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

       Схема мазутного хозяйства.

       Мазут может быть основным топливом, резервным (например, в зимнее время), аварийным, растопочным, когда основным является сжигаемое в пылевидном состоянии твердое топливо.

       Мазут к потребителю доставляется железнодорожным  транспортом, нефтеналивными судами, по трубопроводам (если нефтеперерабатывающие заводы находятся на небольших расстояниях). Мазутное хозяйство при доставке мазута железнодорожным транспортом состоит из следующих сооружений и устройств: сливной эстакады с промежуточной емкостью, мазутохранилища, мазутонасосной станции, системы мазутопроводов между емкостями мазута, мазутонасосной и котельными установками, устройствами для подогрева мазута, установок для приема, хранения и ввода в мазут жидких присадок.

       Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем приведена на рис. 2.1. Из железнодорожных цистерн 1, располагающихся при сливе на эстакаде 2, мазут по переносному сливному лотку 3 поступает в сливной желоб 4 и затем по отводящей трубе 5 — в приемную емкость 6. Из нее мазут по мазутопроводам подается в фильтр 10 грубой очистки и насосами 9 через фильтры 8 тонкой очистки закачивается в емкость мазутохранилища 7. Из емкости мазутохранилища через фильтры 11 тонкой очистки и подогреватели 13 насосами 12 мазут подается в горелки 14 котельных агрегатов. Часть разогретого мазута направляется по линии 15 рециркуляции в мазутохранилище для разогрева находящегося там мазута. Рециркуляция мазута предназначена для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при уменьшении или прекращении его потребления.

       При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотков проложены паропроводы. Слив мазута из цистерн происходит через нижний сливной прибор в межрельсовые желоба. Мазут из приемных резервуаров перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения. Подогрев мазута в приемных и основных резервуарах до 70 °С проводится обычно трубчатыми подогревателями поверхностного типа, обогреваемыми паром. В водогрейных котельных пар отсутствует, поэтому подогрев мазута осуществляется горячей водой с температурой до 150 °С.

       Для уменьшения опасности донных отложений  и загрязнения поверхностей нагрева при длительном хранении к мазуту добавляют жидкие присадки типа ВНИИНП-102 и ВНИИНП-103.

       

              

       Рис. 2.1 — Схема мазутного хозяйства  с наземным мазутохранилищем:

       1—  железнодорожная цистерна; 2 — эстакада; 3 — переносный сливной лоток; 4— сливной желоб; 5— отводящая труба; 6— приемная емкость; 7— мазутохранилище; 8, 11 — фильтры тонкой очистки; 9, 12 — насосы; 10 — фильтр грубой очистки; 13 — подогреватель; 14 — горелки котлов; 15 — линия рециркуляции 
 
 
 

3. Составление тепловой схемы котла

       Одним из самых ответственных актов  конструирования является выбор температуры продуктов сгорания на выходе из топки (на входе в последующие ширмовые и конвективные поверхности нагрева). По существу, конструктор задает здесь соотношение между радиационным и конвективным теплообменом в агрегате. Поскольку радиационный теплообмен эффективен в области высоких температур, экономически выгодной является высокая температура за топкой (порядка 1200-1250°С), однако эта температура почти всегда ограничивается соображениями бесшлаковочной эксплуатации последующих ширмовых и конвективных поверхностей нагрева. Указанный уровень температур возможен лишь при сжигании природного газа, мазута и некоторых твердых топлив с очень высокой температурой начала деформации золы.

             Температура газов на выходе  из топки определяется рекомендациями по условиям надежности работы конвективных поверхностей нагрева.

             Температура уходящих газов оказывает  решающее влияние на экономичность  работы парового котла, так  как потеря теплоты с уходящими  газами является наибольшей в  сравнении с суммой других  потерь. Снижение температуры уходящих  газов приводит к повышению  КПД котла. Однако глубокое  охлаждение газов требует увеличения  размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.

              Существенное влияние на выбор  температуры уходящих газов оказывает  также температура питательной  воды.

1. Температура газов на выходе из топки (принимается)

. 

       

2.  Температура уходящих дымовых газов 

       Величина  температуры уходящих дымовых газов  оказывает решающее влияние на КПД котла, однако глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева, а при сжигании сернистых топлив сопряжено еще с опасностью низкотемпературной коррозии.

            Температура уходящих дымовых  газов выбирается на основании  технико–экономических расчетов  по условию эффективного использования  тепла топлива, расхода металла  на хвостовые поверхности нагрева  и с учетом низкотемпературной коррозии [2, с.23].

       По  таблице 3.3 [2, c. 26] для данного случая при и температуре питательной воды  (по заданию), температура уходящих газов принята равной

3. Температура горячего воздуха

             Температура подогрева воздуха  в воздухоподогревателе определяется свойствами топлива, организацией его сжигания, особенностями выбранной системы пылеприготовления.

             Для курсового проекта с целью  упрощения расчетов для барабанных котлов средней и большой мощности на докритических параметрах пара можно принять при конструкторском расчете следующую последовательность расположения элементов котла по ходу дымовых газов: топочная камера, ширмовый пароперегреватель, две ступени конвективного пароперегревателя в горизонтальном газоходе, водяной экономайзер и воздухоподогреватель в опускной конвективной шахте. Компоновка низкотемпературных элементов в конвективной шахте, при условии отсутствия элементов промежуточного пароперегревателя, определяется требуемой по условиям эффективного горения топлива и его подготовки к сжиганию температурой горячего воздуха.

            По таблице 3.3[2, c. 27], в соответствии с рекомендациями, для данного вида топлива принята температура горячего воздуха

                                                       .

             Следуя данным рекомендациям  согласно  [2, с.13] видно, что в  настоящем проекте следует взять П-образную компоновку котла (рисунок 3.1) со следующей последовательностью расположения элементов котла по ходу дымовых газов: топочная камера, ширмовый пароперегреватель, две ступени конвективного пароперегревателя в горизонтальном газоходе, водяной экономайзер и воздухоподогреватель в опускной конвективной шахте.

            П-образная компоновка позволяет  логично увязать топку и конвективные поверхности нагрева, обойтись умеренной высотой котла, простыми средствами организовать каркас, разместить тягодутьевые машины на нулевой отметке. 
 

       

       Рисунок 3.1- Одноступенчатая компоновка поверхностей нагрева

              Узлы котлов с такой компоновкой  поверхностей нагрева наиболее  отработаны конструктивно и технологически, проверены в длительной эксплуатации, что позволяет создавать котлы высокой надежности.  
 

4. Объемы  воздуха и продуктов сгорания

       4.1 Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания жидкого топлива 
 

2. Теоретический объем азота

8,637

4.3 Объем трехатомных газов 

4.4 Теоретический объем водяных паров 
 

где - расход пара при наличии парового дутья или парового распыливания мазута, кг/кг. G_ф=0,3 кг/кг (принимается).

4.5 Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

       Принимается в зависимости от топочного устройства и рода сжигаемого топлива. В нашем случае .

4.6 Присосы воздуха по принятой компоновке поверхностей нагрева по отдельным газоходам (Δα)

       Принимаются в зависимости от принятой компоновки поверхностей нагрева и являются табличными данными из таблицы XVII [1].

1. Присосы в газоход ширмового пароперегревателя

 

2. Присосы воздуха  в газоход конвективного пароперегревателя

 
 

     где n – число ступеней.

3. Присосы воздуха в газоход водяного экономайзера

 

4. Присосы воздуха  в газоход воздухоподогревателя

 

          Рисунок 4.1- Одноступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева.

7. Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева,
8. (Определяется прибавлением к соответствующей суммы присосов воздуха в газоходах от топки до данной поверхности включительно, т.е. , где i – поверхность нагрева по ходу дымовых газов).
9. Избыток воздуха за ширмовым пароперегревателем

 

10. Избыток воздуха за конвективным пароперегревателем II ступени

 

11. Избыток воздуха за конвективным пароперегревателем I ступени

 

12. Избыток воздуха за водяным экономайзером

 

13. Избыток воздуха за воздухоподогревателем

 

14.  Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе каждой поверхности нагрева
1. В газоходе ширмового пароперегревателя

 

2. В газоходе конвективного пароперегревателя (II ступень)

 

3. В газоходе конвективного пароперегревателя (I ступень)

 

4. В газоходе водяного экономайзера

 

5. В газоходе воздухоподогревателя

 

15.  Объем водяных паров в дымовых при избытках воздуха

 
 

16. Объем дымовых  газов, образующихся при избытке  воздуха

 
 

17. Объемная  доля сухих трехатомных газов

 

18. Объемная  доля водяных паров

 

19. Суммарная объемная доля трехатомных газов

 

20. Доля золы топлива, уносимой дымовыми газами из топки 

Выбирается в соответствии с рекомендациями по используемому виду топлива и типа шлакоудаления. Для данного случая рекомендуется .

21. Масса дымовых газов при сжигании жидкого топлива

 

22. Безразмерная  концентрация золы в дымовых газах

 
       

23. Средние объемные характеристики продуктов  сгорания представлены в приложении А.
24. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
25. Значения удельных энтальпий принимаются из таблицы 6.4 [1]
26. Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха