сторон.
Расчёт конвективных поверхностей нагрева.
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются два уравнения:
уравнение теплового баланса и уравнение теплообмена.
Уравнение теплового баланса:
где φ – коэффициент сохранения тепла;
I и I - энтальпии газов на входе в поверхность и выходе из неё
[p Δα I[pic] - количество тепла вносимое присасываемым воздухом при
его температуре [pic]
Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое поверхностью (конвекцией или метрубным излучением)
k – коэффициенттеплоотдачи [p
Δt – температурный напор К;
H – расчётная поверхность нагрева м²
Поверочный расчёт конвективных поверхностей.
Наименование Обозн.Формула Разм. Расчёт Результат
Температура газов на[pic]
входе в поверхность [pic]=[pic] °С
Энтальпия [pic] [pic]=[pic] [pic]
Площадь сечения для
прохода газов F [3] м²
Расчетная H[pic]Табл. 1.2 [2] м²
поверхность нагрева
Поперечный шаг труб S[pic]По чертежу м
Продольный шаг труб S[pic]По чертежу м
Наружный диаметр d м
Эффективная толщина [pic]
Температура газов на Принята
выходе [pic] предварительно °С
Энтальпия газов на [pic] По [pic]
выходе I-[pic]диаграмме
Тепло отданное по Q[pic][pic] [pic]
Температура кипящей t
Разность темп. [pic] [pic]
Температурный напор [pic] [pic]
Средняя температура [pic] tсред+[pic]
Средняя скорость [pic] [pic]
Коэффициент [pic] Номограмма 7 [pic]
Поправка на число [pic] Номограмма 7
Относительный 1 S[pic] d
Относительный 2 S2 d
Влияние физических Сф
Температура наружнойt[pic][pic]t + Δt
загрязнённой стенки Δt = 25
Коэффициент [pic] Номограмма 13 [pic]
теплоотдачи прил. [1]
излучением для не [pic] а СГ
Степень черноты а Номограмма1 2
газового потока прил. [1] -
Произведение К[pic][pic]
Произведение [pic] [pic]
Номограмма 2[1] [pic]
Коэффициент К[pic]по -[pic]
Коэффициент [pic] [pic]
теплоотдачи от газов -
поверхностей нагрева
Коэффициент тепловой Лит [1]
Коэффициент К *α1 [pic]
Тепловосприятие Q[pic][pic] [pic]
Действительная [pic] По графику
температура газов за °С
Энтальпия газов за [pic] [pic]
Тепло по балансу Q[pic][pic] [pic]
В экономайзере питательная вода подогревается а иногда частично
Экономайзера позволяет снизить температуру уходящих газов до
экономически определенного предела. Экономайзера воспринимает 18-20%
теплоты от Qri в современных котлах.
В зависимости от температуры нагрева воды экономайзеры делят:
В кипящих происходит не только подогрев воды но и частичное ее
испарение.(скальные экономайзеры).
В некипящих экономайзерах подогрев воды производится до температуры
на 20 – 40 °С меньше температуры кипящей воды..
В зависимости от металла экономайзеры различают:
Чугунные предназначены для работы до 24 кгссм² (24 МПа).
Стальные экономайзеры могут применяться для любых давлений.
Плюсы чугунного экономайзера:
Как плюсом так минусом является то что чугунный экономайзер- не
В чугунном экономайзере недопустимо кипение воды так как этоприводит
к гидродинамическим ударам поэтому они работают как не кипящие.
Чугунный экономайзер состоит из ребристых стандартных чугунных труб системы
В системе ВТИ диаметр 76 х 8 мм.
Трубы соединяются между собой калачами (коленами).Длина труб различна.
Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу-вверх
что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера.
Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб со
скоростью от 6 – 9 мс.При номинальной производительности.
На основании этого выбирается число труб в ряду. А число
горизонтальных рядов из условия необходимой поверхности нагрева.
Компоновка экономайзера может быть в одну или в две колонки.
Через каждые 8 рядов устанавливается зазор в 600мм для обдувки и
Обдувка –это очистка то сажи и золовых отложений.
- количество колонок
Поверочный расчёт экономайзера
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Резуль
Температура газа на [pic] [pic]
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic]
Температура газов на[pic] Предвар.
Энтальпия на выходе [pic] По [pic]
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic]
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.5[2] Шт.
прохода газов одной Fтр м²
Живое сечение для F Fтр* Z[pic] м²
Площадь поверхности H[pic] Номограмма 5[2] м²
труб n Табл. 1.5 [2] Шт.
Площадь поверхности Hтр n * Z[pic]* м²
Расход воды в [pic]
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic]
Температура воды на [pic] [pic] = [pic]
Энтальпия воды на [pic] Табл. [pic]
Энтальпия воды на [pic] (Q[pic]*Вр) [pic]
Температура воды на [pic] [pic]4187 °С
температурный напор
Коэффициент По номограмме 14
Средняя температура [pic]ср[pic]
Средняя скорость w[pic] [pic]
Коэффициент к Номограмма 5 [pic]
теплопередачи [pic]
Отношение [pic] [pic]·100%
Q[pic] и Q[pic] отличаются более чем на 3%. Расчёт повторяется при
повт. значении [pic]
Энтальпия на выходе [pic] По I-Q диагр.
меньшая [pic] [pic] °С
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). [1]
Тепловой расчёт котельных агрегатов (учебное пособие) [2]
А.С. Попов И.Л. Дунин. Ростов – на – Дону 1991
Отопительные и производственные котлы [3] Бузников.

Документ Microsoft Office Word.docx

Паровой котёл ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ)
Основные элементы котлов ДЕ - барабаны: верхний и нижний; между барабанами пучок вертикальных труб; топка из экранированных стенок с горелкой.
Паропроизводительность тч - 10
Расчетное топливо - Газ жидкое топливо
Давление теплоносителя на выходе МПа (кгссм2) - 13(130)
Температура пара на выходе °С - насыщ. 194
Технические характеристики котлаДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ)
Наименование показателя
Номер чертежа компоновки
Вид расчетного топлива
Паропроизводительность тч
Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе МПа (кгссм2)
Температура пара на выходе °С
Температура питательной воды °С
Расход расчетного топлива кгч
Расход расчетного топлива(2) кгч
Габариты транспортабельного блока LxBxH мм
Габариты компоновки LxBxH мм
Масса котла без топки (транспортабельного блока котла) кг
Масса котла без топки (в объеме заводской поставки) кг
Базовая комплектация в сборе
Блок котла в обшивке и изоляции
Принцип работы котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ)
Во всех типоразмерах котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм.
Трубы перегородки и правого бокового экрана образующего также под и потолок топочной камеры вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) привариваются к верхнему и нижнему коллекторам. Трубы фронтового экрана котла привариваются к коллекторам.
Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково. Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.
В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода фосфатов в паровом объёме – сепарационное устройство. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды труба непрерывной продувки у котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ).
Топочная камера отделена от конвективного пучка газоплотной перегородкой в задней части которой расположено окно для входа газов в пучок. Перегородка изготовлена из плотно поставленных и сваренных между собой труб. При входе в барабаны трубы разводятся в два ряда. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими проставками. Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.
Исполнение заднего экрана топки возможно в двух вариантах:
- Трубы заднего экрана топки привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана которые в свою очередь привариваются к верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны противоположной барабанам соединяются не обогреваемой рециркуляционной трубой. Для защиты рециркуляционных труб и коллекторов от теплового излучения в конце топочной камеры устанавливаются две трубы присоединённые к барабанам вальцовкой.
- С-образные трубы образующие задний экран топки и присоединённые к барабанам вальцовкой.
Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) устанавливаются продольные ступенчатые перегородки а также изменяется ширина пучка. Дымовые газы проходят по всему сечению конвективного пучка и выходят через переднюю стенку в газовый короб который размещен над топочной камерой. Далее через газовый короб дымовые газы проходят к экономайзеру размещенному сзади котла.
Котёл ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) выполнен с одноступенчатой схемой испарения.
Контуры боковых экранов и конвективного пучка котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) замкнуты непосредственно на барабаны. Контуры заднего экрана котла и фронтового экрана соединяются с барабаном через промежуточные коллекторы: нижний – раздающий (горизонтальный) и верхний – собирающий (наклонный). Концы промежуточных коллекторов со стороны противоположённой барабанам объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.
В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане отбойные щиты и направляющие козырьки обеспечивающие подачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.
Пароперегреватель котла выполнен змеевиковым из труб диаметром 32х3мм.
Для очистки наружной поверхности конвективного пучка от отложений котёл ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) оборудуется стационарными аппаратом обдувки или устройством ГУВ (генератор ударных волн).
Для сжигания топочного мазута и природного газа на котёл устанавливается газомазутная горелка ГМ.
Основными узлами горелки являются: газовая часть лопаточный аппарат для завихрения воздуха форсуночный узел с основной и резервной паромеханическими форсунками.
Котёл ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) комплектуется необходимым количеством арматуры и контрольно-измерительными приборами.
Перевод парового котла ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) в водогрейный режим позволяет кроме повышения производительности котельных установок и уменьшения затрат на собственные нужды связанные с эксплуатацией питательных насосов теплообменников сетевой воды и оборудования непрерывной продувки а также сокращения расходов на подготовку воды существенно снижать расход топлива.
Среднеэксплуатационный КПД котла использованного в качестве водогрейного повышается на 20-25%.
Котёл ДЕ-10-14ГМ-О (Е-10-14ГМ) поставляется заказчику одним транспортабельным блоком (блок в обшивке и изоляции установленной горелкой; возможно исполнение со встроенным экономайзером) в комплекте с КИП арматурой и гарнитурой в пределах котла лестницами и площадками пароперегревателем (по дополнительному договору).

теория и расчёт.doc

Примерная тепловая схема котельной 2
Расчёт уравнений теплового баланса 3
Расчёт тепловой схемы котельной 13
Аэродинамический расчёт 14
Аэродинамическое сопротивление котельной установки 17
Расчёт питательной установки 19
Расчёт водоподготовительной установки 21
Описание компоновки котельной 24
Экспликация оборудования 25
Список использованной литературы 26
РАСЧЁТ УРАВНЕНИЙ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
Общие положения расчета тепловых схем отопительно-производственных
котельных изложены в первой части методических указаний. Там же приведен
пример составления материального и теплового балансов различных элементов
котельной для закрытой системы теплоснабжения. В настоящем разделе
рассматривается тепловая схема отопительно-производственной котельной для
открытой системы теплоснабжения. Основные принципы построения таких схем
В открытых системах теплоснабжения подготовленная в котельной вода не
только служит теплоносителем но и поступает на нужды горячего
водоснабжения. Разбор воды производятся непосредственно из трубопроводов
тепловой сети без промежуточных подогревателей. Тепловая схема котельной
для открытой системы теплоснабжения отличается от таковой для закрытой в
основном производительностью водоподготовки для подпитки тепловых сетей.
Количество подпиточной воды в этом случае определяется потерями в сетях
котельной и расходов воды на нужды горячего водоснабжения.
Так как расходы воды при открытой системе неравномерны по времени то
для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и
уменьшения расчетной производительности оборудования водоподготовки
предусматривают установку баков-аккумуляторов для деаэрированной сетевой
воды. Из них в часы максимума потребления горячая вода подпиточными
насосами подается к сетевым насосам.
Принципиальная тепловая схема отопительно-производственной котельной
представлена (рис. 1 прим.1). Схемой предусматривается отпуск потребителям
тепла в виде насыщенного пара и горячей воды. Поэтому она являемся наиболее
общей схемой из которой путем исключения отдельных элементов связанных с
теплоносителем насыщенным паром может быть получена схема отопительной
Расчет тепловой схемы как и в случае закрытой системы теплоснабжения
выполняется для максимального зимнего режима. При проведении вычислении
используется методика 2 а результаты расчетов приводятся в международной
системе единиц измерения СИ.
С целью определения удельного расхода пара на деаэрацию питательной
воды для открытой системы теплоснабжения используется график на рис. 2.
График построен в зависимости от доли конденсата в суммарном расходе
потоков поступающих в деаэратор (кроме греющего пара) и от отношения
количества умягченной воды поступающей в деаэратор подпиточной воды к
количеству умягченной воды поступающей в деаэратор питательной воды. Для
учета влияния непрерывной продувки вводятся поправка с помощью графика.
Расчёт уравнений материальных и тепловых балансов выполняется методом
последовательных приближений и сводится к следующему алгоритму.
Суммарный отпуск тепла на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение
в максимальном зимнем режиме
Расчётный расход сетевой воды
Объём сетевой воды в системе теплоснабжения
Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети
Максимальный расход подпиточной воды (для выбора подпиточных насосов)
Средний расчётный расход подпиточной воды
Расход обратной сетевой воды
Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами
Расход воды на выходе из подпиточного деаэратора принимается равный
среднему расходу подпиточной воды
Расчётная ёмкость баков-аккумуляторов
Расход пара на подогреватели сетевой воды
Расход конденсата после подогревательной сетевой воды принимается
Расход выпара деаэратора подпиточной воды
Расход пара на деаэрацию подпиточной воды
Расход умягчённой воды поступившей в деаэратор подпиточной воды
Расход сырой воды соответствующий величине
Расход пара для подогрева сырой воды в количестве
Температура умягчённой воды за охладителем деаэрированной воды
Температура умягчённой воды за пароводяным подогревателем к деаэратору
Расход пара на пароводяной подогреватель умягчённой воды к деаэратору
Расход пара на установку горячего водоснабжения
Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию
питательной воды подогрев сырой воды умягчённой для питания котлов а
также без учёта внутренних потерь
Расход конденсата после подогревательной сетевой воды и с производства
Расход подпиточной воды поступающий в сепаратор непрерывной продувки
Расход пара на выходе пара из сепаратора непрерывной продувки
Расход продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Внутрикотельные потери пара
Расход воды на выходе из деаэратора питательной воды
Расход выпара деаэратора питательной воды
Расход умягчённой воды поступающий в деаэратор питательной воды
Расход сырой воды соответствующий величине [pic]
Расход пара для подогрева сырой воды в количестве [pic]
Расход конденсата после подогрева сырой и умягчённой воды поступающего
в деаэратор питательной воды соответственно расходом пара [pic]
Суммарный расход потоков поступающий в деаэратор питательной воды
Доля конденсата от подогревателей сетевой воды и от производства в
суммарном расходе потоков поступающих в деаэратор питательной воды
Отношение расхода умягчённой воды поступающий в подпиточный деаэратор
к расходу умягчённой воды поступающей в питательный деаэратор
Удельный расход пара на деаэратор питательной воды [pic] определяется по
графику на рис.2 (прил.)
Поправка на величину непрерывной продувки [pic] определяется по графику
В случае если среднемассовая температура конденсата [pic] отклоняется
от значения [pic] на удельный расход пара вводится дополнительная поправка
Расход пара на деаэратор питательной воды
Паровая нагрузка котельной без учёта внутрикотельных потерь
Суммарная паровая нагрузка котельной
Расход продувочной воды поступающей в сепаратор непрерывной продувки
Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Расход воды на питание котлов (на входе из деаэратора питательной воды)
Расход умягчённой воды поступающей в деаэратор питательной воды
Расход одной воды соответствующей величине[pic]
Расход конденсата от подогревателей сырой и умягчённой воды
поступающего в деаэратор питательной воды соответственно расходом пара
Доля конденсата после подогревателей сетевой воды и с производства в
Удельный расход пара на деаэрацию питательной воды с учётом поправки на
величину непрерывной продувки
Паровая нагрузка котельной без учёта внутренних потерь
Процент расхода пара на собственные нужды котельной
Расчётная паропроизводительность котлоагрегатов принимаемых к установке в
котельной (округляется до целого)
Процент загрузки работающих котлоагрегатов
Оптимальное значение величины загрузки должно составлять[pic].
Температура сетевой воды на входе в пароводяные подогревателя (19)
умягчённой воды на выходе из охладителя продувочной воды (12) умягченной
воды поступающей в питательный деаэратор (3) из охладителя выпара (4)
рассчитывается на основе соответствующих уравнений теплового баланса по
общепринятой методике 12.
РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ
Исходные данные к составлению теплового баланса описаны в [12]. Там же
изложены методика определения оптимального числа котлов и коэффициент их
загрузки. Расчеты паровой нагрузки котельной можно выполнять как на основе
ручного счета [3] так и с использованием вычислительной техники [4].
Для определения расхода топлива необходимо определить отпуск теплоты из
паропровода котельной потери с продувкой и количество теплоты
возвращаемое с питательной водой.
Максимальный отпуск теплоты из паропровода котельной
где [pic]— энтальпия пара на выходе из котла определяют по
термодинамическим таблицам воды и водяного пара кДжкг.
Потери теплоты с продувкой
[pic] - расход продувочной воды кгс.
Количество теплоты возвращаемой с питательной водой
Расчетный расход теплоты
Максимальный расчетный расход топлива котельной.
В качестве топлива используется природный газ с теплотой сгорания [pic]
КПД котельного агрегата по данным проекта №1 [pic]. Тогда
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
Расчет дутьевой установки
В соответствии со СНиП П-35-76 тягодутьевые установки как правило
должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.
Расчетная производительность дутьевого вентилятора
Здесь 105 - коэффициент запаса учитывающий утечку воздуха через
неплотности воздуховодов;
[pic] - теоретическое количество воздуха необходимое для горения
[pic] - температура подаваемого в топку воздуха tв=30. Отношение
Полное давление создаваемое вентилятором расходуется на преодоление
сопротивления воздуховодов hвв и сопротивления горелки hгор или
колосниковой решетки со слоем топлива
Значения сопротивлений принимают в следующих пределах
для газообразного и жидкого топлива в зависимости от типа горелочного
Центробежные дутьевые вентиляторы (главные характеристики даны при
температуре 30°С и частоте вращения 980 обмин)
По производительности и давлению подбирают центробежный дутьевой
Тип вентилятора ВДН - 10
Производительность номинальная Vдв = 15000 м³ч
Полное давление номинальное Ндв = 1400 Па
Частота вращения n = 980 обмин
КПД вентилятора [pic]= 081.
Мощность на валу вентилятора
По полученной мощности и частоте вращения подбирают электродвигатель к
Тип электродвигателя 4А-160S6
Мощность Nдв = 11 кВт
Частота вращения n = 980 обмин.
Расчет тяговой установки
Принимаем к установке кирпичную дымовую трубу высотой Нтр = 45 м.
Расход дымовых газов на выходе из дымовой трубы
где Vг - полный объем газообразных продуктов сгорания Vг= 13279 м3м3.
Диаметр устья дымовой трубы
где Wвых - скорость движения дымовых газов на выходе из дымовой трубы
при искусственной тяге может достигать 20 мс. Учитывая возможность
дальнейшего расширения котельной рекомендуем принимать значение Wвых
Полученный диаметр округляем до ближайшего рекомендуемого СНиП II-35-76
Принимаем диаметр устья дымовой трубы - 12 м.
В соответствии со СНиП II-35-76 в целях предупреждения проникновения
дымовых газов в конструкцию стен кирпичных труб не допускается
положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для
этого нужно выполнять условие R10 где R - определяющий критерий
dв - диаметр устья дымовой трубы м;
hо - динамическое давление газа в выходном отверстии дымовой трубы
где Wвых - скорость газов в выходном отверстии труб мс;
рг - плотность дымовых газов при расчетном режиме
где [pic]= 134 кгм3.
Если R>10 то следует увеличить диаметр дымовой трубы.
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ
Полное аэродинамическое сопротивление котельной установки складывается
из сопротивлений отдельных ее элементов.
Разряжение в топочном пространстве [pic] принимают в пределах 30 Па.
Аэродинамическое сопротивление котла [pic] при номинальной нагрузке.
Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера ВТИ
Здесь Z2 - число горизонтальных рядов труб экономайзера;
Wэк - средняя скорость движения дымовых газов в экономайзере мс;
рг - плотность дымовых газов при средней температуре в
Аэродинамическое сопротивление боровов принимают из расчета [pic] Па.
Аэродинамическое сопротивление шиберов [pic]Па.
Аэродинамическое сопротивление дымовой трубы
dcp- средний диаметр дымовой трубы м;
Wдт - средняя скорость движения газов в дымовой трубе
ориентировочно может быть принята равной скорости на выходе из трубы мс;
рдт - плотность дымовых газов при температуре tух
Таким образом полное аэродинамическое сопротивление котельной
Проверка дымовой трубы на естественную тягу
Тягу необходимую для преодоления полного аэродинамического
сопротивления котельной установки определяют из выражения
Самотяга принятой дымовой трубы
где Нтр- принятая высота дымовой трубы м;
tв - температура наружного воздуха. Учитывая что наиболее
неблагоприятные условия для естественной тяги имеют место в летний период
принимаем значение tв=30 равным летней расчетной температуре для данной
Рбар - барометрическое давление мм рт. ст.
Scдт S необходима установка дымососов.
Расчетная производительность дымососов прямого давления
Здесь Вк - расчетное количество сжигаемого топлива
Vг - объем продуктов сгорания для [pic] Vг=13279 м3м3.
Расчетное давление дымососа
где 200 - температура газов при характеристических испытаниях дымососа
Рекомендуемые типы дымососов приняты из [57]
По производительности Vд и напору Нд подбираем модель индивидуального
на каждый котел дымососа прямого действия:
Производительность номинальная Vд= 17000 м3ч
Полное номинальное давление Нд= 1700 Па
КПД дымососов [pic]= 082
Электродвигатель к дымососу подбирают аналогично дутьевому вентилятору.
Принимаем к установке электродвигатель согласно данным [5]:
Тип электродвигателя 4А-200 М6
Частота вращения n= 980 обмин
РАСЧЁТ ПИТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Выбор питательных насосов
В соответствии со СНиП II-35-76 для питания котлов с давлением пара
более 017 МПа следует как правило предусматривать насосы с паровым
приводом поршневые бессмазочные или турбонасосы с использованием
отработанного пара; при этом нужно устанавливать резервный насос с
В случае невозможности применения отработанного пара от насосов с
паровым приводом необходимо предусматривать:
-насосы только с электроприводом при наличии двух независимых
источников питания электроэнергией;
-насосы с электрическим и паровым приводом при одном источнике питания
При определении производительности насосов учитываю расходы на питание
всех рабочих паровых котлов непрерывную продувку котлов пароохладители
котлов редукционно-охладительные и охладительные установки. Количество
насосов выбираю с таким расчетом чтобы в случае остановки наибольшего по
производительности насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в указанном
Производительность питательного насоса
[pic] - расход воды на редукционно-охладительную установку кгс.
Расчетное давление питательных насосов при установке баков деаэраторов
определяю по формуле
[pic] м вод.ст. (86)
Здесь Рк -давление пара в котле МПа;
Рд - давление в деаэраторе МПа для деаэратора атмосферного типа
Нсет - суммарное сопротивление всасывающей и нагнетательной
магистралей плюс геометрическая разность для расчета принимается Нсет =02
Рекомендуемые типы питательных насосов приведены в [57].
По производительности и давлению подбираем:
-центробежный насос с электроприводом:
Тип питательного насоса ПЭ-65-40
Производительность 65 м3ч
Давление 440 м вод. ст.
Мощность электродвигателя 125 кВт
-насос с паровым приводом:
Тип питательного насоса ПТ-35-30
Производительность 30 м3ч
Давление 530 м вод.ст.
Выбор конденсатных насосов
Производительность конденсатного насоса должна быть выше или равна
часовому возврату конденсата
Давление конденсатного насоса должно преодолеть гидравлические
потери всасывающей и напорной линий сопротивление деаэратора и
геодезическую высоту нагнетания считая от уровня конденсатного насоса до
верха головки деаэратора. Ориентировочно
[pic] м вод.ст. (88)
Рекомендуемые типы конденсатных насосов приведены в [57].
По производительности и давлению подбираю центробежный конденсатный
насос с электроприводом:
Тип конденсатного насоса Кс-12-50
Производительность 12 м3ч
Давление 50 м вод. ст.
Мощность электродвигателя 55 кВт
В котельной должно быть установлено два конденсатных насоса с
одинаковой характеристикой один насос - резервный.
Деаэратор подбирают по производительности которая должна быть больше
или равна часовому расходу питательной воды
Рекомендуемые типы деаэраторов приведены в [357].
К установке принимаем
Тип деаэратора ДА-25
Производительность колонки 25 м³ч
Полезная емкость бака-аккумулятора 8 м³
РАСЧЁТ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Исходной водой для производственно-отопительной котельной является вода
горводопровода. В соответствии с ГОСТ 20995-75 жесткость питательной воды
для экранированных котлов с давлением 14 МПа не должна превышать 20 мкг-
эквл при работе котлов на твердом топливе и 15 мкг-эквл для котлов
работающих на жидком и газообразном топливе. Поэтому в проекте
предусматривается водоподготовительная установка по схеме двухступенчатого
Na - катионирования.
Установка работает круглосуточно.
В качестве катионита используют сульфоуголь с емкостью Е=300 г-эквм3.
Производительность водоподготовительной установки определяют часовым
расходом добавочной воды:
где 12 - коэффициент учитывающий расход воды на собственные нужды
водоподготовительной установки;
[pic] и [pic]- соответственно расход пара производственных
потребителей и максимальный (суммарный) отпуск пара из паропровода
n - процент продувки.
Расчет Na-катионнтовой установки первой ступени
Расчетный объем катионита в одновременно работающих фильтрах:
где Жо - жесткость исходной воды принимают по характеристикам
соответствующих данной местности источников водоснабжения мг-эквл;
q - расход воды на отмывку 1 м3 сульфоугля для первой ступени
берут равным 4 м3м3;
[pic] - межрегенерационный период работы фильтра принимают из
условия проведения регенерации каждого фильтра не чаще одного раза в смену
Расчетное сечение одновременно работающих фильтров исходя из
допустимой скорости фильтрации W1=10 мч
Рекомендуемые типы фильтров приведены в [57].
По каталогу выбирают фильтры с учетом следующих требований:
m-число фильтров первой ступени по техническим соображениям должно быть
не менее двух из которых один находится на регенерации.
Тогда число одновременно работающих фильтров равно m-1;
Fp - суммарное сечение одновременно работающих фильтров должно быть
больше или равно расчетному.
Предварительно принимаем фильтры:
Число одновременно работающих фильтров m-1 = 1 шт
Сечение каждого фильтра Fф = 0384 м²
Высота загрузки катионита hф = 20 м
Тогда фактический объем катионита в одновременно работающих фильтрах
Эта величина должна быть больше или равна расчетному объему катионита
Wp то есть Wф [pic] Wp. Если это условие не соблюдается нужно принимать
фильтры большего диаметра.
Окончательно принимаем к установке фильтры:
Общее число фильтров ступени m= 2 шт
Сечение фильтра Fф= 038 м2
Диаметр фильтра dф= 07 м
Высота загрузки катионита hф= 2 м
Фактический межрегенерационный период
Расход поваренной соли на регенерацию
где ас = 120 гг-экв - удельный расход для 1 ступени.
Расчет Na-катионитовых фильтров второй ступени
Для второй ступени как правило устанавливаются два фильтра из
которых один резервный смонтированный таким образом что он может работать
как во второй так и в первой ступени водоумягчительной установки.
По каталогу выбирают фильтры второй ступени с таким расчетом чтобы
скорость фильтрации W2 находилась в пределах 30 мч то есть
Расход соли на регенерацию фильтра второй ступени рассчитывают
аналогично первой ступени при этом расход соли принимают ас2 = 240 гг-
Принимаем к установке ближайший стандартный фильтр:
Общее число фильтров второй ступени m2 = 2 шт
Высота загрузки катионита h2 =
Описание компоновки котельной
В работе принята закрытая компоновка котельной с тремя паровыми котлами
типа ДЕ-10-14ГМ для открытой системы теплоснабжения. Здание котельной
павильонного типа из сборных железобетонных конструкций с размерами в плане
х18 метров и высотой затяжки ферм 6 метров. Дымовая труба - кирпичная
высотой 45 метров и диаметром на выходе 12 метра. Газоходы от котлов
надземные. Деаэраторы питательной воды находятся вне здания котельной на
отметке 4.600. Котлы и основная часть вспомогательного оборудования
находятся в котельном зале. Котлы установлены с шагом 6 метров.
Расстояние от конца котла до центра экономайзера 3.160 мм.
Дутьевые вентиляторы расположены за котлом на уровне пола котельного
зала воздухозаборы находятся как на крыше котельной так и на уровне
затяжки ферм крыши котельного зала.
Дымососы установлены на газоходах за котлом после водяных экономайзеров
на уровне пола котельного зала.
В котельной предусмотрено 2 выходов из них в котельном зале - 2.
ЭКСПЛИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
Поз. Обозначение Наименование Кол-вПримечания
К1 Котёл паровой ДЕ – 10 – 14 ГМ 3
К2 Экономайзер водяной ЭП I – 236 3
К3 Вентилятор дутьевой ВДН – 10 3
К4 Дымосос ДН – 112 3
К5 Деаэратор питательной воды ДА – 25 1
К6 Деаэратор подпиточной воды ДА – 25 1
К7 Насос с электрическим приводомПЭ – 65 – 40 1
К8 Насос с паровым приводом ПТ – 35 – 30 1
К9 Фильтр Na-катионитовый I ФИПа I – 07 – 06 Na 2
К10 Фильтр Na-катионитовый II ФИПа II – 10 – 06 Na 2
К12 Насос конденсатный КС – 12 – 50 2
К11 Труба дымовая 1
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Иванов В.В. Дунин И.Л. Расчет тепловых схем отопительно производственных
котельных. Часть 1. Закрытая система теплоснабжения. -Ростов нД: Рост.
инж.-строит. ин-т 1987.
Дунин И.Л. Попов А.С. Тужиков А.И. Расчет тепловых схема отопительно-
производственных котельных. Часть 2. Открытая система теплоснабжения. -
Ростов нД: Рост. инж.-строит. ин-т 1987.
Бузников Е.Ф. Роддатис К.Ф. Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные
котельные. - М.: Энергоатомиздат 1984.
Дунин И.Л. Попов А.С. Методические указания по расчету тепловых схем
котельных на ПЭВМ. - Ростов нД: Рост. гос. акад. стр-ва 1994.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой
производительности. -М.: Энергоатомиздат 1989.
Строительные нормы и правила СНиП П-35-76. Котельные установки. Нормы
проектирования. - М.: Стройиздат 1977.
Роддатис К.Ф. Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой
производительности — М.: Энергия 1978.

Пояснилка.doc

ростовский государственный строительный университет
вентиляции и кондиционирования
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Задание на курсовую работу по дисциплине «Технология строительных и
монтажно-заготовительных процессов»
Власенко А.И. Студентка гр. ТВ-307
Назначение помещения - жилое здание.
Количество этажей - 10
Материал стен - кирпичная кладка
Наличие радиаторных ниш - есть
Система отопления с верхней разводкой магистралей
Диаметр магистрали - 40
Диаметр подводок - 15
Отопительные приборы - Радиатор чугунный МС-140
Количество секций радиатора отапливающего помещения:
промежуточных этажей - 7
последнего этажа - 9 Высота помещения в свету
-28 Вертикальное расстояние от оси магистрали в подвале до уровня пола
Толщина перекрытия - 02 Количество секций здания – 1
Монтажное проектирование отдельных частей системы центрального
Схема отопления - с верхней разводкой. Отопительные приборы
расположены под окнами. В данном проекте используется система водяного
отопления со смещенным замыкающим участком. Так как эта система
однотрубная то она отличается простотой конструкции и удобством монтажа.
Магистральный трубопровод диаметром 40 мм проходит на чердаке. Вода
поступает по стоякам с разводками к каждому радиатору. Стояк расположен
вертикально диаметр стояка - 25мм. От стояка отходят горизонтальные трубы
диаметром 15 мм к радиаторам МС 140.
Воздух из системы удаляется через проточные воздухосборники расположенные
на магистралях на чердаке. Трубопроводы магистральные в подвале изолируются
тепловой изоляцией из стекловолокна. Стояки и подводящие трубопроводы
выполняются неизолированными.
Для систем центрального отопления применяют в основном стальные
легкие или обыкновенные водопроводные электросварные или бесшовные трубы.
При разметке и прокладке трубопроводов и нагревательных систем
отопления следует соблюдать уклоны и предельные допустимые отклонения при
монтажных работах. Вертикальные трубопроводы не должны отклоняться от
вертикали больше чем на 2 мм на 1 м длины трубопровода.
Расстояние от поверхности штукатурки или облицовки до оси
неизолированных трубопроводов при открытой прокладке должно составлять для
магистрали 40 мм - 60 мм с допустимыми отклонениями - 5 мм.
Расстояние между креплениями и опорами для стояков на горизонтальных
участках определяется по таблице 2 СНИП 3.05.01-85 и доставляет 25 м.
Средства крепления стояков из стальных труб в жилых зданиях при высоте
этажа до 3 м не устанавливаются. Так как подводки к отопительным приборам
не превышают 500 мм крепления не устанавливаются. В местах пересечения
трубопроводов с перекрытиями стенами и перегородками устанавливаются
гильзы заподлицо с поверхностями стен и перегородок или выше на 20-30 мм
отметки чистого пола. Зазор между гильзой и трубой обеспечивающий свободное
перемещение труб при изменении температуры теплоносителя заполняется
согласно проектным решениям в зависимости от температуры теплоносителя.
Места расположения отверстий под кронштейны или другие виды креплений
размечаются с помощью шаблонов после штукатурки мест установки
нагревательных приборов.
Средства крепления трубопроводов и нагревательных приборов
устанавливают на дюбелях с применением строительно-монтажного пистолета П-
Монтаж магистральных трубопроводов производится после раскладки монтажных
узлов на опоры и подвешивания их к строительным конструкциям путем сборки
узлов на льне и сурике или стыковки узлов с последующей их сваркой. Затем
магистрали выверяют и закрепляют на опорах и подвесках. После сборки
магистральных трубопроводов к ним присоединяют стояки и ответвления к
радиаторам. Вначале устанавливают отопительные узлы на место и выверяют по
уровню и отвесу затем соединяют отопительные узлы с помощью межэтажной
Расположение отопительных приборов определяется с учетом выполнения
следующих нормативов: радиаторы устанавливаются на расстоянии не менее 60
мм от пола; не менее 50 мм от нижней поверхности подоконных досок и 25мм от
поверхности штукатурки стен.
При установке отопительного прибора под окном его край со стороны
стояка не должен выходить за пределы оконного проема причем совмещение
вертикальных осей симметрии отопительных приборов и оконных проемов не
В однотрубной системе отопления с односторонним присоединением
отопительных приборов открыто прокладываемый стояки монтируется на
расстоянии 150±50 мм от кромки оконного проема а длина подводок к
отопительным приборам должна быть 300-350 мм.
Технологическая карта стояка составляется на основании его монтажной
схемы. В курсовой работе технологическая карта разрабатывается на один
стояк. Данные заносятся в таблицу 1.
Теплотехническая карта раскладки стояка
шифр узла Количество узлов деталей и отопительных приборов на этаж на
разметка мест прокладки тп 100 м 380 380
комплектование и подноска 1 т 486 486
материалов и изделий
крепление радиаторов на 1 приб. 90 90
прокладка стальных тп из 1м 284 284
отдельных узлов стояка
тоже для магистрали d=40 1 м 96 96
первое рабочее испытание 100м 380 380
проверка на прогрев 1приб. 90 90
отопительных приборов с
рабочая проверка в целом 100 м 380 380
окончательная проверка при 100 м 380 380
окончательная проверка при 100 713 Е § 9-1-8
проверка на нагрев 1 140 Е § 9-1-8
отопительных приборов
Калькуляция трудовых затрат.
№ основание Наименование
6р -1 Разметка мест прокладки тп
4р -2 Комплектование и поднос
р-2 материалов и изделий
4р -2 Подъем монтажных заготовок
4р-2 Навешивание радиаторов на
р-1 кранштейны закрепленные на
ранее размеченных местах
и9 4р – 2 Прокладка стальных тп
р-2 магистраль d=40мм.Прокладка
стальных тп из отдельных
узлов и деталей стояк и
5р-1 Испытание тп центрального
р-1 отопления. Первое рабочее
р-1 испытание рабочих частей
6р-1 Тоже рабочая проверка
р-1 системы в целом
6р-1 Тоже проверка прогрева
приборов(регулировка)
6р-1 Окончательная проверка
р-1 системы при сдаче
Смонтированные системы отопления должны быть испытаны налажены и
доведены до состояния чтобы все технические показатели их соответствовали
Прием системы отопления производится в три этапа: наружный осмотр
испытание гидравлическим или манометрическим методом и испытания на
При наружном осмотре проверяются исполнительные чертежи и
соответствие выполнения работ утвержденному проекту правильность сборки и
прочность крепления труб и отопительных приборов. После наружного осмотра
проводится испытание по программе определяемой системой отопления и
временем года. Для удобства выявления дефектных мест каждая система
испытывается по узлам а затем вся в целом.
Исправное и эффективное действие систем отопления определяется в
результате их семичасовой непрерывной работы с теплоносителем в подающем
трубопроводе температура которого должна соответствовать температуре
наружного воздуха но не менее 500 С.
В таблице 8 приводится схема операционного контроля качества
Пооперационный контроль качества.
Наименование Контроль качества выполнения операций
ПроизводителМастер Вид контроля Время Привлекаемые
Готовность Ознакомление с После окончанияДля разработки
объекта к рабочими строительных мероприятий по
монтажу чертежами и работ и сдачи безопасности
сверка с объекта под труда при
Пристрелка Ознакомление с
кронштейнов рабочими
Прокладка Проверка После
стояков и вертикальности оштукатуривания
установка установки стен разметки
отопительных приборов мест крепления
приборов расстояние от кронштейнов
стояков пола нанесения
подоконника. трубопроводов
Первое Наружный После
рабочее осмотр. окончания
испытание Проверка работ на данном
(бригадир) испытания участке
Рабочее Наружный После окончанияБюро ТБ и
испытание осмотр. работ по НТО
системы в Проверка монтажу системы
Окончательна Проверка на Перед сдачей ПТОи
прогрев объекта заказчик
проверка при отопительных
Необходимо провести анализ технологических процессов для выявления
опасных и вредных факторов. Его результаты сводятся в таблицу 9.
На основании таблицы 9 разрабатывается комплекс технических
мероприятий по локализации выявленных опасных и вредных факторов.
Технологический анализ опасных и вредных факторов
Процесс Рабочие операции Опасные вредные факторы
Подготовка сварного Подсоединение Возможность взрыва
аппарата к работе шлангов к кислород кислородного баллона
ному баллону барабанов
Продувка шлангов с карбидом кальция
горелок ацетиленового
Заряд генератора генератора.
карбидом кальция Воспламенение
Заливка водой кислородных
Сварка стыков Включение горелки Возможность утечки газа
Разогрев стыка взрывоопасность
Прихватка пожароопасность
Сварка стыков вызванная
падением раскаленного
Монтаж магистралей 1. Раскладка Загазованность
стояков со сварной трубопроводов помещения взрыв
стыковкой 2. Сварка стыков газогенератора
возникновение пожара.
3. Технико-экономические показатели.
Технико-экономические показатели монтажных работ.
Показатели Ед. изм. Кол.
Общее количество отопительных м2 675
приборов в системе отопления
Затраты труда на весь объем чел-дн 76
Затраты труда на 1 м2 чел-днм2 0113
Выработка на 1 рабочего в сменум2 чел-дн 88
Потребность в грузоподъемном маш-см. 1
3. Технико-экономические показатели. Машины оборудование инструмент и
Наименование машины Тип марка Кол. Техническая
инструмента и пр. характеристика
Строительный кран Т-41 1 Выдвижная траверса
Строительно-монтажный ПЦ-52-1 2 Производительность
пистолет 200-300 выстрелов в
Ключи трубные рычажныеОСТ НКТМ 6813-39 4 14"-1'т=0.7кг
Отвес ГОСТ 7948-63 5
Метр складной ГОСТ 72-54 10
Рулетка металлическая 3
Ключ с мягкими губкамиСТВ6191-а 1
Насос гидравлический СТД17-51 1
Уровень строительный ГОСТ 94-76 2
Шаблон для разметки МОСОБЛСАНТЕХМОНТАЖ 2
Генератор ацетиленовыйГОСТ 5190-67 1 Производительность
Редуктор кислородный ГОСТ 13861 1 Расход 75-60 мЗч
Ацетиленовый редуктор ГОСТ 13861 1 Расход 3-5 мЗч
Редуктор РД-16М 1 Расход 3-5 мЗч
Рукавицы резиновые дляГОСТ 9356-60 10
Горелка сварочная с ГОСТ 1077-78 1 Давление кислорода
комплектом 01-04МПа
Резак «Пламя» ГОСТ 5191-57 1 Толщина разреза от
Трансформатор ТСН-2 1
Молоток ГОСТ 2310-75 4 т=800г
Кувалда ГОСТ 780-74 2 т=2кг
Зубило слесарное ГОСТ 7211-75 2 L=200mm
Сосков В. И. Технология монтажа и заготовительных работ. Учебник
для вузов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция». - М.:
Беркман Я. И. Косой А. Л. Справочник инженера-сантехника. - Киев.:
Монтаж внутренних санитарно-технических устройств. Справочник
строителя. Под редакцией Староверова. -М.: Стройиздат 1984.
СНиП 3.05.01-85. Внутренние санитарно-технические системы. Госстрой
СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986.
СНиП III -4-80*. Техника безопасности в строительстве. Госстрой
СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1982.
ЕНиР. Единые нормы и расценки на строительные монтажные и ремонтно-
строительные работы. Сборник Е9. Сооружения систем теплоснабжения
водоснабжения газоснабжения и канализации. Выпуск 1. Санитарно-
техническое оборудование зданий и сооружений. М.: Стройиздат 1987

