Паровой котёл ГМ-50

Чертёж.dwg

Реконструкция котельной г.Иваново
Поперечный разрез парогенератора ДКВр-10
ДП-2068191.205-75-03
Коллектор пожаротушения

Пояснительная записка.docx

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»
Кафедра тепловых электростанций
Пояснительная записка к курсовой работе
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПАРОВОГО КОТЛА5
1. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха5
1.1. Выбор коэффициентов избытка воздуха5
2. Топливо и продукты горения5
2.1. Характеристики топлива5
2.3. Расчёт энтальпии8
3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива10
3.1. Тепловой баланс котла10
3.2. Определение КПД парового котла и расхода топлива10
ГЛАВА 2. ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ И ФЕСТОНА ПАРОВОГО КОТЛА11
1. Выбор схемы топливосжигания11
2. Поверочный расчёт топки11
2.1. Расчёт контурных размеров и характеристик топочной камеры11
2.2. Расчёт теплообмена в топке15
3. Поверочный расчёт фестона16
3.1. Расчёт контурных размеров и характеристик фестона16
3.2. Поверочный тепловой расчёт фестона18
ГЛАВА 3. ПОВЕРОЧНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЁТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ И ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ПАРОВОГО КОТЛА20
1.Определение тепловосприятий пароперегревателя экономайзера воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла20
2. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя21
3. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева25
3.1. Расчёт водяного экономайзера25
3.2. Расчёт воздушного подогревателя29
В данном курсовом проекте производится расчет парогенератора ГМ-50-1 исходя из следующих данных:
НАИМЕНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Номинальная паропроизводительность
Рабочее давление в барабане котла
Рабочее давление на выходе из пароперегревателя
Температура перегретого пара
Температура питательной воды
Температура уходящих газов
Температура горячего воздуха
Тип топочного устройства
Расчёт выполняется на ЭВМ.
Компоновка хвостовых поверхностей – одноступенчатая.
В результате произведенного расчета в конструкцию парового котла внесены следующие изменения:
В воздухоподогревателе убрано два хода по воздуху.
Расчётная поверхность воздухоподогревателя – 1234.9 м2.
Высота хода воздухоподогревателя – 2.15 м. Число ходов по воздуху в ВЗП – 2 шт.
Схема циркуляции парового котла ГМ-50 приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема циркуляции парового котла ГМ-50.
Глава 1. Определение коэффициента полезного действия парового котла
1. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха
1.1. Выбор коэффициентов избытка воздуха
Таблица 1.1.2. Избытки воздуха и присосы по газоходам.
КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА ЗА ГАЗОХОДОМ
СРЕДНИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА В ГАЗОХОДЕ
Воздухоподогреватель
Расчётно-технологическая схема котла приведена на рис. 1.1.
2. Топливо и продукты горения
2.1. Характеристики топлива
Элементарный состав сухой массы:
Теплота сгорания топлива:
Объёмы воздуха и продуктов горения при:
Контроль баланса элементарного состава топлива:
Рис. 1.1. Расчётно-технологическая схема котла ГМ-50.
Таблица 1.2.1. Объёмы и массы продуктов горения доли трёхатомных газов и водяных паров концентрация золы
Воздухоподо-греватель
Коэффициент избытка воздуха за газоходом
Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе
2.3. Расчёт энтальпии
Таблица 1.2.3. Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла ().
Диаграмма энтальпии-температуры для продуктов горения представлена на рис. 1.2.
Рис.1.2. Диаграмма энтальпии-температуры для продуктов горения по газоходам парового котла.
3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива
3.1. Тепловой баланс котла
Располагаемое тепло топлива:
Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха при: .
Потери тепла от химического недожога:
Потери тепла от механического недожога:
Энтальпия уходящих газов (при):
Потери тепла с уходящими газами:
Потери тепла от наружного охлаждения котла:
3.2. Определение КПД парового котла и расхода топлива
КПД парового котла брутто:
Коэффициент сохранения тепла:
Давление питательной воды за регулятором питания котла:
Тепловосприятие котла:
Расход топлива подаваемого в топку:
Глава 2. Поверочный тепловой расчёт топочной камеры и фестона парового котла
1. Выбор схемы топливосжигания
Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 2.1. Схема горелочного устройства (газомазутной БКЗ) представлена на рис. 2.2.
