Тепловой расчёт котельного агрегата Е-50-14-194 Г
Реферат
Пояснительная записка содержит: 37 листов, 11таблиц, 8 рисунков,5 приложений.
КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ, ФЕСТОН, КОТЕЛЬНЫЙ ПУЧОК, ЭКРАННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, ТОПОЧНАЯ КАМЕРА, ЭКОНОМАЙЗЕР, ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ, УХОДЯЩИЕ ГАЗЫ, ПАРОВОДЯНОЙ ТРАКТ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР, ГАЗОВЫЙ ТРАКТ, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, ТЕПЛОВОСПРИЯТИЕ.
Цель работы: тепловой расчёт котельного агрегата Е-50-14-194 Г. Определение тепловосприятий всех существующих в нём поверхностей нагрева и сведение теплового баланса.
ВВЕДЕНИЕ
ОПИСАНИЕ КОТЛОАГРЕГАТА ТИПА ГМ-50-14/194
Котлоагрегат типа ГМ-50-14/194 вертикально-водотрубный с естественной циркуляции. Предназначен для получения пара низкого давления при сжигании газа и мазута. Котельный агрегат рассчитан на следующие параметры: номинальная паропроизводительность - 50 т/час.; давление перегретого пара - 194 °С; температура питательной воды - 100 °С. Котел выполнен П-образной компоновки поверхностей нагрева, с отдельно вынесенной шахтой водяного экономайзера. В топочной камере размещены испарительные экраны. Трубы фронтального и заднего экранов образуют подвухсветный наклонный под. В верхней поточной камеры трубы заднего экрана разведены в трехразрядный фестон. Трубы боковых экранов в верхней части образуют потолок топочной камеры. В поворотном газоходе находится котельный пучок, расположенный между барабаном и коллектором. В опускной конвективной шахте расположен (последовательно по ходу газов) конвективный дренируемый пароперегреватель горизонтального типа и трубчатый воздухоподогреватель. Водяной экономайзер установлен за пределами котла и выполнен из чугунных труб, состоит из четырех блоков. Котлоагрегат оснащен четырьмя газомазутными горелками Бел. КЗ, расположенными в один ярус на боковых стенках котла. Тягодутьевая установка котлоагрегата состоит из одного вентилятора типа ВДН-12,5 и одного дымососа типа ДН-19 ВГН. Во время работы котла в зимний период холодный воздух перед поступлением в воздухоподогреватель берется из котельного зала. Котельный пучок состоит из барабана внутренним 1,490 мм., толщина стенок 30 мм., сталь 20х, трех камер, каждая наружный 0,325 мм., толщина стенки 13 мм., опускных труб, соединяющий барабан с камерами. Трубы 0,219x9 мм. в количестве 6 штук и трубы наружным 0,159x7 мм. в количестве 6 штук являются опускными трубами. Остальные трубы котельного пучка 050x3 мм. являются подъемными. Трубы крепятся к барабану и к трем камерам на сварке.
Котельный пучок с тремя камерами подвешен на опускных трубах 0,219 и 0159мм., которые обеспечивают тепловые расширения в вертикальных и горизонтальных направлениях. Внутри барабана располагается сепарационное устройство. Сепарационное устройство выполнено по схеме трехступенчатого испарения. Первая ступень испарения (чистый отсек средней части барабана) подключены задний экран топки и котельный пучок. Вторая ступень (соленной отсек по торцам барабана) подключенный боковые экраны. Третья ступень испарения (соленый отсек) составляют выносные циклоны, к которым подключены экраны фронтовых блоков. Чистый отсек оборудован отражателями в месте подвода пароводяной смеси, потолочными жалюзи и дырчатыми листами. В солевых отсеках второй ступени испарения установлено 8 внутрибарабанных циклонов (по четыре циклона в каждом отсеке). Чистый отсек отделен от соленого перегородками, в нижней части которых находятся трубы 0,159 мм., по которым происходит питание второй ступени испарения.
Пар выносных циклонов поступает в чистый отсек, где смешивается с паром первой ступени испарения. Далее пар сепарируется, проходя через потолочные жалюзи и дырчатый лист. Затем пар из верхней части барабана направляется в пароперегреватель.
Всего циркуляционных контуров (испарительных) - девять. Из них восемь разделенные экраны топки, а девятый котельный пучок.
В третью ступень испарения входят две панели фронтовой стенки топки. Питание каждой камеры панелей осуществляется из выносных циклонов по четырем трубам 0,102 мм.. Пароводяная смесь из вертикальных камер фронтовых панелей поступает по трем трубам 0,123 мм. смесь идет от каждой камеры к выносным циклонам.
Подвод питательной воды из барабана в выносной циклон осуществляется по трубам 0,76 мм. Пароводяная смесь из водяного циклона по двум трубам 0,133 мм. поступает в чистый отсек верхнего барабана. Пароводяная смесь из верхних камер боковых панелей по двум трубам 0,133 мм. от каждой камеры подается в соленый отсек. В первую ступень испарения (чистый отсек) входят две панели задней стенки топочной камеры. Питательная вода подводится по двум трубам 0,133 мм. к каждой панели из барабана. Пароводяная смесь из испарительных поверхностей поступает в чистый отсек барабана.
Вода опускается из барабана в три коллектора 0,325 мм. по шести трубам 0,219 мм. и по шести трубам 0,159 мм.. Пароводяная смесь, образующаяся в испарительных трубах 0,60x3 мм., поднимается в чистый отсек. Пар из барабана котла по четырем трубам 0,102 мм. поступает в камеру насыщенного пара 0,219 мм.. Далее проходит по ста тридцати трем змеевикам из труб 0,32x3 мм. и идет в камеру перегретого пара 0,273 мм.. Затем через главную паровую задвижку поступает в главный паропровод. Змеевики пароперегревателя расположены в конвективной шахте горизонтально в шахматном порядке. Поверхность нагрева 165 м2. В котле установлен трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа. Расположение труб 0,40x1,6 мм. - шахматное. Холодный воздух подводится по коробам двумя потоками, проходит между трубами сверху вниз и по коробу отправляется в экономайзер. Поверхность нагрева воздухоподогревателя - 496 м2. Чугунный водяной экономайзер состоит из четырех блоков: нижний левый, верхний левый, нижний правый, верхний правый. Блоки экономайзера выполнены из ребристых чугунных труб, соединенных между собой чугунными калачами.
Дымовые газы по газоперепускному коробу подводятся к нижнему правому блоку чугунного экономайзера (1 ступень), идет вверх через верхний правый блок, затем по верхнему газовому коробу делает поворот и проходит сверху вниз через верхний левый и нижний левый блоки (2 ступень). Питательная вода подводится к нижней части второй ступени, поднимается по ребристым трубам вверх, из верхней части второй ступени перебрасывается по четырем трубам 0,60x3 мм. в нижнею часть 1 ступени. Из верхней части 1 ступени экономайзера вода по четырем трубам 0,60x3 мм. отводится в барабан котла. Поверхность нагрева - 1634 м2.
Обмуровка котла выполняется «тяжёлой». Обмуровка (кроме потолка наклонного пода) имеет толщину 510 мм. и выполняется в два слоя: первый слой - кладка из шамотного кирпича толщина 125 мм.; второй слой - кладка из красного кирпича 5 = 385 мм. Обмуровка наклонного пода и конвективной части выполнены двумя слоями: первый слой - шахматного кирпича 6 = 385 мм.; второй слой - из диатомного кирпича 5 = 155 мм. Обмуровка конвективной шахты крепиться к каркасу при помощи кронштейнов и листов. Наклонные и горизонтальные потоки выполнены из бетона:
первый слой - шамотобетон, имеет толщину 8 = 145 мм.; второй слой - диатомобетон 8 = 145 мм.; третий слой - штукатурка 8=10 мм. Барабан и камера котлоагрегата изолируются асбозуристом. Барабан изолируется только по наружной поверхности. Та часть барабана, которая расположена а газоходе, не изолируется. Данный котлоагрегат укомплектован следующей тягодутьевой установкой. Вентилятор ВДН - 12,5: производительностью 40x103 м3/час.; полный напор 36 Па; число оборотов 980 об/мин. Дымосос ДН-18 ВГМ: производительностью 85x103 м3/час.; полный напор 46,2 Па; допускается число оборотов 1000 об/мин.; максимальная температура 194 °С.
Горелочное устройство - это четыре комбинированные газомазутные горелки конструкции Бел. КЗ типа №8 с улиточно - тангенциальным подводом вторичного воздуха, с прямоточной подачей первичного воздуха через центральную трубу, в которую для мазута устанавливается форсунка. Горелки размещены на боковых стенках топки, по две на каждой, напротив друг друга в один ярус. Организация горения топлива обеспечивает языковый шибер горелки, регулируя которым можно добиться необходимого положения факела в топке.
Основные конструктивные размеры котла-прототипа приведены в Таблице1.
Таблица 1
п/пКонструктивная величинаТопкаФестонКПППВПЭК1Диаметр труб, мм6060603240282Число рядов по газоходу_3121520143Шаги труб, мм70250/300110/150120/60120/6570/504Расположение труб_КоридорноеШахматное5Поверхность нагрева, 162,3423,633491704695246Сечение газохода, _9,289,283,642,641,447Объём, 153,45_____
Тепловая схема котельного агрегата
Рис.1. Общий вид и элементы парового котла:
Т - топка; Ф - фестон; КП - котельный пучок; ПП - пароперегреватель;
ВЭ - водяной экономайзер; ВП - воздухоподогреватель; Г - горелка;
( I - VI) - точки состояния газа по газовому тракту.
Исходные данные
Паропроизводительность -
Давление перегретого пара -
Температура перегретого пара -
Температура питательной воды -
Газопровод: Саушино-Лог-Волгоград
Более подробные данные представлены в Приложении1 данного курсового проекта.
Таблица 2
Объёмный состав газа, %
и более тяжелые96,10,70,10,10,02,80,2-
Таблица 3
Объёмы воздуха и продуктов сгорания,
9,320,987,392,10
Низшая теплота сгорания сухого газа
Значения, представленные выше, приняты соответственно Таблице П4.3
Таблица 4
Таблица объёмов
Наименование показателяРазмерностьГазоходы котлаТопка, фестонКПППВЭВП1. Присосы воздуха в поверхности нагрева, -0,10,030,030,080,062. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева, -1,151,181,211,291,353. Средний коэффициент избытка воздуха, -1,151,1651,1871,2381,2944. Действительный объем водяных паров, 2,532,783,154,014,9595. Действительный объём газа, 11,95312,0112,31912,82313,3776. Доля водяных паров, -0,2110,2310,2550,31250,37077. Доля 3-х атомных газов, -0,08190,08150,0790,07640,07328. Суммарная доля, -0,29290,31250,3340,38850,4439
Расчёт энтальпий газов и воздуха
Энтальпия воздуха
При
При
- теплоемкость воздуха при заданной температуре по табл. 3.1 [1]
Расчёт энтальпий воздуха при промежуточных значениях температуры (100оС÷2300оС) проводился аналогичным образом, результаты представлены в Таблице 2.
Энтальпия газов
- соответственно теплоемкости двуокиси углерода, азота и водяных паров по табл. 3.1 [1]
Энтальпия газов в отдельной части котла
Результаты расчёта энтальпии газов в отдельной части котла при температурах 100оС÷2300оС указаны в Таблице 4.
Таблица 5
Таблица энтальпий
Температура, оС 5Топка, фестонКПППВЭВП10014891230,24446,620030102566744,14898,130045663882815,221125,840061675225940,51097,251515,25500780765951187,11384,9560094838001700112279431800129791089890014789123621000166341384611001848015375120020339169151300222821845714002420020021150026148215841600280932317017003009524750180032062263183947190034077279454191,75200036090295464431,9210038150311754676,25220040164327784916,723004236633225,85221,5
Таблица 6
Тепловой баланс котла
Наименование показателяОбозначениеРазмерностьФормулаРасчёт1.Располагаемая теплота Принимается по [2]2.Энтальпия холодного воздуха При
3.Полезное тепловосприятие котла по [3] учитывая 4.Энтальпия перегретого параПринимается по 5.Энтальпия питательной водыПринимается по *6.КПД котла7.Потери теплоты с уходящими газами8.Энтальпия уходящих газовПринимается по таблице энтальпий при принимаем 1209.Потери от механического недожогаДля газа не учитывается10.Потери от химического недожогаПо таблице 2.2 [1]11.Потери от наружного охлажденияПо рисунку 4.1 [1]12.Потери с физическим теплом шлаковДля газа не учитывается013.Расход топлива КА (натурального)14.Расход топлива КА (условного)15.Теплота сгорания условного топлива16. Коэффициент сохранения теплоты-
Поверочный расчёт топочной камеры
c
f
k
Рис 2. Эскиз и размеры топочной камеры.
- высота топочной камеры
- высота окна(горизонтального газохода)
- ширина по фронту топочной камеры
- глубина топочной камеры
- расстояние от пода топки до горелок
к = 2 м - длина ската
f = 0,3 м - высота ската
- высота призматической части топки
- относительная высота
Таблица 7
Наименование показателяОбозначениеРазмерностьФормулаРасчёт1.Полное тепловыделение2.Теплота поступающая в топку с воздухом 3.Энтальпия горячего воздухаПо таблице энтальпий согласно 4.Температура горячего воздуха и по Приложению 15. Адиабатическая температура горенияПо таблице энтальпий 1959,44+273,15=2232,596. Относительная высота установки горелок из эскиза топки0,3487.Параметр - и согласно [1]8.Средний коэф-т тепловой эффективности - , где А - температурный коэффициент,
для газа - 700
9.Коэф-т тепловой эффективности гладких труб - 10.Угловой коэффициент-По номограмме 1 [1]11.Коэффициент загрязнения-По таблице 5.2 [1]12.Температура газов на выходе из топки(задаётся) Предварительно задаётся согласно [1] 13.Площадь боковой стены по Приложению 113.Общая площадь стен топки площади отдельных стен топки (из чертежа) 14.Площадь занимаемая окном15.Поверхность горелок - количество горелок(из чертежа) - диаметр горелок(из чертежа) 16.Поверхность гладких экранов17.Степень черноты топки-18.Степень черноты факела-= 0,50119.Коэффициент усреднения-Определяется по =205,020,120.Объёмное теплонапряжение топки21.Степень черноты газов- =0,69 согласно [1]22.Коэффициент поглощения трёхатомными газами Определяется по номограмме 3 [1] 0,9923.Степень черноты светящейся части факела - Определяется по номограмме 2 [1] 0,5524.Коэффициент поглощения5.Соотношение между содержанием углерода и водорода в рабочей массе топлива-26.Средняя теплоёмкость27.Энтальпия газов по заданной температуре По таблице энтальпий согласно 28.Критерий Больцмана-29.Температура газов на выходе из топки(расчётная) 30.Расчётная энтальпияПо таблице энтальпий согласно 31. Тепловосприятие топки по балансу
Поверочный расчёт фестона
Конструктивные данные фестона приведены в таблице 1
Hфlвых
Aф
Рисунок 3 - Схема фестона
Пояснение: Путём двух расчётов по представленной ниже методике, была найдена температура, при которой количество теплоты воспринятое фестоном по уравнению теплового баланса равна количеству теплоты воспринятое фестоном по уравнению теплопередачи. Берутся две разные температуры газов за фестоном с разницей 50 и 100, температура 1068 является искомой.
№ПараметрРасчётная формула или способ её определенияРасчётЧисленное значение1Температура газов на выходе ? , Из расчёта топки11392Энтальпия h, кДж/кгh- ? таблица204623Температура газов за фестоном ? , 1139- 7110684Энтальпия h, кДж/кгh- ? таблица190455Количество теплоты воспринятое фестоном по уравнению теплового баланса , кДж/кгh-h)0,9947(20462-19045)14096Температурный напор ? , 907,937Расчётная скорость дымовых газов , м/с5,368Сечение газохода, По таблице 18Средняя температура дымовых газов ? , 11039Коэффициент теплоотдачи , ккал/*час*По номограмме 5[1]3710Коэффициент теплоотдачи излучением , ккал/*час*По номограмме 8[1]5711Коэффициент теплоотдачи , ккал/*час*9412Коэффициент тепловой эффективности ?const0,613Коэффициент теплоотдачи k , ккал/*час*?*56,414Количество теплоты воспринятое фестоном по уравнению теплопередачи , кДж/кг1420,2215Расхождение между и , %0,78
Вывод: Расхождение между и меньше 5%, что допустимо
Распределение тепловосприятий По пароводяному тракту
котельный газ воздух тепловой
Рис.4. Схема пароводяного тракта.
Точка 1.
Точка 2.
Уравнение теплового баланса экономайзера
=
экономайзер не кипящий
Точка 3.
Точка 4.
Точка 5.
Точка 6.
Точка 7.
Точка 8.
Точка 9.
По газовому тракту
Рассчитываемые в дальнейшем точки состояния газа представлены на Рисунке 4
Точка I
Точка II
Точка III
По таблице энтальпий исходя из определяем
Точка IV
По таблице энтальпий исходя из определяем
Точка VI
Тепловой баланс воздухоподогревателя(Точка V)
- коэффициент
избытка воздуха на выходе из воздухоподогревателя
По таблице энтальпий исходя изопределяем
Сведение теплового баланса котла
Полученное процентное соотношение соответствует условиям [1], следовательно можно продолжать расчёт дальше.
Но так как , чего быть не может, проводим расчёт по данным конструктивным размерам.
Поверочный расчёт котельного пучка
Рисунок 5 - Схема котельного пучка
Конструктивные данные котельного пучка приведены в таблице 1.
Пояснение: Путём двух расчётов по представленной ниже методике, была найдена температура, при которой количество теплоты воспринятое котельным пучком по уравнению теплового баланса равна количеству теплоты воспринятое котельным пучком по уравнению теплопередачи. Берутся две разные температуры газов за фестоном с разницей 500 и 600, температура 523 является искомой.
Таблица 9
№ПараметрРасчётная формула или способ её определенияРасчётЧисленное значение1Температура газов на выходе ? , Из расчёта фестона10682Энтальпия h, кДж/кгh- ? таблица194603Температура газов за КП ? , 1068- 5455454h- ? таблица85295Количество теплоты воспринятое КП по уравнению теплового баланса , кДж/кгh-h)0,9947(19045-8529)74606Температурный напор ? , 5547Расчётная скорость дымовых газов , м/с4,188Средняя температура дымовых газов ? , 806,59Коэффициент теплоотдачи , ккал/*час*По номограмме 5[1]3010Коэффициент теплоотдачи излучением , ккал/*час*По номограмме 8[1]4811Коэффициент теплоотдачи , ккал/*час*7812Коэффициент тепловой эффективности ?const0,613Коэффициент теплоотдачи k , ккал/*час*?*46,814Количество теплоты воспринятое КП по уравнению теплопередачи , кДж/кг762015Расхождение между и , %1,53
Вывод: Расхождение между и меньше 5%, что допустимо.
Поверочный расчёт пароперегревателя
Конструктивные данные пароперегревателя приведены в таблице 1.
Рисунок 6 - Схема пароперегревателя
Пояснение: Путём двух расчётов по представленной ниже методике, была найдена температура, при которой количество теплоты воспринятое котельным пучком по уравнению теплового баланса равна количеству теплоты воспринятое котельным пучком по уравнению теплопередачи. Берутся две разные температуры газов за фестоном с разницей 50 и 150, температура 409 является искомой.
