Расчет и проектирование судового котла

Размещено на http://www.allbest.ru/

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра судовых энергетических установок

Курсовой проект

допущен к защите

Руководитель проекта

Чуб О.П.

___________________

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Судовые котельные установки и их эксплуатация”

Тема проекта:

Расчет и проектирование судового котла

Курсовой проект

выполнил студент группы

Керчь - 2013.

Оглавление

Введение

1. Обслуживание котла в действии

2. Тепловой расчет котла

2.1 Задание на проектирование и исходные данные по паровому тракту

2.2 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

2.3 Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива

2.4 Данные к расчету теплообмена в топке

2.5 Расчет теплообмена в топке

2.6 Конструктивный расчет парообразующего притопочного пучка

2.7 Конструктивный расчет пароперегревателя

2.8 Проверочный расчет пароперегревателя

2.9 Конструктивный расчет воздухоподогревателя

2.10 Определение невязки теплового баланса котла

3. Водный режим котла

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Паровой котел КВ-2 имеет относительно простую конструкцию ряда узлов. При его проектировании не выдвигалось требований о значительном уменьшении температуры уходящих газов (х_ух = 362 ⁰С), потому в нем нет экономайзера, а газовый воздухоподогреватель выполнен по самой простой схеме (одноходовым по воздуху и газам). Такая схема при высоком значении х_ух обеспечивает нагрев стенки труб до температуры, превышающей точку росы уходящих газов.

Пароперегреватель - петлевого типа, двухколлекторный, расположен за конвективным пучком, состоит из одного ряда петель с размерами труб 383 мм; коллекторы имеют размер труб 2199 мм. Воздухоподогреватель изготовлен из труб 381,6 мм и двух трубных досок толщиной 10 мм. Воздух омывает тубы снаружи в поперечном направлении, а газы проходят внутри труб снизу вверх.

1. Обслуживание котла в действии

тепловой баланс расчет котел

Общие указания

Очередность ввода в действие и число работающих котлов устанавливает СТМ.

Режимы работы котлов равной производительности, работающих на общие потребители, должны устанавливаться одинаковыми.

За действующий котлом и обслуживаемыми его механизмами необходимо вести наблюдение по показаниям КИП, сигналам аварийно-предупредительной сигнализации, а также путей осмотров установки.

Необходимо контролировать следующие параметры:

а) уровень воды в котле;

б) давление перегретого, насыщенного и охлажденного пара;

в) температуру перегретого и охлажденного пара;

г) давление и температуру питательной воды на входе в котел, температуру воды после экономайзера;

д) давление и температуру топлива, а также давление распыливающего пара (воздуха), перед форсунками;

е) перепад давления воздуха на воздухонаправляющем устройстве;

ж) давление и температуру воздуха перед топкой;

з) температуру и химический состав уходящих газов (последнее при наличии газоанализатора);

и) паропроизводительность (при наличии паромеров).

Во время работы котла периодически необходимо:

а) контролировать работу систем управления питанием и горением;

6) обслуживать систему питания котла и топливную систему;

в) контролировать качество горения топлива;

г) контролировать исправность действия системы сигнализации и защиты и КИП;

д) контролировать химический состав котловой и питательной воды и поддерживать требуемый водный режим;

в) производить сажеобдувание котла;

ж) осматривать котел, проверять его арматуру и Фланцевые соединения труб для выявления пропусков пара, воды и топлива;

з) проверять исправность ручных приводов и сервомоторов клапанов, шиберов, заслонок;

и) следить за состоянием видимых частей топок и поверхностей нагрева через смотровые отверстия;

к) осматривать кожух котла и газоход с целью выявления неплотностей и повышенной температуры обшивки; устранение пропусков газа или воздуха производить при первой возможности;

л) замерять расход воды (по вахтам и суточные);

м) замерять расход топлива и его уровень в расходных цистернах.

Периодичность контроля устанавливается СТМ в зависимости от степени автоматизации и технического состояния котла.

При обслуживании котла, снабженного пароперегревателем, необходимо:

а) не допускать повышения температуры пара выше установленного инструкцией по эксплуатации;

б) не допускать режима работа, при котором возможен унос влаги в пароперегреватель;

в) правильно распределять расходы перегретого и насыщенного пара;

г) не допускать значительного снижения температуры питательной воды.

Если температура пара повысилась до опасных пределов необходимо уменьшить нагрузку котла и принять меры для устранения причины повышения температуры.

Необходимо ежесуточно вести учет расхода добавочной воды, контролировать имеющийся запас котловой воды и своевременно пополнять его. Увеличение раскола воды может свидетельствовать о наличии утечек в котле (появлении свища, неплотностей вальцовочных соединений и т.п.) или трубопроводах.

В случае обнаружения утечки воды из экономайзера его необходимо отключить и при первой возможности вывести котел из действия, заглушить поврежденный змеевик или отключить секцию.

Следует ежесуточно вести учет расхода топлива и периодически анализировать экономичность установки. Для этой цели замер расхода топлива рекомендуется производить на таком переходе, где имеется возможность поддерживать постоянный режим работы котлов.