теория и расчёт499.doc

Примерная тепловая схема котельной 2
Расчёт уравнений теплового баланса 3
Расчёт тепловой схемы котельной 13
Аэродинамический расчёт 14
Аэродинамическое сопротивление котельной установки 17
Расчёт питательной установки 19
Расчёт водоподготовительной установки 21
Описание компоновки котельной 24
Экспликация оборудования 25
Список использованной литературы 26
РАСЧЁТ УРАВНЕНИЙ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
Общие положения расчета тепловых схем отопительно-производственных
котельных изложены в первой части методических указаний. Там же приведен
пример составления материального и теплового балансов различных элементов
котельной для закрытой системы теплоснабжения. В настоящем разделе
рассматривается тепловая схема отопительно-производственной котельной для
открытой системы теплоснабжения. Основные принципы построения таких схем
В открытых системах теплоснабжения подготовленная в котельной вода не
только служит теплоносителем но и поступает на нужды горячего
водоснабжения. Разбор воды производятся непосредственно из трубопроводов
тепловой сети без промежуточных подогревателей. Тепловая схема котельной
для открытой системы теплоснабжения отличается от таковой для закрытой в
основном производительностью водоподготовки для подпитки тепловых сетей.
Количество подпиточной воды в этом случае определяется потерями в сетях
котельной и расходов воды на нужды горячего водоснабжения.
Так как расходы воды при открытой системе неравномерны по времени то
для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение и
уменьшения расчетной производительности оборудования водоподготовки
предусматривают установку баков-аккумуляторов для деаэрированной сетевой
воды. Из них в часы максимума потребления горячая вода подпиточными
насосами подается к сетевым насосам.
Принципиальная тепловая схема отопительно-производственной котельной
представлена (рис. 1 прим.1). Схемой предусматривается отпуск потребителям
тепла в виде насыщенного пара и горячей воды. Поэтому она являемся наиболее
общей схемой из которой путем исключения отдельных элементов связанных с
теплоносителем насыщенным паром может быть получена схема отопительной
Расчет тепловой схемы как и в случае закрытой системы теплоснабжения
выполняется для максимального зимнего режима. При проведении вычислении
используется методика 2 а результаты расчетов приводятся в международной
системе единиц измерения СИ.
С целью определения удельного расхода пара на деаэрацию питательной
воды для открытой системы теплоснабжения используется график на рис. 2.
График построен в зависимости от доли конденсата в суммарном расходе
потоков поступающих в деаэратор (кроме греющего пара) и от отношения
количества умягченной воды поступающей в деаэратор подпиточной воды к
количеству умягченной воды поступающей в деаэратор питательной воды. Для
учета влияния непрерывной продувки вводятся поправка с помощью графика.
Расчёт уравнений материальных и тепловых балансов выполняется методом
последовательных приближений и сводится к следующему алгоритму.
Суммарный отпуск тепла на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение
в максимальном зимнем режиме
Расчётный расход сетевой воды
Объём сетевой воды в системе теплоснабжения
Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети
Максимальный расход подпиточной воды (для выбора подпиточных насосов)
Средний расчётный расход подпиточной воды
Расход обратной сетевой воды
Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами
Расход воды на выходе из подпиточного деаэратора принимается равный
среднему расходу подпиточной воды
Расчётная ёмкость баков-аккумуляторов
Расход пара на подогреватели сетевой воды
Расход конденсата после подогревательной сетевой воды принимается
Расход выпара деаэратора подпиточной воды
Расход пара на деаэрацию подпиточной воды
Расход умягчённой воды поступившей в деаэратор подпиточной воды
Расход сырой воды соответствующий величине
Расход пара для подогрева сырой воды в количестве
Температура умягчённой воды за охладителем деаэрированной воды
Температура умягчённой воды за пароводяным подогревателем к деаэратору
Расход пара на пароводяной подогреватель умягчённой воды к деаэратору
Расход пара на установку горячего водоснабжения
Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию
питательной воды подогрев сырой воды умягчённой для питания котлов а
также без учёта внутренних потерь
Расход конденсата после подогревательной сетевой воды и с производства
Расход подпиточной воды поступающий в сепаратор непрерывной продувки
Расход пара на выходе пара из сепаратора непрерывной продувки
Расход продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Внутрикотельные потери пара
Расход воды на выходе из деаэратора питательной воды
Расход выпара деаэратора питательной воды
Расход умягчённой воды поступающий в деаэратор питательной воды
Расход сырой воды соответствующий величине [pic]
Расход пара для подогрева сырой воды в количестве [pic]
Расход конденсата после подогрева сырой и умягчённой воды поступающего
в деаэратор питательной воды соответственно расходом пара [pic]
Суммарный расход потоков поступающий в деаэратор питательной воды
Доля конденсата от подогревателей сетевой воды и от производства в
суммарном расходе потоков поступающих в деаэратор питательной воды
Отношение расхода умягчённой воды поступающий в подпиточный деаэратор
к расходу умягчённой воды поступающей в питательный деаэратор
Удельный расход пара на деаэратор питательной воды [pic] определяется по
графику на рис.2 (прил.)
Поправка на величину непрерывной продувки [pic] определяется по графику
В случае если среднемассовая температура конденсата [pic] отклоняется
от значения [pic] на удельный расход пара вводится дополнительная поправка
Расход пара на деаэратор питательной воды
Паровая нагрузка котельной без учёта внутрикотельных потерь
Суммарная паровая нагрузка котельной
Расход продувочной воды поступающей в сепаратор непрерывной продувки
Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки
Расход воды на питание котлов (на входе из деаэратора питательной воды)
Расход умягчённой воды поступающей в деаэратор питательной воды
Расход одной воды соответствующей величине[pic]
Расход конденсата от подогревателей сырой и умягчённой воды
поступающего в деаэратор питательной воды соответственно расходом пара
Доля конденсата после подогревателей сетевой воды и с производства в
Удельный расход пара на деаэрацию питательной воды с учётом поправки на
величину непрерывной продувки
Паровая нагрузка котельной без учёта внутренних потерь
Процент расхода пара на собственные нужды котельной
Расчётная паропроизводительность котлоагрегатов принимаемых к установке в
котельной (округляется до целого)
Процент загрузки работающих котлоагрегатов
Оптимальное значение величины загрузки должно составлять[pic].
Температура сетевой воды на входе в пароводяные подогревателя (19)
умягчённой воды на выходе из охладителя продувочной воды (12) умягченной
воды поступающей в питательный деаэратор (3) из охладителя выпара (4)
рассчитывается на основе соответствующих уравнений теплового баланса по
общепринятой методике 12.
РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ
Исходные данные к составлению теплового баланса описаны в [12]. Там же
изложены методика определения оптимального числа котлов и коэффициент их
загрузки. Расчеты паровой нагрузки котельной можно выполнять как на основе
ручного счета [3] так и с использованием вычислительной техники [4].
Для определения расхода топлива необходимо определить отпуск теплоты из
паропровода котельной потери с продувкой и количество теплоты
возвращаемое с питательной водой.
Максимальный отпуск теплоты из паропровода котельной
где [pic]— энтальпия пара на выходе из котла определяют по
термодинамическим таблицам воды и водяного пара кДжкг.
Потери теплоты с продувкой
[pic] - расход продувочной воды кгс.
Количество теплоты возвращаемой с питательной водой
Расчетный расход теплоты
Максимальный расчетный расход топлива котельной.
В качестве топлива используется природный газ с теплотой сгорания [pic]
КПД котельного агрегата по данным проекта №1 [pic]. Тогда
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
Расчет дутьевой установки
В соответствии со СНиП П-35-76 тягодутьевые установки как правило
должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.
Расчетная производительность дутьевого вентилятора
Здесь 105 - коэффициент запаса учитывающий утечку воздуха через
неплотности воздуховодов;
[pic] - теоретическое количество воздуха необходимое для горения
[pic] - температура подаваемого в топку воздуха tв=30. Отношение
Полное давление создаваемое вентилятором расходуется на преодоление
сопротивления воздуховодов hвв и сопротивления горелки hгор или
колосниковой решетки со слоем топлива
Значения сопротивлений принимают в следующих пределах
для газообразного и жидкого топлива в зависимости от типа горелочного
Центробежные дутьевые вентиляторы (главные характеристики даны при
температуре 30°С и частоте вращения 980 обмин)
По производительности и давлению подбирают центробежный дутьевой
Тип вентилятора ВДН - 10
Производительность номинальная Vдв = 5000 м³ч
Полное давление номинальное Ндв = 1900 Па
Частота вращения n = 980 обмин
КПД вентилятора [pic]= 071.
Мощность на валу вентилятора
По полученной мощности и частоте вращения подбирают электродвигатель к
Тип электродвигателя
Частота вращения n = 980 обмин.
Расчет тяговой установки
Принимаем к установке кирпичную дымовую трубу высотой Нтр = 30 м.
Расход дымовых газов на выходе из дымовой трубы
где Vг - полный объем газообразных продуктов сгорания Vг= 13381 м3м3.
Диаметр устья дымовой трубы
где Wвых - скорость движения дымовых газов на выходе из дымовой трубы
при искусственной тяге может достигать 20 мс. Учитывая возможность
дальнейшего расширения котельной рекомендуем принимать значение Wвых
Полученный диаметр округляем до ближайшего рекомендуемого СНиП II-35-76
Принимаем диаметр устья дымовой трубы - 12 м.
В соответствии со СНиП II-35-76 в целях предупреждения проникновения
дымовых газов в конструкцию стен кирпичных труб не допускается
положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для
этого нужно выполнять условие R10 где R - определяющий критерий
dв - диаметр устья дымовой трубы м;
hо - динамическое давление газа в выходном отверстии дымовой трубы
где Wвых - скорость газов в выходном отверстии труб мс;
рг - плотность дымовых газов при расчетном режиме
где [pic]= 134 кгм3.
Если R>10 то следует увеличить диаметр дымовой трубы.
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ
Полное аэродинамическое сопротивление котельной установки складывается
из сопротивлений отдельных ее элементов.
Разряжение в топочном пространстве [pic] принимают в пределах 30 Па.
Аэродинамическое сопротивление котла [pic] при номинальной нагрузке.
Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера ВТИ
Аэродинамическое сопротивление боровов принимают из расчета [pic] Па.
Аэродинамическое сопротивление шиберов [pic]Па.
Аэродинамическое сопротивление дымовой трубы
dcp- средний диаметр дымовой трубы м;
Wдт - средняя скорость движения газов в дымовой трубе
ориентировочно может быть принята равной скорости на выходе из трубы мс;
рдт - плотность дымовых газов при температуре tух
Таким образом полное аэродинамическое сопротивление котельной
Проверка дымовой трубы на естественную тягу
Тягу необходимую для преодоления полного аэродинамического
сопротивления котельной установки определяют из выражения
Самотяга принятой дымовой трубы
где Нтр- принятая высота дымовой трубы м;
tв - температура наружного воздуха. Учитывая что наиболее
неблагоприятные условия для естественной тяги имеют место в летний период
принимаем значение tв=30 равным летней расчетной температуре для данной
Рбар - барометрическое давление мм рт. ст.
Scдт S необходима установка дымососов.
Расчетная производительность дымососов прямого давления
Здесь Вк - расчетное количество сжигаемого топлива
Vг - объем продуктов сгорания для [pic] Vг=13381 м3м3.
Расчетное давление дымососа
где 200 - температура газов при характеристических испытаниях дымососа
Рекомендуемые типы дымососов приняты из [57]
По производительности Vд и напору Нд подбираем модель индивидуального
на каждый котел дымососа прямого действия:
Производительность номинальная Vд= м3ч
Полное номинальное давление Нд= Па
Частота вращения n = обмин
КПД дымососов [pic]=
Электродвигатель к дымососу подбирают аналогично дутьевому вентилятору.
Принимаем к установке электродвигатель согласно данным [5]:
Частота вращения n= обмин
РАСЧЁТ ПИТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Выбор питательных насосов
В соответствии со СНиП II-35-76 для питания котлов с давлением пара
более 017 МПа следует как правило предусматривать насосы с паровым
приводом поршневые бессмазочные или турбонасосы с использованием
отработанного пара; при этом нужно устанавливать резервный насос с
В случае невозможности применения отработанного пара от насосов с
паровым приводом необходимо предусматривать:
-насосы только с электроприводом при наличии двух независимых
источников питания электроэнергией;
-насосы с электрическим и паровым приводом при одном источнике питания
При определении производительности насосов учитываю расходы на питание
всех рабочих паровых котлов непрерывную продувку котлов пароохладители
котлов редукционно-охладительные и охладительные установки. Количество
насосов выбираю с таким расчетом чтобы в случае остановки наибольшего по
производительности насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в указанном
Производительность питательного насоса
[pic] - расход воды на редукционно-охладительную установку кгс.
Расчетное давление питательных насосов при установке баков деаэраторов
определяю по формуле
[pic] м вод.ст. (86)
Здесь Рк -давление пара в котле МПа;
Рд - давление в деаэраторе МПа для деаэратора атмосферного типа
Нсет - суммарное сопротивление всасывающей и нагнетательной
магистралей плюс геометрическая разность для расчета принимается Нсет =02
Рекомендуемые типы питательных насосов приведены в [57].
По производительности и давлению подбираем:
-центробежный насос с электроприводом:
Тип питательного насоса ПЭ – 65-40
Производительность 65 м3ч
Давление 440 м вод. ст.
Мощность электродвигателя 125 кВт
-насос с паровым приводом:
Тип питательного насоса ПНП – 6020
Производительность 20 - 63 м3ч
Давление 200 м вод.ст.
Выбор конденсатных насосов
Производительность конденсатного насоса должна быть выше или равна
часовому возврату конденсата
Давление конденсатного насоса должно преодолеть гидравлические
потери всасывающей и напорной линий сопротивление деаэратора и
геодезическую высоту нагнетания считая от уровня конденсатного насоса до
верха головки деаэратора. Ориентировочно
[pic] м вод.ст. (88)
Рекомендуемые типы конденсатных насосов приведены в [57].
По производительности и давлению подбираю центробежный конденсатный
насос с электроприводом:
Тип конденсатного насоса Кс-12-110
Производительность 12 м3ч
Давление 110 м вод. ст.
Мощность электродвигателя 11 кВт 4А132М2
В котельной должно быть установлено два конденсатных насоса с
одинаковой характеристикой один насос - резервный.
Деаэратор подбирают по производительности которая должна быть больше
или равна часовому расходу питательной воды
Рекомендуемые типы деаэраторов приведены в [357].
К установке принимаем
Тип деаэратора ДА-15
Производительность колонки 15 м³ч
Полезная емкость бака-аккумулятора 4 м³
РАСЧЁТ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Исходной водой для производственно-отопительной котельной является вода
горводопровода. В соответствии с ГОСТ 20995-75 жесткость питательной воды
для экранированных котлов с давлением 14 МПа не должна превышать 20 мкг-
эквл при работе котлов на твердом топливе и 15 мкг-эквл для котлов
работающих на жидком и газообразном топливе. Поэтому в проекте
предусматривается водоподготовительная установка по схеме двухступенчатого
Na - катионирования.
Установка работает круглосуточно.
В качестве катионита используют сульфоуголь с емкостью Е=300 г-эквм3.
Производительность водоподготовительной установки определяют часовым
расходом добавочной воды:
где 12 - коэффициент учитывающий расход воды на собственные нужды
водоподготовительной установки;
[pic] и [pic]- соответственно расход пара производственных
потребителей и максимальный (суммарный) отпуск пара из паропровода
n - процент продувки.
Расчет Na-катионнтовой установки первой ступени
Расчетный объем катионита в одновременно работающих фильтрах:
где Жо - жесткость исходной воды принимают по характеристикам
соответствующих данной местности источников водоснабжения мг-эквл;
q - расход воды на отмывку 1 м3 сульфоугля для первой ступени
берут равным 4 м3м3;
[pic] - межрегенерационный период работы фильтра принимают из
условия проведения регенерации каждого фильтра не чаще одного раза в смену
Расчетное сечение одновременно работающих фильтров исходя из
допустимой скорости фильтрации W1=10 мч
Рекомендуемые типы фильтров приведены в [57].
По каталогу выбирают фильтры с учетом следующих требований:
m-число фильтров первой ступени по техническим соображениям должно быть
не менее двух из которых один находится на регенерации.
Тогда число одновременно работающих фильтров равно m-1;
Fp - суммарное сечение одновременно работающих фильтров должно быть
больше или равно расчетному.
Предварительно принимаем фильтры:
Число одновременно работающих фильтров m-1 = 2 шт
Сечение каждого фильтра Fф = 038 м²
Высота загрузки катионита hф = 20 м
Тогда фактический объем катионита в одновременно работающих фильтрах
Эта величина должна быть больше или равна расчетному объему катионита
Wp то есть Wф [pic] Wp. Если это условие не соблюдается нужно принимать
фильтры большего диаметра.
Окончательно принимаем к установке фильтры ФИП I-07-06-Na
Общее число фильтров ступени m= 3 шт
Сечение фильтра Fф= 038 м2
Диаметр фильтра dф= 07 м
Высота загрузки катионита hф= 2 м
Фактический межрегенерационный период
Расход поваренной соли на регенерацию
где ас = 120 гг-экв - удельный расход для 1 ступени.
Расчет Na-катионитовых фильтров второй ступени
Для второй ступени как правило устанавливаются два фильтра из
которых один резервный смонтированный таким образом что он может работать
как во второй так и в первой ступени водоумягчительной установки.
По каталогу выбирают фильтры второй ступени с таким расчетом чтобы
скорость фильтрации W2 находилась в пределах 30 мч то есть
Расход соли на регенерацию фильтра второй ступени рассчитывают
аналогично первой ступени при этом расход соли принимают ас2 = 240 гг-
Принимаем к установке ближайший стандартный фильтр:
Общее число фильтров второй ступени m2 = 2 шт
Высота загрузки катионита h2 =
Описание компоновки котельной
В работе принята компоновка котельной с тремя
паровыми котлами типа ДЕ-4-14ГМ для открытой системы теплоснабжения. Здание
котельной павильонного типа из облегченных материалов с размерами в плане
__х__ метров и высотой затяжки ферм 6 метров. Дымовая труба - кирпичная
высотой 30 метров и диаметром на выходе 12 метра. Газоходы от котлов
надземные. Деаэраторы питательной воды находятся вне здания котельной на
находятся в котельном зале. Котлы установлены с шагом 6 метров.
Дутьевые вентиляторы расположены за котлом на уровне пола котельного
зала воздухозаборы находятся как на крыше котельной так и на уровне
затяжки ферм крыши котельного зала.
Дымососы установлены на газоходах за котлом после водяных экономайзеров
на уровне пола котельного зала.
В котельной предусмотрено 2 выходов из них в котельном зале - 2.
ЭКСПЛИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
Поз. Обозначение Наименование Кол-вПримечания
К1 Котёл паровой ДЕ – 4 – 14 ГМ 4
К2 Экономайзер водяной ЭП I – 236
К3 Вентилятор дутьевой ВДН – 10
К5 Деаэратор питательной воды ДА – 15 1
К6 Деаэратор подпиточной воды ДА – 15 1
К7 Насос с электрическим приводомПЭ – 65 – 40 1
К8 Насос с паровым приводом ПНП – 6020 1
К9 Фильтр Na-катионтовый I ФИПа I – 07 – 06 Na 3
К10 Фильтр Na-катионтовый II ФИПа II – 2
К12 Насос конденсатный КС – 12 – 110 2
К11 Труба дымовая 1
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Иванов В.В. Дунин И.Л. Расчет тепловых схем отопительно производственных
котельных. Часть 1. Закрытая система теплоснабжения. -Ростов нД: Рост.
инж.-строит. ин-т 1987.
Дунин И.Л. Попов А.С. Тужиков А.И. Расчет тепловых схема отопительно-
производственных котельных. Часть 2. Открытая система теплоснабжения. -
Ростов нД: Рост. инж.-строит. ин-т 1987.
Бузников Е.Ф. Роддатис К.Ф. Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные
котельные. - М.: Энергоатомиздат 1984.
Дунин И.Л. Попов А.С. Методические указания по расчету тепловых схем
котельных на ПЭВМ. - Ростов нД: Рост. гос. акад. стр-ва 1994.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой
производительности. -М.: Энергоатомиздат 1989.
Строительные нормы и правила СНиП П-35-76. Котельные установки. Нормы
проектирования. - М.: Стройиздат 1977.
Роддатис К.Ф. Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой
производительности — М.: Энергия 1978.

Принципиальная тепловая схема котельной (1).dwg

Принципиальная тепловая схема котельной
– блок котельных агрегатов; 2 – сепаратор непрерывной продувки; 3 – деаэратор питательной воды; 4 – охладитель выпара; 5 – редукци-
онная установка; 6 – главный паровой коллектор; 7 – питательный насос; 8 – вторая ступень системы химводоочистки; 9 – первая ступень
системы химводоочистки;10 – пароводяной подогреватель сырой воды; 11 – водоводяной подогреватель сырой воды; 12 – охладитель про-
дувочной воды; 13 – насос сырой воды; 14 – охладитель деаэрированной воды; 15 – пароводяной подогреватель химочищенной воды;
– охладитель выпара; 17 – деаэратор подпиточной воды; 18 – водяной подогреватель сетевой воды;19 – пароводяной подогреватель
сетевой воды; 20 – сетевой насос; 21 – подпиточный насос; 22 – бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения; 23 – перекачивающий
насос; 24 – конденсатоотводчик.

10.doc

Описание паровых котлов.
Паровой котёл – устройство имеющее топку обогреваемая продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенное для выработки пара с
давлением выше атмосферного для использования его в не этого устройства.
Для стационарных паровых котлов низкого (14 – 24 МПа) и среднего (3-
МПа) предусматривается обозначение котлов по ГОСТ 36.19-82 «Котлы паровые
На средние параметры пара выпускают в основном котлы П – образной
На низкие параметры выпускают вертикальные водотрубные котлы имеющие
по мимо топочных экранов развитый конвективный пучок. В настоящее время
Бийский котельный завод выпускает серию паровых котлов для твердого
топлива типа КЕ для сжигания газа и мазута типа ДЕ.
Газомазутные паровые котлы типа ДЕ предназначены для выработки
насыщенного или перегретого до температуры 225°С пара выпускаются на
номинальную паропроизводительность 4;65;10;16 и 25 тон в час при давлении
и 24МПа (14кгСсм2 и 24кгС см2)
Маркировка котлов согласно ГОС 3619-82 Е-10-14 ГМ
Е- паровой котел с естественной циркуляцией.
- паропроизводительность тон в час
-давление пара у главной паровой задвижки.
Заводская маркировка включает первую букву Д.
В данном курсовом проекте пар - насыщенный котел паровой вертикально-
водотрубный газо-мазутный с производительностью 10 тч
Конструктивные особенности.
Размещение топочной камеры с боку конвективного пучка который
образуется вертикальными трубами развальцованными в верхнем и нижнем
барабанов и отделена от него газоплотной перегородкой из труб диаметром
Длина цилиндрической части барабанов в котлах ДЕ одинакова.
Диаметр верхнего и нижнего барабанов так же одинаков и составляет
00мм. Расстояние между барабанами 2750мм. Для экранов и конвективного
пучка приняты трубы диаметром 51х25мм.
Котлы 4;65 и 10 тон в час имеют в конвективных пучках продольные
перегородки что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через
заднюю стенку котла.
Котлы производительностью 16 и 25 тон в час таких перегородок не
Котлы 4;65 и 10 тон в час - не имеют ступенчатого испарения.
Котлы производительностью 16 и 25 тон в час – имеют двух ступенчатую
схему испарения внутри барабана с солевым отсеком . Тепловой расчет котла
может быть конструктивным или поверочным. При поверочном тепловом расчете
по принятой конструкции определяют температуры теплоносителя и дымовых
газов а также КПД и расход топлива.
Последовательность поверочного расчета:
Изучение конструкции и устройства котла.
Определение объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Составление теплового баланса котла.
Расчет остальных поверхностей нагрева.
Состав топлива и теплота сгорания
Газообразное топливо – это смесь горючих и негорючих газов и некоторых
примесей (водяных паров смол пыли). Расчетные характеристики
газообразного топлива газопроводов: Оренбург - Совхозное.
Состав сухого газа в % по объему:
Низшая теплота сгорания сухого газа– Q[pic] = 3802 МДжм³
Плотность при нормальных условиях - ρ = 0883 кгм³
Теоретический объём воздуха – Vно = 1005 м³м³
Теоретический объём азота – Vно N2 = 794 м³м³
Объём сухих 3[pic]атомных газов Vн RO2 = 108 м³м³
Теоретический объём водяных паров VноН2О = 228 м³м³
Объем продуктов сгорания Voг = 1125 м³м³
Топливо объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Состав топлива и теплота сгорания.
Газообразное топливо – смесь горючих и негорючих газов в котором
содержит некоторое количество примесей( водяные пары смолы пыль).
Количество газообразного топлива выражается в м³ при нормальных
условиях (р=1013 кПА t= 0 °С). Состав газа даётся в процентах объёма. Все
расчёты относят к 1м³ сухого газа при нормальных условиях. Содержание
примесей даётся в гм³.
Природный газ состоит из смеси углеводородов метанового ряда основой
которого является метан CH4=75-98%
Состав газообразного топлива характеризуется формулой:
CH4 + CmHn + CO + H2 + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100%
Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с
выделением большого количества тепловой энергии. Основа процесса
горения–это химическая реакция между горючим веществом и окислителем.
Горючее вещество – органическое топливо.
Окислителем может быть чистый кислород или воздух 21% -O2 и 79%- N2
Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются- продуктами
сгорания или дымовыми газами.
Характеристика любого топлива является его теплота сгорания т. е.
количество теплота которое выделяется при сжигании единицы объема топлива .
теплота сгорания сухого газа выражается [pic] [pic].И обозначается Qid
Qsd НИЗШАЯ И ВЫСШАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯнизшая и высшая теплота сгорания.
Количество теплоты выделившейся при полном сгорании единицы массы или
единицы объема топлива за вычетом теплоты затраченной на парообразование
воды образующейся при горении топлива называют- Низшей теплотой сгорания-
Если образующаяся в результате полного сгорания топлива водяные пары
конденсируются то выделившееся количество теплоты называют -Высшей
теплотой сгорания – Qsd
Объёмы воздуха и продуктов сгорания.
При проектировании котельных установок печей ДВС газотурбинных
установок производят технические расчеты горения они включают четыре
Определение теоретического количества воздуха необходимого для
Определение действительного количества воздуха необходимого для
Определение состава продуктов сгорания.
Определение энтальпии продуктов сгорания
Все расчёты объемов воздуха и продуктов сгорания ведутся в метрах на 1м³
сухого газообразного топлива при нормальных условиях .
При сжигании газообразного топлива теоретическое необходимого
количество воздуха находят из стехиометрических уравнений топлива.
CO + 05O2 ( CO2 ( 1м³CO + 05м³O2 = 1м³CO2
H2 + 05O2 ( H2O ( 1м³H2 + 05м³O2 = 1м³H2O
H2S + 15O2( H2O + SO2 ( 1м³H2S + 15м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2
СmHn + (m + n4)O2 = mCO2 + n2H2O ( 1м³CmHn + (m + n4)м³O2 = =
Теоретическое кол-во кислорода Он2
Он2 =001[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
из % переводим в доли единице тогда получаем
тогда количество воздуха (разделив на 021) составит
V[pic] = 00476[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2]
Количество воздуха при сгорании различных топлив
- каменный уголь V[pic] = 3-7 м³кг
- газ V[pic] = 9-17 м³м³
- нефти V[pic] = 105 м³кг
Действительное количество воздуха которое подаётся в котел как
правило больше теоретического т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха
не удаётся часть воздуха проходит транзитом не участвует в горении.
Для полного выгорания топлива воздух в топку котла подается в
количестве большем чем теоретическое коэффициент избытка воздуха α
т.е отношению действительного количества воздуха к теоретическому.
В общем случае α топки изменяется от 101 ÷ 17 . Величина α зависит от
рода топлива конструкции топки.
Для газа α = 105 а при сжигании угля в слое α = 17.
В котлах работающих под разряжением α обычно возрастает из-за присоса
холодного воздуха через не плотности в ограждении а также через лючки и
смотровые окна. И αух > αт или αух = αт +Δα
где Δα –присосы холодного воздуха
Δα изменяться 0 ÷ 02 и определяется по нормативному методу
Если котел работает под наддувом то присосы равны 0.
Наличие водяных паров в продуктах сгорания связано с:
испарением влаги из топлива.
испарением влаги из воздуха.
Состав и объем продуктов сгорания.
В общем случае в топке котла могут быть газообразные продукты
CO2 SO2 H2O – продукты полного сгорания
CO H2 CmHn – продукты неполного сгорания
O2 N2 – азот из воздуха и топлива и избыточный кислород.
В этом случае объем газа равен
Vнг = VнCO2 + VнSO2 + VнH2O + VнCO + VнH2 + VнCmHn + VнO2 + VнN2
принято объединять CO2 и SO2 и называть VнRO2 – сухие трехатомные газы.
При полном сгорании топлива и α > 1 дымовые газы содержат лишь
CO2 SO2 H2O N2 и O2 –основные продукты сгорания.
Тогда объем газа при нормальных условиях:
Vнг = VнRO2+ VнH2O+ VнO2 + VнN2
При полном сгорании топлива и α = 1 продукты сгорания содержат только
Vнг = VнRO2 + V н N2 + Vн H2O
При горении газообразного топлива мы должны знать:
теоретическое количество воздуха V
теоретический объём продуктов сгорания (при α = 1) Vнг
Vно V[pic] = VRO2 + V[pic] + V[pic]
Теоретический объём воздуха трехатомных газов равен
VнRO2 = 0.01 (CO2 + CO + H2S + mCmHn) [pic]
Теоретический объём азота складывается из объема азота подавшего в
воздухе и объема азота из топлива
Vо[pic] = V[pic] + V[pic]
V[pic] = 079 Vон [pic]-теоретическое количество воздуха
V[pic] = [pic] = 001 N2 –из топлива
V[pic] = 079 Vно + 001 N2
Теоретический объём водяных паров. Складывается из количества:
VонH2O.Три источника образования.
) горении водорода и углеводорода
) испарение влаги из топлива
) испарение влаги из воздуха.
Vо[pic] = 001(H2S + H2 + [pic]CmHn + 0124 dг.тл.) + 00161 Vон [pic]
-испарение влаги из топлива
-испарение влаги из воздуха
где dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива [pic]
Влагосодержание воздуха принято равным d 0 = 10 [pic]
Количество влаги содержащейся в воздухе при α = 1
V[pic] = [pic] = [pic] = 00161Vон [pic]
ρвозд = 1293 [p ρ[pic] = 0804 [pic]
При α > 1 количества воздуха подаваемого в топку приводит к возрастанию
объёмов продуктов сгорания относительно теоретически расчетного.. При этом
избыточный воздух в горении не участвует объём продуктов сгорания
увеличивается за счёт двухатомных газов (N2 O2).А теоретический объем
остается неизменным при α > 1. Следовательно действительный объем сухих
Vнсг. = VнRO2 + Vно[pic] + (α - 1) Vон [pic]
Действительный объём водяных паров:
VнH2O = Vо[pic] + 00161(α - 1) Vон [pic]
Суммарный объём продуктов сгорания:
Vнг = VнRO2 + Vо[pic] + (α - 1) Vон + Vо[pic] + 00161(α - 1) Vон
Объёмные доли сухих трехатомных газов и водяных паров определяются по
r RO2 = [pic] и r H2O = [pic]
Объем воздуха газов водяных паров а так же скорости газов потока
рассчитываются при среднем коэффициенте избытка воздуха α.
Теоретические объёмы воздуха и дымовых газов
Наименование величин обозначРасчётная формула РазмерРезуль
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха Vно 00476[05CO + 05H2 + 15 H2S 1005
необходимое для полного + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём Vно.N2 079V[pic] + [pic] [pic] 794
Объём сухих Vно.RO2001[CO2 + CO + H2S + [pic] 108
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём Vно.H2O001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic]
водяных паров 0124dг.тл] + 00161V[pic] 228
где dr – влагосодержание
газообразного топлива гм³
(учитывается если оно задано)
Объемы газов объемные доли
ОбозначРасчётная РазVно=1005 Vно.N2=794
Величина ение формула мер
носVнRO2=108 Vно.H2O=228
Топка иКотельнЭконома
Коэффициент избытка
воздуха за газоходом α Табл. V - 11 12 13
Коэффициент избытка [pic]
воздуха средний α - 11 115 125
Объём избыточного [pi
воздуха - (α - 1)V[pic]c] 100 15 25
Объём водяных паров VнH2O Vно.H2O +
161(α-1)* [pi2257 1128 5643
Объём продуктов сгоранияVнг VнRO2+
Vно.N2+ VнH2O[pi1225 11752 13762
Объёмная доля сухих r[pic] VнH2O Vнг
[pic]атомных газов - 0088 0091 0078
Объёмная доля водяных r[pic] VнRO2 Vнг
паров - 0181 0189 0162
Суммарная объёмная доляrn r[pic]+r[pic]
трехатомных газов - 026 028 024
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащего в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания ведется в кДж на 1м3 при
нормальных условиях полностью сгоревшего топлива.
Расчет энтальпии ведется при действительных избытках воздуха за каждой
поверхностью и выполняется на весь возможный за данной поверхностью
диапазон температур.
Энтальпия теоретического количества воздуха равна
Iо.в = Vно (с[pic])в [pic] где
св – удельная теплоёмкость влажного воздуха
[pic] – температура воздуха °C
Энтальпия теоретического объёмов воздуха и продуктов сгорания при
Iог = VнRO2(c[pic])RO2 + Vно.N2 (c[pic])N2 + Vно.H2O (c[pic])H2O [pic]
VнRO2 Vно.N2 Vно.H2O -теоретические объемы.
(с[pic])в (c[pic])RO2 (c[pic]) N2 (c[pic]) H2O – соответственно
энтальпии одного м³ влажного воздуха углекислого газа азота и водяных
[pic] - температура продуктов сгорания .
Энтальпия дымовых газов при α > 1
Iог = I + (α - 1) I о.в + Iзолы [pic]
Iзолы -Энтальпия золы добавляется к энтальпии газов при сжигании твердого
Энтальпия продуктов сгорания ( I – – таблица)
Поверхность Температура заЭнтальпия кДжкг
нагрева поверхностью
Топочная камера и 1900 35340 284515 2845 38185
фестон [pic] 1700 31260 252858 2529 33788
Котельный пучок 900 15361 125725 2514 15612
[pic] 700 11635 95676 1913 11826
Экономайзер[pic] 300 4752 39798 1193 4871
На основании теплового баланса котла определяется КПД и расход
топлива. Тепловой баланс составляется при установившемся тепловом
режимекотла на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях. (р=1013
Тепловой баланс - это и равенство между поступившем в котел
количеством тепла (располагаемым теплом) Qp и суммой теплоты полезно
использованного топлива и тепловых потерь.
Qp = Q[pic] + [pic]Qi
Располагаемое тепло Qp будет равняться Qid+iт.л. [кДжм3]
В данном курсовом проекте Qp= Qid [кДжм3]
Потери теплоты в котельном агрегате представляют в виде
При расчете котлов ДЕ уравнение теплового баланса имеет вид:
Qid= Q[pic]+ Q2+ Q3+ Q5
0=q1+q2+q3+q5 – в относительных потерях
Полное количество тепла полезно использованного в котле будет
Qк = Дн.п.*(is - iп.в.) + Дп.р.* (is - iп.в.) кВт
Дн.п- кол-во насыщенного пара [pic]
is – энтальпия насыщенного пара [pic]
is – энтальпия кипящей воды в барабане котла [pic]
iп.в. – энтальпия питательной воды [pic]
Дп.р -кол-во перегретого пара[pic]
В – расход топлива подаваемого в топку котла
Коэффициент сохранения тепла вводится для расчета тепла отданного
газами рабочему телу учитывает потери тепла от наружного охлаждения и
вычисляется по формуле
Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic]
топлива Qp Qdi 38018
от недожога q[pic]Табл. v % 05
Потеря тепла от q[pic]Табл. 4.1[2] % 12
наружного охлаждения
Температура уходящих [pic]
газов Принято °С 160
Энтальпия уходящих I[pic]По I-[pic] диагр.[pic] 2571
Энтальпия теоретически 392
необходимого кол-ва I[pic]По I-[pic] диагр.[pic]
Потери тепла с [pic] [pic]
уходящими газами q[pic] % 542
Расчётная D[pic]D[pic].10003600 [pic] 25*10003600 694
паропроизводительность
Давление насыщенного P[pic] 14
пара в котле табл. 1.2[2] МПа
Энтальпия насыщенного is [pic]
пара Прил. табл. [2] 2790
Энтальпия кипящей воды is Прил. табл. [2] [pic]
Температура питательнойt[pic]
воды Задание табл. °С 100
Энтальпия питательной i[pic] 4187· t[pic] [pic] 4187·100
Расход воды на продувкуD[pic]005* D[pic] [pic] 005*694 0347
Тепло полезно Qк D[pic]* (is 694*(2790-419)
используемое в котле -i[pic]) + кВт +0347*(830-419) 164547
Коэффициент полезного
действия котельного к 100-(q2+q3+q5) % 100-(542+05+129288
Полный расход топлива [pic] м3с [pic]
Коэффициент сохранения φ [pic] [pic]
Тепловой расчет топки.
Топка-устройство для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с
высокой температурой. Служит для организации теплообмена между
высокотемпературной газовой средой и поверхностями нагрева.
Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания
на выходе из топки при заданных конструкциях топки. Определение
конструктивных характеристик топки ведут по ее эскизу с указанием
необходимых размеров.
Радиационные свойства продуктов сгорания
Основной радиационной характеристикой поглощательной способности продуктов
сгорания является Критерий Бугера.
K- коэффициент поглощения топочной среды определяется по
температуре и составу газа при выходе из топки [pic]
Р- давление в топочной камере МПа
S-эффективная толщина излучающего слоя м
Где Vт - объем топки м3
Fст- площадь стен топки м2
При расчете критерия Бугера принимается что при сжигании мазута и газа
основными излучающими компонентами будут газообразные продукты сгорания.
(RO2 H2O) и взвешенные в их потоке саженные частицы.
При сжигании мазута или газа коэффициент поглощения К рассчитывается с
учетом относительного заполнения топочной камеры святящимся пламенем
К[pic]-Коэффициент поглощения газовой средой. (RO2 H2O) [pic]
Кс- Коэффициент поглощения частицами сажи. [pic]
m- относительное заполнение топочной камеры святящимся газом.
При сжигании природного газа m=01
Расчет суммарного теплообмена.
Методика основана на приложении теории подобия к топочному процессу и
основными критериями которые определяют безразмерная температура газов на
выходе из топки. Основными критериями являются критерий Бугера и критерий
радиального теплообмена Больцмана.
Q”т=Тт”Та =Во о6М*Вu+Во
Во – критерий Больцмана
Тт” – действительная абсолютная температура газа на выходе из топки (К)
Та – адиабатическая абсолютная температура горения топлива.
Это та максимальная температура которая была бы в топке при отсутствии
теплообмена с окружающей средой.
М – параметр учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно
уровня расположения горелок.
Критерий Больцмана – отношение количества теплоты выделившейся при сгорании
топлива к количеству тепла которое излучается при теоретической температуре
по закону Стефана Больцмана и передается поверхности нагрева.
Вu=φВр(Vc)ср0срFстТа3
– коэффициент сохранения тепла
Вр – расчетный расход топлива (кгс м3с)
(Vc)ср - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания кДж кг)
Fст – поверхность стен топки
ср – среднее значение тепловой эффективности
Коэффициент тепловой эффективности экрана равен произведению углового
коэффициента экрана на коэффициент учитывающий тепловое сопротивление
загрязнения или закрытие изоляцией.
= 567*10-11 кВтМ3К4 – коэффициент излучение абсолютного черного тела
Вu – эффективное значение критерия Бугера
Вu=16ln*(14Bu2+ Bu+2)(14 Bu2 –Bu+2))
Для камерных топок параметр М = М0(1– 04 · [pic])3√rv
где [pic]- относительный уровень расположения горелок
Мо – принимается по пункту 6.18 лит1 в частности для газомазутных топок с
настенных расположением горелок Мо=04
rv – параметр забаластированности топочных газов.
rv = VHГ(1+r) VHO.N2+VHRO2
где r – коэффициент рециркуляции.
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания одного кг (м3) топлива.
(Vc)ср=(Q[pic] -I”T) ([pic]-[pic]) [кДж кгК] [кДж м3К]
Q[pic] - полезное тепловыделение в топке[кДж кг] [кДж м3]
I”T – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре[pic] и αт
(коэффициент избытка воздуха) на выходе из топки.
[pic]- адиабатическая температура горения.
Адиабатическая температура горения [pic](0С)
Определяется по полезному выделению в топке Q[pic] при αт. Полезное
тепловыделение в топке Q[pic] складывается из располагаемого тепла за
вычетом топочных потерь тепла вносимого в топку подаваемым дутьем и
воздухом а так же тепла рециркулирующих газов.
Поверочный расчёт топки включает:
) Определение теоретической температуры сгорания
) Определение действительной температуры газов на выходе из топки.
) Определение количества тепла переданное излучением экраном топки.
Конструктивные характеристики топки.
Границами активного объёма топки являются осевые плоскости экранных труб; в
местах незащищенных экранами-стены топочной камеры. В выходном сечении
топочной камеры ее объем ограничивается плоскостью проходящей через оси
первого ряда фестона или котельного пучка. Нижней границей объема топки
служит под (при наличии холодной воронки –горизонтальная плоскость
отделяющая ее нижнюю половину.)
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
стен топки Fст Табл. 1.2 м² 642
Эффективная толщина 36[pic] [pic]
излучающего слоя S м 163
уровень расположения[pic] Принимается по - 03
горелок рекомендациям
нимающая поверхностьHл Табл. 1. 2 м² 605
Параметр М0(1– 04 ·
М [pic])3√rv - 04(1-04*03) 039
Коэффициент М0 П.6.18 [1] 04
Параметр rv VHГ(1+r) м³ м³[pic] 135
забалластирова VHO.N2+VHRO2
Коэффициент тепловой
эффективности * - 095*065 0612
Угловой коэффициент Ном. 1прил. 0942
Теплонапряжение q[pic] [pic] [pic] [pic]
топочного объёма 60304
Тепло вносимое в Q[pic] αТ · I[pic] [pic] 11 · 392
топку воздухом 4312
Полезное Q[pic] [pic] [pic] [pic]
тепловыделение в 382591
Адиабатическая [pic] По I-Q таблице
температура горения при αТ и I= °С 19033
Температура газов на[pic] Принята
выходе из топки предварительно °С 1200
Энтальпия газов на [pic] По I-Q таблице [pic]
выходе из топки при[pic]=[pic] 22930
Объёмная доля [pic] Табл.3.4.
Суммарная объёмная [pic] Табл.3.4.
доля трехатомных 0269
Давление в топочной p Принимаем
Коэффициент К К[pic]+ m* Кс [pic] 18+01*151 195
поглощения топочной
Коэффициент m П.6.12[1] 01
Коэффициент К[pic] К0*[pic] [pic] 67*0269 18
Коэффициент К0 Ном.2 [pic] 67
Произведение [pic] P *[pic] * S МПа*м
Коэффициент 03(1+α2[pic])*([pic] 03(1+11)*
поглощения частицамиКс [pic])04 (302)04* 151
сажи *(16*10-3 Т”т (16*10-3*1473-0
Соотношение углерода[pic] 012*(14*914+
и водорода 012 mn CrmHrn- +13*41+38*19+302
Критерий Бугера Bu K*p*s 195*01*163 0317
Эффективное значение~ 047
Средняя суммарная (Vc )ср(Q[pic] -I”T) [pic] (382591-22930) 21795
теплоемкость ([pic]-[pic]) (19033-1200)
Температура газов на[pic] * °С ** 1158
Энтальпия газа на [pic] По I- таблице [pic] 21375
выходе из топки или диаграмме
Количество тепла QЛ [pic] [pic] 098*(382591-213165464
воспринятого в топке 75)
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются два
уравнения: уравнение теплового баланса и уравнение теплообмена.
Уравнение теплового баланса:
где φ – коэффициент сохранения тепла;
I и I - энтальпии газов на входе в поверхность и выходе из неё
[p Δα I[pic] - количество тепла вносимое присасываемым воздухом при
его температуре [pic]
Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое поверхностью (конвекцией или межтрубным излучением)
k – коэффициент теплоотдачи [p
Δt – температурный напор К;
H – расчётная поверхность нагрева м²
Поверочный расчёт конвективных поверхностей.
Наименование Обозн.Формула Разм. Расчёт Результ
Температура газов на[pic]
входе в поверхность [pic]=[pic] °С 1158
Энтальпия [pic] [pic]=[pic] [pic] 22035
Площадь сечения для 0851
прохода газов F [3] м²
Расчетная H[pic]Табл. 1.2 [2] м² 212
поверхность нагрева
Поперечный шаг труб S[pic]По чертежу м 011
Продольный шаг труб S[pic]По чертежу м 009
Наружный диаметр d м 0051
Эффективная толщина [pic] [pic]
излучающего слоя S м 0177
Температура газов на Принята
выходе [pic] предварительно °С 250 350
Энтальпия газов на [pic] По [pic]
выходе I-[pic]диаграмме 4253 5687
Тепло отданное по Q[pic][pic] [pic]
балансу 0987*(22035-
53+01*392) 1746416059
Температура кипящей t
Разность темп. [pic] [pic]
средняя большая °С 1158– 195 963 963
малая [pic] [pic] 250 – 195
°С 350 – 195 55 155
Температурный напор [p [pic]
Средняя температура [pic] tсред+[pic] 31718+ 195 512163735
газов - 44223+ 195 8
Средняя скорость [pic] [pic] [pic][pic]
газов w[pic] 1819211
Коэффициент [pic] Номограмма 7 [pic] 10541101
Поправка на число [pic] Номограмма 7
Поправка на [pic] 09850985
Относительный 1 S[pic] d 0110051 216 216
Относительный 2 S2 d 0090051 176 176
Влияние физических Сф 105 104
Температура наружнойt[pic][pic]t + Δt 195+25 220 220
загрязнённой стенки Δt = 25
Коэффициент [pic] Номограмма 13 [pic]
теплоотдачи прил. [1] 525*015*09678 102
излучением для не [pic] а СГ
запыленного потока 76*014*094
Степень черноты а Номограмма1 2 01420135
газового потока прил. [1] -
Произведение К[pic][pic] 35*0261*01*
Произведение [pic] [pic] 01*028*0177000400049
Номограмма 2[1] [pic] 34 31
Коэффициент К[pic]по -[pic]
Коэффициент [pic] [pic] 095(1034+7810561143
теплоотдачи от газов - );
к стенке 095(1101+10
Коэффициент 095 095
поверхностей нагрева
Коэффициент тепловой Лит [1] 085 085
Коэффициент К *α1 [pic] 085*1056 851 935
теплопередачи 085*1143
Тепловосприятие Q[pic][pic] [pic] 898*212*3171
пучка по уравнению 2(046*103) 1312419815
Действительная [pic] По графику 300
температура газов за °С
Энтальпия газов за [pic] [pic] 4813
Тепло по балансу Q[pic][pic] [pic] 098*(22035-4816898
В экономайзере питательная вода подогревается а иногда частично
Экономайзера позволяет снизить температуру уходящих газов до
экономически определенного предела. Экономайзера воспринимает 18-20%
теплоты от Qri в современных котлах.
В зависимости от температуры нагрева воды экономайзеры делят:
В кипящих происходит не только подогрев воды но и частичное ее
испарение.(скальные экономайзеры).
В некипящих экономайзерах подогрев воды производится до температуры
на 20 – 40 °С меньше температуры кипящей воды..
В зависимости от металла экономайзеры различают:
Чугунные предназначены для работы до 24 кгссм² (24 МПа).
Стальные экономайзеры могут применяться для любых давлений.
Плюсы чугунного экономайзера:
Как плюсом так минусом является то что чугунный экономайзер- не
В чугунном экономайзере недопустимо кипение воды так как это приводит
к гидродинамическим ударам поэтому они работают как не кипящие.
Чугунный экономайзер состоит из ребристых стандартных чугунных труб системы
В системе ВТИ диаметр 76 х 8 мм.
Трубы соединяются между собой калачами (коленами).Длина труб различна.
Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу-вверх
что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера.
Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб со
скоростью от 6 – 9 мс.При номинальной производительности.
На основании этого выбирается число труб в ряду. А число
горизонтальных рядов из условия необходимой поверхности нагрева.
Компоновка экономайзера может быть в одну или в две колонки.
Через каждые 8 рядов устанавливается зазор в 600мм для обдувки и
Обдувка –это очистка то сажи и золовых отложений.
- количество колонок
Поверочный расчёт экономайзера
Величина Обозн. Формула Разм.Расчёт Резуль
Температура газа на [pic] [pic]
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic]
Температура газов на[pic] Предвар.
Энтальпия на выходе [pic] [pic]
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic]098 (4813-
балансу 2554+01·392) 2269
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.5[2] Шт. 9
Живое сечение для F Fтр* Z[pic] м² 0184*9 1656
Площадь поверхности H[pic] Номограмма 5[2] м²
нагрева 1-ой трубы 449
труб n Табл. 1.5 [2] Шт. 16
Площадь поверхности H n * Z[pic]* м² 16*9*4349 646
Расход воды в [pic]
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic] 729
Температура воды на [pic] [pic] = [pic]
Энтальпия воды на [pic] Табл. [pic]
Энтальпия воды на [pic] (Q[pic]*Вр) (2269*046)729+41956217
Температура воды на [pic] [pic]4187 562174187 1343
Δtпроти[pic] [pic] 1066
температурный напор
Разность Δtб `-t`` °С 300-1343 1657
Δtм ``-t` °С 160-100 60
Средняя температура [pic]ср[pic] [pic] 230
Средняя скорость w[pic] [pic] [pic] 8.1
Коэффициент к Номограмма 5 [pic]
теплопередачи [pic] 22 · 111 2442
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic][pic]
уровня теплообмена 3655
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]
Температура газов `` 130
Энтальпия газов на I`` 207875
Температурный напор
Тепловосприятие по Qт 27356
Тепловосприятие по QБ 2723
Расчетная невязка теплового баланса.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). [1]
Тепловой расчёт котельных агрегатов (учебное пособие) [2]
А.С. Попов И.Л. Дунин. Ростов – на – Дону 1991
Отопительные и производственные котлы [3] Бузников.

Чертеж1 1 1 3163[1].sv$ recover.dwg

ПЛАН ТИПОВОГО ЭТАЖА НА ОТМЕТКЕ 0000nМ1:100
Ввод теплосети 150-70
МОНТАЖНАЯ СХЕМА СТОЯКА
ПЛАН ЭТАЖА НА ОТМЕТКЕ 27000nМ1:100
nnn РАЗРЕЗ 1-1n МАСШТАБ 1:100

пояснилка власенко Тв-418.doc

1 Исходные данные для проектирования
Район строительства – г .Смоленск
tht = -27°С - средняя температура отопительного периода;
Z = 210 сут. -продолжительность отопительного периода;
Зона влажности - нормальная;
Стена состоит из четырех слоев:
) штукатурка (цементно-песчаный раствор) = 0015м ρ = 1800кгм3;
) керамический пустотный кирпич = 025 м ρ = 1600кгм3;
) плиты минераловатные полужесткие ρ = 200кгм3;
) керамический пустотный кирпич толщиной = 012 м ρ = 1600кгм3.
Высоту помещения от пола до пола следующего этажа принимаем 3 м.
Источником теплоснабжения жилого здания служит тепловая сеть.
Теплоносителем является перегретая вода с параметрами Т = 130 - 70°С.
Параметры теплоносителя в системе отопления t = 95-75°С.
Имеется неотапливаемый подвал и чердак.
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0
(м2°С)Вт определено в соответствии с требованиями [3] и найдена
необходимая толщина слоя утеплителя.
Приведенное сопротивление теплопередаче [pic] (м2°С)Вт
принято не менее требуемых значений Rreq в зависимости от градусо-суток
района строительства Dd °С·сут.
Значения Rreq (м2°С)Вт для величин Dd отличающихся от табличных
определено по формуле
где Dd - градусо-сутки отопительного периода °С·сут для конкретного
a b - коэффициенты значения которых следует принимать по данным
Градусо-сутки отопительного периода Dd °С·сут определяют по
где tint - расчетная температура внутреннего воздуха °С принимаем по
tht - средняя температура отопительного периода °С - периода
средней суточной температурой воздуха 8°С принимаем по
zht- продолжительность периода со средней суточной температурой
воздуха 8°С сут принимаем по [2].
Dd = (20 + 27) · 210 = 4767
Rreq=000035 · 4767+14=307
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
Ro (м2°С)Вт определено по формуле
Термическое сопротивление каждого слоя ограждения определяется в
зависимости от его толщины и коэффициента теплопроводности материала. от
влажности материала которая в свою очередь связана с условиями
эксплуатации. Поэтому предварительно определили зону влажности к которой
относится данный город затем определили условия эксплуатации А или Б
после чего определяем коэффициент теплопроводности материала.
Рассмотрим четырехслойную конструкцию. Тогда формула (2.3) имеет вид
Ro=1αint+1λ1+2λ2+3λ3+ 4λ4+1αint
где αext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей
конструкции Вт (м2°С);
αint - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей
конструкции Вт (м2°С) для наружных стен полов и гладких
потолков принимаем по [1];
Из формулы (2.4) получили
= λ2 · [ Rreqтреб-(1 αint+ 1λ1+ 3λ3+ 4λ4+1 αext)]
Присвоив Ro в формуле (2.4) значение Rreq находим толщину второго слоя
[30684(187+012064+025064+0015093+123)]=0017002
После округления вычисленной толщины утеплителя находим фактическое
сопротивление теплопередаче ограждения по формуле (2.4)
Rф=187+012064+020076+025064+0015093+123=33843
Для расчета трансмиссионных потерь теплоты будем пользоваться величиной
обратной Rф называемой коэффициентом теплопередачи К Вт(м2оС)
К=1338=0296 - для наружной стены
2 Перекрытия чердачные над неотапливаемыми подпольями
Термическое сопротивление теплопередачи чердачное и перекрытия над
неотапливаемым подпольем принято равным Rreq (м2°С)Вт по формуле (2.1)
Rreq=000045 · 4767+19=405
Определяем коэффициент теплопередачи К Вт(м2оС) по формуле (2.6)
3 Окна балконные двери
Термическое сопротивление теплопередачи остекления Rreq (м2°С)Вт
определено по формуле (2.1)
Rreq=0000075 · 4767+015=051
Принимаем двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из обычного
Термическое сопротивление теплопередачи наружной двери Rreq
(м2°С)Вт должно быть не меньше чем 06 от Rregтреб определенного по
Rregтреб=n(tint-text)(tnαint)
где п - поправочный коэффициент к расчетной разности температур
text - расчетная температура наружного воздуха для
отопления °С принмаем по [2];
tn – нормируемый температурный перепад между температурой
внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
ограждающей конструкции °С принимаем по [1].
Rregтреб=(20+26)874=132
Результаты теплотехнического расчета приведены в таблице 2.1
N Наименование ограждающей R K
Наружная стена 338 029
Пол потолок 405 025
Окна балконные двери 051 196
Наружная дверь 079 127
Расчет потерь теплоты через наружные ограждения
1 Трансмиссионные потери теплоты
Трансмиссионные потери теплоты т.е. потери тепла за счет
теплопередачи через отдельные ограждающие конструкции Qо Вт определяем
Q0=AК(tint –text)(l + )n
где А - расчетная площадь ограждающих конструкций м2;
К - коэффициент теплопередачи Вт(м2оС);
- добавочные потери теплоты в долях от основных
2 Расход теплоты на инфильтрацию
Расход теплоты на инфильтрацию Qi Вт определяем по формуле
Qi1=028· Ln · c · p · (tint - text) · K
где Ln - расход удаляемого воздуха м3ч не компенсируемый подогретым
приточным воздухом; для жилых зданий удельный нормативный расход
равен 3 м3ч на1 м2 площади жилых помещений;
р - плотность воздуха в помещении принимаем равной 12 кгм3;
с - удельная теплоемкость воздуха равная 1 кДжкг °С;
K - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в
Qi2 Вт определено по формуле
Qi2 = 028Gi c (tint - text)K
Gi – расход инфильтрующегося воздуха кгч через ограждающие
конструкции помещения определили по формуле
Gi = 0216 А1 ((pi067Rinf) + A2 Gн ((pi(p1)067 + 3456 A3 (pi05
где А1 – площадь световых проёмов (окон балконных дверей фонарей) м2;
(p1 – расчетная разность давлений на наружной и внутренней
поверхности ограждения на уровне пола первого этажа Па;
Rinf – сопротивление воздухопроницанию наружных ограждающих
конструкций м2чПакг определено по формуле
Rinf = 1Gн · ((p(p0)23
где Gн – нормативная воздухороницаемость наружных ограждающих
конструкций кгм2ч Gн = 6;
(p – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях
ограждающих конструкций Па определено по формуле
(p = 055Н(γext – γint) + 003γext v2
где γext γint – удельный вес соответственно наружного и внутреннего
Нм определяем по формуле
t – температура воздуха оС: внутреннего ( для определения γint
наружного ( для определения γe
А2 – площадь стен (без площади световых проемов) м2;
– площадь щелей и неплотностей в наружных ограждающих
Расчетная разность давлений (pi Па определено по формуле
(pi = (H - hi) (γext – γint) + 05pext V2 (Cе.п. – Се.р.)
где H – высота здания м от уровня земли до верха карниза H = 253;
hi – расчетная высота от уровня земли до верха окон или до середины
V – скорость ветра мс определяемая для холодного
периода по параметрам Б V = 68;
Cе.п. Се.р. – аэродинамические коэффициенты
соответственно для наветренной и подветренной
поверхностей ограждения
Cе.п. = 08 и Се.р. = - 06;
k1 – коэффициент учета изменения скоростного давления
ветра в зависимости от высоты здания;
рint – условно постоянное давление воздуха в здании
рint = g (H - hi) (pн5 – pint)
pн5 - плотность наружного воздуха при температуре +5 оС pн5 =
3 Суммарное поступление теплоты
Суммарные поступления теплоты Вт за счет внутренних источников
определяются по формуле:
где Fпола - площадь пола жилой комнаты или кухни м2.
4 Потери теплоты каждого отапливаемого помещения
Потери теплоты каждого отапливаемого помещения рассчитываются с
округлением до 10 Вт
где Q0 - трансмиссионные потери теплоты Вт;
- суммарные поступления теплоты за счет
внутренних источников (электробытовые и осветительные приборы
кухонные плиты и пр.)
Расчет потерь теплоты приведены в таблице 3.1 и 3.2
помещениОграждение Добавки 1 + Q0 Qi Qбыт Qп
№ hi м pint Па(pi Па Rinf Gi кгч Qi Вт
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления
Цель гидравлического расчета - определение экономичных диаметров
трубопроводов при заданных тепловых нагрузках и располагаемом перепаде
давлений теплоносителя.
Гидравлический расчет выполняем по методу удельных потерь давления.
Расчет выполнен для основного циркуляционного кольца через дальний стояк и
циркуляционного кольца через ближний стояк.
Результаты расчета сводим в таблицу 4.1
1 Последовательность гидравлического расчета
На аксонометрической схеме системы отопления определены контуры
дальнего и ближнего циркуляционных колец - узел ввода подающая магистраль
стояк отопительные приборы всех этажей обратная магистраль.
Циркуляционные кольца разбиваем на участки характеризующиеся постоянным
расходом теплоносителя и неизменным диаметром. Каждый расчетный участок
обозначаем порядковым номером.
Необходимый расход теплоносителя на каждом участке Gуч кгч
определен по формуле
где Qуч – расчетный тепловой поток Вт;
(t – разность температур оС теплоносителя на входе и на выходе из
системы ветви или стояка;
с – удельная теплоемкость воды равная 419 КДж(кг оС)
Определили Rср – средние удельные потери давления на трение по длине
расчетного циркуляционного кольца Пам
Rср = (065 · 09 · (Рр) lуч
где 065 – доля потерь давления на трение;
– коэффициент запаса;
(Рр – располагаемый перепад давлений на вводе;
lуч – общая длина расчетного циркуляционного кольца м
Rср = (065 · 09 · 12000)
Складываем потери давления по длине участка R1 и потери в
местных сопротивлениях Z и находятся полные потери давления
на каждом участке (R1+Z) и всего циркуляционного кольца (Rl +
Определяем невязку между располагаемым давлением в системе и
потерями давления в основном циркуляционном кольце.
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления для
циркуляционного кольца приведен в таблице 4.1

4 котел.dwg

технико-экономические показатели условные обозначения
разбивка объекта на захватки М 1:750 график производства
материалы и изделия грузовая характеристика крана
работ раскладка щитов опалубки и креплений основные
Содержание работ: план производства работ М 1:300
фундаментов промышленных
Устройство монолитных
рал. поясамидетали арматуры
основного каркаса ферма с па-
План и разрез здания колонна
промышленного здания
Поперечная рама каркаса
Стройгенплан экспликация врем. зданий и сооружений условные обозначения
Проект 5-ти этажного 2-х секционного жилого дома
СЕРВИЗНАЯnРАЗДАТОЧНАЯ
Башенный кран КБ - 405
Стройгенплан М 1:200
Условные обозначения
Инвентарное ограждение с козырьком
Ограждение крановых путей
Знак запрещения движения
Указатели движения людей и машин
Знак ограничения скорости
Фирменный щит строительства
Электрораспределительный шкаф
Прожектора на столбах
Временная автодорога со щебёночным покрытием
Беседка для отдыха рабочих
Защитный козырёк над входом
Площадка складирования
Хозяйственно - питьевой водопровод
Временный водопровод
Временная канализация
Существующая электросеть 1 кВ
Силовая электросеть 380 В
Электросеть освещения 220 В
Подающий трубопровод отопления
Обратный трубопровод отопления
Трубопровод горячего водоснабжения
Коллектор теплотрассы
Экспликация сооружений
Гардеробная с умывальником
Помещение для сушки и обеспыливания
Помещение для приёма пищи
Навес для отдыха рабочих
одежды и обогрева рабочих
Экспликация площадок
- открытая для кирпича
- закрытая для стекла
- оконные и дверные блоки
- навес под рубероид
- железобетонные элементы
Ворота въезда и выезда на стройплощадку
Жилой посёлок в Белокалитвенскомnрайоне Ростовской области.nГостиница на 34 места
Стройгенплан М 1:200.nУсловные обозначения.nЭкспликация сооружений
Календарный план - график производства работ
Затратыn трудаn чдн.
Прод-тьnрабочихn дней
Числоnрабоч.n вnсмену
Подготовительные работы
Механизированная разработка грунта экскаватором
Доработка грунта вручную
Монтаж сборных конструкций подъземной части
Вертикальная обмазочная гидроизоляция
Устройство вводов и выпусков
Устройство подготовки под полы в подвале
Монтаж трубопроводов в тех. подполье
Обратная засыпка пазух с тромбованием вручную
Устройство подкранового пути и монтаж башенного крана
Демонтаж башенного крана и разборка кранового пути
Каменно - монтажные работы
Заполнение оконных проёмов
Заполнение дверных проёмов
Устройство подготовки под полы
Монтаж внутреннего инженерного оборудования
Установка приборов инженерного оборудования
Доштукатурный комплекс
Послештукатурный комплекс
Устройство электроарматуры
Подгонка оконных переплётов и дверей
Установка оконных и дверных приборов и ном. знаков
Наружная отделка фасадов
Благоустройство территории
Подготовка объекта к сдаче
Электромонтажные работы
Технико - экономические показатели
Общая трудоёмкость работ (нормируемая) ч.-дн.м
Затраты труда на 1 м общей площади ч.-дн.м²
Затраты труда на 1 м строительного объёма ч.-дн.м³
Площадь застройки м²
Строительный объём м³
Трудоёмкость (планируемая) чел.-дн.
Планируемый процент выполнения норм %
Продолжительность строительства объекта дн.
Коэффициент неравномерности движения рабочих
Календарный план - графикn производства работ. nТехнико - экономические показатели
Сметная стоимость тыс. руб.
Численность работающих чел.
План 1-го этажа М 1:100. План чердака М 1:100
План 1-го этажа М 1:100
План чердака М 1:100
nnn РАЗРЕЗ 1-1n МАСШТАБ 1:100
Монтажное положение радиатора
Присоединение радиатора к стояку
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
Монтажная схема стояка М 1:50
Трудоемкостьnчел-дни
разметка мест прокладки тп
подъем монтажных заготовок
комплектовка и поднос материалов и изделий
прокладка стальных nтп для магистрали в подвале
монтаж радиаторов и кранштейнов
прокладка стальных тп из готовых узлов.стояки и подводки
первое рабочее испытание отдельных частей
рабочая проверка системы в целом
проверка на прогрев отопительных приборов
окончательная проверка системв в целом
Котел ДЕ - 4 - 14 ГМ