2. Поверочный расчёт топки
2.1. Расчёт контурных размеров и характеристик топочной камеры
Таблица. 2.2.1. Контурные размеры и характеристики топочной камеры
Наименование величины
Источник или формула
Под или хол. воронка
экранированной стены
Освещенная длина стены
Площадь участка стены
не закрытого экранами
Наружный диаметр труб
Относительный шаг труб
Расстояние от оси трубы до
Относительное расстояние до
Угловой коэффициент экрана
учитывающий загрязнение
Коэффициент тепловой
эффективности экрана
Эскиз топочной камеры представлен на рис. 2.3.
Рис. 2.1. Схема подготовки и подачи природного газа.
Рис. 2.2. Схема газомазутной горелки БКЗ.
Рис. 2.3. Эскиз топочной камеры парового котла ГМ-50.
Площадь стен топки:
Средний коэффициент тепловой эффективности для топки в целом:
Активный объём топочной камеры:
Эффективная толщина излучающего слоя в топке:
2.2. Расчёт теплообмена в топке
Полезное тепловыделение в топке:
Энтальпия газов которой бы они располагали при адиабатическом сгорании топлива:
Адиабатическая температура горения при :
Параметр M характеризующий температурное поле по высоте топки:
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 нм3 топлива в интервале температур газов от до :
Степень черноты топки :
Температура газов на выходе из топки:
Полученное значение температуры не отличается от принятого ориентировочно значения в более чем на 100 градусов поэтому его можно принять за расчётное.
Энтальпия газов на выходе из топки:
Количество тепла переданное излучением в топке:
Удельное тепловое напряжение объёма топки:
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:
3. Поверочный расчёт фестона
3.1. Расчёт контурных размеров и характеристик фестона
Эскиз фестона представлен на рис. 2.4.
Дополнительная поверхность экрана:
Полная расчётная поверхность нагрева фестона:
Ориентировочно принятая температура газов за фестоном:
Энтальпия газов за фестоном при и :
Балансовое тепловосприятие фестона:
Средняя температура газов для фестона:
Рис. 2.4. Эскиз фестона парового котла ГМ-50.
Таблица 3.1. Конструктивные размеры и характеристики фестона
НАИМЕНОВАНИЕ ВЕЛИЧИН
Количество труб в ряду
(поперек движ. газа)
Угловой коэффициент фестона
Расчетная поверхность нагрева
Площадь живого сеч. для прохода газов
Относительный шаг труб:
Эффективная толщина излучающего слоя
3.2. Поверочный тепловой расчёт фестона
НАИМЕНОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Температура газов перед фестоном
Энтальпия газов перед фестоном
Объем газов на выходе из топки при α''т
Объемная доля водяных паров
Суммарная объемная доля трехатомных газов
Температура состояния насыщения при давлении в барабане
Средняя скорость газового потока в фестоне:
Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяемый только диаметром труб и скоростью потока газов:
Поправка на число рядов труб: . Поправка на компоновку фестона определяемая в зависимости от относительных шагов труб: . Поправка на изменение физических свойств среды: .
Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к стенке труб фестона:
Степень черноты незапылённого потока газов:
Коэффициент теплоотдачи излучением незапылённого потока газов:
Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб фестона:
Коэффициент теплопередачи фестона:
Температура воды в состоянии насыщения при давлении в барабане котла:
Температурный напор в фестоне:
Тепловосприятие фестона:
Отличие тепловосприятий фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи:
Глава 3. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева парового котла
1.Определение тепловосприятий пароперегревателя экономайзера воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла
Энтальпия перегретого пара:
Энтальпия сухого насыщенного пара в барабане:
Принимаемое значение съёма тепла в пароохладителе:
Тепловосприятие пароперегревателя:
Энтальпия газов за пароперегревателем:
Балансовое тепловосприятие газохода пароперегревателя:
Температура дымовых газов за пароперегревателем:
Отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
Энтальпия теоретически необходимого объёма воздуха перед воздухоподогревателем:
Энтальпия теоретического объёма горячего воздуха:
Балансовое тепловосприятие воздухоподогревателя:
Температура присасываемого воздуха который через неплотности поверхности перетекает с воздушной стороны на газовую за счёт разности статических давлений:
Энтальпия теоретического объёма воздуха при :
Энтальпия газов за водяным экономайзером:
Температура газов за водяным экономайзером:
Балансовое тепловосприятие водяного экономайзера:
Невязка теплового баланса котла:
Невязка не превышает допустимые 0.5% от располагаемого тепла топлива.
2. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
Эскиз пароперегревателя приведен на рис. 3.1.
Скорость газового потока в пароперегревателе:
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб пароперегревателя:
Температура газов в объёме камеры:
Рис. 3.1. Эскиз пароперегревателя парового котла ГМ-50.
Таблица 3.2.1. Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.
Внутренний диаметр труб
Число рядов по ходу газа
Средний поперечный шаг труб
Средний продольный шаг труб
Средний относительный поперечный шаг
Средний относительный продольный шаг
Характер взаимного движения сред
Длина трубы змеевика
Поверхность примыкающая к стене (х=0.7)
Высота газохода на входе
Высота газохода на выходе
Площадь живого сечения для прохода газов на входе
Средняя эффективная толщина излучающего слоя
Глубина газового объема до пучка
Количество змеевиков включенных параллельно по пару
Живое сечение для прохода пара
Таблица 3.2.2. Поверочный расчёт пароперегревателя.
Темперетура газов до пароперегревателя
Температура газов за пероперегревателем
Температура пара в состоянии насыщения
Средний удельный объем пара в пароперегревателе
Тепловосприятие конвективное по балансу
Средний объем газов в пароперегревателе
Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к стенке труб пароперегревателя:
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб пароперегревателя:
Средняя скорость пара в пароперегревателе:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:
Коэффициент теплопередачи для пароперегревателя:
Разности температур газов и пара на концах пароперегревателя:
Температурный напор для противотока:
Температурный напор для пароперегревателя:
Расчётная поверхность пароперегревателя:
Невязка поверхностей:
Необходимости вносить какие-либо конструктивные изменения нет т.к. невязка между расчётной и фактической поверхностями нагрева пароперегревателя не превышает допустимые 2%.
3. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева
3.1. Расчёт водяного экономайзера
Эскиз водяного экономайзера приведён на рис. 3.2.
Таблица 3.3.1. Поверочный расчёт водяного экономайзера
Температура газов до экономайзера
Температура газов за экономайзером
Давление питательной воды перед экономайзером
Энтальпия питательной воды
Тепловосприятие по балансу
Объем газов при среднем избытке воздуха
Энтальпия воды перед водяным экономайзером:
Давление воды перед экономайзером:
Температура воды перед экономайзером:
Энтальпия воды после водяного экономайзера:
Энтальпия воды после экономайзера превышает точку кипения при установленном давлении в барабане котла значит экономайзер кипящего типа.
Температура воды после экономайзера:
Паросодержание на выходе из экономайзера:
Таблица 3.3.2. Конструктивные размеры и характеристики водяного экономайзера
Число рядов труб по ходу газов
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Средний продольный шаг
Длина горизонтальной части петли змеевиков
Длина проекции одного ряда труб на горизонт. плоскость сечения
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)
Площадь живого сечения для прохода газов
Суммарная глубина газовых объемов до пучков
Суммарная глубина пучков труб
Количество змеевиков включенных параллельно по воде
Живое сечение для прохода воды
Скорость газового потока в водяном экономайзере:
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб экономайзера:
Рис. 3.2. Эскиз экономайзера парового котла ГМ-50.
Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к стенке труб экономайзера:
Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб экономайзера:
Коэффициент теплопередачи для экономайзера:
Условная температура воды после экономайзера:
Температурные напоры между средами:
Температурный напор:
Расчётная поверхность экономайзера:
Невязка расчётной и фактической поверхностей нагрева экономайзера не превышает допустимые 2%.
3.2. Расчёт воздушного подогревателя
Эскиз воздухоподогревателя приведен на рис. 3.3.
Табл. 3.3.4. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя.
Число труб в ряду (поперек движения воздуха)
Число рядов труб по ходу воздуха
Характер омывания труб газами
Характер омывания труб воздухом
Число труб включенное параллельно газам
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха
Высота одного хода по воздуху (заводская)
Площадь живого сечения для прохода воздуха (заводская)
Поверхность нагрева ВЗП
Число секций:Число труб в ряду одной секции:
Площадь живого сечения для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):
Высота трубы ВЗП: Найдём поверхность нагрева воздушного подогревателя:
Табл. 3.3.5. Поверочный расчёт воздухоподогревателя
Температура газов до воздухоподогревателя
Температура газов за воздухоподогревателем
Температура воздуха до воздухоподогревателя
Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя
Объем газов при среднем коэффициенте избытка воздуха
Теоретический объем воздуха
Отношение объема воздуха за ВЗП к теоретически необходимому
Тепловосприятие ВЗП по балансу
Скорость газового потока в воздухоподогревателе:
Скорость воздуха в воздухоподогревателе:
Отношение скоростей: . Нет необходимости вносить конструктивные изменения.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб воздухоподогревателя:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху в воздухоподогревателе:
Коэффициент теплопередачи воздухоподогревателя:
Схема подогрева воздуха приведена на рис 3.4.
Рис. 3.4. Схема подогрева воздуха в котле ГМ-50.
Разности температур газов и воздуха на концах воздухоподогревателя:
Рис. 3.3. Эскиз воздухоподогревателя парового котла ГМ-50.
Отношение температурный напор определяем как среднеарифметическую разность температур:
С учётом поправочного коэффициента:
Расчётная поверхность воздухоподогревателя:
Невязка поверхностей:
Расхождение в поверхностях превышает допустимые 10%. Уточним расчёт. Найдём требуемую высоту трубного пучка воздухоподогревателя и высоту одного хода воздуха по принятому числу ходов:
высота трубного пучка
Зададимся новым числом ходов по воздуху
Высота хода воздуха:
Площадь живого сечения для прохода воздуха:
Полученная по расчёту скорость воздуха совпадает с точностью с принятой. Уточненная конструкция ВЗП – двухходовая с высотой хода 2.15 м.
Эскиз общей компоновки хвостовых поверхностей нагрева приведен на рис. 3.5.
Итоговая расчётно-технологическая схема котла приведена на рис. 3.6.
Рис. 3.5. Общая компоновка хвостовых поверхностей нагрева.
Рис.3.6. Итоговая расчётно-технологическая схема котла ГМ-50.
Методические указания по определению коэффициента полезного действия паровых котлов Иван. энерг. ин-т им. В.И.Ленина; Сост. В.А.Парилов А.С.Ривкин С.Г.Ушаков Б.Л.Шелыгин. – Иваново 1991. – 36 с.
Методические указания по поверочному тепловому расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов Иван. энерг. ин-т им. В.И.Ленина; Сост. В.А.Парилов А.СРивкин С.Г.Ушаков Б.Л.Шелыгин. – Иваново 1991. – 36 с.
Методические указания по конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей паровых котлов Иван. энерг. ин-т им. В.И.Ленина; Сост. В.А.Парилов А.С.Ривкин С.Г.Ушаков Б.Л.Шелыгин. – Иваново 1991. – 36 с.
Методические указания по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчёте поверхностей нагрева паровых котлов Иван. энерг. ин-т им. В.И.Ленина; Сост. В.А.Парилов А.С.Ривкин С.Г.Ушаков Б.Л.Шелыгин. – Иваново 1991. – 32 с.
Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник С.Л.Ривкин А.А.Александров. – М.: Энергоатомиздат 1984. – 84 с.