Тепловой расчет котельного агрегата

 

Введение

Теплогенерирующей установкой называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха.

Тепловая энергия - один из основных видов энергии, используемой человеком для обеспечения необходимых условий его жизнедеятельности.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и доставляющих ее в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха потребителю, называются системами теплоснабжения.

Источниками энергии, в том числе и тепловой, могут служить вещества, энергетический потенциал которых достаточен для последующего преобразования их энергии в другие ее виды с целью последующего целенаправленного использования.

В качестве топлива в котельных используют мазут, природный газ, уголь. В данной работе выбрана централизованная схема теплоснабжения для отопительной котельной, где используются котлы типа ДЕ 10-14ГМ, работающие на мазуте.

. Конструкция котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ

1.1 Описание конструкции

Газомазутные котлы типа ДЕ, разработанные А.А. Дорожниковым и сотрудниками НПО ЦКТИ, паропроизводительностью 10 т/ч изготавливаются БиКЗ для работы давлением 14 и 24 кгс/см2. Они предназначены для выработки насыщенного и слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды предприятий. Конструкция котельного агрегата представлена на рис.1:

Рис.1 - Конструкция котельного агрегата

Паровой котёл ДЕ-10-14 ГМ газомазутный вертикально-водотрубный паровые с естественной циркуляцией типа Е (ДЕ) производительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котлов размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой и боковой экраны, образующие топочную камеру ДЕ-10-14ГМ. Барабаны котла ДЕ-10-14 ГМ, рабочим давлением 1,4 или 2,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 или 20 мм соответственно. Контроль качества продукции, обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики сварных швов барабана. На котёл ДЕ-10-14 выписывается паспорт, присваивается номер котла. В паспорт вносится вся первичная документация на комплектующие (барабаны, трубная система, камерой экранов, трубная арматура). Прилагается сертификаты и разрешения на применение выданное "Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору ". У котлов паропроизводительностью до 4 т/ч диаметр верхнего и нижнего барабанов 700 мм, у остальных - 1000 мм. Расстояние между барабанами соответственно 1700 мм и 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазы с затворами (крышка лаза). Изготовляются барабаны для котлов с рабочим давлением 1,4 и 2,4 МПа абс из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 и 22 мм. Паровой котёл ДЕ 10-14 ГМ производительностью 1; 4; 6,5 и 10 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения. В котлах производительностью 16 и 25 т/ч применено двухступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения вынесена задняя часть экранов топки и часть конвективного пучка, расположенная в зоне с более высокой температурой газов. Контуры второй ступени испарения имеют необогреваемую опускную систему. Пароперегреватель котлов производительностью 6,5 и 10 т/ч выполнен змеевиковым из труб. На котлах производительностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый из двух рядов труб. Поставляются котлы блоком, включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости - пароперегреватель), опорную раму, изоляцию и обшивку. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются стальные или чугунные экономайзеры. Паровой котёл ДЕ-10-14 ГМ оборудованы системами очистки поверхностей нагрева. Неподвижными опорами котлов являются передние опоры нижнего барабана. Средняя и задние опоры нижнего барабана подвижные и имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к опорной раме на период транспортировки. Каждый котел Е (ДЕ) снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла и любой из них может быть выбран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя.

Номинальная паропроизводительность и параметры пара, соответствующие ГОСТ 3619-82, обеспечиваются при температуре питательной воды 100°С при сжигании топлив: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м3) и мазута марок М40 и М100 по ГОСТ 10588-75. Диапазон регулирования 20-100% от номинальной паропроизводительности. Допускается кратковременная работа с нагрузкой 110%. Поддержание температуры перегрева у котлов с пароперегревателями обеспечивается в диапазоне нагрузок 70-100%.

Котёл ДЕ 10-14 ГМ может работать в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа. Котёл ДЕ-10-24; котёл ДЕ-16-24ГМ; котёл ДЕ-25 - в диапазоне давлений 1,8-2,4 МПа без изменения паропроизводительности.

В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара без предъявления жестких требований к его качеству, паропроизводительность котлов типа Е (ДЕ) при пониженном до 0,7 МПа давлении может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котлов типа Е (ДЕ) пропускная способность предохранительных клапанов соответствует номинальной производительности котла при давлении не ниже 0,8 МПа абс.

Нормы качества питательной воды и пара должны соответствовать требованиям регламентируемым правилами "Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору" России.