разрез полный.dwg

nnn РАЗРЕЗ 1-1n МАСШТАБ 1:100

ТИТУЛЬНИК.DOC

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
кафедра отопления вентиляции и кондиционирования
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТСМЗП
ВЫПОЛНИЛ: Галушкин О.

moya poyasnitelnaya.doc

1. Компоновка и основные технические характеристики паровых котлов низкого
и среднего давления типа ДЕ.
Компоновка котла – это взаимное расположение его основных частей
(топки газоходов) и поверхностей нагрева в потоке продуктов сгорания.
Компоновка котельных агрегатов зависит в основном от рода сжигаемого
топлива паропроизводительности и параметров вырабатываемого пара.
При реконструкции котла часто приходится выбирать соответствующий тип
топочной камеры экономайзера. Для этого необходимо знать принципы
рационального построения тепловой схемы котлоагрегата.
1. Типы основные параметры характеристики котла.
Паровой котёл – устройство имеющее топку обогреваемое продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара с
давлением выше атмосферного и с использованием этого пара вне самого
Котлы маркируются по ГОСТу 3619 – 82 «Котлы паровые стационарные».
Для стационарных паровых котлов (14 – 24 МПа) и среднего (39 МПа)
давлений этот ГОСТ предусматривает типы и основные параметры приведённые в
табл. 1.1 [1]. При давлениях 14 – 39 МПа используются котельные агрегаты
с естественной циркуляцией производительностью до 160 тч.
С ростом параметров пара в котельном агрегате снижается доля
испарительных поверхностей нагрева (из-за уменьшения скрытой теплоты
парообразования) и соответственно увеличивается роль подогревательных
(экономазейрных) и перегревательных поверхностей. С другой стороны рост
единичной мощности котлоагрегатов требует размещение в топке всё большего
количества испарительных поверхностей нагрева что определяет различие в
компоновке котельных агрегатов низких и средних параметров.
На средние параметры пара (39 МПа и 440 °С) выпускают в основном
котельные агрегаты П – образной компоновки радиационного (экранного) типа с
полностью экранированными топочными камерами и очень малыми радиационно-
конвективными испарительными поверхностями.
При низких давлениях 14 и 24 МПа для получения насыщенного или
перегретого пара с температурой 225 – 250 °C применяются вертикально –
водотрубные котлы имеющие помимо топочных экранов развитый конвективный
испарительный пучок. До недавнего времени на эти давления единственным
типом серийно выпускавшихся паровых котлов производительностью от 25 до 20
тч был котёл ДКВР (двухбарабанный вертикально-водотрубный
реконструированный). Движение газов в котле горизонтальное с поворотами или
без них. Первоначально разрабатывались для сжигания твёрдого топлива
позднее переведены на сжигание жидкого и газообразного топлива имели
- большие присосы воздуха
- недостаточная степень заводской поставки
- низкий КПД по сравнению с расчётным.
В настоящее время Бийский котельный завод выпускает серию паровых
котлов работающих на различных видах топлива. В качестве топлива
используют каменный и бурый уголь антрацит природный и сжиженный газ
мазут нефть и местные виды топлива в том числе – торф древесные отходы
низкосортные угли. Для сжигания каменных и бурых углей выпускают котлы типа
КЕ для сжигания газа и мазута – типа ДЕ.
2. Паровые газомазутные котлы типа ДЕ.
Эти котлы предназначены для выработки насыщенного или перегретого до
температуры 225 оC пара используемого на технологические нужды. Котлы
этого типа выпускаются на номинальную паропроизводительность 4; 65; 10;
; и 25 тч при рабочем давлении 14 и 24 МПа (14 и 24 кгссм2).
Конструктивной особенностью таких котлов является размещение топочной
камеры сбоку конвективного пучка образованного вертикальными трубами
развальцованными в верхнем и нижнем барабанах всех типоразмеров котлов.
Диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм расстояние между
барабанами 2750 мм для экранов и конвективного пучка применены трубы 50
Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб 1790 мм
средняя высота топочной камеры 2400 мм. От конвективного пучка топочная
камера отделена газоплотной перегородкой из труб 51 х 25 мм поставленных
с шагом 55 мм и сваренных между собой. Концы труб осажены до диаметра 38
В задней части перегородки имеется окно для входа газов в конвективный
пучок. Перегородка у барабанов в месте обсадки труб уплотняется установкой
чугунных гребенок примыкающих к трубам и барабану. Коллекторы
привариваются к верхнему и нижнему барабанам.
Котлы 4; 65 и 10 тч имеют в конвективных пучках продольные
перегородки что обеспечивает разворот газов в пучке и выход их через
заднюю стенку котла. Эти котлы не имеют ступенчатого испарения. На котле с
паропроизводительностью 4 тч перед пароприемным потолком устанавливается
горизонтальный жалюзийный сепаратор.
Обмуровка боковых стен котла выполнена натрубной толщиной 25 мм и
состоит из шамотобетона по сетке и изоляционных плит общей толщиной 100 мм
с креплением их также на трубах котла. Обмуровка фронтовой и задней стен
для котлов паропроизводительностью 4; 65 и 10 тч состоит из шамотобетона
толщиной 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм.
Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи натрубная
обмуровка покрывается металлической листовой обшивкой которая приварена к
обвязочному каркасу.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стандартные
чугунные экономайзеры.
Котлы ДЕ-4; ДЕ-65 и ДЕ-10 имеют по две модернизированные горелки ГМГ-
Топливо объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
1 Состав топлива и теплота его сгорания.
Газообразное топливо – смесь горючих и негорючих газов содержит
некоторые примеси: водяные пары смолы пыль.
Количество газообразного топлива выражается в м³ при н.у. (760 мм. рт.
ст. 0 °С). Состав газа даётся в процентах объёма. Все расчёты относят к
м³ сухого газа при н.у. Содержание примесей даётся в гм³.
Природный газ состоит из смеси углеводородов в основном из метана CH4
Состав природного газа (газообразного топлива) характеризуется
CH4 + CmHn + CO + H2 + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100% где
CmHn: C2H6 -этан C4H10 -бутан
C3H8 - пропан C6H12 -пентан.
Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с
выделением значительного количества тепловой энергии. Основа процесса –
химическая реакция между горючим и кислородом.
Горючее вещество – органическое топливо.
Окислитель – воздух кислород.
Воздух: 21% O2 79% N2
Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются
продуктами сгорания или дымовыми газами.
Важнейшей характеристикой любого топлива является теплота сгорания
т.е. количество тепла которое выделилось при сжигании единицы массы или
Различают высшую и низшую теплоту сгорания
Если образовавшиеся при полном сгорании топлива водяные пары
конденсируются то выделившееся количество теплоты называется высшей
теплотой сгорания и обозначают Qсв или Qds [pic] [pic].
А если водяные пары не конденсируются то тогда эта теплота сгорания –
низшая и обозначается Qсн или Qid [pic] [pic].
3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания.
Для определения воздуха необходимого для горения и объёма продуктов
сгорания производятся технические расчёты горения. Они включают четыре
определение теоретического количества воздуха
определение действительного количества воздуха
определение состава продуктов сгорания
определение энтальпии продуктов сгорания
Все расчёты объемов воздуха и продуктов сгорания ведутся в м3 на 1м3
сухого газообразного топлива при нормальных условиях и обозначают:
При сжигании газа теоретическое количество воздуха определяется через
реакции горения компонентов топлива при этом принимают что объём 1 моля
компонентов одинаков тогда:
) CO + 05O2 = CO2 ( 1м³CO + 05м³O2 = 1м³CO2
) H2 + 05O2 = H2O ( 1м³H2 + 05м³O2 = 1м³H2O
) H2S + 15O2 = H2O + SO2 ( 1м³H2S + 15м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2
) CmHn + (m + n4)O2 = mCO2 + n2H2O ( 1м³CmHn + (m + n4)м³O2 =
Т.к. количество горючих газов в топливе дается в % переведем все
количества в доли т.е. х 001. Тогда теоретическое количество кислорода
VHo2 = 001[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
тогда теоретическое количество воздуха необходимого для горения получим
разделив это уравнение на 021 составит:
VOH = 00476[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
4 Действительное количество воздуха.
Действительное количество воздуха которое подаётся в котёл как
правило больше теоретического т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха
с топливом не удаётся часть его проходит транзитом поэтому:
α – коэффициент избытка воздуха т.е. отношение количества воздуха
действительного к теоретическому. α зависит от:
- вида сжигаемого топлива;
- конструкции топки и т.д.
Для котлов α = 101 – 17 – для котлов т.е. при сжигании газообразного и
α = 105-15 (газ мазут)
При сжигании твердого топлива в слое:
В КУ работающих под разряжением в газоходах за топкой α воздуха
обычно возрастает из – за присосов холодного воздуха через неплотности в
мочках гляделках и обмуровки поэтому αух > αт т.е. αух = α т + ΣΔ
α где Δ α- присосы воздуха
Δ α= 0-02 определяется по нормативному методу [1].
При работе котлов под наддувом в газовом тракте (т.е. под давлением)
присосы отсутствуют.
Присосы воздуха в газоходы котла нежелательны т.к.:
- они приводят к снижению температуры газа ( ухудшается теплопередача);
- увеличивается объем газа и вследствие этого повышается расход энергии
на удаление продуктов сгорания.
5 Состав и объем продуктов сгорания.
В общем случае в топке котла газообразные продукты сгорания содержат:
CO2 SO2 H2O – продукты полного сгорания
CO H2 CmHn – продукты неполного сгорания
O2 N2 – азот из топлива и воздуха избыточный кислород.
При этом объем газа Vг можно выразить равенством:
VHг = VHCO2 + VHSO2 + VHH2O + VHCO + VHH2 + VHCmHn + VHO2 + VHN2
принято объединять количество CO2 и SO2 обозначая их RO2 - сухие
[pic]атомные газы т.е.:
VHRO2 = VHCO2 + VHSO2
При полном сгорании топлива и α > 1 дымовые газы содержат лишь
продукты полного окисления горючих элементов.
α>1: CO2 SO2 H2Oа также N2 и O2 (
При полном сгорании топлива и α = 1 дымовые газы не содержат O2 и
состоят только из CO2 SO2 H2O и N2 и тогда состав газа равен:
VHг = VHRO2 + VHN2 + VHH2O ( VHг = VHс.г. + VHH2O ( при н.у.)
Теоретический объём продуктов сгорания.
VНГ= VНRO2 + VНН2О + VНN2.
При α=1 т.е. в продуктах сгорания VO2 =0;
) теоретический объем сухих 3хатомных газов:
VHRO2 = 0.01 (CO2 + CO + H2S + mCmHn) [pic]
) теоретический объём азота:
Он складывается из объема азота в подаваемом воздухе и объема азота в
VHON2 = V[pic] + V[pic] VHON2 = 079 VHO + 001N2 [pic]
) теоретический объём водяных паров :
Наличие водяных паров в продуктах сгорания обусловлено:
- испарением влаги из топлива;
- испарения влаги из воздуха.
VHOH2O = 001(H2S + H2 + [pic]CmHn + 0124 dг.тл.) + 00161 VHO [pic]где
Количество влаги образовав - испарение влаги
шейся в рез-те горения водо - из топлива
dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива [pic].
Влагосодержание воздуха принято равным d 0 = 10 [pic] если
отличается то вводят поправку: dг.тл. при ρ[pic] = 0804 [pic] (
плотность 1кг водяных па- ров при н.у.)
VтOH2O будет равно: dг.тл. 1000 ρн.у.[pic]= dг.тл. 1000* 0804 =
124* dг.тл. = 001*0124 dг.тл.
Объем Vо[pic] = d *VHO* ρвозд 1000*0804 = 10*1293* VHO 1000*0804 =
при ρвозд = 1293 [p d 0 = 10 [pic].
Увеличение количества воздуха подаваемого в топку приводит к
возрастанию объёмов продуктов сгорания при этом избыточный воздух в
горении не участвует объём продуктов сгорания увеличивается за счёт
[pic]атомных газов (N2 O2).
Теоретический объём сухих 3[pic]атомных газов остаётся неизменным
тогда действительный объём сухих газов при полном сгорании топлива равен:
VHсг. = VHRO2 + VHON2 + (α - 1) VHO.
6 Действительный объём водяных паров.
VHH2O = VHOH2O + 00161(α - 1) VHO м3м3 тогда суммарный
(действительный) объём продуктов сгорания будет равен:
VHг. = VHRO2 + VHON2 + (α - 1) VHO + VHOH2O + 00161(α - 1) VHO
Объёмные доли 3[pic]атомных газов и водяных паров определяются по
r RO2 = [pic] и r H2O = [pic]
При использовании типовых топлив значения V[pic] VRO2 V[pic] V[pic]
берутся по таблицам в справочниках. При нестандартных топлив считаются по
Коэффициент избытка воздуха при выходе из топки αт принимаем по
таблице 4. прил. [1]
Коэффициент α за каждой поверхностью определяется суммированием
коэффициента избытка воздуха в топке αт с присосами Δα.
Расчётные значения Δα берутся по табл. 5 прил. [1]
за газоходом 11 + 01 = 12
за экономайзером 12 + 01 = 13
Котёл - ДЕ- 10 -14ГМ
Топливо № 28 – природный газ
Состав газа по в % объему:
CH4 - метан = 985 C4H10 –
C2H6 - этан = 02 C5H12
C3H8 - пропан = 01 CO2 = 02
Низшая теплота сгорания – Q[pic] = 35500 кДжм³ (8570 ккалм3)
Теоретический объём воздуха – V[pic] = 943 м³м³
Теоретический объём азота – V[pic] = 746 м³м³
Объём сухих 3[pic]атомных газов VRO2 = 099 м³м³
Теоретический объём водяных паров V[pic] = 213 м³м³
Таблица№1: Теоретические объёмы воздуха и дымовых газов.
Наименование величин обозначеРасчётная формула РазмерРезуль
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха VНO 00476[05CO + 05H2 + 15 H2S 943
необходимое для + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём VНON2 079V[pic] + 001N2 [pic] 746
Объём сухих VНRO2 001[CO2 + CO + H2S + [pic] 099
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём VНOH2O 001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic] 213
водяных паров 0124dr] + 00161V[pic] где
dr – влагосодержание
газообразного топлива гм³
(учитывается если оно задано)
Таблица№2: Объём газов объемные доли трехатомных газов.
Величина ОбознаРасчётная РазмеГазоходы
чение формула рност
топка газоходЭконома
Коэффициент избытка 11 12 13
воздуха за газоходом α - -
Коэффициент избытка [pic] 11 115 125
воздуха средний α -
Объём избыточного [pic]0943 141 236
воздуха - (α - 1)V[pic]
Объём водяных паров VH2O V[pic]+ 2145 2153 2168
Объём прод. сгорания Vг VRO2+V[pic]+ 1068 1073 1083
Объёмная доля сухих r[pic][pic] 0199 01985 0191
[pic]атомных газов -
Объёмная доля водяных r[pic][pic] 0186 0179 0167
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащееся в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
При выполнении расчётов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания
относить к 1кг твёрдого или жидкого топлива или 1м³ (при н.у.)
газообразного топлива.
- i h t T - к теплоносителям (пар или вода)
Энтальпия теоретического количества воздуха равна:
I[pic] = V[pic](с[pic])в [pic] где
с – удельная теплоёмкость;
с[pic]- энтальпия 1 м3 влажного воздуха.
Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания подсчитывается как
сумма энтальпий смеси газов при температуре .
С достаточной точностью принимают энтальпию дымовых газов RO2 по CO2
т.к. считают что SO2 мало и весь объем RO2 относят к CO2.
Iо.г. = VНRO2(c[pic])CO2 + VHO.N2 (c[pic])N2 + +VHOH2O (c[pic])H2O
при α>1 энтальпия действительного количества продуктов сгорания
будет равна сумме энтальпии теоретического объёма и энтальпии избыточного
I = IО.Г + (α - 1) IО.В где
результаты расчета энтальпий при действительных значениях α за каждой
поверхностью αi размещают в таблице № 3:
Таблица№3: Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева Температура заЭнтальпия
коэф. Избытка в-ха за пов-ю °C
I[pic] I[pic] (α-1)I[pI[pic]
Топочная камера 1900 33306 27338 2734 36040
Котельный пучок 900 14619 12099 2420 16914
Экономайзер 300 4483 3800 1140 5623
Тепловой баланс котельного агрегата.
При работе парового котла теплота поступившая в котел расходуется на
выработку полезной теплоты в виде пара или горячей воды и на покрытие
различных потерь теплоты.
Тепловой баланс котла - это равенство между приходом и расходом тепла.
Тепловой баланс составляется на 1кг (м³) при н.у. топлива при
установившемся режиме.
Тепловой баланс – это равенство между поступившем в котел количество
тепла с топливом Qр теплом вносимым в топку воздухом Qв.вн и теплом
парового дутья Qф и суммой полезно использованного тепла Qпол и тепловых
Общее уравнение теплового баланса имеет вид:
Qр + Qв.вн + Qф = Qпол + Σ Qпот или
Qр + Qв.вн + Qф = Q[pic] + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 +Q6 кДжкг (кДжм3 ) где
Qр - поступившая теплота с топливом (располагаемая);
Qв.вн – теплота вносимая в топку воздухом;
Qф – теплота вносимая паровым (форсуночным) дутьем;
Σ Qпот (Q2 + +Q6) – потери теплоты:
Q2 = Qух – потеря теплоты с уходящими газами;
Q3 = Qхн – потеря тепла от химического недожога;
Q4 = Qмн – потеря тепла от механического недожога;
Q5 = Qно – потеря тепла от наружного охлаждения внешних ограждений
Q6 : Q6шл = Qфш – потеря с физической теплотой шлаков;
Q6охл =Qохл – потеря тепла с охлаждающими балками.
В левой части основной составляющей является располагаемая теплота
топлива которая определяется по уравнениям:
Qр = Qdi + iтл. кДжм3 где
Qdi - низшая теплота сгорания газообразного топлива.
Обычно принято потери теплоты выражать в % от располагаемой теплоты
Если Qприх = Qр тогда Qр = Q[pic] + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 +Q6 разделим обе
части этого уравнения на Qр и получим:
= Q[pic] Qр + Q2 Qр + +Q6 Qр
И т.к. принято что qi = Qi Qр*100% то получим:
q1= Q[pic] Qр*100% - доля топлива (теплоты) полезно использованная
при сжигании топлива.
Полное количество тепла полезно использованное в котле низкого и
среднего давления для котла без пароперегревателя:
Qк = Dнп (i"s - iпв ) + Dпр (i's - iпв ) кВт где
Qк – полное количество полезно использованной теплоты кВт;
Dнп Dпр – соответственно количество выработанного насыщенного пара и
расход воды на продувку кгс;
iпв – энтальпия питательной воды кДжкг
i"s i's – соответственно энтальпия насыщенного пара при давлении Pк в
барабане и кипящей воды кДжкг
Таблица№4: Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic] - 35500
топлива Qр Qid (при iтл =0 )
От химич. недожога q[pic]Табл. 2 (прил.) %
От наруж. охлаждения q[pic]Табл. 4.1 % - 17
Температура уходящих [pic]
газов Принята °С - 150
Энтальпия I[pic]По I- диагр. [pic] - 1836
Энтальпия По I- диагр.
теоретического объёма I[pic](при =30°С) [pic] - 400
Потери тепла с [pic]
уходящими газами q[pic] % 371
Коэффициент полезного
действия котельного к 100-( q[pic]+ % 9409
агрегата q[pic]+ q[pic])
Расчётная D[pic] [pic]
паропроизводительность табл. 1.2 - 278
Давление насыщенного P[pic]
пара табл. 1.2 МПа - 14
Энтальпия насыщенного i"s [pic]
пара Прил. табл. 8 - 2790
Энтальпия кипящей воды i's [pic]
в барабане котла Прил. табл. 8 - 830
Температура питательнойt[pic]
воды табл. 1.1 °С - 100
Энтальпия i[pic] 4187· t[pic] [pic] 419
Расход воды на продувкуD[pic]005 D[pic] [pic] 0139
Тепло полезно Qк D[pic]( i"s - 6649
используемое в агрегате i[pic])+ D[pic]( кВт
Полный расход топлива По ф-ле 4.11 при м3с 02
Расчётный расход м3с - 02
топлива В[pic]В[pic]= B
Коэффициент сохранения φ [pic] - 0982
При поверочном расчете конструктивные характеристики топки получают
пользуясь чертежами котельного агрегата а расчет сводится к проверке
величин видимых тепловых нагрузок зеркала горения и топочного объема
определению теоретической температуры горения и действительной температуры
газов на выходе из топки а также количества тепла переданного излучением
радиационным поверхностям топки.
1 Конструктивные характеристики топки.
Они определяются по эскизу топки с размерами. Границами активного
объёма топки являются осевые плоскости экранных труб. В выходном сечении
топки граница проходит по оси трубы первого ряда фестонов или котельного
пучка. Нижняя граница (под) при наличии холодной воронки проходит по
плоскости на половине высоты холодной воронки. Объём топки определяют между
поверхностями стенок. Для каждого котла есть данные в справочнике Vт Fст.
Полная поверхность Fст топки вычисляют по размерам всех поверхностей
ограничивающих объем топочной камеры:
Эффективная толщина излучающего слоя топки:
Vт и Fст – объем и поверхность стен топки.
Относительный уровень расположения горелок в топке характеризуется
hг – расстояние от середины холодной воронки до оси горелок в ярусе м
Hг – общая высота топки.
Площадь стен занятой экранами рассчитывают как произведение расстояние
между осями крайних труб на освещен. длину трубы l м.
Fст = Fпл = в · l м².
Радиационная поверхность нагрева Hл = Fпл · x м²
x – угловой коэффициент экрана определяется по монограмме [1].
Коэффициент тепловой эффективности экрана = x ·
– коэффициент учитывающий загрязнение экрана т.к. x = [pic]
Hл – приводится в справочниках – коэффициент из [1].
Температура на выходе из топки:
Таблица№5: Поверочный тепловой расчёт топки
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Объём топочной - 171
камеры. Vт Табл. 1.2 м³
Полная поверхность - 415
стен топки Fст Табл. 1.2 м²
Эффективная толщина 36[pic] 148
уровень расположения[pic] Принимаем по - - 03
горелок рекомендациям
Эмпирический М0(1-04 [pic]) 039
пов-ть нагрева Hл Табл. 1.2 м² - 390
Коэффициент М0 п.6.18 [1] - - 04
Параметр rv VНГ(1+r)VНON2+VНм3м3 126
забаластированности RO2
коэффициент тепловой 0546
Угловой коэффициент Ном.1 прил. - 084
коэффициент - - 065
Тепловое напряжен. q[pic] [pic] кВтм3 415
Тепло вносимое в Q[pic] αт · I[pic] [pic] 440
Полезное Q[pic] [pic] [pic] 35762
Теоретическая [pic] По I- диагр. - 1887
температура сгорания °С
Температура газа на [pic] Принята °С - 1000
выходе из топки предварительно
Энтальпия газов на [pic] По I- диагр. [pic] - 17655
Объёмная доля [pic] Табл. 3.4 - - 0199
Суммарная объёмная [pic] [pic]+ r[pic] - 0292
Давление в топочной p Принята - 01
камере предварительно МПа
Произведение [pic] P · r[pic]· S МПа· 00043
Коэффициент К К[pic]+ m К[pic] [pic] 189
поглощения топочной
коэффициент m п. 6.12 [1] - - 01
коэффициент К0 По ном.2 [pic] - 6
Коэффициент К0[pic] [pic] 1752
поглощения газовой К[pic]
соединений углерода 012 mn CmHn - 296
Коэффициент [pic] [pic] 12
поглощения частицамиК[pic]
Критерий Бугера Bu 028
Эффективное значение
критерия Бугера Bu [pic] - 0427
Средняя суммарная [pic] [pic] [pic] 2041
Температура на [pic] (2) °С 1064
Энтальпия газа на [pic] По I- диагр. [pic] - 18905
Количество тепла Qл [pic] [pic] 097(36119-15416)15643
Полученная температура газов не отличается от принятой предварительно
более чем на ± 100°С поэтому ее можно рассматривать как окончательную.
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
1 Основные уравнения
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются два
уравнения: уравнение теплового баланса и теплообмена.
а) В уравнение теплового баланса количество тепла отданное дымовыми
газами приравнивается к количеству тепла воспринятому обогреваемой средой
(паром водой или воздухом).
φ – коэф. сохранения тепла;
I и I - энтальпия газов на входе в поверхность и выходе из неё [p
Δα I[pic] - тепло вносимое присасываемым воздухом [pic]
Δα – присос воздуха в газоход;
I[pic] - энтальпия теоретически необходимого количества присасываемого
б) Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое расчётной пов-ю конвекцией и излучением отнесённое
k – коэф. теплоотдачи [p
Вр – расчетный расход топлива м3с;
Δt – температурный напор °С;
H – расчётная пов-ть нагрева м².
2 Коэффициент теплопередачи.
[pic] - толщина и теплопроводность слоя загрязнения на наружной пов-ти
[pic]- толщина и теплопроводность металлической стенки трубы
α1 – коэф. теплоотдачи от газов к стене [p
α2 – коэф. теплоотдачи от стенки к среде [pic].
Таблица№6: Поверочный расчёт конвективных пучков
Наименование Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Температура газов на[pic] Из расчёта - 1064
входе в пов-ть топки[pic]=[pic] °С
Энтальпия газов на [pic] [pic]=[pic] [pic] - 15643
Площадь живого - 041
сечения для прохода Fг По Бузникову м²
Расч. пов-ть нагреваH[pic] По табл. 1.2 м² - 11769
Шаг труб попер. S[pic] Из черт. м - 011
Продольный S[pic] Из черт. м - 009
Наружный диаметр - 0051
Эффективная толщена [pic] 0173
Относительный попер.[pic] [pic] 2157
Продольный шаг [pic] [pic] 1765
Температура газов на Принята - 250 350
выходе из конв. [pic] предварительно °С
Энтальпия [pic] По табл. I- [pic] - 4664 6156
Тепло отданное по Q[pic] [pic] [pic] 108229355
Температура кипящей t 195
Разность темп. [pic] [pic] 869
меньшая [pic] [pic] 55 155
Температурный напор [pic] [pic] 234 413
Средняя температура [pic] [pic] 438 608
Средняя скорость [pic] [pic] 136 169
Коэф. теплоотд. [pic] [pic] 100 110
Коэф. теплоотд. по [pic] По ном.6 [1] - 47 73
Поправки: на число Cz По ном.6 [1] - Для z2>10 1
На Cs По ном.6 [1] - Для[pic]и[pic]099
Влияние физ.хар-к Cф - 106 104
Температура наружнойt[pic] [pic]t + Δt 195+25 220
пов-ти загрязнённой Δt = 25 °С
Произведение [pic] [pic] 002
По ном.2 [1] [pic] При [pic]= 25 23
Коэффициент К[pic] 250°С
Коэффициент Сг По ном.13 [1] - - 094 097
Оптическая толщина К[pic]·[pic] 05 046
Степень ч-ты а Номограмма 12 [1] - 039 036
Коэф. теплоотдачи [pic] [pic] 172 251
Коэф. тепловой По табл. [1] - 08
Коэф. теплопередачи К · α[pic] [pic] 61 70
Коэф. теплопередачи [pic] [pic] [pic] 762 878
Тепловосприятие Q[pic] [pic] [pic] 8394 17070
Температура газов за[pic] По графику - 274
конвективным пучком °С
Энтальпия [pic] По табл. I- [pic] - 4844
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] [pic] 10644
Использование теплоты дымовых газов в котлах завершается в
В экономайзере питательная вода подогревается а иногда происходит и
частичное её испарение. Наличие экономайзера обеспечивает охлаждение
продуктов сгорания и тем самым повышает КПД котла.
Экономайзер воспринимает от 18% до 20% теплоты дымовых газов.
В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят:
В некипящих экономайзерах подогрев воды производится до температуры на
– 30 °С меньше чем температура насыщения в барабане а в кипящих
происходит не только подогрев воды но ее частичное испарение. В
зависимости от металла экономайзеры бывают чугунные и стальные.
Стальные экономайзеры могут быть и кипящие и некипящие работают при
любом давлении а чугунные для работы до давления Р=24МПа (24 кгссм2).
Плюсы чугунных экономайзеров:
не подвержены коррозии;
Но в чугунных экономайзерах – недопустимо кипение воды т.к. это
приводит к гидравлическим ударам и разрушению.
Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых стандартных труб
которые соединяются между собой калачами. Стандартные трубы выпускают двух
типов: ВТИ 76× 8 и ЦККБ 120× 10.
Компоновка экономайзера может быть в одну или две колонки питательная
вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх (для обеспечения
удаления воздуха) а продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами
Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов
сгорания в экономайзере в пределах от 6 до 9 мс. А число горизонтальных
рядов выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.
Через каждые 8 рядов оставляют 600 мм для обдувки и ремонта.
Чугунный водяной экономайзер ВТИ – это пов-ть нагрева собранная из
горизонтально лежащих труб с наружным диаметром 76 х 8 мм .
На трубах имеются поперечные ребра квадратной формы размером 150×150
мм с шагом по длине 25 мм.
Каждая из труб соединена с другой чугунным коленом (калачом) так что
вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда а затем перепускается
в следующий ряд а затем направляется в барабан котла.
Ребристые трубы по концам имеют фланцы с канавками. Фланцы образуют
боковые стенки и при монтаже между ними закладывают асбестовый шнур. Трубы
выпускают длиной от 1500 до 3000 мм.
Таблица№7: Поверочный расчёт экономайзера
Температура газа на [pic] [pic] - 274
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic] - 4844
Температура газов на[pic] Предвор. - 150
Энтальпия на выходе [pic] По табл. I- [pic] - 2771
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] 2075
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.5 [1] Шт. - 5
Длина труб l Табл. 1.5 [1] м - 2
Живое сечение для F F[pic]·Z[pic] 06
Площадь пов-ти Hтр Номограмма 5 м² - 295
Площадь нагрева H H[pic] · n · Z[pic] м² 236
Расход воды в [pic] 2919
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic]
Темпера воды на [pic] [pic] = [pic] - 100
Энтальпия воды на [pic] Табл. [pic] - 419
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] 56117
Темпера воды на [pic] [pic]4187 134
Разность темп. [pic] [pic] 140
Температура [pic] [pic] 87
Температурный напор [pic] ·Δt[pic] 103
Средняя температура [pic] [pic] 212
Средняя скорость w[pic] [pic] 641
Коэф. теплопередачи к Номограмма 5 [pic] 2016
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] 2072
Отношение [pic] [pic]·100% 997
Значение отношения [pic]* 100% входит в интервал (97-103)% значит
поверочный расчет экономайзера можем считать верным.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод).
Изд. 3-е перераб. и допол. – СПб.: Издательство НПО ЦКТИ 1998.
Делягин г.И. Лебедев В.И. Пермяков Б.А. теплогенерирующие установки –
М.: Стройиздат 1986.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам
малой производительности – М.: Энергоиздат 1989.
Мазурова О.К. Дунин И.Л. Букаров Н.В. Тепловой расчет парового котла:
Учебное пособие – Ростов – на – Дону: РГСУ 2007.

