Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания

                                               СОДЕРЖАНИЕ

 

Задание……………………………………………………………….…........3

1  Характеристика котлоагрегата…………………………..........................4

    1.1 Техническая характеристика  котла КЕ-25-14С…………………….7

2  Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания……………………..8

    2.1  Определение количества  продуктов сгорания……………………..8

    2.2  Определение энтальпии продуктов сгорания…………………….10

3  Поверочный тепловой расчет…………………………………………..13

    3.1  Предварительный тепловой баланс………………………………._.13

    3.2  Расчет теплообмена в топке………………………………………..15

    3.3  Расчет  теплообмена в конвективной поверхности……………….21

    3.4  Расчет экономайзера………………………………………………..27

4  Окончательный тепловой баланс………………………………………28

Библиографический список……………………………………………….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

 

Выполнить проект стационарного парового котла в соответствии со следующими данными:

– тип котла                                                                                  КЕ–25–14С

– полная производительность насыщенного пара, D, кг/с                  6,94

– рабочее давление (избыточное), Р, МПа                                            1,5

– температура питательной воды:

– до экономайзера, t_пв1, ºС                                                                        90

– за экономайзером, t_пв2, ºС                                                                    170

– температура воздуха, поступающего в топку:

– до воздухоподогревателя, t_в1, ºС                                                          25

– за воздухоподогревателем, t_в2, ºС                                                      180

– топливо                                                                                         КУ – ДО

– состав топлива:                                                                          С^г = 76,9%

                                                                                                        Н^г = 5,4%

                                                                                                         S^г = 0,6%

                                                                                                         О^г = 16,0%

                                                                                                         N^г = 1,1%

– зольность топлива                                                                      А^с = 23%

– влажность топлива                                                                    W^p = 7,5%

– коэффициент избытка воздуха                                                     α = 1,28.

 

 

 

 

 

 

 

 

1  ХАРАКТЕРИСТИКА  КОТЛОАГРЕГАТА

 

Паровой котел КЕ-25-14С, с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Топочная камера котлов серии КЕ образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 25 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605÷2105 мм и камеру догорания глубиной 360÷745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.

В котле КЕ-25-14С применена  схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла.

Блок котла КЕ-25-14С, опирается камерами боковых экранов на продольные швеллеры. Камеры приварены к швеллерам по всей длине. В области конвективного пучка блок котла опирается на задние и передние поперечные балки. Поперечные балки крепятся к продольным швеллерам. Передняя балка крепится неподвижно, задняя – подвижно.

Обвязочный каркас котла  КЕ-25-14С устанавливается на уголках, приваренных вдоль камер боковых экранов по всей длине.

Для возможности перемещения  элементов блоков котла КЕ-25-14С  в заданном направлении часть опор выполнена подвижными. Они имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к раме.

Котлы КЕ с решеткой и  экономайзером поставляются заказчику одним транспортабельным блоком. Он оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан.

Паровой котел КЕ-25-14С оборудован стационарным устройством очистки поверхностей нагрева согласно проекту завода.

Паровой котёл КЕ-25-14С  комплектуется топкой типа ЗП-РПК  с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками.

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых  углей с приведенной влажностью W < 8 устанавливаются водяные экономайзеры.

Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых  для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла.

На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку – спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.

Котел КЕ-25-14 С оборудован двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя.

На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или  задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм.

У котла  КЕ-25-14С, через  патрубок для продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе  обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. Вместо паровой обдувки может быть поставлена газоимпульсная или генератор ударных волн (ГУВ).

На питательных трубопроводах  перед экономайзером устанавливаются  обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

Паровой котел КЕ-25-14С обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котлов типа КЕ пропускная способность  предохранительных клапанов соответствует номинальной паропроизводительности при абсолютном давлении 1,0 МПа.

При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа комплектация котлов экономайзерами не изменяется, так как в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.

 

1.1  Техническая  характеристика котла КЕ-25-14С

Паропроизводительность                                                             D = 25 т/ч.

Давление                                                                                    Р = 24 кгс/см².

Температура пара                                                                   t = (194÷225)ºС.

Радиационная (лучевоспринимающая) поверхность  нагрева Н_л = 92,1 м².

Конвективная поверхность нагрева                                           Н_к = 418 м².

Тип топочного устройства                                                     ТЧЗ-2700/5600.

Площадь зеркала горения                                                                 13,4 м².

Габаритные размеры котла (с  площадками и лестницами):

– длина                                                                                                13,6 м;

– ширина                                                                                               6,0 м;

– высота                                                                                                6,0 м.

Масса котла                                                                                     39212 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  РАСЧЕТ  ТОПЛИВА  ПО  ВОЗДУХУ

 

2.1  Определение количества  продуктов сгорания

Расчет количества продуктов сгорания основан на стехиометрических соотношениях и выполняется с целью определения количества газов, образующихся при сгорании топлива заданного состава при заданном коэффициенте избытка воздуха. Все расчеты объема воздуха и продуктов сгорания ведутся на 1 кг топлива.

Так как в задании указана  зольность сухой массы топлива, то определим зольность рабочей массы топлива.

А^р = А^с(100 – W^р)/100,

А^р = 2,3∙(100 – 7,5)/100 = 21,3%.

Так как по заданию задан элементарный состав горючей массы топлива, то необходимо пересчитать горючую массу в сухую.

Коэффициент пересчета горючей массы в рабочую

(100 – W^р – А^р)/100 = (100 – 7,5 – 21,3)/100 = 0,71.

Рабочая масса составляющих элементов топлива

С^р = 76,9 ∙ 0,71 = 54,6%,

Н^р = 5,4 ∙ 0,71 = 3,9%,

S^р = 0,6 ∙ 0,71 = 0,5%,

О^р = 16,0 ∙ 0,71 = 11,4%,

N^р = 1,1 ∙ 0,71 = 0,8%.

Проверка:

C^р + Н^р + S^р + О^р + N^р + А^р + W^р = 100%,

54,6 + 3,9 + 0,5 + 11,4 + 0,8 + 21,3 + 7,5 = 100%.

Теоретически необходимое  количество сухого воздуха

V^o = 0,089(C^p + 0,375S^р) + 0,267Н^p – 0,033О^p;

V^о = 0,089∙(54,6 + 0,375 ∙ 0,5) + 0,267 ∙ 3,9 – 0,033 ∙ 11,4 = 5,54 м³/кг.

Объем трехатомных газов

V = 0,01866(С^р + 0,375S^р);