Курсовая_работа_по_котельным_установкам-27_11_2016. Курсовая работа по котельным установкам

• Название: Курсовая работа по котельным установкам
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 38.32 Kb.
• Имя файла: Курсовая_работа_по_котельным_установкам-27_11_2016.doc
• Тип: Курсовая; #674235

Курсовая работа по котельным установкам

от CloudySoccer91473 | skachatreferat.ru

Содержание

Введение
1. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
1.1 Определение состава топлива и теплоты сгорания
1.2 Расчет объёмов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания
1.3 Расчет температуры горения
1.4 Составление теплового баланса с определение КПД установки и расхода топлива
2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК
2.1 Расчет топочных камер
2.2 Расчет конвективных пучков котла
2.3 Расчет водяного экономайзера
2.4 Расчет дымососа

3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Паровой котел ДКВР 6,5-13.

Первое число после наименования котла обозначает производительность, т/ч.

Второе число – давление пара в барабане котла, кгс/см2.

Котлы ДКВР состоят из следующих основных частей: двух брабанов (верхний и нижний); экранных труб; экранных коллекторов ( камер ).

Барабаны котлов на давление 13 кгс/см2 имеют одинаковый внутренний диаметр ( 1000 мм ) при толщине стенок 13 мм.

Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы. Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательнх 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 водяном пространствеверхнего барабана находяться питательная труба; в паровом объёме – сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер дя спуска воды.

Боковые экранные коллекторы расположены аод выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стенок обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экраннах 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 котлов ДКВР изготавливают из стали 51-2.5 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 51-2.5 мм. Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР приклеплены к нижнему 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, вследствии чего в задних трубах расположены на выходе их котла вода идет не вверх, а в низ.

Топочная камера в целях затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом ( Q4 – 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 способствуеттеплоотдаче в конвективном пучке.

1. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
1.1 Определение состава топливаи теплоты сгорания.

Для работы котельной установки назначаем твердое топливо, любое другое топливо резервное. Состав твердого топлива назначем по справочнику «Основы проектирования котельных установок» Ю.Л. Гусева.

Район месторождения: Донецкий бассейн
Марка: «Д»
Состав топлива:
СР = 50,6%
НР = 3,7%
ОР = 8%
NP = 1,1%
SP = 4%
AP = 19,6%
WP = 13%

QP = 4900 ккал/кг

Выход летучих веществ: 43%

Средняя температура плавления золы: 1200оС

Характеристика кокса: спекшийся

Теплота сгорания твердого топлива поределяеться по формуле Д.И. Менделеева:

Qн = 339 ∙ СР + 1030 ∙ НР – 109 ∙ (ОР - SP ) – 25 ∙ WP ,

Где Qн – низшая теплота сгорания, кДж/кг;

СР, НР, ОР, NP, SP, AP и WP – содержание указанных элементов в составе топлива по массе, %

Qн = 339 ∙ 50,6 + 1030 ∙ 3,7 – 109 ∙ (8 – 4) – 25 ∙ 13 = 21202,4

1.2 Расчет объёмов, энтольпий воздуха и продуктов сгорания
1.2.1 Определение количества воздуха необходимого для сжигания 1 кг топлива и состава, и количества продуктов сгорания выполняем с помощью таблицы 1

Принимаем коэффициент избытка (1,2 – 1,5)

α т = 1,3

Для проверки правильности расчета составляем материальный баланс процесса горения (таблица 2)

Таблица 2 – Материальный баланс горения твердого топлива

Поступило, кг
Получено, кг
Топливо – 100
Воздух:
О2 = α т ∙ ∑ О2m × 32 = 1,3 ∙ 5 × 32 = 208
N2 = α т ∙ ∑ N2 m × 28 = 1,3 ∙ 18,81 × 28 = 684,68
CO2 = CO2m × 44 = 4,21 × 44 = 185,24
H2O = H2O2m × 18 = 2,57 × 18 = 46,26
SO2 = SO2m × 64 = 0,12 × 64 = 7,48
О2 = (α т – 1) ∙ ∑ О2 ×32 = 1,5 × 32 = 48
N2 = α т ∙ ∑ N2 m × 28 + N2 m × 28 = 24,48 × 28 = 685
A = A из топлива
∑прихода = 992,68
∑расхода = 1018


В результате горения топлива имеем:

Qн= 21202,4 кДж/кг

Количество воздуха сжигания

ν в = 6,93 %
CO2 = 12,94 %
H2O = 7,9 %
SO2 = 0,28 %
О2 = 4,69 %
N2 = 74,27 %
t д = 1400°С
ν д.г. = 7,28 %


1.3 Расчет температуры горения
1) Определяем действительное тепловое содержание 1м3 продуктов горения по формуле:


где - действительное тепловое содержание 1м3 продуктов горения, кДж/м3 ∙ м3
– объём дымовых газов, полученных при сжигании еденицы топлива, м3

2) Принимаем предварительно первое значение калориметрической температуры:

= 1000°С

3) Определяем теплосодержание дымовых газов при температуре 1000°С:

где - теплоемкости газов

4) Сравниваем полученое значение и :

1488,6 кДж/м3 ∙ м3 < 2912,42 кДж/м3 ∙ м3

Это значит, что принимаемая тепмература меньше действительной

5) Второе значение принимается в зависимости от результатов срвнения:

если <; то = +1000°C
если > ; то = - 1000°C

= 2400°C.

6) Определяем теплосодержание при температуре 2400°С:

;


7) > ;

4040,64 кДж/ м3 ∙ м3 > 2912,42 кДж/м3 ∙ м3

Это значит, что фактическая температура меньше 2400°С.

8) Определяем фактическую температуру:


9) Принимаем пирометрический коэффициент ŋ = 0,76:

1.4 Составление теплового баланса с определением КПД установки и расхода топлива


1) Пар насыщенный, т.е. энергия на перегрев не тратиться;

2) Температура питательной воды: 150°С;

3) Давление питательной воды: 13МПа;

4) Давление пара: 13МПа;

5) Топливо – каменный уголь

= 21202,4 кДж/кг
ν в = 6,93 %
ν д.г. = 7,28 %

Состав дымовых газов:
CO2 = 12,94 %
H2O = 7,9 %
SO2 = 0,28 %
О2 = 4,69 %
N2 = 74,27 %

1.4.1 Определение количества теплоты необходимого для получения пара заданных параметров.

Для выполнения расчета принимаем:

= 2680 кДж/кг ( по диаграмме);

= 266,5 кДж/кг;

;

где - полезная мощность парового котла, кВт;
п – производительность котла, кг/с;
- энтольпия питательной воды,кДж/кг;

кВт.

1.4.2 Определяем распологаемую теплоту.

, так как нет воздухоподогревателя;

.

1.4.3 Определяем теплоту теряемую от химической непоноты сгорания.

;

= 0,5;

;

= 5,5;

;

1.4.4 Потери теплоты с уходящими дымовыми газами.
Принимаем температуру уходящих дымовых газов при сжигании 120°С;

;

где - удельная теплоемкость уходящих газов при 120°С, кДж/( кг ∙ К );
- количество дымовых газов, кг;

кДж/кг.

1.4.5 Вычислить полезную мощность парового котла.

;

где - энтольпии пара, питательной воды на входе в индивидуальный экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла соответственно, кДж/кг;
p – непрерывная продувка парового котла, % ;
1.4.6 Определить потерю теплоты в виде физической теплоты шлаков и потерю от охлаждения балок и панелей топки, не включенных в циркуляционный контур котла.

Потеря в виде физической теплоты шлаков и потеря от охлаждения балок и панелей топки, не включенных в циркуляционный контур котла, определяется по формуле:

;

при этом

;

;

Где - потеря в виде физической теплоты шлаков, %;
- энтольпия золы, кДж/кг;
- доля золы в топливе, перешедшей в шлак, %;
- вся зола, содержащаяся в топливе при слоевом сжигании, = 100%;
- потеря теплоты от охлаждающих балоки панелей топок, не включенных в циркуляционный контур котла, %;
- лучевоспринимающая поверхность балок и панелей (для панелей принимается только боковая, обращенная в топку поверхность), м2;
- полезная мощность парового иди водогрейного котла, Вт;

При этом

;

где - доля золы в уносе;

;

;

.

1.4.7 Определить КПД Брутто парового котла из уравнения обратного теплового баланса.

КПД брутто котельного агрегата можно определить по уравнению обратного теплового баланса:

;

Где q2, q3, q4, q5 и q6 – потери теплоты с уходящими газами, отхимической непоноты сгорания, от механической неполноты сгорания, от наружнего охлаждения, от физической теплоты, содержащего в удаляемом шлаке, плюс потери на охлаждение балок и панелей, не включенных в циркуляционный контур котла, выраженные в процентах от распологаемой теплоты, %.

где - энтольпия уходящих газов, кДж/кг;
- энтольпия теоритического обьема холодного воздуха при температуре 30°С;
- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах в сечении газохода после последней поверхности нагрева;
- потеря теплоты от механической неполноты горения, %;

где - теоритический оббьем воздуха, необходимого для горения, м3;

;

кДж;

;

кДж;

1.4.8 Подсчитываем расход топлива, подаваемого в топку парового котла.

кг/с.

1.4.9 Определить расчетный расход топлива.

кг/с.

1.4.10 Определить коэффициент сохранения теплоты.

.

1.4.11 Подбор типа и размеров топливосжигающих устройств.

Тепловая производительность:

МВт.

2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК.

2.1 Расчет топочных камер.

Поверхность боковых стенок:

м2;

Поверхность передней стены:

м2;

Поверхность задней стены:

м2;

Поверхность двух стен поворотной камеры:

м2;

Поверхность потолка (включая поворотную камеру) :

м2;

Поверхность пода топки и поворотной камеры:

м2;

Общая площадь ограждающих поверхностей:

1) Определение температуры продуктов сгорания на выходе из топочной камеры:

800°С;

2) Энтольпия продуктов сгорания на выходе из топки при температуре 800°С:

кДж/кг;

3) Полезное тепловыделение в топке:

4) Коэффициент тепловой эффективности экранов

;

5) Эфективная толщина излучающего слоя:

;

м2;

м2;

м2;

м2;

м.

6) Коэффициент ослабления лучей:

;

где - коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы;
- средняя массовая концентрация золы;
- коэффициент ослабления лучей частицами кокса,принимаеться для топлив с малым выходом летучих при сжигании в слоевых топках =0,3;
- суммарная обьемная доля трехатомных газов;
- коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, (м ∙ МПа)-1;

;

где - обьемная доля водяных паров;
- порциальное давление трехатомных газов, МПа;
- давление в топочной камере котлоагрегата, МПа;
- эффективная толщина излучающего слоя, м;
- абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К;

;

, (м ∙ МПа)-1;

7) Суммарная оптическая толщина среды:

;

8) Степень черноты факела:

;

9) Степень черноты топки:

где R – площадь зеркала горения принятой к установке топки;

;
10) Определяется параметр М:

;

11) Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг. Сжигаемого твердого топлива:

где - полезное тепловыделение, кДж/кг;
- энтольпия продуктов сгорания, кДж/кг;
- теоретическая (адиабатная) температура горения, К;
- температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К;

12) Действительная температура на выходе из топки (по монограмме) = 890°С;
13) Удельная нагрузка колосниковой решетки и топочного объёма:

где - удельная нагрузка клосниковой решетки, кВт/м2;
где - удельная нагрузка топочного обьема, кВт/м3;

.
2.2 Расчет конвективных пучков котла.

1) Площадь поверхности нагрева:

где - наружный диаметр труб, м;
- длина труб, расположенных в газоходе, м;
- общее число труб, расположенных в газоходе;

2) Продольны и поперечный шаг:

3) Предварительно принимаем два значения температуры на выходе из конвективного пучка

°C;
°C;

500°С
300°С
1. Определяем теплоту отданную дымовыми газами:


1. Определяем теплоту отданную дымовыми газами:

;


2. Определяем расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе:

2. Определяем расчетную температурупотока продуктов сгорания в газоходе:

3. Определяем температурный напор:

3. Определяем температурный напор:

4. Определяем среднюю скорость продуктов сгорания в газоходе:


5. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

5.


6. Определяем коэффициент теплоотдачи:

6.

500°С
300°С
7. Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания в поверхности нагрева:

7.

8. Определяем коэффициент теплопередачи:

8.

9. Определяем количество теплоты воспринятое поверхностью нагрева:

9.
4) Графическое интерполирование:

Вывод:
В результате графического интерполирования получились следующие значения температуры дымовых газовна выходе из конвективного пучка:
2.3 Расчет водяного экономайзера.

Блочные чугунные водяные экономайзеры применяются для использования тепла уходящих газов серийно выпускаемых котлов типа Е (КЕ), Е (ДЕ) и ДКВр. Кроме того, они могут быть установлены за котлами старых конструкций с номинальным давлением пара не выше 2,4 МПа (24 кгс/см2). 

Чугунные экономайзеры просты и надежны в эксплуатации, устойчивы против внутренней и внешней коррозии, поэтому их применению следует отдать предпочтение перед воздухоподогревателями во всех тех случаях, когда подогрев воздуха не является необходимым для интенсификации процесса горения или повышения КПД топки. 
Размеры хвостовых поверхностей нагрева для того или иного котла определяются величинами температуры уходящих газов, рассчитанной при оптимальных значениях скоростей газов и опти­мальных разностях температур на холодном конце экономайзера. Величина экономически наивыгод­нейших скоростей газов находится в пределах 6— 8 м/с. Величина скорости газов для многозольных топлив должна быть не ниже 9—10 м/с из-за опас­ности заноса золой хвостовой поверхности нагрева. 
Расчет дляподогрева питательной воды по следующим исходным данным:
перед экономайзером - 180°С;
после экономайзера - 157°С;
после экономайзера - 134°С;
перед экономайзером - 25°С;

2.3.1 Определение количества теплоты, которое должны отдать дымовые газы, проходя через экономайзер:


где - количество теплоты,которое должны отдать должны отдать дымовые газы, проходя через экономайзер, кДж/кг;
- энтольпия дымовых газов на входе в экономайзер, кДж/кг;
- энтольпия уходящих газов, кДж/кг;
- присос воздуха в экономайзер;
- коэффициент сохранения теплоты;
- энтольпия теоритического объёма воздуха;


где , - удельные теплоемкости уходящих газов, ;

2.3.2 Энтольпия воды после водяного экономайзера:

где - энтольпия воды после водяного экономайзера, кДж/кг;
- паропроизводительность котла, кг/с;
- расход продувочной воды, кг/с;


2.3.3 Температурный напор в водяном экономайзере:

где и - большая и меньшая разность температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости, °С;

2.3.4 Предварительно принимаем пять труб в ряду.
2.3.5 Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере:

где - действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с;
- расчетный расход топлива, кг/с;
- объём продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха;
- среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, °С;
- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;

2.3.6 Коэффициент теплопередачи:

2.3.7 Площадь поверхности нагрева:

2.4 Расчет дымососа.

Для обеспечения нормальной работы котлоагрегата необходимо удалять из котлоагрегатов в атмосферу продукты сгорания. Такие условия поддерживаються тягодутьквыми устройствами. С помощью создаваемого ими напора (тяги) преодолеваются сопротивления, а также обеспечивается движение воздуха ипродуктов сгорания в котельном агрегате.

Расчет дымососа сводиться к определению его производительности и по полученной производительности и значения давления (по номограмме) определяют его характеристику:

где - расход топлива, кг/ч

= 0,22 ∙ 3600 = 792;

- объем дымовых газво, полученный при сжигании еденицы топлива;
- температура дымовых газов, перед дымососом (после экономайзера);

Дымосос ДН-15, производительностью 9900 м3/ч, полным давлением 6,12 кПа, коэффициентом полезного действия – 82%, мощностью на валу 250 кВт, частотой вращения 1500 оборотов в минуту и тепмературой 100°С.

Заключение


В результате поверочного расчета парогенератора ДКВР 6,5-13-23, при заданной производительности 6,5 т/ч и сжигании твердого топлива Кузнецкого «Д» получены следующие результаты: расход топлива составляет 0,23 кг/с, кэффициент полезного действия на выходе из топки составляет 86,9%, температуры дымовых газов на выходе из топки составляет 800°С, температуры дымовых газов на выходе из конвективного пучка составляет 180°С, температуры дымовых газов после экономайзера составляет 157°С.

Таким образом парогенератор обеспечивает получение насыщенного пара температурой 230°С и давлением 13 Бар.

Литература.


1. Безгрешнов А.Н. Расчет паровых котлов в примерах и задачах / А.Н. Безгрешнов, Ю.М. Липов, Б.М. Шлейфер. – М.:Энергоатомиздат, 1991
2. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок / Ю.Л. Гусев. – М.:Издательство по строительству, 1967.
3. Липов Ю.М. Компановка и тепловой расчет парового котла / Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Эстеркин Р.И. Курсовое и дипломное проектирование / Р.И. Эстеркин. – Л.: Энергоатомиздат, 1988.
5. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки / Р.И. Эстеркин. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.