Солесодержание котловой воды в первой ступени испарения котлов без пароперегревателя должно быть не более 3000 мг/кг, для котлов с пароперегревателем - не более 2000 мг/кг. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.

Средний срок службы котлов между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 ч/г - 3 года, средний срок службы до списания не менее - 20 лет. Паровой котёл ДЕ 10-14 ГМ, может использоваться в качестве водогрейного (по технической документации завода).

Блок схема котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ представлена на рисунке 2:

Рис.2- Блок-схема котельного агрегата

.2 Технические характеристики

НаименованиеМарка котлаДЕ 10 -14ГМНоминальная производительность, т/ч10,0Давление пара на выходе из котла, МПа (кгс/см2)1,4(14)Температура, °С:насыщенного пара194перегретого пара-питательной воды100Тип горелок (число горелок, шт.)ГМ-7/(1)Номинальная тепловая мощность горелки, МВт (Гкал/ч)8,15 (7)Объем топочной камеры, м317,14Площадь поверхности, м2:нагрева радиацией39,02нагрева конвекцией110,0водяного экономайзера236Марка водяного чугунного экономайзераЭП2-236Расход топлива:мазута, кг/ч673на мазуте422 (363,6 × 103)Температура газов, °С, на выходе из топки:на мазуте1069Температура газов, °С, за котлом: на мазуте310Температура уходящих газов, °С: на мазуте174Расчетный КПД брутто, %: на мазуте90,99Газовое сопротивление котла, кПа (кгс/м2)1,96 (195,7)Диаметр и толщина стенки труб, мм:Экрана51´2,5Барабаны:-внутренний диаметр и толщина стенки, мм1000´13длина цилиндрической части, мм4500расстояние между центрами, мм2750Габариты котла, мм:длина6530ширина4300высота5050Масса котла, поставляемого заводом, т13,620ИзготовительБийский котельный завод

.3 Состав топлива

Топливо - Мазут-100. малосернистый.

Рабочая масса тела на 1 кг:

Wp =2,0% - влажность,

Ap=0,15 %- зольность,

Sлр=0,9% - содержание серы,

Cp=84,75% - содержание углерода,

Hp=10,58% - содержание водорода,

Op=0,9% - содержание кислорода,

Qнр низшая теплота сгорания 9450 ккал/кг.[2]

. Тепловой расчет котельного агрегата

2.1 Расчет теоретического расхода воздуха и теоретических объемов продуктов сгорания

Расчет теоретического расхода воздуха и теоретических объемов продуктов сгорания проведен для коэффициента воздуха a=1 и сведен в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

2.2 Расчет коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам

Расчет коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам сведен в таблицу 2.2. Расчет составлен на основе приложений Б и В [3] и блок-схемы котельного агрегата ДЕ 10-14ГМ (рис.2).

Таблица 2.2.

Наименование коэффициентовОбозначениеФормула или источникРасчет1. Коэффициент избытка воздуха в газомазутной топке Приложение Б1,12. Присосы в топке (газомазутные с металлической обшивкой) DaтПриложение В0,053. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки+ Daт1,1+0,05=1,154. Присосы в фестоне DaфПриложение В05. Коэффициент избытка воздуха за фестоном+ Daф1,15+0=1,156. Присосы в первом котельном пучке D50 т/чDaк1Приложение В0,057. Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком+ Daк11,15+0,05=1,28 Присосы во втором котельном пучке D50 т/чDaк2Приложение В0,19 Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком+ Daк21.2+0,1=1,310 Присосы в экономайзере(чугунный с обшивкой)DaэПриложение В0,111 Коэффициент избытка воздуха за экономайзером+ Daэ1,3+0,1=1,412 Присосы воздуха в стальных газоходах (l=20 м)DaгDaг=Daн*(L/10)0,01*(20/10)=0,0213 Коэффициент избытка воздуха при входе в дымосос + ,1,4+0,02=1,42

.3 Расчет действительных объемов воздуха и продуктов сгорания

Расчет действительных объемов воздуха и продуктов сгорания сведен в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

.4 Энтальпия продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата

Расчет энтальпии продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата сведен в таблицу 2.4.

Таблица 2.4.

,0C, ккал/кг, ккал/кг , ккал/кг 1.151,21,31,41,42100379336513520200766676969103610503001163102214701572159240015731375184819862123500199417362341251560024212106284230537002862248633593608800331528693745388990037793252426744291000424836454795497711004719404853265529120051934452586113005679485664071400617452706965150066645684751716007163609980781700766565148642180081686928920719008679735397822000918777781035421009701820310931

2.5Тепловой расчет котельного агрегата

Тепловой баланс котельного агрегата

Таблица 2.1.1. Располагаемое тепло на 1кг или 1м3 сжигаемого топлива

Определение тепловых потерь

Таблица 2.1.2 Определение тепловых потерь

Коэффициент полезного действия агрегата и расход топлива

Таблица Коэффициент полезного действия агрегата и расход топлива

2.6 Расчет теплообмена в топке

Таблица 2.2.1. Определение температуры дымовых газов на выходе из топки

.7 Расчет конвективных поверхностей нагрева

Описание котельных пучков

Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами диаметром 51 2,5 мм. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный 110 мм (за исключением среднего, составляющего 120 мм). В конвективном пучке имеются продольные перегородки, что обеспечивает разворот газов и выход их через заднюю стенку котла.

Расчет температуры дымовых газов на выходе из котельного пучка

Таблица 2.3.1 Расчет температуры дымовых газов на выходе из первого котельного пучка

Таблица 2.3.2 Расчет температуры дымовых газов на выходе из второго котельного пучка

.8 Расчет Экономайзера

Описание конструкции экономайзера

В чугунных экономайзерах поверхность нагрева образована из оребренных чугунных труб, соединенных в змеевики путем гладкотрубных U-образных калачей для перепуска воды. Для улучшения теплопередачи в экономайзерах применяют противоток воды и газов

Рис. 7 Чугунный экономайзер

Технические характеристики экономайзера ЭП2-236

НаименованиеДвухколонковыеЭП2-236Поверхность нагрева, м2236Количество труб в ряду, шт.5Количество рядов по группам, шт.4 + 4 4 + 4Количество групп в колонке(ах), шт.2Длина трубы, мм2000Номер обдувочного устройства5Количество обдувочных устройств, шт.2Количество сопл (рабочих) в обдувочном устройстве, шт.48Аэродинамическое сопротивление, Па (мм вод. ст.)343 (35)Гидравлическое сопротивление, МПа (кгс/см2)0,2 (2,0)Тип короба при топливе:газ, мазут03каменные угли06бурый уголь (фрезерный торф)-Габаритные размеры, ммдлина3950ширина1750высота1970Масса экономайзера без короба, т, не более8,0Марка котлаДЕ-10; КЕ-6,5

Расчет температуры дымовых газов на выходе из экономайзера

Таблица 2.3.1 Расчет температуры дымовых газов на выходе из экономайзера

2.9 Проверка теплового баланса

Фактическая температура уходящих газов за экономайзером отличается от той, которая была задана предварительно, поэтому необходимо произвести корректировку.

Тепловой баланс по блокам котла оформляется по форме таблицы 2.4.1. Расчет относительной невязки баланса представлен в таблице 2.4.2.

котельный агрегат газоход тепловой

Таблица 2.4.1. Тепловой баланс по блокам котла

БлокиI¢, ккал/кгJ¢, °СI², ккал/кгJ², °СQполезн.ккал/кг% от QтТопка9556,21860,65161,41095,32888,8630,23Котельный пучок 16641,15802791,85003810-0,65Котельный пучок 22791,83301624,83001171,70,47Экономайзер1036330952,3184692,41,45

Таблица 2.4.2. Относительная невязка баланса

Наименование параметраРазмерностьДействительные значенияЗаданные значенияТемпература уходящих газов°СJух.ф = =184Jух =174Энтальпия уходящих газовккал/кгIух.ф = =952,3Iух.ф =900Потери тепла с уходящими газами%q2 =8,198Суммарные потери тепла в котельном агрегате%Sq=10,39 Коэффициент полезного действия%hк.а.ф = 100 - 10,152=89,84hк.а =89,81Невязка теплового баланса котлаккал/кгОтносительная невязка теплового баланса котла%=

Список литературы

1.Суркова,Е.В. Тепловой расчет котельного агрегата:учеб.-метод.пособие по выполнению расчетной работы по дисциплине "Теплогенерирующие установки"/ Е.В.Суркова.-Тольятти :ТГУ,2007.-67с.

.Роддатис К.Ф. Котельные Установки. Учеб. Пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. М., "Энергия", 1977.

Введение Теплогенерирующей установкой называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара, горячей воды и

Больше работ по теме: