Расчет котельного агрегата ДКВР10-13

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Котел: ДКВР10-13;

Вид и марка топлива: газ Бугурусланский;

Температура питательной воды: 80°С;

Паропроизводительность: 11 т/ч;

Давление пара на выходе из котла: 14 атм;

Температура перегретого пара: 240°С.

Пояснительная записка

Котельный агрегат скомпонован на основе котла типа ДКВР10-13 - двухбарабанный водотрубный реконструированный с естественной циркуляцией - номинальной паропроизводительностью 10 т/ч, выпускаемого Бийским котельным заводом.

Котел имеет топку для сжигания газообразного топлива и водяной экономайзер.

Ввиду того, что котельный агрегат предназначен для сжигания газообразного топлива и выработки перегретого пара при температуре питательной воды, равной 100°С, согласно информационному письму БИКЗ и ЦКТИ ТМ419-59,его рассчитывают на паропроизводительность 14 т/ч.

Ведение

В котле имеются два продольно расположенных барабана, в которые вальцованы кипятильные трубы диаметром и крамированная топочная камера.

Кипятильные пучки имеют коридорное расположение труб.

Верхний барабан котла опирается на трубную систему; нижний барабан и боковые камеры экранов устанавливаются на опорную раму, которая является несущей конструкцией котла.

Топочная камера разделена шамотной стенкой на 2 части: собственно топку и камеру догорания. Наличие последней устраняет опасность возможного затягивания пламени в пучок кипятильных труб и уменьшает потери с уносом и химическим недожогом.

Между первым и вторым рядами кипятильных труб установлена шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания. В результате первый ряд труб кипятильного пучка является задним экраном камеры догорания.

Внутри кипятильного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы.

Газы из топочной камеры поступают в камеру догорания и дальше в зону размещения пароперегревателя, расположенную после второго ряда кипятильных труб, а затем - в конвективную часть первого пучка кипятильных труб. Далее газы делают горизонтальный разворот и выходят во второй пучок кипятильных труб. Все кипятильные трубы омываются в поперечном направлении.

При обычной компоновке котла вход газов из топки в камеру догорания находится у правой стенки котла, а выход газов из котла - у левой. Возможна компоновка котла при левом входе и правом выходе, но в этом случае чугунная перегородка будет работать в более тяжелых температурных условиях(охлаждение ребра в этом случае обращается в зону более высоких температур), что нежелательно.

В верхнем барабане размещаются сепарационные питательные устройства. Нижний барабан является шлакоотстойником.

Пароперегреватель изготавливают из стальных труб стали марки 10. выходные концы змеевиков пароперегревателя развальцовываются в верхнем барабане, а выходные привариваются к камере перегретого пара.

Температура газов за котлом (перед хвостовыми поверхностями нагрева) колеблется в пределах 310-330°С.

Питательная вода подается в верхний барабан через две дырчатые трубы над уровнем воды.

Из верхнего барабана осуществляется непрерывная продувка. Периодическая продувка производится из нижнего барабана и коллекторов экранов.

Котел оборудован устройством парового обогрева нижнего барабана при растопке.

Опускными трубами кипятильного пучка являются обогреваемые трубы последних рядов пучка, расположенных во втором газоходе.

Питание боковых экранов производится из верхнего барабана по двум опускным трубам большего диаметра и нижнего барабана. Фронтовые экраны котла ДКВР10-13 питаются только из верхнего барабана, а задние экраны - из нижнего.

Тепловой расчет котельного агрегата

А. Сводка конструктивных характеристик агрегата

Топка

Эскиз 1

Площадь ограждения поверхностей камеры горения.

a) боковые стены:

b) передняя стена:

c) задняя стена:

d) под:

e) потолок:

Итого: 74,5 .

Площадь ограждающих поверхностей камеры догорания.

a) боковые стены:

b) передняя и задняя стены:

c) под и потолок:

Итого: 17,01 .

Всего площадь ограждающих поверхностей топки

Объем топки:

a) камера горения:

b) камера догорания:

Всего объем топки

Эффективная толщина излучающего слоя.

Относительное положение максимума температуры в топке.

Лучевоспринимающая поверхность нагрева топки.

Таблица 1

Наименование лучевосприни-мающей поверхности нагрева	Освещенная длина труб l,мм	Расстояние между осями крайних труб экрана b, мм	Площадь стены, покрытая экраном Fпл, м2	Шаг экранных труб s, мм	Расстояние от оси трубы до стены топки	Относительный шаг экранных труб s/d	Относительное расстояние от оси трубы до стены топки e/d	Угловой коэффициент экрана х	Величина лучевосп-рини-мающей поверх-ности нагрева НЛ, м2
								Номер кривой	Значение х
Боковые экраны: прямоугольная часть	5300	2120х2	22,70	80	40	1,57	0,78	2	0,94	21,30
трапецеидальная часть	1700	240Ч2	0,82	80	40	1,57	0,78	2	0,94	0,77
Передний экран	2450	2470	6,04	130	100	2,55	1,96	1	0,80	4,84
Задний экран	4350	2470	10,71	130	26	2,55	0,51	3	0,71	7,61
Экраны боковых стен камеры догорания	2400	240Ч2	1,15	80	40	1,57	0,78	2	0,94	1,08
Первый ряд кипятильных труб	1730	2080	3,58	110	30	2,16	0,59	3	0,79	2,83
Суммарная величина лучевоспринимающей поверхности нагрева										38,43

Степень экранирования топки.

Конвективные поверхности нагрева



Эскиз 2

Высота газохода:

a) Минимальная

- первый газоход котла (по чертежу),

- второй газоход котла (по чертежу);

b) Максимальная

первый газоход котла (по чертежу),

второй газоход котла(по чертежу);

c). Эффективная

пароперегреватель,

первый газоход котла,

второй газоход котла.

Ширина газохода:

b = 970 мм - пароперегреватель,

b = 1600 мм - первый газоход котла,

b = 1080 мм - второй газоход котла.

Число труб поперек газохода:

z1 = 12 - пароперегреватель (по чертежу),

z1 = 16 - первый газоход котла (по чертежу),

z1 = 11 - второй газоход котла (по чертежу),

z1 = 6-8 - водяной экономайзер.

Диаметр труб:

d = 32 мм - пароперегреватель (по чертежу),

d = 51 мм - первый газоход котла (по чертежу),

d = 51 мм - второй газоход котла (по чертежу).

Площадь сечения газохода:

пароперегреватель,

первый газоход котла,

второй газоход котла.

Площадь сечения газохода, перегораживаемая трубами:

пароперегреватель,

первый газоход котла,

второй газоход котла.

Площадь сечения газохода в свету:

пароперегреватель,

первый газоход котла,

второй газоход котла,

водяной экономайзер.

Поверхность нагрева газохода:

первый газоход котла (по данным завода изготовителя),

второй газоход котла (по данным завода изготовителя).

Отношение поверхности нагрева газохода к площади сечения его в свету:

Поверхность нагрева котла общая:

Сумма величин для обоих газоходов котла:

Площадь сечения газоходов котла, усредненная расчетная:

Шаг труб вдоль оси барабана котла:

пароперегреватель (по чертежу),

первый и второй газоходы котла (по чертежу).

Шаг труб поперек оси барабана котла:

пароперегреватель (по чертежу),

первый и второй газоходы котла (по чертежу).

Эффективная толщина излучающего слоя.

s = 0,167 м - пароперегреватель,

s = 0,184 м - первый и второй газоходы котла.

Площадь сечения пароперегревателя для прохода пара.

Площадь поверхности одной трубы водяного экономайзера.

Б. Топливо, состав и количество продуктов сгорания

Состав топлива и его теплота сгорания.

Сероводород H2S 1.0

Углекислота 0,2

Метан 76.7

Этан 4.5

Пропан 1.7

Бутан 0,8

Пентан 0,6

Азот 14.5

Теплота сгорания низшая 8109 ккал/мі

Плотность газа 0,884 кг/мі



Состав продуктов сгорания и объемная доля углекислоты и водяных паров по газоходам котельного агрегата.

Таблица 2

Наименование величины	Обозначение	Единица измерения	Наименование элементов газового тракта
			топка	пароперегреватель	котел	водяной экономайзер
Коэффициент избытка воздуха в конце топки			1,1
Присос по элементам тракта				0,05	0,1	0,15
Коэффициент избытка воздуха за элементом тракта			1,1	1,15	1,25	1,35
Средний коэффициент избытка воздуха			1,1	1,125	1,2	1,3
Величина (бср - 1)			0,1	0,125	0,2	0,3
Теоретический объем продуктов сгорания			10,22	10,22	10,22	10,22
Избыточный объем воздуха			0,9	1,12	1,8	2,7
Избыточный объем водяных паров			0,01	0,02	0,03	0,04
Действительный объем продуктов сгорания			11,13	11,36	12,05	12,96
Действительный объем водяных паров			1,98	1,99	2,00	2,01
Объемная доля сухих трех - атомных газов в продуктах сгорания			0,088	0,086	0,081	0,076
Объемная доля сухих водяных паров в продуктах сгорания			0,178	0,176	0,166	0,155
Общая объемная доля трех - атомных газов в продуктах сгорания			0,266	0,262	0,247	0,232

Энтальпия продуктов сгорания для различных температур и избытка воздуха

Таблица 3

Наименование рассчитываемой величины	Формула	Объем газов,	Температура продуктов сгорания, 0С
			100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1800	1900
Энтальпия теоретического количества воздуха необходимого для горения		9,01	284	574	867	1166	1471	1785	2108	2430	2758	3090	3433	3779	5874	6235
Энтальпия сухих трехатомных газов		0.98	40	84	131	181	233	286	342	398	457	515	575	636	1007	1070
Энтальпия теоретического количества двухатомных газов		7,27	225	451	681	914	1158	1395	1643	1005	2158	2421	2682	2942	4588	4870
Энтальпия теоретического количества водяных паров		1.97	71	143	218	299	374	455	510	628	717	813	906	1003	1628	17366
Энтальпия теоретического количества продуктов сгорания		____	336	678	1030	1388	1760	2136	2525	2921	3332	3748	4163	4583	7223	7676
Энтальпия действительного количества продуктов сгорания за элементами газового тракта, ккал/	за топкой 1,1		309	343	378	587	623
			4057	4506	4961	7810	8299
			449	455	489
	за пароперегревателем 1,15		316	364	414
			2841	3285	3746
			444	461
	за котлом 1,25		143	217	292
			821	1247	1680
			426	433
	за водяным экономайзером 1,35		100	200
			436	878
			442

В. Основной расчет

Тепловой баланс котельного агрегата.

Располагаемое тепло топлива: ;

Температура уходящих газов: принимаем не менее ;

Энтальпия уходящих газов:

Температура холодного воздуха, поступающего в котельный агрегат. Рекомендуется нормами метода теплового расчета котельных агрегатов:

Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха

Потеря тепла от механической неполноты сгорания. Имеет место только при сжигании твердых топлив.

Потеря тепла с отходящими газами:

Потеря тепла от химической неполноты сгорания:

Потеря тепла на наружное охлаждение котельного агрегата

по диаграмме зависимости величины потери тепла от паропроизводительности котла;

Потеря с физическим теплом шлаков:

имеет место только при сжигании твердого топлива;

Сумма тепловых потерь:

Коэффициент полезного действия котельного агрегата:

Процент продувки котла:

Тепловосприятие теплоносителя на 1кг произведенного перегретого пара:

Действительный часовой расход топлива:

Расчетный часовой расход топлива:



Коэффициент сохранения тепла:

Тепловое напряжение топочного пространства.

Расчетное тепловое напряжение топочного пространства

Теплоотдача излучением в топке.

Полезное тепловыделение в топке:

Теоретическая температура горения в топке (-таблица)

Коэффициент светимости пламени

Температура дымовых газов на выходе из топки

принимается предварительно.

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по номограмме

Суммарная сила поглощения газового потока:

Степень черноты несветящейся части пламени

Коэффициент ослабления лучей светящейся части факела:

Суммарная сила поглощения светящейся части пламени:

Степень черноты светящейся части пламени:

котельный агрегат сгорание нагрев

Степень черноты факела:

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхностей

Произведение

Тепловыделение в топке на 1мІ стен топки:

Расчетный коэффициент:

Температура дымовых газов на выходе из топки определяется по номограмме;

Энтальпия дымовых газов на выходе из топки определяется по I-И таблице;

Тепло, передаваемое излучением в топке:

Пароперегреватель.

Тепловосприятие пароперегревателя:

Энтальпия дымовых газов за пароперегревателем:

Температура дымовых газов за пароперегревателем (табл.):

Средняя температура дымовых газов в пароперегревателе:



Средняя температура пара в пароперегревателе:

Средний температурный напор в пароперегревателе:

Удельный объем пара в пароперегревателе при средней температуре:

Средняя скорость пара в пароперегревателе:

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару:

Средняя скорость дымовых газов в пароперегревателе:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке:



Суммарная поглощательная способность трехатомных газов:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по номограмме:

Сила поглощения газового потока:

Степень черноты газового потока, определяется по графику

Коэффициент загрязнения труб, по рекомендации нормативного метода расчета котельных агрегатов:

Температура наружной поверхности труб

Примем поверхность нагрева пароперегревателя тогда температура наружной поверхности труб будет равна:

Коэффициент теплоотдачи излучением незапыленного потока:

Коэффициент омывания пароперегревателя дымовыми газами;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:

Коэффициент теплопередачи в пароперегревателе:

Действительная поверхность нагрева пароперегревателя:

Невязка составляет:

Газоход котла.

Температура дымовых газов за котлом

Энтальпия дымовых газов в соответствии с таблицей

Тепловосприятие котла по уравнению теплового баланса:

Температурный напор в начале газохода:

Температурный напор в конце газохода:

Средний температурный напор в газоходе:

Средняя температура дымовых газов в газоходе котла:

Средняя скорость дымовых газов:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке трубы



Суммарная поглощательная способность трехатомных газов:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по номограмме

Суммарная сила поглощения газового потока:

Коэффициент загрязнения поверхности нагрева

Температура наружной поверхности труб:

Коэффициент теплоотдачи излучением незапыленного потока:

степень черноты газового потока;

Коэффициент омывания газохода дымовыми газами

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:



Коэффициент теплопередачи в котле:

Тепловосприятие котла по уравнению теплопередачи:

Невязка:

Водяной экономайзер.

Тепловосприятие водяного экономайзера:

Энтальпия воды на выходе из экономайзера:

Температура воды на выходе из экономайзера:

Температурный напор в начале экономайзера:

Температурный напор в конце экономайзера:

Средний температурный напор:

Средняя температура дымовых газов в экономайзере:

Средняя скорость дымовых газов:

Коэффициент теплопередачи в водяном экономайзере, определяется по номограмме:

Поверхность нагрева водяного экономайзера:



Число труб экономайзера:

Число горизонтальных рядов труб экономайзера:

Список литературы

1. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. Под ред. Н.В. Кузнецов. М.: Энергия 1973.

2. Справочник по котельным установкам малой производительности. Под ред. К.Ф. Роддатис. М.: Энергия 1968. - 264 с: ил.

3. Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов. - 3-е изд. перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 528 с: ил.

4. Ю.Л. Гусев «Основы проектирования котельных установок» 1973.

5. «Парогенераторы». Учебник для ВУЗов под ред. А.В. Ковалева.

6. Н.А. Киселев «Котельные установки». М. Высшая школа. 1975.

7. М.А. Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов «Парогенераторы электростанций». Энергия 1966.

Размещено на Allbest.ru