Проектирование отопительной котельной для теплоснабжения

     Конструкция котлоагрегата разработана с учетом максимальной степени заводской блочности и унификации деталей, элементов и узлов котлоагрегатов, работающих на различных видах топлива.

     Котлы КВ-ГМ-30-150, выполненные по П-образной схеме, эксплуатируются, и выпуск их продолжается на Дорогобужском котельном заводе. Котел КВ-ГМ-30-150 поставляется заводом только для работы в основном отопительном режиме (вход воды осуществляется в нижний коллектор заднего топочного экрана, выход воды - из нижнего коллектора фронтового экрана).

     Топочная  камера имеет горизонтальную компоновку. Конфигурация камеры в поперечном разрезе  повторяет профиль железнодорожного габарита. Конвективная поверхность  нагрева расположена в вертикальной шахте с подъемным движением  газов.

     Котел КВ-ГМ-30-150 предназначен для сжигания газа и мазута. На фронтовой стенке котла установлена одна газомазутная горелка с ротационной форсункой. Для удаления наружных отложений с конвективных поверхностей котел снабжен дробеочисткой.

     Схема циркуляции: последовательное движение воды по поверхностям нагрева, вход - в нижний коллектор заднего топочного экрана, выход - из нижнего коллектора фронтового экрана.

     Обмуровка надтрубная, несущего каркаса нет. Топочный и конвективный блоки имеют опоры, приваренные к нижним коллекторам  котлоагрегата. Опоры на стыке топочного и конвективного блоков неподвижные.

     Габаритные  размеры котла: длина - 11800 мм, ширина - 3200 мм, высота - 7300 мм. 

     Таблица 9. Технические характеристики котла КВ-ГМ-30-150

 

     3.2 Конструктивные характеристики котла 

     Топочная  камера полностью экранирована трубами диаметром 60´3 мм с шагом 64 мм. Экранные трубы привариваются непосредственно к камерам диаметром 219´10 мм. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены также из труб диаметром 60´3 мм, но установлены в два ряда с шагом S₁ = 128 мм и S₂ = 182 мм.

     Конвективная  поверхность нагрева расположена  в вертикальной шахте с полностью  экранированными стенками. Задняя и  передняя стены выполнены из труб диаметром 60´3 мм с шагом 64 мм.

     Боковые стены экранированы вертикальными  трубами диаметром 83´3,5 мм с шагом 128 мм. Эти трубы служат также стояками для труб конвективных пакетов, которые набираются из U-образных ширм из труб диаметром 28´3 мм.

     Ширмы расставлены таким образом, что трубы образуют шахматный пучок с шагом S₁ = 64 мм и S₂ = 40 мм.

     Передняя  стена шахты, являющаяся одновременно задней стеной топки, выполнена цельносварной. В нижней части стены трубы  разведены в четырехрядный фестон с шагом S₁ = 256 мм и S₂ = 180 мм.

     Трубы, образующие переднюю, боковые и заднюю стены конвективной шахты, вварены  непосредственно в камеры диаметром 219´10 мм. 

     Таблица 10. Конструктивные характеристики котла КВ-ГМ-30-150

 

     Таблица 10. Продолжение

 

     3.3 Топочное устройство котла КВ-ГМ-30-150 

     Котел снабжен газомазутной ротационной  горелкой РГМГ-30. К достоинствам ротационных  форсунок можно отнести бесшумность  в работе, широкий диапазон регулирования, а также экономичность их эксплуатации, так как расход энергии на распыливание значительно ниже, чем при механическом, паровом или воздушном распыливании.

     Основными узлам горелочного устройства являются: ротационная форсунка, газовая часть  периферийного типа, воздухонаправляющее  устройство вторичного воздуха и воздуховод первичного воздуха.

     Ротор форсунки представляет собой полый  вал, на котором закреплены гайки-питатели и распыливающий стакан.

     Ротор приводится в движение от асинхронного электродвигателя с помощью клиноременной  передачи. В передней части форсунок установлен завихритель первичного воздуха аксиального типа с профильными лопатками, установленными под углом 30°. Первичный воздух от вентилятора первичного воздуха подается к завихрителю через специальные окна в корпусе форсунки.

     Воздухонаправляющее устройство вторичного воздуха состоит из воздушного короба, завихрителя аксиального типа с профильными лопатками, установленными под углом 40° и переднего кольца, образующего устье горелки. Газовая часть горелки периферийного типа состоит из газораспределяющей кольцевой камеры с однорядной системой газовыдающих отверстий одного диаметра и двух газоподводящих труб. 

     Таблица 11. Технические характеристики горелки РГМГ-30

 

 

      4. Тепловой расчет котла КВ-ГМ-30-150 

     Исходные  данные:

     Топливо - природный газ, состав (%):

     СН₄ - 94,9

     С₂Н₆ - 3,2

     С₃Н₈ - 0,4

     С₄Н₁₀ - 0,1

     С₅Н₁₂ - 0,1

     N₂ - 0,9

     CО₂ - 0,4

      = 36,7 МДж/м³

     Объемы  продуктов сгорания газообразных топлив отличаются на величину объема воздуха и водяных паров, поступающих в котел с избыточным воздухом. Объемы, энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяют в расчете на 1 м³ газообразного топлива. Расчеты выполняют без учета химической и механической неполноты сгорания топлива.

     Теоретически необходимый объем воздуха: 

      ,(6) 

     где m и n - числа атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав топлива. 

        

     Теоретические объемы продуктов сгорания вычисляем  по формулам: 

      , (7)

      .

      , (8)

      . 

     Объем водяных паров: 

      , ,(9) 

     где d = 10 г/м³ - влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа при t = 10 °С. 

      . 

     Теоретический объем дымовых газов: