Тепловой расчет топочной камеры парового котла Е-290-11,2-520М

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

 ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Факультет –  Теплоэнергетический

Специальность – котло и реакторостроение

Кафедра – парогенераторостроения и парогенераторных установок 
 

ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ

ПАРОВОГО  КОТЛА Е-290-11,2-520М

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Технология сжигания органических топлив»

ФЮРА.311233.001 ПЗ 
 

Студент гр.6472                               _____________                       М.А.Петунина

                                                           (Подпись)                                                      

                                                       ____________              

         (Дата) 

Руководитель                                    ____________                    Н.В. Старшинова

ассистент кафедры  ПГС и ПГУ          (Подпись)          

                                                            ____________

         (Дата) 
 
 

ТОМСК – 2010

                                            

       Реферат

       Курсовая  работа 48 с., 7 рисунков, 6 источников, 4 приложения.

       Ключевые слова: топочная камера, тепловой баланс котла, горелочные устройства, энтальпии воздуха и продуктов сгорания, температура, горение, излучение, теплообмен, труба, пароперегреватель, газ.

       Объектом  исследования  является топочная камера котельного агрегата Е-290-11.2-520М.

       Цель  работы - состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров некоторых поверхностей нагрева котла, в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла, обеспечивающих номинальную паропроизводительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надёжность и экономичность его работы.

       В результате исследования были сконструированы  некоторые поверхности нагрева котла, компоновка горелочных устройств, составлен тепловой баланс котла и определен расход топлива, был произведен тепловой расчет топочной камеры.

       Достигнутые технико-эксплуатационные показатели: высокий КПД при небольшом расходе топлива.

       Топочные  камеры входят в состав котельный  установок, которые широко применяются для получения энергии, необходимой в различных производственных целях.

       Курсовая работа выполнена в  текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. 
 
 
 
 

   Содержание

С.

       Введение           5

1. Расчетные характеристики топлива      6
2. Особенности сжигания мазута. Схема мазутного хозяйства

      и её описание                                                                                          7

3. Составление тепловой схемы котла             12
4. Расчет объемов воздуха продуктов сгорания            15
5. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания           20
6. Тепловой баланс котла               20
7. Определение расхода топлива              23
8. Выбор и компоновка горелочных устройств            25
9. Выбор основных конструктивных характеристик топки          30
10. Тепловой расчет топочной камеры             36

       Заключение                 43

       Список  используемой литературы              44

       Приложение  А. Объемы воздуха и продуктов сгорания для             45

       отдельных газоходов            

       Приложение  Б. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания для            46                                   

       отдельных газоходов            

       Приложение  В. График энтальпий                                                          47

       Приложение  Г. Эскиз топки               58 
 
 
 
 
 

Введение 

       При выполнении расчёта топочной камеры, паропроизводительность котельного агрегата, параметры пара и питательной  воды являются заданными. Поэтому цель расчёта состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчёт), в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева котла (проверочный расчёт).

             Задача конструктивного теплового  расчета котла заключается в  выборе компоновки поверхностей  нагрева в газоходах котла,  определение размеров радиационной  и конвективной поверхностей  нагрева, обеспечивающих номинальную паропроизводительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надёжность и экономичность его работы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчетные характеристики топлива

Паровым котлом называется устройство для выработки  пара с давлением выше атмосферного за счет теплоты сжигаемого топлива.

В данном курсовом проекте в качестве сжигаемого органического  топлива  используется мазут.

1. Сжигаемое топливо -  Мазут 40,  низкосернистый, №1 [1, таблица

III].

2. Средний (табличный) состав топлива для рабочего состояния

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

3. Низшая теплота сгорания .
4. Значения влажности и зольности по заданию

 
       

5. Коэффициент пересчета состава топлива на массу с заданной влажностью и  зольностью

 
 
       

6. Расчетный состав рабочей массы топлива

 
 
 
 
 
       

7. Проверка  правильности перерасчета состава  топлива:

 

.

8. Низшая теплота сгорания для рабочего состояния топлива при заданных влажности и зольности

 
 
 
 

2. Особенности сжигания мазута. Схема мазутного  хозяйства и её описание

       В котлах крупных тепловых станций  и отопительных котельных, работающих на жидком топливе, как правило, применяют мазут.