Необходимо всегда достоверно знать из каких цистерн расходуется топливо и из каких цистерн поступает добавочное питание котла.

Резервные питательный и топливный насосы должны быть в готовности к немедленному пуску автоматически, если это предусмотрено, или вручную.

Исправность действия насосов должна проверяться путем кратковременного пуска в работу один раз в сутки.

Температура обшивки котла не должна превышать 55 ⁰С. Местный перегрев может указывать на место повреждения обмуровки топки или изоляции, общий - на неправильное применение изоляционного материала.

Периодически в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации производить проверку и настройку предохранительных клапанов.

При обслуживании котла в действии должны соблюдаться меры предосторожности.

При внезапном прекращении расхода пара и в случае отказа САР необходимо принять меры по предотвращению подрыва предохранительных; клапанов, для чего перейти на ручное управление горением, снизить расход топлива, погасив равное количество форсунок в котлах, уменьшить подачу воздуха в топку, подпитать котел до верхнего указателя ВУП.

В случае внезапного прекращения расхода перегретого пара, например при остановке главного парового двигателя, необходимо открыть продувание пароперегревателя и держать его открытым до возобновления расхода перегретого пара.

При попадании нефтепродуктов в котел (обнаружении масляной пленки в водоуказательных приборах или по результатам анализа) необходимо вывести его из действия для очистки. До полной очистки котла и питательной системы от нефтепродуктов вводить котел в действие запрещается, в случае невозможности вывода котла из действий по условиям плавания необходимо снизить нагрузку котла и производить усиленные верхние продувания до привода в ближайший порт.

Периодически при закрытых клапанах продувания необходимо насупь проверять температуру трубы после этих клапанов; труба должна быть холодной повышение ее температуры свидетельствует о неплотности клапанов продувания.

Контроль уровня воды в котле.

На действующем котле особое внимание должно быть уделено поддержанию уровня воды в нем во избежание аварии котла при упуске воды или заброса воды в паропроводы при перепитывании котла.

Контроль за уровнем должен производиться по ВУП, установленным на котле, и ДУУ, установленному в ЦПУ.

Питание действующего котла должно производиться, как правило, непрерывно. Регулирование питания должно обеспечивать поддержание уровня воды в котле около отметки ВУП "Рабочий уровень", но не ниже отметки "Нижний уровень" и не выше отметки "Верхний уровень".

При автоматическом управлении питанием необходимо предварительно установить пределы изменения уровня воды в БУП в зависимости от нагрузки и следить за теп, чтобы уровень воды поддерживался в пределах неравномерности регулирования питания.

При изменении дифферента судна необходимо заранее определить и учитывать поправки на положение нормального уровня воды в ЕУП.

Исправность действия ВУП контролируется по колебаниям уровня воды в них.

В случае возникновения сомнения в исправности прибора, его необходимо продуть и вновь проверить уровень.

При отсутствии уверенности в правильности показаний ВУП необходимо проверить дополнительно уровень воды в котле открытием пробных клапанов (если таковые имеются);

Если сомнение о наличии надлежащего уровня воды в котле осталось, немедленно прекратить горение.

Использование ДУУ воды в котле не исключает необходимости контролировать этот уровень по основным ВУП.

ВМХ при приемке воды должен производить проверку соответствия показаний всех ДУУ котлов водоуказательным приборам, установленным на котлах.

Допускаемая погрешность показания ДУУ - не более 20 мм от показаний ВУП, установленных на котле.

При повышении уровня воды в котле выше верхнего указателя необходимо:

а) продуть ВУП и убедиться в правильности их показаний;

б) уменьшить питание;

в) проверить исправность действия системы управления питанием котла.

Если, несмотря на принятые меры, уровень воды продолжает повышаться, необходимо:

а) прекратить питание,

6) осторожно приоткрыть нижнее продувание, следя за уровнем воды в котле;

в) приоткрыть продувание пароперегревателя и паропровода.

Если уровень воды в котле ушел за верхи»» кромку водоуказательного стекла следует немедленно полностью прекратить питание и усилить продувание.

При появлении уровня в ВУП прекратить продувание котла, пароперегревателя и паропровода, выяснить и устранить причину перепитки котла.

При быстром снижении уровня воды в ВУП ниже нижнего указателя необходимо немедленно:

а) усилить питание;

б) уменьшить додачу топлива;

в) проверить исправность действия системы управления питанием котла;

г) при необходимости перейти на ручное питание;

д) снизить или прекратить расход пара на потребители;

е) приготовиться к выводу котла из действия.

Если, несмотря на принятые меры, уровень воды ушел за нижнюю кромку водоуказательного стекла, необходимо экстренно вывести котел из действия.

Подпитка котла в этих условиях категорически запрещается.