Таблица 10
№ПараметрРасчётная формула или способ её определенияРасчётЧисленное значение1Температура газов на входе ? , Из расчёта котельного пучка5232Энтальпия h, кДж/кгh- ? таблица85293Температура газов за пароперегревателем ? , 523- 1144094Энтальпия h, кДж/кгh- ? таблица69505Количество теплоты воспринятое ПП по уравнению теплового баланса , кДж/кгh-h)0,9947(8529-6950)19736Температурный напор ? , 2647Расчётная скорость дымовых газов , м/с7,458Средняя температура дымовых газов ? , 4669Коэффициент теплоотдачи , ккал/*час*По номограмме 5[1]7110Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару , ккал/*час*По номограмме 8[1]69511Коэффициент тепловой эффективности ?const0,612Коэффициент теплоотдачи k , ккал/*час*38,7313Количество теплоты воспринятое ПП по уравнению теплопередачи , кДж/кг204014Расхождение между и , %1,81
Вывод: Расхождение между и меньше 5%, что допустимо.
Поверочный расчёт воздухоподогревателя
Конструктивные данные пароперегревателя приведены в таблице 1.
Рисунок 3 - Схема воздухоподогревателя
Пояснение: Путём двух расчётов по представленной ниже методике, была найдена температура, при которой количество теплоты воспринятое воздухоподогревателем по уравнению теплового баланса равна количеству теплоты воспринятое воздухоподогревателем по уравнению теплопередачи. Берутся две разные температуры газов за фестоном с разницей 50 и 150, температура 409 является искомой.
Таблица 11
№ПараметрРасчётная формула или способ её определенияРасчётЧисленное значение1Температура газов на выходе ? , Принимаем2502Температура воздуха на выходе , Принимаем2203Энтальпия газов за ВП h, кДж/кгh- ? таблица43544Энтальпия воздуха за ВП , кДж/кгh- ? таблица38175Энтальпия холодного воздуха воздуха за ВП , кДж/кгh- ? таблица3756Действительный расход воздуха 1,1-0,051,057Количество теплоты воспринятое ВП по уравнению теплового баланса , кДж/кг1,06*(3817-375)36488Средняя температура газов, ,329,59Средняя температура воздуха, ,12510Температурный напор ? , 204,511Расчётная скорость газов , м/с10,112Расчётная скорость воздуха , м/с8,813Средняя температура дымовых газов ? , 227,314Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке , ккал/*час*По номограмме 5[1]54,115Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху , ккал/*час*По номограмме 8[1]116,316Коэффициент тепловой эффективности ?const0,8517Коэффициент теплоотдачи k , ккал/*час*31,4118Количество теплоты воспринятое ВП по уравнению теплопередачи , кДж/кг373919Расхождение между и , %2,5
Вывод: Расхождение между и меньше 5%, что допустимо
Расчёт экономайзера показал
Заключение
1.В данном курсовом проекте был произведён расчёт котельного агрегата Е-50-14-194 Г. В результате поверочного расчёта топочной камеры была определена температура газов на выходе из неё: . А также после расчёта фестона была найдена температура газов после прохода через него:
2.После проведения расчёта распределений тепловосприятий по газовому тракту было определено:
3. ,
4. ,
5. ,
6. ,
7. ,
8. .
.Составление теплового баланса показало погрешность .
.КПД котельного агрегата составляет
Список использованных источников
1. Акимов Ю.И. , Васильев А.В. , Антропов Г. В.Тепловой расчет котлоагрегатов: учебное пособие, СГТУ, Саратов,
. Липов Ю.М., Самойлов Ю.В., Виленский Т.В., Компоновка и тепловой расчет парового котла: учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат,
. Ривкин С.Л., Александров А.А., Термодинамические свойства воды и водяного пара: справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Качев А.И., Паровые котлы малой и средней мощности : отраслевой каталог 20-90-07. М.: ЦНИИТЭИ, 1990.
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