       Физические  свойства мазута характеризуются следующими показателями: относительной плотностью, вязкостью условной, и динамической, температурами вспышки  и застывания.

       Относительная плотность — отношение плотности мазута при температуре 20 °С к плотности дистиллированной воды при температуре 4 °С.

       Условная  вязкость — отношение времени, необходимого для непрерывного истечения 200 см³ мазута при определенной температуре, ко времени истечения этого же объема дистиллированной воды при температуре 20°С.

       Температура вспышки — температура, при которой мазут, будучи нагрет в строго определенных условиях, выделяет достаточное количество паров для того, чтобы смесь этих паров с окружающим воздухом могла вспыхнуть при поднесении к ней пламени.

       Температура застывания — такая температура мазута, при которой он застывает настолько, что при наклоне пробирки с топливом на 45° к горизонту его уровень остается неподвижным в течение 1 мин.

       Мазут, применяемый для получения тепловой энергии при сжигании в топках котлов (табл. 5.2), делится на флотский марок Ф5 и Ф12 (легкие виды топлива) и топочный марок М40 (мало- и среднесернистый  — средний вид топлива), М100 и  М200 (мало-, средне-, высокосернистый  — тяжелый вид топлива).

       Топочный мазут по содержанию в нем серы делится на три группы: малосернистые (S<0,5%), сернистые (S = 0,5...2%) и высокосернистые (S> 2 %).

       Зольность мазутов А^р не превышает 0,1 %. В минеральной части мазута содержится Fe₂0₃ (оксид железа) 3... 10 % и V₂0₅ (пентаоксид ванадия) 0...29%. Содержание воды в мазуте колеблется в весьма широких пределах (0,5...3 % и выше), что связано с технологией его разогрева в процессе доставки и приемки у потребителя.

       Низшая  теплота сгорания мазута в зависимости  от его влажности составляет 39...42 МДж/кг.

       В топочных устройствах мазут сжигается  в распыленном состоянии — в виде капель в потоке воздуха. Горение распыленного топлива зависит от качества распыления, от среднего диаметра капель, скорости воспламенения, коэффициента избытка воздуха. Механизм горения распыленного топлива осуществляется путем умножения очагов самовоспламенения множества капель, при этом процессу горения каждой капли предшествуют стадии ее нагревания и испарения. В итоге горение каждой отдельной капли, поступившей в топочное устройство, происходит в паровой фазе, которая появляется и увеличивается по мере испарения с поверхности нагретой капли паров горючего. В результате вокруг каждой капли образуется сферическая зона, насыщенная парами горючей жидкости. При наличии окислителя и достижении температуры воспламенения происходит загорание паров жидкости на внешней части сферической поверхности в тонком слое, называемым фронтом горения. Выделяющаяся при этом теплота способствует еще более интенсивному испарению капли. Таким образом, скорость сгорания мазута, определяемая скоростью его испарения с поверхности капли, многократно увеличивается при распылении жидкого топлива не мелкие капли.

       Поэтому важнейшим этапом подготовки жидкого  топлива к сжиганию является распыление его на мельчайшие частицы. Например, из капли диаметром 1 мм дроблением может быть получено 10⁶ капель диаметром 10 мкм. Площадь поверхности испарения при этом увеличивается в 100 раз.

       При распылении мазута получают капли разных размеров — от нескольких десятков до сотен микрометров. Наиболее мелкие капли испаряются и воспламеняются первыми, способствуя испарению и воспламенению более крупных.

       При сжигании мазута для испарения его  наиболее тяжелых фракций требуется  прогрев капель до температур порядка 400 °С и даже выше. При этом происходит термическое разложение топлива с образованием газообразной и твердой фаз (сажа, кокс), которые сгорают так же, как и частицы твердого топлива. Раскаленные частицы сажи и кокса в пламени определяют высокую светимость факела.

       Таким образом, процесс сжигания мазута состоит  из следующих последовательных стадий:

• распыление топлива и образование горючей смеси;
• воспламенение и горение горючей смеси.

       Эффективность сжигания мазута в значительной степени  зависит от первых подготовительных этапов, определяемых работой топливосжигающих устройств — мазутных форсунок.