Поверочный расчет котла БКЗ-420-140. КУиПГ. Иркутский национальный исследовательский технический университет институт энергетики
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт энергетики Кафедра теплоэнергетики Допускаю к защите Руководитель________ Проверочный тепловой расчет котла БКЗ-420-140 при сжигании азейского угля ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине Котельные установки и парогенераторы 1.011.00.00 ПЗ Выполнил студент группы _______ Нормоконтроль _______ Курсовая работа защищена с оценкой___________________________  Иркутск 2021 г.Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский национальный исследовательский технический университет ЗАДАНИЕ НА КУРСОВое проектирование
Графическая часть на 2 листах. Дата выдачи задания «______» ________________ 2021 г. Задание получил подпись И.О. Фамилия Дата представления проекта руководителю « 15 » декабря 2021 г. Руководитель курсового проектирования  подпись И.О. Фамилия Содержание Введение 7 1 Краткое описание котла 8 1.1Топочная камера 9 1.2Барабан и сепарационные устройства 10 1.3Пароперегреватель 13 1.3.1 Регулирование температуры перегретого пара. 15 1.4 Конвективная шахта 16 1.5 Очистка поверхностей нагрева 17 1.6 Установка непрерывного шлакоудаления 17 1.7 Система пылеприготовления 17 2 Исходные данные для теплового расчета котла БКЗ-420-140 20 3 Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания 21 4 Расчет котла БКЗ-420-140 22 4.1 Расчеты объемов воздуха и продуктов сгорания 22 4.2 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания 23 4.3 Тепловой баланс котла 24 5 Расчет поверхностей нагрева котла 27 5.1 Расчет воздухоподогревателя 27 5.2 Расчет водяного экономайзера 1 ступени 34 № 34 Наименование величины 34 5.3 Расчет водяного экономайзера 2 ступени 40 № п/п 41 5.4 Расчет топочной камеры 48 49 5.5 Расчет радиационного пароперегревателя 54 № 54 Наименование величины 54 1 54 2 54 5.6 Расчет конвективного пароперегревателя 1 ступени 56 № 56 Наименование величины 56 1 56 2 56 1 56 Диаметр труб 56 2 57 Живое сечение для прохода газов 57 3 57 Живое сечение для прохода пара 57 4 57 Шаги труб 57 5 57 Эффективная толщина излучающего слоя 57 6 57 Относительный шаг 57 7 57 Относительный шаг 57 8 57 Число труб в ряду по ходу газа 57 9 57 Число пакетов по ширине котла 57 10 57 Поверхность нагрева 57 1 57 2 57 11 57 Температура газов на выходе из пароперегревателя 57 12 57 Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя 57 13 57 Теплосодержание пара на входе в пароперегреватель 57 14 58 Давление пара на входе в пароперегреватель 58 15 58 Температура пара на входе в пароперегреватель 58 16 58 Температура газов на входе в пароперегреватель 58 17 58 Энтальпия газов на входе 58 18 58 Тепловосприятие пароперегревателя по балансу 58 19 58 Теплосодержание пара на выходе 58 1 58 2 58 20 58 Температура пара на выходе из ступени 58 21 58 Температурный напор на входе газов 58 22 58 23 58 24 59 25 59 26 59 27 59 28 59 29 59 30 59 1 59 2 59 31 59 Средняя скорость пара 59 32 59 Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару 59 33 59 Коэффициент тепловой эффективности 59 34 60 Температура загрязненной стенки 60 35 60 Суммарная поглощательная способность 60 36 60 Объем газов на 1 кг топлива 60 37 60 Объемная доля водяных паров 60 38 60 Концентрация золы в дымовых газах 60 39 60 Скорость газов 60 40 60 Коэффициент теплоотдачи конвекцией 60 1 60 2 60 41 60 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами 60 42 61 Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами 61 43 61 Коэффициент поглощения продуктов сгорания 61 44 61 Критерий Бугера 61 45 61 Эффективное значение критерия Бугера 61 46 61 Степень черноты 61 47 61 Коэффициент теплоотдачи излучением 61 1 61 2 61 48 61 Поправка на излучение газовых объемов 61 49 61 Коэффициент использования 61 50 62 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 62 51 62 Коэффициент теплопередачи 62 52 62 Тепловосприятие ступени по уравнению теплопередачи 62 5.7 Расчет ширмового пароперегревателя 1 ступени 65 5.8 Расчет ширмового пароперегревателя 2 ступени 66 5.9 Расчет конвективного пароперегревателя 3,4 ступени 76 6 Результаты теплового расчета котла БКЗ 420-140 82 7 Невязка теплового баланса 83 Заключение 84 Список использованных источников 85 Введение Котельная установка как основной объект тепловой электрической станции представляет собой комплекс оборудования, предназначенный для выработки водяного пара, потребляемого паровыми турбинами, приводящими во вращение электрические генераторы. Основным агрегатом котельной установки является паровой котел. Целью данного курсового проекта является поверочный тепловой расчет котельного агрегата БКЗ-420-140 с определением его пригодности для работы с данными условиями и топливом. Поверочный расчет котла выполняется для существующей конструкции с целью определения показателей ее работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузки или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева. Тепловой расчет котельного агрегата выполняется на заданные условия: бурый уголь Азейского месторождения, температура питательной воды, холодного воздуха и температура уходящих газов. В настоящем проекте приведены рекомендации, осуществление которых необходимо при переходе на данный вид топлива. Курсовой проект состоит из пояснительной записки, которая включает в себя описание котельного агрегата, топливо, определение теплового баланса, расчет каждой поверхности нагрева. 1 Краткое описание котла Котельный агрегат БКЗ-420-140 однобарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией предназначен для сжигания Азейских бурых углей. Чертеж котла представлен на рисунке 1. Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Топочная камера размещена в первом (восходящем) газоходе. В верхнем (поворотном) газоходе расположен пароперегреватель, во втором (нисходящем) газоходе расположен водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Водяной объем котла – 120 м3; паровой объем котла – 95 м3.  Рисунок 1 – Котел БКЗ-420-140 Топочная камера Топочная камера открытого типа призматической формы, полностью экранирована трубами 60×5,5 мм (сталь 20) с шагом 64 мм. Боковые стенки поворотного газохода экранируют испарительные поверхности (укороченные панели). Фронтовой и задний экраны в нижней части образуют скаты (холодной) воронки.  В верхней части топки, трубы заднего экрана образуют аэродинамический козырек, который предназначен для улучшения аэродинамики газового потока на выходе из топки и для частичного затемнения ширм пароперегревателя. Каждая четвертая труба заднего экрана имеет вертикальный обвод, где установлена дроссельная шайба диаметром 10 мм для выравнивания расходов пароводяной смеси между прямыми и гнутыми участками экранных труб, с целью уменьшения гидравлической и тепловой разверки. Пароотводящие трубы заднего экрана проходят внутри газохода и служат подвесками заднего экрана. Остальные топочные блоки и все испарительные поверхности подвешены за верхние коллекторы к топочной раме. Верх топки и поворотного газохода экранированы трубами потолочного пароперегревателя. При нагревании все экраны топочной камеры и все испарительные блоки свободно расширяются вниз и к фронту котла, а испарительные панели вниз и от заднего экрана к конвективной шахте. Жесткость по периметру обеспечивается поясами жесткости через 3300 мм по высоте. Для достижения большей плотности топочная камера с испарительными поверхностями снаружи по трубам обшита металлическим листом, толщиной 3 мм. Сверху листа наложена тепловая изоляция, состоящая из 2-х слоев совелитовых плит, укрепленная сверху сеткой. Снаружи по сетке нанесена газонепроницаемая обмазка, покрытая двумя слоями стеклоткани, пропитанной эпоксидной шпаклевкой. Для снижения тепловых потерь в окружающую среду от коллекторов пароперегревателя и с целью обеспечения доступа к ним при ремонте над пароперегревателем выполнена тепловая камера. Водоопускная система выполнена в виде стояков Ø219×18 мм. (сталь 20), отнесенных с целью обеспечения доступа при ремонте в сторону от топочной камеры и каркаса котла. Для питания задних экранов топки, стояки в трех местах пересекают нижнюю часть холодной воронки, образуя специальные экранированные рассекатели шлаковых бункеров. Кроме того, эти стояки используются для связи между собой скатов (холодной) воронки. На фронтовой стене топочной камеры установлены в два яруса 8 вихревых, двухпоточных пылеугольных горелок. Горелки верхнего яруса находятся на отметке 14250 мм, нижнего– 10950 мм. Для уменьшения присосов воздуха горелки приварены к экранам и при тепловых расширениях перемещаются вместе с ними. Для растопки котла установлено 8 мазутных форсунок парового распыливания, встроенных в основные горелки. Производительность каждой форсунки составляет 1175 кг/час при давлении пара 13 кг/см2 и мазута 4-5 кг/см2. Топка в горизонтальном сечении по осям труб противоположенных экранов имеет следующие размеры: 7744 × 15104 мм. Объем топочной камеры составляет 2463 м3. Поверхность нагрева экранов – 1313 м2. Барабан и сепарационные устройства Котлоагрегат имеет один барабан, изображенный на рисунке 2, предназначенный для разделения пароводяной смеси и барботажной промывки насыщенного пара питательной водой, с внутренним диаметром 1600 мм, выполненный из стали 16 ГНМА. Длина барабана 19405 мм. Толщина стенки барабана 115 мм.  1 – питательная вода; 2 – промывочный лист; 3 – линия ввода фосфатов; 4 – циклон; 5 – антикавитационная решетка; 6 – водоопускная труба; 7 – аварийный сброс; 8 – сливной лоток; 9 – линия разогрева барабана; 10 – пароподводя-щая труба; 11 – линия разогрева барабана; 12 – жалюзийная решетка; 13 – отвод пара. Рисунок 2 – Устройство барабана Средний (нулевой) уровень воды в барабане находится на 200 мм ниже геометрической оси барабана. Отклонение уровня в период работы котла не должно превышать ±50 мм от среднего уровня. Для предупреждения перепитки котла в барабане установлена труба аварийного слива диаметром 133х13 мм. Для обеспечения равномерного прогрева барабана при растопках предусмотрен паровой разогрев барабана от работающих котлов с давлением 40-150 кг/см2. Для ввода и раздачи фосфатов внутри барабана имеется перфорированная раздающая труба. На котле применена схема двухступенчатого испарения с выносными циклонами. Вся питательная вода после водяного экономайзера поступает в раздающие короба барабана по 4-ем трубам диаметром 133×10 мм, из которых направляется на промывочные листы, протекает по ним и сливается в водяной объем барабана. Сепарационные устройства первой ступени испарения расположены в барабане и представляют собой сочетание внутрибарабанных циклонов (72 шт.) и дырчатых листов. Пароводяная смесь из экранов первой ступени испарения поступает во внутрибарабанные циклоны, где происходит разделение влажного насыщенного пара и воды, котловая вода через гидрозатвор сливается в водяной объем барабана, а пар направляется к промывочным листам, где осуществляется его барботажная промывка питательной водой, после промывки происходит сепарация пара в паровом объеме барабана и дырчатом потолке. Отделившийся от влаги пар по 10-ти пароотводящим трубам диаметром 159х14 (сталь 20) направляется в пароперегреватель. В нижней части барабана над водоопускными трубами расположен антикавитационный дырчатый лист, препятствующий образованию воронок в водоопускных трубах и попадания пара в них. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны, выполненные из труб диаметром 426х36 мм (сталь 20), расположенные блоками (по 3 в каждом блоке) на боковых сторонах котла. В верхней части циклона имеется перфорированный пароприемный потолок для выравнивания подъемной скорости пара по всему поперечному сечению циклона. В нижней части расположена антикавитационная крестовина, препятствующая образованию воронок в опускных трубах. Пар из второй ступени испарения (из циклонов) по шести трубам поступает под промывочный лист 1-й ступени испарения (в барабан котла) для промывки. Циркуляционная схема котла показана на рисунке 3, она предусматривает глубокое секционирование экранов и испарительных блоков на самостоятельные контуры, что повышает надежность циркуляции. Всего на котле 22 контура циркуляции: 16 контуров расположены в топочной камере, 6 - в поворотном газоходе (укороченные панели). Во вторую ступень испарения включены средние блоки боковых экранов. Для обеспечения нормального солевого режима на котле предусмотрены: линии выравнивания кратности солесодержания воды по ступеням испарения, эти линии соединяют водяной объем левых выносных циклонов с нижним коллектором среднего правого бокового (соленого) экрана топочной камеры и водяной объем правых выносных циклонов с нижним коллектором среднего левого бокового (соленого) экрана топочной камеры. линии непрерывной продувки котловой воды из выносных циклонов для котла ст.№2,3 и из нижних коллекторов соленых средних боковых экранов для котла ст.№1,4. Контроль за уровнем воды в барабане в период работы производится по двум водоуказательным приборам прямого действия (водоуказательные колонки).  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||