Kursovaya rabota TGU poyasnitelnaya zapiska.doc

Типы основные параметры характеристики котла.
Пар котёл – устройство имеющее топку обогреваемая продуктами
сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенная для получения пара с
давлением выше атмосферного.
Котлы маркируются по ГОСТу 3619 – 82 «Котлы паровые стационарные».
Для стационарных паровых котлов (14 – 24 МПа) и среднего (39 МПа)
давлений этот ГОСТ предусматривает типы и основные параметры приведённые в
табл. 1.1 [1]. При давлениях 14 – 39 МПа используются котельные агрегаты
с естественной циркуляцией производительностью до 160 тч.
С ростом параметров пара в котельном агрегате снижается доля
испарительных поверхностей нагрева (из-за уменьшения скрытой теплоты
парообразования) и соответственно увеличивается роль подогревательных
(экономазейрных) и перегревательных поверхностей. С другой стороны рост
единичной мощности котлоагрегатов требует размещение в топке всё большего
количества испарительных поверхностей нагрева что определяет различие в
компоновке котельных агрегатов низких и средних параметров.
На средние параметры пара (39 МПа и 44 °С) выпускают в основном
котельные агрегаты П – образной компоновки радиационного (экранного) типа с
полностью экранированными топочными камерами и очень малыми радиационно-
конвективными испарительными поверхностями (как правело фестонами).
При низких давлениях 14 и 24 МПа для получения насыщенного или
перегретого пара с температурой 225 – 250 °С применяются вертикально –
водотрубные котлы имеющие помимо топочных экранов развитый конвективный
испарительный пучок. До недавнего времени на эти давления единственным
типом серийно выпускавшихся паровых котлов производительностью от 25 до 20
тч был котёл ДКВР (двухбарабанный вертикально-водотрубный
реконструированный). Эти котлы с естественной циркуляцией двумя
нагреваемыми продольно расположенными барабанами диаметром 1000 мм
поверхности состоят из труб диаметром 51×25 мм. Движение газов в котле
горизонтальное с поворотами или без них. Первоначально разрабатывались для
сжигания твёрдого топлива позднее переведены на сжигание жидкого и
газообразного топлива; имели недостатки:
- большие присосы воздуха
- недостаточная степень заводской поставки
- низкий КПД по сравнению с расчётным.
В настоящее время в ЦКТИ создали серию специализированных вертикально-
водотрубных на давление 14 и 24 МПа паропроизводительностью до 25 тч:
для каменных и бурых углей типа КЕ газомазутных – типа . Они должны со
временем заменить котлы ДКВР. Основные технические характеристики
котлоагрегатов этого типа на давлении 14 МПа по данным ЦКТИ приводятся в
табл. 1.3 и 1.4 [1].
Топливо – природный газ.
C3H8 - пропан = 04 CO2
Низшая теплота сгорания – Q[pic] = 3626 кДжм³
Теоретический объём воздуха – V[pic] = 964 м³м³
Теоретический объём азота – V[pic] = 764 м³м³
Объём сухих 3[pic]атомных газов VRO2 = 103 м³м³
Теоретический объём водяных паров V[pic] = 1083 м³м³
Теплота сгорания сухого газа при н. у. определяется по формуле
Q[pic] = 001(24500H2S + 12600CO + 10800H2 + 35900CH4 + 64000C2H6 +
+ 81300C3H8 + 11900C4H10 + 146000C5H12 + 59000 CmH2n) кДжм³
по этой формуле определяется Q[pic] для нестандартного топлива а
стандартное по таблицам [1].
Объёмы воздуха и продуктов сгорания.
Для определения воздуха необходимого для горения и объёма продуктов
сгорания производятся технические расчёты горения. Они включают четыре
- определение теоретического количества воздуха
- определение действительного количества воздуха
- определение состава продуктов сгорания
- определение энтальпии продуктов сгорания
Все расчёты Vвозд и Vпр.сгор ведутся в метрах на 1м³ сухого газа [pic] при
При сжигании газа теоретическое количество воздуха определяется через
реакции горения компонентов топлива при этом принимают что объём 1 моля
компонентов одинаков тогда:
CO + 05O2 = CO2 ( 1м³CO + 05м³O2 = 1м³CO2
H2 + 05O2 = H2O ( 1м³H2 + 05м³O2 = 1м³H2O
H2S + 15O2 = H2O + SO2 ( 1м³H2S + 15м³O2 = 1м³H2O + 1м³SO2
SmHn + (m + n4)O2 = mCO2 + n2H2O ( 1м³CmHn + (m + n4)м³O2 = =
из % переводим в доли единице тогда получаем
Vo2 = 001[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
тогда количество воздуха (разделив на 021) составит
V[pic] = 0047[05CO + 05H2 + 15H2S + (m + n4)CmHn – O2] [pic]
Топливо объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
Состав топлива и теплота его сгорания.
Газообразное топливо – смесь горючих и негорючих газов содержит
некоторые примеси: водяные пары смолы пыль.
Количество газообразного топлива выражается в м³ при нормальных
условиях (760 мм. рт. ст. 0 °С). Состав газа даётся в процентах объёма.
Все расчёты относят к 1м³ сухого газа при н.у. Содержание примесей даётся в
Природный газ состоит из смеси углеводородов в основном из метана CH4
Состав газообразного топлива характеризуется формулой:
CH4 + CmHn + CO + H2 + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100%
Горением – называется быстрый процесс окисления горючих веществ с
выделением значительного количества тепловой энергии. Основа процесса –
химическая реакция между горючим и кислородом.
Горючее вещество – органическое топливо.
Окислитель – воздух кислород.
Воздух: 21% O2 79% N2
Образовавшиеся в результате горения новые вещества называются продуктами
Различают высшую и низшую теплоту сгорания Qн Qв [pic] [pic].
Количество теплоты выделившийся при полном сгорании за вычетом теплоты
затраченной на парообразование водяных паров – называется низшей теплотой
V[pic] при сжигании:
- каменный уголь = 3-7 м³кг
Действительное количество воздуха которое подаётся в котёл как
правело больше теоретического т.к. обеспечить идеальное смешение воздуха
не удаётся часть его проходит транзитом поэтому
Vд > V[pic] и Vд = α V[pic]
α – коэффициент избытка воздуха то есть отношение количества воздуха
действительного к теоретическому. α зависит от вида топлива и от способа
сжигания и составляет α = 101 ÷ 17 причём при сжигании газа и мазута
α = 105 ÷ 11 а при сжигании угля на решётки α = 17. Это всё αт для
В котлах работающих под разряжением в газоходах за топкой α обычно
возрастает из-за присоса холодного воздуха (через неплотности в люках
гляделках обмуровки). В связи с этим в уходящих газах αух > αт
Величина присосов воздуха Δα определяется по [1] и может изменятся Δα
Присосы воздуха в топку входят в величину αт. При работе котла под
надувом (давлением) присосы воздуха отсутствуют в газовом тракте.
Состав и количество продуктом сгорания.
В общем случае в топку котла газообразные продукты сгорания содержат:
CO2 SO2 H2O – продукты полного сгорания
CO H2 CmHn – продукты неполного сгорания
O2 N2 – азот из топлива и воздуха избыточный кислород.
Vг можно выразить равенством:
Vг = VCO2 + VSO2 + VH2O + VCO + VH2 + VCmHn + VO2 + VN2 принято
объединять CO2 + SO2 = RO2 – сухие 3[pic]атомные газы. VRO2 = VCO2 + VSO2
При полном сгорании топлива и α > 1 дымовые газы содержат лишь продукты
полного окисления CO2 SO2 H2O N2 и O2 ( Vг = VRO2 + VH2O + VO2 + VN2
При полном сгорании топлива и α = 1 дымовые газы содержат только CO2 SO2
Vг = VRO2 + VN2 + VH2O ( Vг = Vс.г. + VH2O
Таким образом при горении газообразного топлива необходимо знать:
- теоретическое количество воздуха V[pic]
- теоретический объём продуктов сгорания V[pic]
V[pic] V[pic] = VRO2 + V[pic] + V[pic]
Теоретический объём воздуха 3[pic]атомных газов равен
VRO2 = 0.01 (CO2 + CO + H2S + mCmHn) [pic]
Теоретический объём азота складывается из V азота подавшего в воздухе
V[pic] = V[pic] + V[pic] V[pic] = 079 V[pic] [pic]
V[pic] = [pic] = 001 N2
V[pic] = 079 V[pic] + [pic]
Теоретический объём водяных паров. Складывается из количества:
) образуется при горении водорода
) при испарения влаги из топлива
) при испарения влаги поступившей из воздуха.
V[pic] = 001(H2S + H2 + [pic]CmHn + 0124 dг.тл.) + 00161 V[pic] [pic]
где dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива [pic]
Влагосодержание воздуха принято равным d 0 = 10 [pic]
V[pic] = [pic] = [pic] = 00161V[pic] [pic]
ρвозд = 1293 [p ρ[pic] = 0804 [pic]
Увеличение количества воздуха подаваемого в топку приводит к возрастанию
объёмов продуктов сгорания. При этом избыточный воздух в горении не
участвует объём продуктов сгорания увеличивается за счёт 2[pic]атомных
Теоретический объём 3[pic]атомных газов остаётся неизменным.
Действительный объём сухих газов при полном сгорании топлива:
Vсг. = VRO2 + V[pic] + (α - 1) V[pic]
Действительный объём водяных паров:
VH2O = V[pic] + 00161(α - 1) V[pic]
Суммарный объём продуктов сгорания:
Vг. = VRO2 + V[pic] + (α - 1) V[pic] + V[pic] + 00161(α - 1) V[pic]
Объёмные доли 3[pic]атомных газов и водяных паров определяются по
r RO2 = [pic] и r H2O = [pic]
При использовании типовых топлив значения V[pic] VRO2 V[pic] V[pic]
берутся по таблицам в справочниках. При нестандартных топлив считаются по
Коэффициент избытка воздуха при выходе из топки αт принимаем по
таблице 4. прил. [1]
Коэффициент α за каждой поверхностью определяется суммированием
коэффициента избытка воздуха в топке αт с присосами Δα.
Расчётные значения Δα берутся по табл. 5 прил. [1]
за газоходом 11 + 01 = 12
за экономайзером 12 + 01 = 13.
Теоретические объёмы воздуха и дымовых газов
Наименование величин обознаРасчётная формула РазмерРезуль
Теоретическое для газообразного [pic]
количество воздуха V[pic]00476[05CO + 05H2 + 15 H2S 964
необходимое для + (m + n4)CmHn - O2]
Теоретический объём V[pic]079V[pic] + [pic] [pic] 764
Объём сухих VRO2 001[CO2 + CO + H2S + [pic] 103
[pic]атомных газов + mCmHn]
Теоретический объём V[pic]001[H2S + H2 + n2CmHn + [pic]
водяных паров 0124dr] + 00161V[pic] где dr 216
– влагосодержание газообразного
топлива гм³ (учитывается
Объём газов доли 3[pic]атомных газов.
Величина ОбознаРасчётная РазмерГазоходы
чение формула ность
топка газоходЭконома
Коэффициент избытка
воздуха за газоходом α См. п 3-5 - 11 12 13
Коэффициент избытка [pic]
воздуха средний α - 11 15 125
Объём избыточного [pic]
воздуха - (α - 1)V[pic] 0964 1446 2410
Объём водяных паров VH2O V[pic]+
16(α-1)V[p- 2176 2183 2199
Объём прод. сгорания V[pic]VRO2+V[pic]+
V[pic]+(α-1)V- 1181 12299 13279
Объёмная доля сухих r[pic][pic]
[pic]атомных газов - 0087 0084 0078
Объёмная доля водяных r[pic][pic]
паров - 0184 0177 0166
Суммарная объёмная доля rn r[pic]+r[pic]
[pic]атомных газов - 0271 0261 0244
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.
Количество тепла содержащего в воздухе или продуктах сгорания
называются теплосодержанием (энтальпией).
При выполнении расчётов принято энтальпию относить к 1кг твёрдого или
жидкого топлива или 1м³ при н.у. газообразного топлива.
- I H [pic] относятся к вазообразным продуктам и воздуху
- i h t – к теплоносителям (пар или вода)
Энтальпия теоретического количества воздуха равна
I[pic] = V[pic](св[pic]) [pic] где
св – удельная теплоёмкость влажного воздуха
[pic] – температура воздуха °C
Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания подсчитывается как сумма
энтальпий смеси газов при температуре .
I[pic] = (VRO2 · CRO2 + V[pic] · CN2 + V[pic])[pic] = VRO2(c[pic])RO2 +
V[pic](c[pic])N2 + +V[pic](c[pic])H2O [pic]
(c[pic])RO2 N2 H2O – соответственно энтальпии одного м³ из табл. [1]
[pic] - температура продуктов сгорания
При действительном количестве воздуха энтальпия продуктов сгорания
будет равна сумме энтальпии теоретического объёма и энтальпии избыточного
Iг = I[pic] + (α - 1) I[pic]
Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева Температура заЭнтальпия кДжкг
коэф. Избытка в-ха за пов-ю °C
I[pic] I[pic] (α-1)I[pI[picI[pic]
Топочная камера 2100 38004 30366 3037 - 41041
α = 11 1900 34017 27291 2729 - 36746
Котельный пучок 900 14786 12060 2412 - 17198
α = 115 700 11199 9177 1835 - 13034
Экономайзер 300 4575 3817 1145 - 5720
α = 125 100 1490 1253 376 - 1866
Тепловой баланс котельного агрегата.
На основании теплового баланса котла определяется КПД и необходимый
расход топлива. Тепловой баланс составляется на 1кг (м³) при н.у. топлива и
представляет собой равенство между поступившем в агрегат количеством тепла
Q[pic] и суммой полезно истраченного тепла и тепловых потерь.
Q[pic] = Q[pic] + [pic]Qпот
Q[pic] на 1кг твёрдого или жидкого или 1кг м³ газообразного топлива
Q[pic] = Q[pic] + Qв.вн. + iтл. где
Qв.вн. - учитывается лишь при внешнем подогреве воздуха;
iтл. - учитывается только при подогреве газа.
Для данного расчёта Q[pic] = Q[pic]
Потери теплоты в КА обычно представляют
потеря с теплом шлака q6 вводится в расчёт для твёрдых топлив.
Потери тепла от химической неполноты сгорания q3 принимается по табл.
Потери тепла с уходящими газами определяется как разность энтальпий
продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха
I[pic] определяется по п. 4.2 [1]
I[pic] определяется по I – диаграмме.
Температура уходящих газов выбирается по п. 2.9 [1].
КПД котельного агрегата
[pic] = 100 - [pic]q[pic] %
Полное количество тепла полезно отданного в котёл
Qка = Д(iп - iп.в.) + Д(iкип - iп.в.) + Qот. кВт где
Д – паропроизводительность [pic]
iп – энтальпия пара после котла [pic]
iкип – энтальпия кипящей воды в барабане котла [pic]
iп.в. – энтальпия питательной воды [pic]
[pic] = [pic] ( В = [pic] где
Коэффициент сохранения тепла учитывающий потери от наружного
Тепловой баланс котельного агрегата
Наименование величин обознаРасчётная ф-ла РазмерРасчёт результ
ч. или обоснование н. ат
Располагаемое тепло [pic]
топлива Q[pic]Q[pic] (по 4.2) 36260
От химич. недожога q[pic]Табл. 3 прил. % 05
От механич. недожога q[pic]- % -
В окружающую среду q[pic]Табл. 4.1 % 17
Температура уходящих [pic]
газов По п. 2.9 °С 160
Энтальпия I[pic]По I- диагр. [pic]
теоретического объёма I[pic]По I- диагр. [pic] 376
Потери тепла с [pic] [pic]
уходящими газами q[pic] % 72
Коэффициент полезного
действия котельного [pic]100-[pic] % 100-72-05-17 906
Расчётная D[pic] [pic]
паропроизводительность Задание табл. 1.7 278
Давление насыщенного P[pic]
пара Задание табл. 1.7МПа 14
Энтальпия насыщенного i[pic] [pic]
пара Прил. табл. 7 2790
Энтальпия кипящей воды i[pic] [pic]
в барабане котла Прил. табл. 7 830
Температура питательнойt[pic]
воды Задание табл. 1.1°С 100
Энтальпия i[pic] 4187· t[pic] [pic] 4187·100
Расход воды на продувкуD[pic]005 D[pic] [pic]
Тепло полезно Q[pic]Д(i[pic]-i[pic]) 278(2790-419) +
используемое в агрегате + + кВт + 0139(830-419) 6649
Полный расход топлива [pic] [pic] [pic]
Расчётный расход [pic]
топлива В[pic]-- -- -
Коэффициент сохранения φ [pic] [pic]
Виды компоновок котлов.
Основные компоновки бывают 4[pic] видов:
) Горизонтальной ориентации т.е. газ движется горизонтально параллельно
полу. Это котлы ДКВР ДЕ КЕ.
) Вертикальной ориентации.
) Башенной ориентации (ПТВМ).
) Многоходовой ориентации.
Поверхности нагрева расположенные на стенах топки называются
экранами. Они могут быть из гладких труб или газоплотные.
Гладкотрубные экраны.
Состоят из панелей а панели из гладких труб.
Трубы в топке получают теплоту излучением от факела и эффективность
излучения зависит от взаимного расположения труб и изоляции.
Излучение зависит от углового коэффициента [pic].
Могут быть выполнены из плавниковых или мембранных. При естественной
циркуляции мембранные трубы делают большого размера 50×5 60×6 и
Поверочный расчёт топки включает:
) Определение теоретической температуры сгорания
) Определение действительной температуры газов на выходе из топки.
) Определение количества тепла переданное излучением экраном топки.
Конструктивные характеристики топки.
Они определяются по эскизу топки с размерами. Границами активного
объёма топки являются осевые плоскости экранных труб. В выходном сечении
топки граница проходит оп оси трубы первого ряда фестонов или котельного
пучка. Нижняя граница (под) при наличии холодной воронки проходит по
плоскости на половине высоты холодной воронки. Объём топки определяют между
поверхностями стенок. Для каждого котла есть данные в справочнике Vт Fст.
Полная поверхность Fст топки вычисляют по размерам всех поверхностей
ограничивающих топку.
Соотношение между площади зеркала горения и полной поверхностью стен
R – площадь горения слоя топлива м².
В камерных топках ρ = 0.
Эффективная толщина излучаемого слоя в топке S = 36 [pic]
Эмпирический параметр М учитывающий относительное положение ядра факела по
М = 054 – 02т для газа и мазута
т =[p Hг – общая высота топки.
Площадь стен занятой экранами рассчитывают как произведение расстояние
между осями крайних труб на освещен. длину трубы l м.
Fст = Fпл = в · l м².
Радиационная поверхность нагрева Hл = Fпл · x м²
x – угловой коэффициент экрана определяется по монограмме [1].
Коэффициент тепловой эффективности экрана = x ·
– коэффициент учитывающий загрязнение экрана т.к. x = [pic]
Hл – приводится в справочниках – коэффициент из [1].
Температура на выходе из топки:
Величина Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
камеры. Vт Табл. 1.4 [2] м³ 171
стен топки Fст Табл. 1.4 [2] м² 415
Эффективная толщина 36[pic] [pic]
излуч. слоя S м 148
характеризующий [pic] с. 50 п. 5.7 [2] - 03
Эмпирический 054 – 02 ·
параметр М [pic] - 054 – 02 · 03 048
пов-ть нагрева Hл Табл. 1.4 [2] м² 390
Средний коэф. [pic] [pic]
тепловой [pic] - 0611
загрязнения экрана с. 51 табл. 5.3 - 065
Тепловое напряжен. q[pic] [pic] [pic] [pic]
топочного объёма 4283
Тепло вносимое в Q[pic] α[pic] · I[pic] [pic]
топку воздухом 11 · 376 4136
Полезное Q[pic] [pic] [pic]
тепловыделение в 36492
Теоретическая [pic] По I- диагр.
температура сгорания °С 1880
Температура газа на [pic] Принята
выходе из топки предварительно 1100
Энтальпия газов на [pic] По I- диагр. [pic]
выходе из топки 20017
Объёмная доля [pic]
Суммарная объёмная [pic]
доля 3[pic]атомных 0271
Давление в топочной p Принята
камере предварительно МПа 01
Произведение [pic] P · r[pic]· S МПа·
·м 01 · 0271 · 0040
ослабления лучей К[pic] Номограмма 3 [2] 79
Соотношение [pic] 012(14·94+26·
соединений углерода 012 mn CmHn - ·28+38·08+410299
и водорода · ·03+512·01)
Коэффициент 03(2-α[pic])·(1[pic] 03(2-11)·(16·
ослабления лучей К[pic] 6· ·[pic]-05)·299 137
сажистыми частицами ·[pic]-05)·[pic]
Показатель степени (Kг·rn+ Kc)·p·S (79·0271+137)·
Степень черноты a[pic]
светящейся части 1-е[pic] - 1-е[pic] 0405
Показатель степени Kг·rn·p·S - 79·0271·01·140317
несветящейся части 1-е[pic] - 1-е[pic] 0272
Степень черноты a[pic] m· 012·0405+(1-
факела a[pic]+(1-m)a[pic- -012)·0272 0288
Коэффициент m Табл. 5.4 [2] - 012
Степень черноты a[pic] [pic] [pic]
Средняя суммарная [pic] [pic] [pic] [pic]
Температура на [pic] (Ф.1)( (Ф.1)( 1091
Энтальпия газа на [pic] По I- диагр. [pic] 19950
Количество тепла Q[pic] [pic] [pic] 098(36492- 16211
восприн. в топке -19950)
Расчёт конвективных поверхностей нагрева
Для расчёта конвективных поверхностей нагрева используются 2[pic]
уравнения: а) уравнение теплового баланса и б) теплообмена.
а) В уравнение теплового баланса тепло воспринятому паром водой или
воздухом. Тепло отданное дымовыми газами:
[p I и I - энтальпия газов на
входе в поверхность и выходе из неё [p Δα I[pic] - тепло вносимое
присасываемым воздухом [pic]
Тепло воспринятое обогреваемой средой в следствии охлаждения газов:
- для воздухоподогревателя [pic] где
Δα[pic] - присос воздуха в воздухоподогревателе.
- для экономайзера [p
В[p i i - энтальпия пара или воды на
выходе или входе в пов-ть.
б) Уравнение теплообмена:
Q – тепло воспринятое расчётной пов-ю конвекцией и излучением отнесённое
к 1м³ топлива [p k – коэф. теплоотдачи [p Δt – температурный
напор °С; H – расчётная пов-ть нагрева м²
[pic] - толщена и теплопроводность слоя загрязнения на наружной пов-ти
трубы; [pic]- толщена и теплопроводность слоя накипи на внутренней пов-ти
труды; [pic]- толщена и теплопроводность металлической стенки трубы α1 –
коэф. теплоотдачи от газов к стене [p α2 – коэф. теплоотдачи от стенки
Поверочный расчёт конвективных пучков
Наименование Обозн. Формула Разм. Расчёт Результ
Температура газов на[pic]
входе в пов-ть Из расчёта попки °С 1091
Энтальпия [pic] По I- диагр. [pic]
сечения на проходе F Стр. 26 [3] м² 041
Расч. пов-ть нагреваH[pic] [3] м² 11769
Шаг труб попер. S[pic] Из черт. м 011
Продольный S[pic] Из черт. м 009
труб d Из черт. м 0051
Эффективная толщена [pic] [pic]
изол. слоя S м 0177
Относительный попер.[pic] [pic] [pic]
Продольный шаг [pic] [pic] [pic]
Температура газов на Принята
выходе из конв. [pic] предварительно °С 300 500
Энтальпия [pic] [pic]
Тепло отданное по Q[pic] [pic] [pic]
балансу 098(19950-5331435710660
Температура кипящей t Табл. 7 [2]
воды P=14 МПа °С 195 195
Разность темп. [pic] [pic]
средняя большая °С 1091 – 195 896 896
меньшая [pic] [pic] 300 – 195
°С 500 – 195 105 305
Температурный напор [pic] [pic] [pic] [pic]
Средняя температура [pic] [pic] 369 + 195
газов - 549 + 195 564 744
Средняя скорость [pic] [pic] [pic][pic]
газов w[pic] 186 226
Коэф. теплоотд. [pic] Номограмма 7 [pic]
конвекцией прил. [2] 100·10·10·1107 114
Температура наружнойt[pic] [pic]t + Δt
пов-ти загрязнённой Δt = 25 °С 195 + 25 220 220
Произведение [pic] [pic] 01·0261·017
Номограмма по [pic]
Коэффициент К[pic] [pic] 345 305
Оптическая толщина К[pic]·[pic]
слоя S - 345·0261·01016 014
Степень ч-ты а Номограмма 2
газового потока прил. [2] - 014 013
Коэф. теплоотдачи [pic] Номограмма 11 [pic] 55·014·096
излучением прил. [2] 89·013·098 74 13
Коэф. тепловой п. 6.27 [2]
эффективности [pic] - 085 085
Коэф. теплопередачи · α[pic] 085·109
К - 085·119 92651011
Коэф. теплопередачи [pic] [pic] 095(107+74)
от газов к стенке - 095(114+113)109 119
Тепловосприятие Q[pic] [pic] [pic] [pic][pic]
Температура газов за[pic] По графику
конвективным пучком °С 245 245
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] 098(19950-
-4700+01·376)1498114981
В экономайзере пит. вода подогревается а иногда происходит и
частичное её испарение. Наличие экономайзера обеспечивает охлаждение
продуктов сгорания и тем самым повышает КПД котла.
В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят:
В некипящих экономайзерах недогрев воды до кипения составляет 20 – 40
°С. В зависимости от металла экономайзеры бывают чугунные и стальные.
В чугунных не допустимо кипение воды т.к. это приводит к
гидравлическому удару и разрушению. Чугунные экономайзеры работают при p ≤
кгссм² (24 МПа). Плюс чугунного экономайзера – долговечен т.к. не
Стальные экономайзеры могут быть и кипящие и некипящие работают при
любом давлении. Выполняются из гладких или оребрённых труб. Пов-ти нагрева
ст. экономайзера набираются из змеевиков располагаемых в шахматном
порядке а концы объединяют коллекторами.
Чугунный экономайзер состоит из ребристых стандартных чугунных труб.
Концы труб соединены коленом – «калачом» и бывают разной длины.
Чугун. вод. экон. ВТИ – это пов-ть нагрева собранная из горизонтально
лежащих труб с наружным диаметром 76 х 8 мм на к-х поперечные рёбра
квадратной формы размером 150 х 150 расположенные с шагом по длине 25мм.
Каждая из труб соединена с другим чугунным коленом (калачом) так что
вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда а затем перепускается
в следующий ряд а затем направляется в барабан котла.
Ребристые трубы по концам имеют прямоугольный фланец с канавкой.
Фланцы образуют боковые стенки а для исключения присосов воздуха в
канавках прокладывают шнур.
Число труб в рядах выбирается из условия скорости азов 6 – 9 мс а
число горизонтальных рядов выбирается из условия необходимой пов-ти
Экономайзеры могут выполнятся из одной колонки или из двух.
Поверочный расчёт экономайзера
Температура газа на [pic] [pic]
Энтальпия на входе [pic] [pic] [pic]
Температура газов на[pic] Предвор.
Энтальпия на выходе [pic] [pic]
Тепло по балансу Q[pic] [pic] [pic] 098(4700-
Число труб в ряду Z[pic] Табл. 1.6 [2] Шт. 5
Живое сечение для F[pic]·Z[pic]
прохода газов F м² 0120·5 06
Площадь пов-ти H[pic] Номограмма 12 м²
нагрева 1-ой трубы 295
труб n Табл. 1.6 [2] Шт. 16
Площадь нагрева H H[pic] · n · м² 295·16·5 236
экономайзере Д[pic] Д + Д[pic] 278+014 296
Темпера воды на [pic] [pic] = [pic]
Энтальпия [pic] 4187·[pic] [pic]
Количество тепла воспринятое водой по балансу:
Энтальпия после [pic] [pic] [pic] [pic]
Темпера воды на [pic] [pic]4187
выходе °С 5304187 127
средняя большая °С 244 – 127 117
меньшая [pic] [pic]
Температура [pic] [pic] [pic]
Параметр р [pic] [pic]
Коэффициент Номограмма 16 [2]
Температурный напор [pic] ·Δt[pic]
Средняя температура [pic] [pic] [pic]
Средняя скорость w[pic] [pic] [pic]
Коэф. теплопередачи к Номограмма 12 [pic]
[pic] 165 · 105 173
Тепловосприятие по Q[pic] [pic] [pic] [pic]
уровня теплообмена 1718
Отношение [pic] [pic]·100% [pic]
тепловосприятий % 107
Q[pic] и Q[pic] отличаются более чем на 2%. Расчёт повторяется при повт.
Энтальпия на выходе [pic] По I- диагр.
меньшая [pic] [pic] °С 155 – 100 55
[pic] 164 · 105 1722
уровня теплообмена 1630
тепловосприятий % 1015
Уточнение теплового баланса К.А.
уходящими газами q[pic] % 69
полезного действия [pic] 100-[pic] % 100-(69+05+17)909
котельного агрегата
Полный расход [pic] [pic] [pic]
Невязка теплового [pic] [pic] [pic]
Относительная [pic] [pic]
невязка баланса % 045
Невязка баланса менее 05 % расчёт К.А. окончен.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). [1]
Тепловой расчёт котельных агрегатов (учебное пособие) [2]
А.С. Попов И.Л. Дунин. Ростов – на – Дону 1991
Отопительные и производственные котлы [3] Бузников.

ДЕ - 10 - 14 - ГМ.dwg

Курсовая работа: теплогенерирующие
Котел ДЕ - 10 - 14 ГМ

Принципиальная тепловая схема котельной.dwg

Принципиальная тепловая схема котельной
– блок котельных агрегатов; 2 – сепаратор непрерывной продувки; 3 – деаэратор питательной воды; 4 – охладитель выпара; 5 – редукци-
онная установка; 6 – главный паровой коллектор; 7 – питательный насос; 8 – вторая ступень системы химводоочистки; 9 – первая ступень
системы химводоочистки;10 – пароводяной подогреватель сырой воды; 11 – водоводяной подогреватель сырой воды; 12 – охладитель про-
дувочной воды; 13 – насос сырой воды; 14 – охладитель деаэрированной воды; 15 – пароводяной подогреватель химочищенной воды;
– охладитель выпара; 17 – деаэратор подпиточнойводы; 18 – водяной подогреватель сетевой воды;19 – пароводяной подогреватель
сетевой воды; 20 – сетевой насос; 21 – подпиточный насос; 22 – бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения; 23 – перекачивающий
насос; 24 – конденсатоотводчик.

Чертеж1.dwg

ПЛАН ПЕРВОГО ЭТАЖА М1:100
МОНТАЖНАЯ СХЕМА СТОЯКА М1:50