Котельний агрегат

 

• ЗМІСТ

 

ВВЕДЕННЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА
1. Вихідні дані. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Опис котлоагрегату . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА  . . . . . . . . . .
1. Характеристика палива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Розрахунок об'ємів повітря й продуктів згоряння . . . . . . . . . . . . .
3. Тепловий баланс котлоагрегату й витрата палива . . . . . . . . . . . . . .
4. Розрахунок топлення . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Розрахунок конвективної поверхні . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Розрахунок економайзера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Перевірочний тепловий баланс котлоагрегату . . . . . . . . . . . . . . .

ВИСНОВКИ………………………………………………………………..

ЛІТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕННЯ (ЗРАЗОК)

 

 

Котельний агрегат - це комплекс складних пристроїв, призначених для виробництва заданих кількостей водяної пари або гарячої води певних параметрів. Цей комплекс складається з ряду теплообмінних пристроїв, зв'язаних між собою і яки призначені для передачі тепла від продуктів згоряння палива до води й пари.

Вихідним робочим тілом  у котельній установці є вода. Вихідним носієм енергії для утворення пари або одержання гарячої води служить паливо.

Основними робочими процесами  в котлоагрегаті є:

- процес горіння палива;

- процес теплообміну  між продуктами згоряння палива  й водою або парою;

- процес нагрівання води і паротворення її в насичену або перегріту пару.

Основними елементами котла є:

- топковий пристрій, що служить для спалювання палива і перетворення його хімічної енергії в теплоту нагрітих газів;

- поверхні нагрівання, розташованої в газоходах котла, у яких циркулює вода;

- хвостові поверхні нагрівання: економайзер і повітропідігрівник.

Основними характеристиками котельних агрегатів є паропродуктивність або теплова потужність, параметри виробленого теплоносія - тиск і температура, коефіцієнт корисної дії.

 

 

 

 

 

 

 

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

 

1.1 Вихідні дані

 

Для повірочного теплового  розрахунку котла необхідні слідуючи данні:

Тип котлоагрегату  ДЕ-4-14

Паливо    мазут сірчистий

Абсолютний тиск пари            Р = 1,4 МПа

Пара     насичений

Продуктивність             D =      т/год

Температура живильної  води  t_ж.в. =    °C

Температура газів, що йдуть,  t_вих =        °C

Продувку прийняти рівної  p =    %

Креслення котла.

1.2 Опис котлоагрегату

1.2.1 Конструктивна характеристика 

Парові котли серії ДЕ (Д - образний, Е - із природною циркуляцією) призначені для спалювання газоподібного й рідкого палива.

Котел ДЕ-4-14 номінальною продуктивністю 4 т/год і абсолютним тиском 1,4 МПа призначений для виробництва насиченої пари.

Котел двохбарабанний, діаметр верхнього й нижнього барабанів 1000 мм, довжина циліндричної частини барабанів 2240 мм. У кожному барабані в переднім і заднім днищі встановлені лазові затвори, що забезпечує доступ у барабани при ремонті. Верхній і нижній барабани виготовлені зі сталі 16ГС. Відстань між барабанами 2750 мм.

У водяному просторі верхнього  барабана розташовані підживлювальна труба й труба для уведення фосфатів. У паровому просторі встановлене сепаратне устаткування.

У нижньому барабані котла розташована перфорована труба для безперервної продувки котла, з'єднана з періодичною продувкою котла. Нижній барабан обладнаний пристроєм для парового прогріву котла при розпалюванні й штуцерами для спуска води.

На верхньому барабані розташовані водомірні стекла, манометр, запобіжний клапан, засувки і вентилі для регулювання витрат робочої речовини .

Топка котла камерна, газомазутна. Розташування топкової камери праворуч від поверхні нагрівання конвективних пучків (вид із фронту) і має глибину, рівну довжині котла, що запобігає перегріву верхнього барабана й зменшує площу поверхонь, що обгороджують. Топка повністю екранована трубами діаметром 51 х 2,5 мм. Задній і бічний екрани щільні. Бічні екрани ввальцовані в барабани.

Топкова камера відділена  від конвективного пучка глухою мембранною стінкою, виконаною із труб з увареними між ними сталевими смужками (проставками).

Ширина топкової камери становить 1830 мм, глибина - 1980 мм.

Конвективна поверхня утворена трубами діаметром 51 х 2,5 мм із коридорним розташуванням. Поздовжній крок труб 90 мм, поперечний – 110 мм. У середньому ряді поперечний крок – 120 мм. Продукти згоряння в конвективну частину надходять із топкової камери через вікно, розташоване з лівої сторони. Конвективна поверхня розділена на дві частини поздовжньою перегородкою Відвід продуктів згоряння вииконується з боку задньої стінки через вікно, до якого приєднується газохід, що направляє їх у водяний економайзер.

У верхній частині  фронтової стіни встановлено два запобіжних вибухових клапани: один - топкової камери, іншої - конвективного газоходу.

Котел обладнаний двома пальниками типу ГМГМ.

Котел не має каркаса й опирається на фундамент твердою рамою. Поставляється в обмуровуванні й в обшиванні в одному блоці, рис.1 .

Економайзер типу ЭП чавунний одноколонковий. Поставляється у вигляді транспортабельних, зібраних на заводі блоків.

Рис.1. Котел ДЕ – 4 – 14ГМ

 

1.2.3 Технологічна характеристика

Газоповітряний тракт. Паливо й повітря подаються в пальники 16 топлення, де утвориться факел горіння. Теплота від топкових газів у топленні, за рахунок радіаційного й конвективного теплообміну, передається всім екранним трубам (радіаційним поверхням нагрівання), де ця теплота за рахунок теплопровідності металевої стінки труб і конвективного теплообміну від труб передається воді, що циркулює по екранах.

Потім топкові гази трьома потоками проходять через два ряди труб напрямного екрана 15, звідки з температурою 980…1060°С виходять із топки через вікно переходять у перший газохід 3 і спочатку направляються від задньої стіни котла до фронтового, де передають теплоту конвективному пучку труб.З температурою близько 650°С топкові гази обгинають металеву перегородку 5 і повернувши на 180°, входять у другий газохід 4 де віддають тепло кип'ятильному пучку труб. З температурою близько 270…370°С гази виходять із котла і направляються у водяний економайзер.

Основні контури  природної циркуляції котлів ДЕ-4-14 ГМ.

Після зм'якшення і деаерації (з деаератора і водяного економайзера) по двох трубопроводах живильної лінії живильна вода підводиться у водний об'єм верхнього барабана 1, де змішується з котловою водою. У водному об'ємі верхнього барабана перебуває і труба уведення фосфатів, а паровому об'ємі - сепараційні пристрої.

У отліі є п'ять контурів природної циркуляції.

• 1-й контур (по кип'ятильних трубах). Котлова вода з верхнього

барабана 1 опускається в нижній барабан 2 по кип'ятильних трубах 4 конвективного пучка, розташованого у другому газоході – в області більш низьких температур топкових газів.  Пароводяна суміш, що утворюється (ПВС) піднімається у верхній барабан по трубах газоплотного екрана 6 і кип'ятильним трубам 3, розташованим у першому газоході - в області більш високих температур топкових газів.

• 2-й контур (по фронтовому топковому екрані) - котлова вода з

нижнього барабана піднімається по чотирьох трубах 14 нагору і у вигляді ПВС надходить у верхній барабан.

• 3-й контур (по подовому, правому бічному і стельовому екрані) - котлова вода з нижнього барабана заповнює всі труби і у вигляді ПВС надходить у верхній барабан.

• 4-й контур (по задньому топковому екрані) – котлова вода з нижнього барабана надходить у нижній колектор 11 екрана, розподіляється по екранних трубах, а утворившаяся в них ПВС піднімається у верхній колектор 12. За рахунок розшарування потоку у верхньому колекторі 12 пар іде у верхній барабан, а вода,що відділилася із ПВС опускається в нижній колектор 11 по опускній необігрівємій трубі,  13.

• 5-й контур (по трубах напрямного екрана) – котлова вода з нижнього барабана заповнює всі дванадцять труб 15, а ПВС що утворилася піднімається у верхній барабан.

Отримана волога насичена пара у верхньому барабані проходить паросепараційні пристрої, у результаті чого його вологість зменшується і утворюється суха насичена пара, що по паропроводу йде до споживача або в пароперегрівник, якщо споживачеві потрібна перегріта пара.

 

Найменування показників котла	ДЕ-4,0-14ГМ
Паропродуктивність, т/год	4,0
Тиск пари,    МПа  ,   абс.	1,4
Температура    насиченої/ перегрітої пари, °С.	194/—
Температура живильної води, °С	100
Обєм топки, м3	8,01
Площа поверхні топки, м2	23,8
Радіаційна    поверхня нагрівання, м2	21,81
Конвективна     поверхня нагрівання, м2	48,5
Поверхня нагрівання пароперегрівника, м2	—
Водяний об'єм котла, м3   .	4,42
Внутрішній    діаметр  барабанів,  мм	1000
Товщина  стінки  барабанів,	13
Довжина  циліндричної   частини   верхнього   барабана, мм	2240
Довжина  циліндричної  частини  нижнього  барабана, мм	2240
Діаметр екранних і конвективних   труб,   мм	51х2,5
Діаметр   труб   пароперегрівника, мм      ....	–
Крок труб бічних екранів, мм	55
Поздовжній     крок труб конвективного  пучка,   мм	90
Поперечний   крок  труб   конвективного пучка, мм .	110
Пальник	ГМ-2.5
Економайзер	ЭП2-94.   -

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕПЛОВИЙ ПЕРЕВІРОЧНИЙ  РОЗРАХУНОК КОТЛА

 

Тепловий перевірочний розрахунок котла виконується для визначення основних показників роботи котлоагрегату, а також реконструктивних заходів.

Тепловий розрахунок виконується  відповідно до Нормативного методу теплового розрахунку котельних агрегатів.

 

2.1 Характеристики палива

 

Відповідно до завдання паливом є мазут сірчистий.

Склад робочої маси палива у відсотках:

W^р = 2,0%; А^р = 0,15%;  = 0,95%; С^р = 83,8%; Н^р = 11,7%; N^р = 0,5%;

О ^р = 0,5%. 

Нижча теплота згоряння = 39,73 МДж/кг.

 

2.2 Розрахунок об'ємів повітря й продуктів згоряння

 

2.2.1 Визначення  теоретичного об'єму повітря, м³/кг:

V^о = 0,089 ∙ (С^р + 0,375∙

) + 0,265∙ Н^р – 0,0333∙ О^р;

V^о =

 

2.2.2 Теоретичний об'єм двохатомних газів, м³/кг:

V_R2 = 0,79∙ V^о + 0,8∙ N^р/ 100 =

 

2.2.3 Теоретичний об'єм триатомних газів, м³/кг:

V_RO2 = 0,0186∙ (С^р + 0,375∙

) =

 

2.2.4 Теоретичний об'єм водяних пар, м³/кг:

V_H2O = 0,111∙ Н^р + 0,0124∙ W^р + 0,0161∙ V^o;

V_H2O =

2.2.4 Сумарний об'єм димових газів, м³/кг:

= V_RO2 + V_R2 + V_Н2O =

Сполука продуктів згоряння й об'ємна частка триатомних газів у різних газоходах котла наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 Характеристика продуктів згоряння в газоходах котла

 

Найменування величини і спосіб визначення	Од. вим.	Vо = /кг;  VR2 = м3/кг;  VRО2 =  м3/кг;           VН2О = м3/кг; = м3/кг
		Ділянки газового тракту
		Топка,	Перший газохід,	Другий газохід,	Економай-зер
Присос повітря, Daі	-
Коефіцієнт надлишку повітря, aі =  (1 + Daі )	-
Середній коефіцієнт надлишку повітря, aср = 0,5(a¢ + a¢¢)	-
Об'єм повітря Vпв= Vоaср	м3/кг
Об'єм триатомних газів VRO2 = VoRO2	м3/кг
Об'єм двохатомних газів VR2 = VoR2 + (aср-1)∙ Vо	м3/кг
Об'єм водяних пар VH2O = VoH2O+ 0,0161∙ (aср-1)∙ Vо	м3/кг
Сумарний об'єм димових газів Vг	м3/кг
Об'ємна частка триатомних газів rRO2 = V RO2/ Vг	-
Об'ємна частка водяного пару rН2О = V Н2O/ Vг	-
Сумарна об'ємна частка rn	-