1. Краткое описание котла типа ДКВР.
ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного пара.
Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.
Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентации, т.е. увеличение паропроизводительности идет за счет их развития в длину и ширину при сохранении высоты.
Котлы выпускаются Бийским котельным заводом производительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т./ч. С избыточным давлением пара на выходе из котла (для котлов с пароперегревателем – давление пара за перегревателем) 1,3 МПа и некоторые типы котлов с давлением 2,3 и 3,9 МПа. Перегрев пара у котлов с давлением 1,3 МПа до 250˚C, с давлением 2,3 МПа – до 370˚C, с давлением 3,9 МПа – до 440˚C.
Котлы применяются при работе на твердом, жидком и газообразном топливе. Вид используемого топлива диктует особенности компоновочных решений котла.
Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.
Котлы паропроизводительностью 2.5; 4; 6,5 т/ч выполняются с удлиненным верхним барабаном, 10 т/ч – с удлиненным и коротким верхним барабаном, 20 т/ч – с коротким верхним барабаном.
Газомазутные котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5 т/ч с избыточным давлением 1,3 МПа выпускаются с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, котлы ДКВР – 10 т/ч – с высокой компоновкой в тяжелой обмуровке и с низкой компоновкой в тяжелой и облегченной обмуровке, ДКВР–20 т/ч – с высокой компоновкой и облегченной обмуровкой.
Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с удлиненным барабаном поставляются в полностью собранном виде без обмуровки.
Котлы ДКВР 10 и 20 т/ч с коротким барабаном поставляются 3 блоками: передний топочный блок, задний топочный блок, блок конвективного пучка. Котлы с облегченной обмуровкой могут поставляться вместе с обмуровкой.
Котлы с удлиненным верхним барабаном имеют одну ступень испарения, с коротким верхним барабаном – две ступени испарения.
Схема котла ДКВР с длинным верхним барабаном приведена на рисунке 1, с коротким - на рисунке 2.
Конструктивная схема котлов ДКВР – 2,5; 4; 6,5; 10 т/ч с длинным верхним барабаном одинакова (рис 3).
Котлы ДКВР – 2,5; 4; 6,5; т/ч в топке имеют два боковых экрана – фронтового и заднего экранов у них нет. Котлы паропроизводительностью 10 и 20 т/ч имеют 4 экрана: фронтовой, задний и два боковых. Боковые экраны одинаковые. Фронтовой экран отличается от заднего меньшим количеством труб (часть стены занята горелками) и схема питания. Задний экран установлен перед шамотной перегородкой.
Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб баковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам), которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной не обогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец – перепускной (соединительный) трубой с нижним барабаном.
Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем барабане и повышает кратность циркуляции.
Схема парового котла типа ДКВР с длинным верхним барабаном.
1-продувочный вентиль; 2-предохранительный клапан; 3-водоуказательное стекло;
4-регулятор питания; 5-вентиль ввода химикатов; 6-обратный клапан; 7-вентиль насыщенного пара; 8-верхний барабан; 9-обдувочная линия; 10-вентиль перегретого пара; 11-спускной вентиль; 12-пароперегреватель; 13-вентили для спуска воды из котла; 14-нижний барабан; 15-кипятильные трубы; 16-экранный коллектор; 17-экранная труба; 18-водоопускная труба.
Паровой котел типа ДКВР с коротким верхним барабаном
1-нижний экранный коллектор; 2-потолочные экранные трубы; 3-верхний экранный коллектор; 4-выносной циклон; 5-пароперепускная труба; 6-верхний барабан; 7-кипятильные трубы; 8-нижний барабан.
Конструктивная схема котла ДКВР – 6,5 с газомазутной топкой.
Верхние концы труб заднего и бокового экранов завальцованы в верхний барабан, а нижние – в коллекторы. Фронтовой экран получает воду из верхнего барабана по отдельной не обогреваемой трубе, а задний экран – по перепускной трубе из нижнего барабана.
Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние, в следствии чего в задних трубах, расположенных на выходе из котла, вода идет не вверх, а вниз.
Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой, устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, в следствие чего первый ряд конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.
Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разделяющая его на 1 и 2 газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стенке.
В котлах с перегревом пара пароперегреватель устанавливается в первом газоходе после 2 – 3 ряда кипятильных труб (вместо части кипятильных труб).
Питательная вода подается в верхний барабан и в его водяном пространстве распределяется по перфорированной трубе.
Барабан оборудован устройствами для непрерывной продувки, предохранительными клапанами, водоуказательными приборами и сепарационными устройствами, состоящими из жалюзи и дырчатых листов.
Нижний барабан является шламоотстойником и из него по перфорированной трубе производится периодическая продувка. В нижнем барабане устанавливается труба для прогрева котла паром при растопке.
Газомазутные блочные котлы ДКВР-10 и ДКВР-20 с коротким верхним барабаном (рис.2 и рис.4) имеют особенности по сравнению с вышеописанными котлами.
В этих котлах применяется двух ступенчатая схема испарения. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, боковые экраны заднего топочного блока. Баковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа.
Верхние и нижние концы топочных экранов приварены к коллекторам (камерам), что обеспечивает разбивку на блоки, но увеличивает сопротивление циркуляционного контура. Для увеличения скорости циркуляции в контур введены не обогреваемые рециркуляционные трубы.
Трубы боковых экранов котла закрывают потолок топочной камеры. Нижние концы боковых экранных труб приварены к нижним коллекторам, т.е. трубы правого экрана приварены к правому коллектору, а трубы левого экрана – к левому коллектору.
Верхние концы экранных труб соединены с коллекторами иначе. Конец первой трубы правого экрана приварен к правому коллектору, а все остальные трубы приварены к левому коллектору. Таким же образом расположены концы экранных труб левого ряда, благодаря чему на потолке они образуют потолочный экран (рис 5).
Фронтовой и задний экраны закрывают часть фронтовой и задней стенки топки.
На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания.
Блок конвективного пучка котла ДКВР-20 включает верхний и нижний барабаны одинакового размера и пучок кипятильных труб пролетного типа с коридорами по краям, как у котлов производительностью 2,5;4;6,5;10 т/ч. Вторая часть конвективного пучка коридоров не имеет. Обе части имеют коридорное расположение труб с теми же шагами, что и у всех остальных котлов типа ДКВР.
Котел ДКВР-20-13
1-газомазутная горелка; 2-боковые экраны; 3-выносной циклон; 4-короб взрывного предохранительного клапана; 5-задний топочный блок; 6-конвективная поверхность нагрева (конвективный блок); 7-изоляция верхнего барабана; 8-нижний барабан; 9-задний экран.
Для улучшения омывания газами первой части пучка за 6 рядом труб должны быть установлены диафрагмы из шамотного кирпича, перекрывающие боковые коридоры. При отсутствии диафрагм температура за котлом может повыситься до 500˚C.
Питательная вода по питательным трубопроводам 15 поступает в верхний барабан 16, где смешивается с котловой водой. Из верхнего барабана по последним рядам труб конвективного пучка 18 вода опускается в нижний барабан 17, откуда по подпиточным трубам 21 направляется в циклоны 8. Из циклонов по опускным трубам 26 вода подается к нижним коллекторам (камерам) 24 боковых экранов 22 второй ступени испарения, пароводяная смесь поднимается в верхние камеры 10 этих экранов, откуда поступает по трубам 9 в выносные циклоны 8, в которых разделяется на пар и воду. Вода по трубам 31 опускается в нижние камеры 20 экранов, отсепарированный пар по перепускным трубам 12 отводится в верхний барабан. Циклоны (их 2) соединены между собой перепускной трубой 25.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Научно-технический прогресс, интенсификация производства, повышения его технического уровня и улучшений условий труда в значительной мере определяется развитием энергетики.
В промышленности используется более 50% всех видов энергоресурсов, в том числе до 65% вырабатываемой электроэнергии.
Соответственно большой роли энергетики в промышленном производстве современные промышленные предприятия имеют сложные и многообразные технологические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода.
В настоящее время на тепловых паротурбинных электростанциях вырабатывается более 80% электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в быту и производстве используется пар и подогретая паром или дымовыми газами вода, получаемая в котельных установках.
Первые паровые котлы в начале XIX в. вырабатывали пар давлением 0,5-0,6 МПа и имели производительность сотни килограммов в час. В настоящее время для производства пара применяются котлы, вырабатывающие пар с давлением до 25 МПа (и даже до 31 МПа) и температурой до 570°С и производительностью до 4000 т/ч.
В зависимости от назначения на промышленных предприятиях применяются автономные производственные и отопительные котельные на органическом топливе и котлы, использующие теплоту отходящих газов и другие тепловые отходы технологических агрегатов, а также котельные установки промышленных электростанций.
В котлах используются различные виды твердого, жидкого и газообразного топлива. В промышленности в качестве источника теплоты для выработки пара в котлах применяются также горючие отходы производства, теплота экзотермических реакций, выделяющаяся в процессе производства некоторых видов продукции, высокотемпературные газы от технологических агрегатов и теплота, передаваемая их охлаждаемым элементам, и др. для производства водяного пара обычно используются обработанная природная вода и конденсат от паротурбинных установок. Отходами производства пара являются охлажденные газообразные продукты сгорания, а при использовании твердого топлива также минеральные остатки в виде шлака и золы.
Имеются разнообразные конструкции котлов. Применяется, например, принудительная циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла с помощью специальных насосов. Испарительные поверхности котлов иногда выполняются в виде трубных поверхностей нагрева, размещенных за топочной камерой. В ряде случаев часть поверхности пароперегревателя размещается в топке, а экономайзер и воздухоподогреватель выполняются в несколько ступеней и т. д.
Современный котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, и защиту окружающей среды от вредных выбросов.
котел горение теплообмен тягодутьевой
Описание конструкции котельного агрегата
Рассматриваемый в данной работе котёл ДКВР начал выпускаться в начале сороковых годов и имел марку ДКВ (двухбарабанный котел водотрубный). По мере накопления опыта, в процессе изготовления и эксплуатации котел ДКВ подвергся реконструкции. При реконструкции была уменьшена длина топки, увеличено число рядов труб в конвективном пучке и уменьшен их шаг. Поэтому он стал именоваться ДКВР. Расшифровывается марка следующим образом: ДКВР - 2,5-13:
Д - двухбарабанный,
К - котел,
В-водотрубный,
Р - реконструируемый,
2,5 - паропроизводительность, т/ч,
13 - рабочее давление, МПа.
Котлы ДКВР по сравнению с другими котлами обладают рядом преимуществ: экономичностью и надежностью, компактностью, эластичностью, транспортабельностью, работают на любом топливе. Наряду с положительными сторонами имеется и характерный недостаток: большая требовательность к качеству воды, т.е. работа в безнакипном режиме. Несмотря на этот недостаток, котлы ДКВР нашли широкое применение и распространение.
Все котлы ДКВР имеют общую конструктивную схему. Это двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией, экранированной топкой, продольным расположением барабанов и коридорным расположением труб (кипятильных).
Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР - 2,5-13 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.
Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 2,5-13 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.
Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.
Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.
Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 512.5 мм.
В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан ввальцованы.
Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 130 мм.
Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 512.5 мм.
Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.
Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.
Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом (- от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.
Таблица 1.Исходные данные
Кроме заданных параметров котельный агрегат ДКВР - 2,5-13ГМ имеет следующие характеристики:
Таблица 2
|
Наименование |
Величина |
Размерность |
|
|
Коэффициент избытка воздуха в топочной камере |
|||
|
Скорость газов в конвективном пучке |
|||
|
Объём топочной камеры |
|||
|
Видимое теплонапряжение зеркала горения |
|||
|
Радиационная площадь поверхности нагрева |
|||
|
Температура газов на выходе из топочной камеры |
|||
|
Температура газов за котлом |
|||
|
Площадь поверхности нагрева водяного экономайзера |
|||
|
Температура газов за экономайзером |
|||
|
Расчётное сопротивление котла |
|||
|
Площадь колосниковой решетки |
|||
|
Расход топлива |
|||
|
Расчетный КПД котлоагрегата |
1 Материальный баланс процесса горения
Таблица 1.1 - Характеристика топлива (Волынское ГР)
В соответствии с данными таблицы 1.1 рассчитываем:
1. Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания:
Vє В = 0,0889 (C р + 0,375 S p ф +к) + 0,265 H р - 0,0333 O р;
Vє В = 0,0889 (55,5 + 0,375· 2,6) + 0,265· 3,7 - 0,0333· 7,5 = 5,75 м 3 /кг;
2. Теоретический объём азота в продуктах сгорания:
Vє N = 0,79Vє в + 0,8 ;
Vє N = 5,75+ 0,8· = 4,55 м 3 /кг;
3. Теоретический объём водяных паров:
Vє Н О =0,111· 3,7+0,0124· 10+0,0161· 5,75 = 0,62728 м 3 /кг;
4. Теоретический объём трёхатомных газов:
V RO = = 1,0538м 3 /кг;
Исходя из табличных значений, принимаем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки т = Ч =1,6. Величины присосов воздуха выбираем по таблице 3-4 :
Д 1кп = 0,05; Д 2кп = 0,1; Д эк = 0,1.
Коэффициент избытка воздуха перед каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к соответствующих присосов воздуха, т.е
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева определиться как
Действительный объем водяных паров
V Н О = Vє Н О +0,0161 (-1) Vє В, м 3 /кг;
Суммарный объём продуктов сгорания
V Г =V RO + Vє N + Vє Н О + (-1) Vє В, м 3 /кг;
Объёмная доля трёхатомных газов
Объёмная доля водяных паров
Суммарная объёмная доля
Подставляем заданные величины в выше приведенные формулы и все результаты расчётов заносим в таблицу 1.2.
Таблица 1.2
|
Vє В = 5,75 м 3 /кг; Vє N 2 = 4,55 м 3 /кг; V RO = 1,0538 м 3 /кг; Vє Н О = 0,62728 м 3 /кг |
||||||||
|
Рассчитываемая величина |
||||||||
Энтальпия дымовых газов определяется как
где - энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, представляющих собой смесь газов при температуре, определяется как
Соответственно энтальпия 1 кг трехатомных газов, азота и водяных паров;
Температура продуктов сгорания;
Коэффициент избытка воздуха после каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к соответствующих присосов воздуха, т.е.
Энтальпия теоретического количества воздуха, необходимого для горения, определяется как
Подставляем заданные величины в вышеприведенные формулы и все результаты расчётов заносим в таблицу 1.3.
Таблица 1.3
|
Темпе-ратура |
|||||||||||
Все рассчитанные значения зависимости температуры от энтальпии отобразим в I-T диаграмме:
Рис. 1 - I-и диаграмма
2 . Тепловой баланс котла
При тепловом расчёте котельного агрегата тепловой баланс составляется для определения к.п.д. брутто и расчётного расхода топлива. Для нахождения значений этих величин составим сводную таблицу 2.1, куда занесем все параметры и формулы, необходимые для их определения.
Таблица 2.1
|
N 0 п/п |
Определяемая величина |
Обозна-чение |
Размерность |
Источник определения |
||
|
Расчётная располагаемая теплота |
||||||
|
Низшая рабочая теплота cгорания топлива |
Табл. Расчетные характеристики некоторых твердых и жидких топлив |
|||||
|
Физическая теплота воздуха |
Q фв |
|||||
|
Тепломкость топлива |
Табл. Зависимость теплоемкости воздуха от температуры |
|||||
|
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания |
Табл. Расчетные характеристики слоевых топок с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной колосниковой решеткой |
|||||
|
Потеря тепла от химического недожога |
Характеристики котельного агрегата |
|||||
|
Потеря теплоты с уходящими газами |
||||||
|
Энтальпия уходящих газов |
По температуре уходящих газов °С по диаграмме |
|||||
|
Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах |
||||||
|
Энтальпия холодного воздуха |
3 . Расчёт теплообмена в топочной камере
При выполнении расчёта топочной камеры определяются температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решётки и топочного объёма при известных значениях объёма топочной камеры, степени её экранирования и площади лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также конструктивных характеристик труб экранных и конвективных поверхностей нагрева (диаметра труб, расстояния между осями труб s 1 и между рядами s 2). Расчёт сведем в таблицу 3.1, где найдём все необходимые характеристики топочной камеры.
Таблица 3.1
|
N 0 п/п |
Опреде-ляемая вели-чина |
Обозначение |
Размер-ность |
Источник определения |
||
|
Геометрические характеристики топочной камеры |
||||||
|
Объём топочной камеры |
||||||
|
Геометрические характеристики |
По чертежу и из приложения |
|||||
|
Площадь поверхности топочной камеры и камеры догорания |
||||||
|
Температура продуктов сго-рания на выходе из топки |
Предварительно задаёмся |
|||||
|
Энтальпия продуктов сго-рания на выходе из топки |
По температуре продуктов сгорания на выходе из топки из диаграммы |
|||||
|
Тепловыделение в топочной камере |
||||||
|
Средний коэффициент тепловой эффективности экранов |
||||||
|
Угловой коэффициент экрана |
По номограмме в зависимости от формы и взаимного расп. тел, |
|||||
|
находящихся в лучистом теплооб. друг с другом |
||||||
|
Эффективная толщина излучающего слоя |
||||||
|
Коэффициент ослабления лучей |
||||||
|
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами |
||||||
|
Объёмная доля водяных паров |
Таблица 1.2 |
|||||
|
Парциальное давление трёхатомных газов |
||||||
|
Давление в топочной камере котлоагрегата |
Принимается для агрегатов работающих без наддува |
|||||
|
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов |
Таблица 1.2 |
|||||
|
Температура продуктов сгорания на выходе из топки |
Так как полученное значение действительной температуры на выходе из топки °С по формуле 12 таблицы 3.1 отличается от принятого значения равного 800°С менее чем на 100°С, то расчёт топочной камеры считаем законченным.
4. Расчёт теплообмена в конвективных поверхностях нагрева
При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Расчёт выполняется для 1 кг сжигаемого топлива при нормальных условиях. Расчёт сведем в таблицу 4.1.1 и 4.2.1, где найдём все необходимые характеристики конвективных поверхностей нагрева.
Таблица 4.1.1Тепловой расчёт первого конвективного пучка
|
N 0 п/п |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Источник определения |
||
|
Геометрические характеристики 1-го конвективного пучка |
||||||
|
Площадь поверхности нагрева |
||||||
|
Площадь поверхности нагрева конвективного пучка |
Из характеристик котельного агрегата |
|||||
|
По чертежу |
||||||
|
Число труб, расположенных в 1-ом конвективном пучке |
По чертежу |
|||||
|
По чертежу |
||||||
|
По чертежу |
||||||
Относительный продольный |
||||||
|
Относительный поперечный шаг |
||||||
|
Наружный диаметр труб |
По чертежу |
Действительная температура продуктов сгорания после 1-го конвективного пучка определяется графически по ниже приведенному графику:
Рис. 4.1.1 - Графическое определение расчетной температуры продуктов сгорания после 1-го конвективного пучка
Из рисунка нашли = 510 о С. Т.к. входит в диапазон, то расчёт 1-го конвективного пучка считаем оконченным.
Таблица 4.2.1Тепловой расчёт второго конвективного пучка
|
N 0 п/п |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Источник определения |
||
|
Геометрические характеристики 2-го конвективного пучка |
||||||
|
Площадь поверхности нагрева |
||||||
|
Площадь поверхности нагрева конвективного пучка |
Из характеристики котельного агрегата |
|||||
|
Общее число труб, расположенных в газоходе |
По чертежу |
|||||
|
Число труб, расположен-ных в 1-ом конвективном пучке |
По чертежу |
|||||
|
Шаг кипятильных труб по длине котла |
По чертежу |
|||||
|
Шаг кипятильных труб по ширине котла |
По чертежу |
|||||
Относительный продольный |
||||||
|
Относитель-ный поперечный шаг |
||||||
|
Наружный диаметр труб |
По чертежу |
|||||
|
Живое сечение для прохода продуктов сгорания |
||||||
|
Размер газохода в расчётном сечении |
По чертежу |
Действительная температура продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка определяется графически по ниже приведенному графику:
Рис. 4.2.1. Графическое определение расчетной температуры продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка.
Из рисунка нашли = 380 о С. Т.к. входит в диапазон, то расчёт 2-го конвективного пучка считаем оконченным.
5 . Тепловой расчёт водяного экономайзера
В промышленных котлах, работающих при давлении пара до 2,6 МПа и паропроизводительности до 20 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только чугунного водяного экономайзера. Для котлового агрегата ДКВР - 2,5-13ГМ используется водяной экономайзер типа ЭП-2-94 с трубами системы ВТИ длиной 2 м. Характеристики труб приведём в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Таблица 5.2
|
N 0 п/п |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Источник определения |
||
|
Тепловосприятие водяного экономайзера |
||||||
|
Энтальпия газов перед экономайзером |
По температуре продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка из диаграммы = = 380°С |
|||||
|
Энтальпия газов после экономайзером |
По температуре уходящих газов °С из диаграммы |
|||||
|
Величина присоса воздуха в экономайзере |
||||||
|
Энтальпия теоретического объёма воздуха |
Таблица 2.1 |
Компоновка экономайзера будет иметь следующий вид:
Рис. 5.1. Компоновка экономайзера
6 . Проверка теплового баланса
При проверке теплового баланса определяют его невязку, которая не должна превышать:
Т. о имеем
Можем считать произведенный расчет верным.
7 . Аэродинамический расчёт котельного агрегата
Целью аэродинамического расчёта котельной установки является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения тяговой и дутьевой систем и перепада давлений в газовом и воздушном трактах. Для определения полного давления найдем сопротивление поперечно омываемых пучков труб и местные сопротивления, результаты расчётов которых занесём в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
|
N 0 п/п |
Определяемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Источник определения |
||
|
Сопротивление поперечно омываемых пучков гладких и ребристых труб |
||||||
|
Сопротивление поперечно омываемых пучков гладких труб 1-го конвективного пучка |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Средняя температура газа в 1-ом конвективном пучке |
||||||
|
Коэффициент |
||||||
|
Число Рейнольдса |
||||||
|
По таблице в зависимости от = 686,55°С |
||||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Средний массовый состав дымовых газов |
Характеристика дымовых газов |
|||||
|
Сопротивление поперечно омываемых пучков гладких труб 2-го конвективного пучка |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Средняя температура газа во 2-ом конвективном пучке |
||||||
|
Коэффициент сопротивления гладкотрубного коридорного пучка |
||||||
|
Коэффициент сопротивления, отнесённый к одному ряду пучка |
||||||
|
Число Рейнольдса |
||||||
|
Кинематический коэффициент вязкости |
По таблице в зависимости от = 445°С |
|||||
|
Число рядов труб по глубине пучка |
По чертежу котельного агрегата |
|||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Сопротивление поперечно омываемых пучков ребристых труб водяного экономайзера |
||||||
|
Сопротивление одного ряда коридорного пучка ребристых труб |
||||||
|
Поправка на экв-й диаметр сжатого поперечного сечения пучка |
По графику в зависимости от |
|||||
|
Поправка на длину труб |
По графику в зависимости от |
|||||
|
Поправка на коэффициент |
По графику в зависимости от |
|||||
|
Поправка на число рядов труб |
Принимается |
|||||
|
Число рядов труб по глубине пучка |
В нашем случае |
|||||
|
Сопр. одного ряда корид. пучка труб по графику |
По графику в зависимости от = 7,95 м/с и = 257,5 о С |
|||||
|
Расчётная скорость газов |
Определено выше в табл. 5.2 (формула 5) |
|||||
|
Средняя температура газа в водяном экономайзере |
Определено ранее |
|||||
|
Местные сопротивления |
||||||
|
Сопротивление 1-го поворота |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Сопротивление 2-го и 3-го поворотов |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Коэффициент местного сопротивления |
||||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Сопротивление 4-го и 5-го поворотов |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Коэффициент местного сопротивления |
Принимается в зависимости от угла поворота, в данном случае 180 |
|||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Сопротивление 6-го и 7-го поворота |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Коэффициент местного сопротивления |
Принимается в зависимости угла поворота, в данном случае 180 |
|||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Сопротивление 8-го поворота |
||||||
|
Расчётная скорость газов |
||||||
|
Коэффициент местного сопротивления |
Принимается в зависимости угла поворота, в данном случае 90 |
|||||
|
Плотность протекающей среды |
||||||
|
Разряжение топки |
Принимаем в диапазоне 20ч30 Па |
|||||
|
Общее сопротивление |
136,48+68+25= |
8 . Выбор тягодутьевых устройств
Выбор тягодутьевых устройств осуществляем в зависимости от вида котла, в нашем случае ДКВР - 2,5-13 (табл. 8.19 ):
Таблица 8.1
Список используемых источников
1 Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Энергоатом - издат, 1989.
2 Аэродинамический расчёт котельных установок (нормативный метод) / Под ред. С.И. Мочана. - Л.: Энергия, 1977.
3 Мигуцкий Е.Г. Котельные установки промышленных предприятий. Методическое пособие к выполнению курсового проекта - М.: БНТУ, 2007.
4 Роддатис К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Принципиальное устройство парового котла ДЕ-6,5-14ГМ, предназначенного для выработки насыщенного пара. Расчет процесса горения. Расчет теплового баланса котельного агрегата. Расчет топочной камеры, конвективных поверхностей нагрева, водяного экономайзера.
курсовая работа , добавлен 12.05.2010
Принципиальное устройство парового котла ДЕ, предназначеного для выработки насыщенного пара. Расчет процесса горения. Тепловой баланс котла. Расчет топочной камеры, конвективных пучков, экономайзера. Расчет и выбор тягодутьевых устройств и дымовой трубы.
курсовая работа , добавлен 11.06.2010
Расчет объема продуктов сгорания и воздуха. Тепловой баланс, коэффициент полезного действия и расход топлива котельного агрегата. Тепловой расчет топочной камеры. Расчет конвективных поверхностей нагрева и экономайзера. Составление прямого баланса.
курсовая работа , добавлен 05.08.2011
Расчет топочной камеры котельного агрегата. Определение геометрических характеристик топок. Расчет однокамерной топки, действительной температуры на выходе. Расчет конвективных поверхностей нагрева (конвективных пучков котла, водяного экономайзера).
курсовая работа , добавлен 06.06.2013
Технические характеристики котла ТГМ-151. Расчёт теплового баланса котельного агрегата. Конструкция топочной камеры. Схема внутрибарабанных устройств. Назначение регенеративного воздухоподогревателя и пароохладителя. Устройство водяного экономайзера.
курсовая работа , добавлен 31.03.2018
Назначение и параметры котельного агрегата. Описание пароводяного тракта, поверхности нагрева. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла и топочной камеры. Расчет водяного экономайзера, уточнение теплового баланса.
курсовая работа , добавлен 16.06.2014
Тепловой баланс котельного агрегата, расчет теплообмена в топке и теплообмена пароперегревателя. Теплосодержание газов на входе и выходе, коэффициент теплоотдачи конвекцией. Расчет водяного экономайзера, воздухоподогревателя, уточнение теплового баланса.
практическая работа , добавлен 20.06.2010
Сведения о топке и горелке котла. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание. Тепловой расчет топки. Расчет сопротивления газового котла, водяного экономайзера, газоходов, дымовой трубы. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора.
курсовая работа , добавлен 06.05.2014
Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.
дипломная работа , добавлен 15.11.2011
Описание конструкции котла и топочного устройства. Расчет объемов продуктов сгорания топлива, энтальпий воздуха. Тепловой баланс котла и расчет топочной камеры. Вычисление конвективного пучка. Определение параметров и размеров водяного экономайзера.
Технические характеристики котлов ДКВр
|
Наименование показателей |
Котел ДКВР 2,5-13 ГМ |
Котел ДКВР 4-13 ГМ |
Котел ДКВР 6,5-13 ГМ |
Котел ДКВР 10-13 ГМ |
Котел ДКВР 20-13 ГМ |
|
Паропроизводительность, т/ч |
|||||
|
Давление пара, МПа |
|||||
|
Температура пара, °С |
до 194 |
до 194 |
до 194 |
до 194 |
до 194 |
| Расход топлива | |||||
|
Газ |
280 |
446 |
721 |
1 105 |
2 060 |
|
КПД, % |
|||||
|
Экономайзер чугунный |
ЭБ2-94И |
ЭБ2-142И |
ЭБ2-236И |
ЭБ1-330И |
ЭБ1-646И |
|
Вентилятор |
ВДН 8-1500 |
ВДН 10-100 |
ВДН 8-1500 |
ВДН 11,2-1000 |
ВДН 12,5-1000 |
|
Дымосос |
ВДН 9-1000 |
ДН 9-1000 |
ВДН 10-1000 |
ДН 12,5-1000 |
ДН 13-1500 |
| Габаритные размеры котла, мм | |||||
|
Длина |
4 180 |
5 518 |
5 780 |
8 850 |
11 500 |
|
Масса котла ДКВР, кг |
6 886 |
9 200 |
11 447 |
15 396 |
44 634 |
Котлы ДКВР имеют экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. Для устранения затягивания пламени в пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом топочная камера котлов ДКВр-2,5 ; ДКВр-4 и ДКВр-6,5 делится шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. На котлах ДКВр-10 камера догорания отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов ДКВР также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания.
Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучках при поперечном омывании труб.
Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла ДКВР - асимметричные. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб.
Котлы ДКВР имеют два барабана - верхний (длинный) и нижний (короткий) - и трубную систему.
Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб шарошками на днищах имеются овальные лазы размером 325Ѕ400 мм.
Барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давления 1,4 и 2,4 МПа (14 и 24 кгс/см2) изготовляются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 и 20 мм. Экраны и кипятильные пучки котлов ДКВР выполняются из стальных бесшовных труб.
Для удаления отложений шлама в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32х3 мм.
Пароперегреватели котлов ДКВр, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.
Пароперегреватели - одноходовые по пару - обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвижной.
Котлы ДКВР имеют следующую циркуляционную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - из опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан.
Все котлы ДКВР снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.
Котлы ДКВр-2,5, ДКВр-4 и ДКВр-6,5, поставка которых может осуществляться одним транспортабельным блоком и в разобранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката. Котел ДКВр-10 опорной рамы не имеет. Неподвижной, жестко закрепленной точкой котла ДКВР является передняя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Камеры боковых экранов крепятся к опорной раме.
Котел ДКВР снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. На котлах (ДКВр) устанавливается следующая арматура: предохранительные клапаны, манометры и трехходовые краны к ним; рамки указателей уровня со стеклами и запорными устройствами указателей уровня; запорные вентили и обратные клапаны питания котлов; запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя; запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателей); запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями); запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего барабана при растопке котлов (для котлов ДКВр-10); вентили для спуска воды из нижнего барабана; запорные вентили на линии ввода химикатов; вентили для отбора проб пара. Для котлов ДКВр-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана.
Для обслуживания газоходов на котлах ДКВР устанавливается чугунная гарнитура.
Многочисленные испытания и длительный опыт эксплуатации большого числа котлов ДКВр подтвердили их надежную работу на пониженном по сравнению с номинальным давлении. Минимальное допустимое давление (абсолютное) для котлов ДКВр-2,5; ДКВр-4; ДКВр-6,5 ; ДКВр-10 равно 0,7 МПа (7 кгс/см2). При более низком давлении значительно возрастает влажность вырабатываемого котлами пара, а при сжигании сернистых топлив (Sпр > 0,2%) наблюдается низкотемпературная коррозия.
С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлениях. Элементы котлов рассчитаны на рабочее давление 1,4 МПа (14 кгс/см2), безопасность их работы обеспечивается установленными на котле предохранительными клапанами.
С понижением давления в котлах ДКВР 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 более 20оС, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.
Для комплектации котлов ДКВр-2,5; ДКВр-4; ДКВр-6,5 и ДКВр-10 при сжигании газа и мазута применяются двухзонные вихревые газомазутные горелки типа ГМГ-м (по 2 горелки на котле).
Котлы ДКВр, работающие на мазуте, комплектуются чугунными экономайзерами,
при использовании только природного газа для комплектации котлов могут
использоваться стальные экономайзеры.
Стационарные паровые котлы ДКВР (двухбарабанные котлы водотрубные, реконструированные) предназначены для производства насыщенного или перегретого пара. Котлы выпускаются паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч в основном на рабочее давление 1,27 МПа (13 кгс/см2) для производства насыщенного пара и с пароперегревателем (кроме котлов паропроизводительностью 2,5 т/ч) для производства перегретого пара с температурой 250°С. Кроме того, котлы паропроизводительностью 6,5; 10 и 20 т/ч изготовляются на давление 2,25 МПа (23 кгс/см2) для производства перегретого пара до 370°С, а котлы паропроизводительностью 10 т/ч — также на давление 3,82 МПа (39 кгс/см2) для производства пара, перегретого до 440°С.
Типоразмеры выпускаемых в настоящее время котлов ДКВР
и их основные параметры приведены в таблице.
Типоразмеры котлов ДКВР
| Производительность, т/ч | Избыточное давление пара, кгс/см3 | |||
| 13 | 23 | |||
| насыщенный пар | перегретый пар (250°С) | насыщенный пар | перегретый пар (370 °С) | |
| 2,5 | ДКВР -2,5-13 | - | - | - |
| 4 | ДКВР -4-13 | ДКВР -4-13-250 | - | - |
| 6,5 | ДКВР -6,5-13 | ДКВР -6,5-13-250 | ДКВР -6,5-23 | ДКВР -6,5-23-370 |
| 10 | ДКВР -10-13 | ДКВР -10-13-250 | ДКВР -10-23 | ДКВР -10-23-370 |
| 20 | ДКВР -20-13 | ДКВР -20-13-250 | ДКВР -20-23 | ДКВР -20-23-370 |
Примечания:
1. Котлы типов ДКВР -10-13 с пароперегревателем и без него в низкой компоновке не являются серийными. Компоновка котлов и поставка их должны согласовываться с заводом.
2. Расчетная температура питательной воды принимается равной 100°С.
| Топочное устройство | Рекомендуемый вид топлива | Топочное устройство | Рекомендуемый вид топлива |
| ПМЗ-РПК | Бурый и каменный уголь (кроме антрацитов) | ЦКТИ системы Померанцева | Дробленые отходы древесины и дре-весная кора с WB<55% |
| ПМЗ-ЛЦР | |||
| ПМЗ-ЧЦР | |||
| ЧЦР | Антрацит марок АС и AM | АКТИ системы Шершнева | Фрезерный торф с WP<55% |
Паровые котлы ДКВР могут быть использованы как водогрейные . Для этого над котлом устанавливают стандартный пароводяной подогреватель (бойлер), который включается в его циркуляцию, при этом в днище нижнего барабана вваривают дополнительный штуцер для отвода конденсата из бойлера.
Для котлов ДКВР -2,5; ДКВР -4 и ДКВР -6,5 применяют также внутрибарабанные бойлеры с прямыми латунными трубками диаметром 16X1 мм, устанавливаемые в паровом пространстве верхнего барабана.
При этом и другом способах котел работает как паровой по замкнутой схеме и температура стенок поверхностей нагрева получается выше температуры точки росы, что предохраняет их от газовой коррозии.
При переводе котлов ДКВР на водогрейный режим хвостовые поверхности нагрева необходимо выполнять в виде теплофикационного экономайзера или воздухоподогревателя.
Для обеспечения необходимого напора ось выносного теплообменника должна располагаться выше оси верхнего барабана котла не менее чем на 1,5 м.
При работе котлов ДКВР
в водогрейном
режиме их теплопроизводительность (мощность) соответствует величинам, приведенным в таблице.
Тепло-производительность (мощность) котлов ДКВР при работе в водогрейном режиме
| Тип котла | При работе на твердом топливе | При работе на газе и мазуте | ||
| мощность, кВт | теплопроизвонительность, Гкал/ч | мощность, кВт | теплопроизводительность, Гкал/ч | |
| ДКВР -2,5-13 | 1745 | 1,5 | 2 440 | 2,1 |
| ДКВР -4-13 | 2910 | 2,5 | 4 070 | 3,5 |
| ДКВР -6,5-13 | 4650 | 4 | 6510 | 5,6 |
| ДКВР -10-13 | 7560 | 6,5 | 10 580 | 9,1 |
Эти теплопроизводительности «соответствуют номинальной паропроизводительности котла на твердом топливе и повышенной на 40%—на газе и мазуте.
Все котлы на давление 13 кгс/см2 унифицированы по мощности и выполняются по единой конструктивной схеме: с продольным расположением верхнего и нижнего барабанов, полностью экранированной топочной камерой и многотипными. У котлов этой серии верхний барабан выполнен более длинным, чем нижний. Внутренний диаметр барабанов на давление 13— 23 кгс/см2 равен 1000 мм. Барабаны котла соединены между собой пучком стальных труб диаметром 51X2,5 мм, образующих развитую конвективную поверхность нагрева. Трубы расположены в коридорном порядке с шагом в продольном направлении, равным 100 мм, и поперечном — 110 мм, и своими концами развальцованы в барабанах. Конвективный пучок разделен поперечной перегородкой на две части, образуя два горизонтальных газохода.
Котел имеет экранированную топку из труб диаметром 51х2,5 мм, расположенную под передней частью верхнего барабана. Трубы боковых экранов ввальцованы одним концом в верхний барабан, а другим приварены к нижним коллекторам.
Топочная камера котла состоит из двух частей: собственно топки и камеры догорания, которая образуется путем выкладывания шамотной стенки на заднем топочном пороге. Камера догорания служит для удлинения пути дымовых газов, благодаря чему устраняется возможность затягивания пламени в конвективный пучок и улучшаются условия для догорания уноса.
Пароперегреватель выполняется - из стальных цельнотянутых труб (сталь 10) диаметром 32X3 мм.
Для очистки наружных поверхностей нагрева применяется стационарный обдувочный прибор, обдувочные трубы которого выполнены из стали Х25Т. Обдувают поверхности насыщенным или перегретым паром.
Котлы , работающие на твердом топливе, оборудуют устройством для возврата уноса в топку .
Температура газов за котлами паропроизводительностью 2,5—10 т/ч в среднем равна: при работе на твердом топливе 310—345°С, на газе 300—325°С и на мазуте 350—400°С.
Верхний предел температур следует принимать для котлов с пароперегревателем. Для мазута и газа температуры приведены при работе котлов с увеличенной паропроизводительностью на 50%. При установке экономайзера температура уходящих газов снижается до 140—180°С.
Перед сжиганием в котлах сернистого мазута к нему необходимо добавлять жидкую присадку ВНИЦНП-106. При этом котлы должны работать при давлении не ниже 0,49—0,59 МПа (5—6 кгс/см2).
На котлах ДКВР устанавливается регулятор питания для автоматического регулирования уровня воды в верхнем барабане в пределах ±60 мм от среднего уровня, а также звуковая сигнализация.
Для сжигания газа или мазута в комплекте с котлами ДКВР поставляются газомазутные горелки типа ГМГ. Горелки устанавливаются на фронтовой стенке топочной камеры котла и предназначены для сжигания газа с теплотой сгорания QHг=3500—8000 ккал/м3 (при нормальных условиях) и мазута марок 40 и 100.