При вспенивании, вскипании и бросках котловой воды, признаками которых являются резкие колебания уровня воды в ВУП, гидравлические удары в паропроводах и резкое снижение температуры перегретого пара, необходимо снизить нагрузку котла, открыть продувание пароперегревателя и паропровода; в случае необходимости усилить верхнее продувание, снизить уровень воды в котле до нижнего, отобрать пробу и произвести анализ котловой воды.

В случае систематического повторения явлений уноса котловой воды с паром, особенно во время резких изменений нагрузки котлов на маневрах и недостаточной эффективности действия внутри котловым сепарирующих устройств, рекомендуется снизить солесодержание и щелочность котловой воды.

Все ВУП должны продуваться не реже одного раза за вахту, а также перед проведением верхнего или нижнего продуваний котла. На автоматизированных котлах продувание приборов допускается производить реже, но не реже одного раза в сутки.

Продувание ВУП надлежит производить следующим образом:

а) открыть нижний клапан продувания водомерной колонки;

б) закрыть паровой клапан водомерной колонки;

в) открыть паровой клапан и затем закрыть водяной клапан;

г) открыть водяной клапан и закрыть клапан продувания водомерной колонки, после чего уровень воды в ВУП должен установиться в нормальное положение (несколько выше, чем до продувания) .

Перед продуванием следует отключить ДУУ, если это предусмотрено инструкцией по эксплуатации.

Рекомендуемое время продувания не более 10 секунд.

Пропуски пара или воды в ВУП не допускаются, т.к. они могут вносить погрешность в показания прибора.

При выходе из строя одного из ВУП необходимо усилить наблюдение за уровнем воды в котле по другим приборам и принять срочные меры к ремонту неисправного. Работа котла с одним ВУП более 1 часа запрещается. При выходе из строя второго ВУП котел должен быть немедленно выведен из действия.

Вспомогательные котлы и котлы, имеющие один ВУП, при его выходе из строя должны быть выведены из действия.

Если котлоагрегат полностью автоматизирован, допускается производить замену водоуказательного прибора вез вывода. котла из действия.

Запасной ВУП должен всегда находиться в собранной виде и быть готов к немедленной установке.

Включение нового ВУП должно сопровождаться медленным и равномерным прогревом стекла во избежание появления в нем трещин.

2. Тепловой расчет котла

2.1 Задание на проектирование и исходные данные по паровому тракту

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Паропроизводительность перегретого пара	Dпп	кг/с	Задано	9,1
2	Температура:
	- питательной воды	tп.в.	оС	Задано	40
	- насыщения	ts	оС	По табл. (при Рабс=0,77 МПа)	168
	- перегретого пара	tп.п.	оС	Задано	225
3	Давление (избыточное):
	- в пароводяном коллекторе	Рн.п.	МПа	Задано	1,75
	- при выходе из пароперегревателя	Рп.п.	МПа	Принимаем	1,5
4	Массовое паросодержание при выходе из пароводяного коллектора	х	-	принимаем	0,999
5	Энтальпия
	а) кипящей воды при Рнп=0,77	i'	››	По табл.6.3 [1]	930
	б) сухого пара при Рнп=0,77	i''		››	2798
	в) насыщенного пара при выходе из пароводяного коллектора	iнп	››		2796,1
	г) питательной воды	iпв	››	по табл.6.4 [1]	168,2
	д) перегретого пара	iпп	››	››	2879,2
6	Удельный объем:
	питательной воды	хпв	››	По табл. 6.4. [1]	0,00101
	кипящей воды при Рнп	х'		По табл. 6.3. [1]	0,00116
	сухого пара при Рнп	х'' хнп	››	››	0,000115
	насыщенного пара	хпп	››		0,00116
	перегретого пара		››	По табл. 6.4. [1]	0,141

2.2 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Марка топлива				Мазут-40 сернистый
2	Состав горючей массы:
	Углерод	Сг	%	По таблице 2.2 [1]	86,5
	Водород	Нг	››	››	12,2
	Азот+кислород	Nг+Oг	››	››	0,5
	Летучая сера	Sгл	››	››	0,8
3	Состав рабочей массы:
	Зола	Ар	%	››	0,15
	Влага	Wр	››	››	1
	Углерод	Ср	››		85,5
	Водород	Нр	%		12,1
	Азот+кислород	Nр+Ор	››	››	0,49
	Летучая сера	Sрл	››	››	0,79
4	Низшая теплота сгорания			По таблице 2.2 [1]	40900
5	Коэффициент избытка воздуха	б	-	Принимаем	1,1
6	Расход распыливающего пара	GФ		››	0,04
7	Влагосодержание атмосферного воздуха	d		››	0,01
8	Объем теоретически необходимого количества воздуха	Vо			10,8
9	Суммарный объем углекислого и сернистого газов	VRO2		0,0187*Кр Где Кр=Ср+0,375 Sрл	1,064
10	Объем:
	- водяных паров		››	››	1,595
	- водяных паров при б=1		››	0,79* Vо	1,578
	- азота при б=1		››	VRO2++	8,532
	- газов (продуктов сгорания) при б=1				11,714
11	Действительный объем газов	Vг		VRO2++++(1+1,6d)(?-1)Vо	12,811
12	Объем доли продуктов сгорания:
	- суммы углекислого и сернистого газов	rRO2	››	VRO2/ Vг	0,125
	- водяных паров		››	/ Vг	0,124
	- суммы трехатомных газов	rn	››	rRO2+	0,249

Таблица 1. Форма последовательности расчетов для построения диаграммы I_Г - х

х
0С	м3/кг	м3/кг	м3/кг	кДж/кг	м3/кг	кДж/кг	кДж/кг
							см. формулу 3.29 [1]	СВ		см. формулу 3.30 [1]	см. формулу 3.28 [1]
0	1,60	2,57	1,30	11,09	1,50	2,37	0	3,41	36,83	0	0
200	1,79	2,87	1,30	11,09	1,52	2,40	3272	3,44	37,15	7430	4015
400	1,93	3,10	1,32	11,26	1,57	2,48	6736	3,49	37,69	15076	8243
600	2,04	3,27	1,34	11,43	1,62	2,56	10356	3,57	38,56	23136	12669
800	2,12	3,40	1,37	11,69	1,68	2,65	14192	3,64	39,31	31448	17336
1000	2,20	3,53	1,40	11,94	1,72	2,71	17730	3,71	40,07	40070	21737
1200	2,25	3,61	1,42	12,12	1,78	2,81	22248	3,76	40,61	48732	27121
1400	2,31	3,71	1,44	12,29	1,83	2,89	26446	3,82	41,26	57764	32222
1600	2,35	3,77	1,46	12,46	1,88	2,97	30720	3,87	41,77	66832	37403
1800	2,39	3,83	1,47	12,54	1,92	3,03	34920	3,92	42,34	76212	42541
2000	2,42	3,88	1,48	12,63	1,96	3,09	39200	3,95	42,66	85320	47732
2200	2,45	3,93	1,50	12,80	2,0	3,16	43758	3,99	43,09	94798	53237



Диаграмма I_Г - х

2.3 Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Температура:
	- уходящих газов		оС	Задано	216
	- холодного воздуха	tхв	››	Принимаем	30
	- горячего воздуха	tгв	››	››	150
	- подогрева топлива	tтл	››	››	115
2	Теплоемкость при tхв=30
	- сухого воздуха	Ссв		По таблице 3.4 [1]	1,3
	- водяных паров		››	››	1,5
3	Энтальпия:
	- холодного воздуха	Jхв			472
	- уходящих газов	Jух	››	диаграмма Jг - х (c. 50)	7440
4	Физическая теплота топлива	iтл	››	iтл =Стл*tтл
				Стл=1,74+0,0025 tтл	117
5	Энтальпия распыливающего пара	iф	››	По таблице 6.4 [1]	2800
6	Теплота, вносимая распыливающим паром	Qор	››		12
7	Располагаемая теплота		››		41029
8	Тепловая потеря с уходящими газами	Q2	››	Q2=Jух-Jхв	6968
9	Относительная тепловая потеря:
	- с уходящими газами	q2	››		0,170
	- от химической неполноты сгорания	q3	››	принимаем	0,005
	- от наружного охлаждения	q5	››	››	0,01
10	КПД котла	з	-	q4=0 для жидкого топлива	0,815
11	Коэффициент сохранения теплоты	ц	-		0,991
12	Расчетный расход топлива	В	кг/с		0,715

2.4 Данные к расчету теплообмена в топке

№	Величина	Обозн.	Ед. из.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Удельная мощность топки	qт		Принимаем	900
2	Объем топки	Vт	м3		25,35
3	Число форсунок	N	-	Принимаем	2
4	Расчетная производительность одной форсунки	Вф	кг/с	B/N	0,357
5	Расчетная длина топки	Lт	м	, где А=4,8?6	3,58
6	Расход воздуха через отверстие фурмы	Vф	м3/с		6,32
7	Скорость воздуха в отверстии фурмы	щ'ф	м/с	Принимаем	40
8	Живое сечение фурмы	f'	м2	Vф/щ'ф	0,158
9	Расчетный диаметр фурмы	dф'	м2		0,448
10	Принятый диаметр фурмы	dф	м2	Округляем	0,45
11	Принятое живое сечение фурмы	f	м2		0,158
12	Действительная скорость воздуха в отверстии фурмы	щф	м/с	Vф/f	40
13	Паровая нагрузка зеркала испарения	Rзи		Задано	5421
14	Внутренний диаметр:
	пароводяного коллектора	dпк	м		2,3
	водяного коллектора	dвк	м	принимаем	0,8
15	Площадь поперечного сечения топки	Fт	м2	Vт/Lт	7,08
16	Освещенная длина лучевоспринимающих труб:
	- экрана	?д	м	Рис 6.1 [1]	6,25
	- первого ряда притопочного пучка	?п	м	››	5,25
17	Условная лучевоспринимающая поверхность нагрева топки	Нл	м2		30,36
18	Полная площадь поверхности стен топки	Fст	м2	Нл+2Fт	44,52
19	Степень экранирования топки	ш	-		0,681
20	Эффективная толщина излучающего слоя топки	s	м	3,6*( Vт/Fcт)	2,04

2.5 Расчет теплообмена в топке

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Теплоемкость при tгв=150оС
	- сухого воздуха	Ссв		По таблице 3.4 [1]	1,30
	- водяных паров		››	››	1,50
2	Энтальпия
	- воздуха при tгв=150оС	Jгв			2359
	- газов (прод. сгор.) при адиабатной температуре	Jа	››		43183
3	Адиабатная температура газов		оС	По диаграмме Jг-	1900
4	Адиабатная температура газов	Та	К	+273	2173
5	Температура газов на выходе из топки		оС	Принимаем	1300
6	Температура газов на выходе из топки		К	+273	1573
7	Энтальпия газов на выходе из топки			По диаграмме Jг-	34000
8	Средняя суммарная теплоемкость газов				23,64
9	Коэффициент ослабления лучей:
	Сажистыми газами	Кс			3,84
	Трехатомными газами	К	››		1,32
10	Степень черноты:
	Трехатомных газов	аг	-		0,222
	Светящегося пламени	асв	-		0,648
11	Коэффициент усреднения	m	-	Принимаем	0,846
12	Эффективность степени черноты факела		-		0,582
13	Коэффициент загрязнения экранных труб			По справочнику	0,4
14	Степень черноты топки	ат	-	б-степень экранирования топки	0,84
15	Критерий Больцмана	Во	-		1,66
16	Температура газов на выходе из топки:
	Безразмерная	T	оС		0,67
	Искомая	Tт	оС		1183
17	Энтальпия газов на выходе из топки	Jт		По диаграмме Jг-	27000
18	Тепловая мощность лучевоспринимающей поверхности нагрева топки	Qл	кВт	Где	8917

2.6 Конструктивный расчет парообразующего притопочного пучка

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Наружный диаметр труб	d	м	Принимаем	0,030
2	Шаг:
	а) поперечный	S1	м	Принимаем	0,04
	б) продольный	S2	м		0,05
3	Число труб в одном ряду	Z1	-		65,5
4	Полная длина труб среднего ряда пучка		м	Принимаем	5,5
5	Живое сечение для прохода газов	Fг	м2		3,71
6	Поверхность нагрева одного ряда	Нр	м2		33,9
7	Тепловая мощность парообразующего притопочного пучка	Qп	кВт		5278
8	Энтальпия газов при выходе из пучка	J1			17421
9	Температура газов при выход из пучка		оС	По диаграмме Jг-	810
10	Средняя температура газов в пучке		оС		996,5
11	Средняя температура газов в пучке	Тп	К		1269,5
12	Средняя скорость газов		м/c		8,93
13	Коэффициент теплопроводности газов			По таблице 6.2 [1]	12.10-2
14	Коэффициент кинематической вязкости газов		м2/c	››	190.10-6
15	Критерий Прандтля газов	Pr	-	››	0,60
16	Коэффициент теплопередачи конвекцией				37,2
17	Плотность теплового потока поверхности нагрева пучка	qп		принимаем	20000
18	Коэффициент загрязнения труб			принимаем	8.10-3
19	Температура наружной поверхности загрязняющего слоя	tз	оС		327
20	Температура наружной поверхности загрязняющего слоя	Тз	К	tз+273	600
21	Эффективная толщина излучающего слоя	s	м		0,0494
22	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	k			11,09
23	Степень черноты трехатомных газов	аг	-		0,06
24	Коэффициент теплоотдачи:
	а) излучением трехатомных газов				11,1
					26,4
	б) от газов к стенке
25	Коэффициент тепловой эффективности		-	По таблице 6.1 [1]	0,60
26	Коэффициент теплопередачи	К			29,0
27	Температурный напор		оС		700
28	Расчетная поверхность парообразующего притопочного пучка	Нп	м2		260
29	Расчетное число рядов труб в пучке	Z2	-	Нп/Нр	7,67
30	Принятое число труб в пучке		-	Округляем	8
31	Принятая площадь поверхности нагрева притопочного пучка		м2		271,2

2.7 Конструктивный расчет пароперегревателя

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Диаметр труб:	м
	наружный		d	принимаем	0,029
	внутренний		dв	››	0,023
2	Шаг:	м
	поперечный		S1	››	0,041
	продольный		S2	››	0,05
3	Число труб в одном ряду	Z1	-		64
4	Полная длина труб среднего ряда пучка	?	м	Рис 12.3 [1]	4,3
5	Поверхность нагрева одного ряда	HР	м2		25,0
6	Живое сечение для прохода газов	FГ	м2		3,37
7	Мощность пароперегревателя	Qпп	кВт	Dпп.(iпп -iнп )	580
8	Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя	I2			16751
9	Температура газов при выходе из пароперегревателя	х2	0С	Диаграмма Iг - х	750
10	Средняя температура газов в пучке	хпп	0С	0,5.(х1 + х2)	780
11	Средняя температура газов в пучке	Тпп	К	хпп + 273	1053
12	Средняя скорость газов в пучке	щг	м/с		8,15
13	Коэффициент теплопроводности газов	л		по таблице 6.2 [1]	8,78.10-2
14	Коэффициент кинематической вязкости газов	н	м2/с	››	117.10-6
15	Критерий Прандтля газов	Рr	-	››	0,6
16	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке	бк			68,8
17	Средняя температура перегретого пара		0С	0,5.(ts + tпп)	196
18	Среднее давление перегретого пара		МПа	0,5.(Рнп + Рпп)	1,625
19	Средний удельный объем перегретого пара			по таблице 6.4 [1]	0,130
20	Коэффициент теплопроводности перегретого пара	лпп		››	0,04
21	Коэффициент кинематической вязкости перегретого пара	нпп	м2/с	››	2,14.10-6
22	Критерий Прандтля перегретого пара	Рrпп	-	››	1,10
23	Средняя скорость перегретого пара		м2/с	Принимаем	20
24	Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару	б2			298
25	Коэффициент загрязнения труб			Рис. 6.3 [1]
26	Плотность теплового потока поверхности нагрева пароперегревателя	qпп		Принимаем	1000
27	Температура наружной поверхности загрязняющего слоя	tз	0С		175
28	Температура наружной поверхности загрязняющего слоя	Тз	0С		448
29	Эффективная толщина излучающего слоя	S	м		0,0549
30	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	k			4,22
31	Степень черноты трехатомных газов	аг	_		0,0229
32	Коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных газов	бг			4,09
33	Коэффициент тепловой эффективности	ш	-	по таблице 6.1 [1]	0,68
34	Коэффициент теплопередачи	k			39,8
35	Температурный напор	Дt	0C		583
36	Расчетная площадь поверхности нагрева пароперегревателя	Нпп	м2		25,0
37	Расчетное число рядов труб в пучке	Z2	-		0,99
38	Принятое число рядов труб в пучке		-	округляем	1
39	Принятая площадь поверхности нагрева пароперегревателя		м2	Нр.	25

2.8 Проверочный расчет пароперегревателя

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Температура газов при выходе из пароперегревателя	х2	0С	Принимаем	700 750 800
2	Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя	I2		Диаграмма Iг - х	15003 16170 17337
3	Температурный напор	Дt	0C		357 583 609
4	Коэффициент теплопередачи	k		Принимаем полученное выше значение без пересчета	39,8
5	Мощность пароперегревателя по уравнению теплового баланса	Qпп.б	кВт		1332 689 46,3
6	Мощность пароперегревателя по уравнению теплообмена	Qпп.т	кВт		554 580 606
7	Уточненная мощность пароперегревателя		кВт	Из графического решения теплового баланса и теплообмена	600
8	Уточненная температура газов при выходе из пароперегревателя		0С	››	760
9	Уточненная энтальпия газов на выходе из пароперегревателя			Диаграмма Iг - х	16403
10	Уточненная энтальпия перегретого пара				2883,6
11	Уточненная температура перегретого пара		0С	по таблице 6.4 [1]	234
12	Средняя скорость перегретого пара:
	- в одноходовом пароперегревателе				33,95
	- при принятом числе ходов m = 3				101,8

2.9 Конструктивный расчет воздухоподогревателя

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Диаметры труб:
	- наружный	d	м	принимаем	0,038
	- внутренний	dв	››	››	0,034
	- средний	dср	››	››	0,036
2	Шаг:
	- по ширине газохода	s1	››	››	0,050
	- по длине газохода	s2	››	››	0,030
3	Количество труб по ширине газохода	Z1	-		29,5
4	Количество рядов по ширине газохода	Z2	-		52,8
5	Живое сечение для прохода газов	Fг	м2		1,36
6	Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель		0С	tхв + 15	45
7	Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель				708
8	Мощность воздухоподогревателя	Qвп	кВт		918
9	Энтальпия газов при выходе из воздухоподогревателя				14737
10	Температура газов при выходе из воздухоподогревателя		0С	Диаграмма Iг - х	390
11	Средняя температура газов в воздухоподогревателе	хвп	0С		575
12	Средняя скорость газов	щг	м/с		16,3
13	Коэффициент теплопроводности газов	л		по таблице 6.2 [1]	4,73.10-2
14	Коэффициент кинематической вязкости газов	н	м2/с	››	41,6.10-6
15	Критерий Прандтля газов	Рr	-	››	0,66
16	Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	бк			54
17	Средняя температура воздуха	tв	0С		97,5
18	Коэффициент теплопроводности воздуха	лв		по таблице 6.2 [1]	3,171.10-2
19	Коэффициент кинематической вязкости воздуха	нв	м2/с	››	22,95.10-6
20	Критерий Прандтля газов	Рrв	-	››	0,69
21	Температурный напор при противотоке	Дtпр	0С	хвп - tв	477,5
22	Перепад температур:
	- по воздуху	фб	0С		105
	- по газам	фм	››		370
23	Разность температур сред на входе в воздухоподогреватель	дt/	0С		715
24	Безразмерный параметр	R	-		0,29
25	Безразмерный параметр	P	-		0,52
26	Поправочный коэффициент для определения температурного на-пора при перекрёстном потоке	ш	-	Принимаем рис. 6.7 [1]	0,99
27	Температурный напор в воздухоподогревателе	Дt	0С	ш.Дtпрт	472,7
28	Число ходов воздуха	n	-	принимаем	1
29	Общая высота труб	hвп	м	принимаем	0,5 1 2
30	Поверхность нагрева воздухоподогревателя	Hвп	м2	hвп.р.d.z1.z2	88 176 352
31	Живое сечение для прохода воздуха	Fв	м2		0,219 0,438 0,876
32	Скорость воздуха	щв	м/с		40,9 18,56 10,23
33	Коэффициенты:
	- теплоотдачи от стенки к воздуху	б2			72,1 58 38,5
	-тепловой эффективности	ш	››	по таблице 6.1 [1]	0,75 0,75 0,75
	- теплопередачи	k	››		22,6 20,7 16,5
35	Мощность воздухоподогревателя по уравнению теплообмена	Qвп.т	кВт	k.Дt.Hвп.10-3	940 1719 2745
36	Искомая высота труб воздухоподогревателя	hвп	м	из графического решения уравнений теплового баланса и теплообмена	0,48

2.10 Определение невязки теплового баланса котла

№	Величина	Обозн.	Ед. изм.	Формула или обозначение	Числовое значение
1	Уточненная тепловая потеря с уходящими газами				14265
2	Уточненная тепловая потеря с уходящими газами				0,347
3	Уточненный КПД котла				0,638
4	Уточненный расход топлива	В*	кг/с		0,720
5	Невязка теплового баланса				5627

3. Водный режим котла

Для предупреждения в процессе эксплуатации котлов накипеобразования, коррозии металла со стороны пароводяного пространства и уноса из котлов влаги и солей необходимо строго соблюдать установленный водный режим котла.

Водный режим парового котла определяется нормами качества питательной и котловой воды, установленными инструкцией завода-изготовителя котла, а при отсутствии таких норм соответствующей службой судовладельца по каждой серии судов.

Судовладелец в соответствии с опытом эксплуатации и применяемым методой водообработки может изменять нормы м водный режим котла, в этой случае в инструкцию по эксплуатации должны быть внесены соответствующие изменения.

МХЗ обязан осуществлять регулярный контроль качества питательной и котловой воды во всех действующих котлах в объеме и с периодичностью, установленными для данных котлов.

Соблюдение норм водного режима котла должно регулярно контролироваться при помощи штатных приборов (солемеры, кислородомеры и др.), а также путем периодических химических анализов средствами судовой и береговой лабораторий водоконтроля.

Объем, периодичность и методика оперативного контроля устанавливаются инструкцией по эксплуатации котла, а при отсутствии в ней требуемых указаний - они должны быть разработаны судовладельцем для каждого типа котла в зависимости от параметров пара, степени автоматизации и наличия аппаратуры контроля, и переданы в виде дополнения к инструкции на судно.

Химический анализ котловой воды при наличии исправных солемеров рекомендуется осуществлять ежесуточно, а при нарушении или корректировке водного режима - ежевахтенно.

В случае выхода из строя (или отсутствии) солемеров главных и вспомогательных конденсаторов, сборных цистерн, анализы воды на содержание хлоридов из указанных объектов должны производиться ежевахтенно.

Результаты анализов котловой и питательной воды должны быть отражены в журнале водоконтроля или машинном журнале.

Судовые механики, обслуживающие котлы, должны уметь пользоваться средствами водоконтроля для определения всех показателей, характеризующих качество котловой и питательной воды.

Во всех случаях отклонения от установленных норм состав котловой воды должен немедленно корректироваться. При значительном повышении общего солесодержания или высокой остаточной жесткости в результате грубых нарушений норм водообработки или обнаружении в воде нефтепродуктов должна быть осуществлена частичная или полная смена воды в котле.

Способами регулирования водного режима паровых котлов являются: докотловая обработка питательной и добавочной воды, обеспечение высокого качества и максимального возврата конденсата, внутрикотловая обработка воды, верхнее и нижнее продувания котла.

Внутрикотловая водообработка должна осуществляться путем постоянной или периодической корректировки состава котловой воды за счет ввода противонакипных и противокоррозийных реагентов и продувания котлов.

При выборе режима внутрикотловой водообработки и химических реагентов необходимо руководствоваться инструкцией по эксплуатации, а при использовании реагентов зарубежных фирм - распоряжением соответствующей службы судовладельца, которое должно быть вклеено в инструкцию по эксплуатации котла.

Применение химических реагентов, не предусмотренных инструкциями, без разрешения судовладельца запрещается.

Качество котловой воды должно соответствовать нормам, приведенным в инструкции по эксплуатации, и регулироваться по показателям общего солесодержания, содержания хлоридов, щелочного числа и остаточной жесткости, а при фосфатно-нитратном режиме также по показателям фосфатного и нитратного чисел.

При применении методов внутрикотловой водообработки показатели качества устанавливаются судовладельцем.

Солесодержание котловой воды следует регулировать величиной объема продуваемой воды.

Количество продуваемой воды определяется временем открытия клапанов продувания или по снижению уровня в водоуказательном приборе, которое должно быть указано в инструкции по эксплуатации, и не должно превышаться при проведении продувания.

Количество продуваемой воды не должно превышать:

- при верхней продувке 1/3 ее нормального уровня по водоуказательному прибору;

- при нижней продувке 1/2 ее нормального уровня по водоуказательному прибору;

Периодические верхние и нижние продувания котлов должны производиться МХЗ, а в его отсутствие ВМХ с разрешения СТМ по заранее установленному графику.

Периодичность продуваний устанавливается СТМ в зависимости от качества котловой и питательной воды, эффективности режима водообработки, плотности конденсаторов и подогревателей.

Перед продуванием необходимо:

а) подпитать котел до верхнего уровня;

б) проверить готовность к действию резервного питательного насоса;

в) убедиться, что бездействующие котлы и сепараторы пара надежно разобщены от трубопроводов продувания.

Нижнее продувание должно производиться при каждой вводе и выводе котла из действия, перед вводом присадок, а также во время работы котла обычно один раз в сутки.

При нижнем продувании водотрубного котла следует, где это необходимо, снизить нагрузку котла во избежание нарушения циркуляции. Особенно осторожно следует продувать экранные коллекторы, делая это быстро и короткими импульсами. В процессе продувания необходимо непрерывно контролировать уровень воды в котле.

Верхнее продувание должно производиться при каждом вводе и выводе котла из действия и по результатам химического анализа проб котловой воды для снижения солесодержания или щелочного числа в период работы котла, а также при появлении признаков масла в котловой воде.

При продувании вначале должен открываться секущий (второй от котла) клапан, а затем постепенно основной; по окончании продувания вначале закрывают основной клапан, а затем секущий.

При наличии на трубопроводе продувания дроссельной шайбы оба клапана должны открываться полностью.

Одновременно разрешается продувать лишь один котел.

Если на котле предусмотрены отдельные трубопроводы продувания переднего и заднего фронта, они должны продуваться попеременно.

В случае появления гидравлических ударов в трубопроводе продувания, прикрыть продувание до прекращения толчков, после чего снова осторожно открыть клапан.

Если после окончания продувания не удается закрыть клапан, следует немедленно прекратить горение в топках и питание котла.

В качестве добавочной воды должны применяться дистиллят и химически обработанная вода.

Для котлов с давлением до 2 МПа (20 кгс/см²) допускается в качестве добавочной применять сырую и предварительна подготовленную пресную воду. При приемке для этих целей пресной воды необходимо проверять ее общую жесткость, содержание хлоридов и отсутствие взвешенных примесей.

Обслуживание ионнообменных фильтров для докотловой обработки воды должно осуществляться в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации. Наполнители фильтров должны периодически подвергаться регенерации.

Результаты поддержания водных режимов паровых котлов должны периодически контролироваться путем анализа воды в теплохимической лаборатории судовладельца, а также внутренними освидетельствованиями котлов с исследованием обнаруженных при этом твердых отложений и коррозионных повреждений металла. По результатам анализов и исследований предписываются необходимые меры по корректировке водного режима котла.

При обнаружении подсолов и нарушений режима водоподготовки необходимо немедленно принимать меры, устраняющие их причины.

Цистерны запаса воды для котлов должны содержаться чистыми.

Запрещается принимать и хранить запас воды для котлов в емкостях, не предназначенных для этих целей.

В целях снижения кислородосодержания питательной воды необходимо:

- в открытых системах питания вспомогательных и утилизационных котлов:

а) поддерживать температуру питательной воды теплом ящике возможно более высокой; верхняя граница температуры обуславливается длительной устойчивой (без срывов) работой питательного насоса (80 - 85 ⁰С)

б) не допускать чрезмерного переохлаждения конденсата в конденсаторе;

в) в зависимости от конкретных условий эксплуатации котлов применять в комплексе или раздельно технологические методы деаэрации (железостружечный фильтр, плавающие шиты в теплом ящике и т.д.) и химическую деаэрацию;

- в закрытых системах питания поддерживать режим работы деаэраторов или деаэрирующих устройств в конденсаторах в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

Список использованной литературы

1. Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные утилизационные котлы. - Л “Судстроение”, 1988, - 293 с.

2. Енин В.И. Судовые паровые котлы. - М., “Транспорт”, 1984, - 248 с.

3. Кошелев И.Ф. и др. Справочник судового механика по теплотехнике. - Л: Судостроение, 1987, - 480 с.

Приложение

Размещено на Allbest.ru