тепловой поверочный расчет котельного агрегата ке 25-14 курсовая. Тепловой поверочный расчет котельного агрегата ке 2514
 Скачать 5.6 Mb.
|
|
министерство образования и науки Амурской области государственное профессиональное образовательное автономное учреждение Амурской области «Амурский колледж строительства и жилищно-коммунального хозяйства» Специальность 13.02.02 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование Тепловой поверочный расчет котельного агрегата КЕ 25-14 Выполнил студент Рябцев М Руководитель работы (проекта) Устименко Н.Ю Благовещенск 2021       Состав курсового проектаВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...………..3 1.Технологическая часть………………………………………………..……….4 Конструктивные характеристики котельного агрегата……………..…….4 1.2 Расчетные характеристики топлива………………………………………7 1.3Определение энтальпии продуктов сгорания…………………………….10 2.Расчетная часть………………………….......………………………………….13 2.1Поверочный тепловой расчет……………………………………………...13 2.2 Расчет теплообмена в топке………………………………………………16 2.3 Расчет теплообмена в конвективной поверхности……………...............22 Расчет экономайзера……………………………………………………...28 2.5 Окончательный тепловой баланс………………………………………...29 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………31 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ ОПИСАНИЕ………………………………………..32 ВВЕДЕНИЕ Котлы типа КЕ предназначены для работы на твердом топливе со слоевыми механическими топками и вырабатывают насыщенный или перегретый пар, используемый на технологические нужды промышленных предприятий, для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Все блоки котла КЕ-25-14 собирают на отдельных опорных рамах. На раму передается через опоры камер экранов и барабана вес элементов блока котла под давлением, вес обвязочного каркаса, а также вес обмуровки с обшивкой.  Пароперегреватели котлов КЕ-25-14 изготовляются из труб с диаметром Ø32×3 мм. У котлов с температурой перегрева 225 и 250˚С пароперегреватель выполнен трехниточным, регулируемым, с вертикальным расположением труб. Два пакета перегревателя располагаются по обе стороны барабана.На котлах типа КЕ паро-производительностью 4,0; 6,5 и 10,0 т/ч, работающих на каменных и бурых углях, применяются топки с пневмомеханическими забрасывателями и моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода типа ТЛЗМ. Целью данного курсового проекта является проверка теплового расчета котлоагрегата тика КЕ 25-14 на твердом топливе марки СС -300 г. Нерюнгри месторождение. Все котлоагрегаты серии КЕ оснащены воротами с пневмомеханическими закидывателями. Цепные ворота поставляются в виде блока, наперед собранного и обкатанного на заводе – изготовителе. Это превысило эксплутационную надежность ворот и сократило термины ее монтажа.
  Технологическая часть 1.1 Конструктивные характеристики котельного агрегата Паровой котел КЕ-25-14, с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котлов серии КЕ образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 25 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605÷2105 мм и камеру догорания глубиной 360÷745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку. В котле КЕ-25-14 применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла. Блок котла КЕ-25-14, опирается камерами боковых экранов на продольные швеллеры. Камеры приварены к швеллерам по всей длине. В области конвективного пучка блок котла опирается на задние и передние поперечные балки. Поперечные балки крепятся к продольным швеллерам. Передняя балка крепится неподвижно, задняя – подвижно.
Обвязочный каркас котла КЕ-25-14 устанавливается на уголках, приваренных вдоль камер боковых экранов по всей длине. Для возможности перемещения элементов блоков котла КЕ-25-14 в заданном направлении часть опор выполнена подвижными. Они имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к раме. Котлы КЕ с решеткой и экономайзером поставляются заказчику одним транспортабельным блоком. Он оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан. Паровой котел КЕ-25-14 оборудован стационарным устройством очистки поверхностей нагрева согласно проекту завода. Паровой котёл КЕ-25-14 комплектуется топкой типа ЗП-РПК с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками. За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью W < 8 устанавливаются водяные экономайзеры. Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла. На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку – спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.
Котел КЕ-25-14 оборудован двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм. У котла КЕ-25-14, через патрубок для продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. Вместо паровой обдувки может быть поставлена газоимпульсная или генератор ударных волн (ГУВ). Паровой котел КЕ-25-14 обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.
Техническая характеристика котла КЕ-25-14 Паропроизводительность D = 25 т/ч. Давление Р = 24 кгс/см2. Температура пара t = (194÷225)ºС. Радиационная (лучевоспринимающая) поверхность нагрева Нл = 92,1 м2. Конвективная поверхность нагрева Нк = 418 м2. Тип топочного устройства ТЧЗ-2700/5600. Площадь зеркала горения 13,4 м2. Габаритные размеры котла (с площадками и лестницами): – длина 13,6 м; – ширина 6,0 м; – высота 6,0 м. Масса котла 39212 кг. Расчетные характеристики топлива Расчет количества продуктов сгорания основан на стехиометрических соотношениях и выполняется с целью определения количества газов, образующихся при сгорании топлива заданного состава при заданном коэффициенте избытка воздуха. Все расчеты объема воздуха и продуктов сгорания ведутся на 1 кг топлива. Так как в задании указана зольность сухой массы топлива, то определим зольность рабочей массы топлива. Ар = Ас(100 – Wр)/100,  Ар = 2,3∙(100 – 7,5)/100 = 21,3%. Так как по заданию задан элементарный состав горючей массы топлива, то необходимо пересчитать горючую массу в сухую. Коэффициент пересчета горючей массы в рабочую (100 – Wр – Ар)/100 = (100 – 7,5 – 21,3)/100 = 0,71. 
Рабочая масса составляющих элементов топлива Ср = 76,9 ∙ 0,71 = 54,6%, Нр = 5,4 ∙ 0,71 = 3,9%, Sр = 0,6 ∙ 0,71 = 0,5%, Ор = 16,0 ∙ 0,71 = 11,4%, Nр = 1,1 ∙ 0,71 = 0,8%. Проверка: Cр + Нр + Sр + Ор + Nр + Ар + Wр = 100%,  54,6 + 3,9 + 0,5 + 11,4 + 0,8 + 21,3 + 7,5 = 100%. Теоретически необходимое количество сухого воздуха Vo = 0,089(Cp + 0,375Sр) + 0,267Нp – 0,033Оp;  Vо = 0,089∙(54,6 + 0,375 ∙ 0,5) + 0,267 ∙ 3,9 – 0,033 ∙ 11,4 = 5,54 м3/кг. Объем трехатомных газов V  = 0,01866(Ср + 0,375Sр); V = 0,01866∙(54,6 + 0,375 ∙ 0,5) = 1,02 м3/кг.Теоретический объем азота V  = 0,79Vo + 0,008Np; V = 0,79 ∙ 5,54 + 0,008 ∙ 0,8 = 4,38 м3/кг.Теоретический объем водяных паров V  = 0,112Нр + 0,0124Wр + 0,016Vо; V = 0,112 ∙ 3,9 + 0,0124 ∙ 7,5 + 0,016 ∙ 5,54 = 0,61 м3/кг.Теоретическое количество влажного воздуха Vовл = V + 0,016Vо; V  = 0,61 + 0,016 ∙ 5,54 = 0,70 м3/кг.Избыточный объем воздуха Vи = (α – 1)Vо;  Vи = 0,28 ∙ 5,54 = 1,55 м3/кг.
Полный объем продуктов сгорания Vг = V + V + V + Vи; Vг = 1,02 + 4,38 + 0,61 + 1,55 = 7,56 м3/кг. Объемная доля трехатомных газов r = V /Vг; r = 1,02/7,56 = 0,135.Объемная доля водяных паров r = V /Vг; r = 0,70/7,56 = 0,093.Суммарная доля водяных паров и трехатомных газов rп = r + r , rп = 0,093 + 0,135 = 0,228. Давление в топке котла принимаем равным Рт = 0,1 МПа. Парциальное давление трехатомных газов Р = r Рт; Р = 0,135 ∙ 0,1 = 0,014 МПа.Парциальное давление водяных паров Р = r Рт; Р = 0,093 ∙ 0,1 = 0,009 МПа.Суммарное парциальное давление Рп = Р + Р ; Рп = 0,014 + 0,009 = 0,023 МПа.
Определение энтальпии продуктов сгорания Дымовые газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, в рабочем процессе парового котла являются теплоносителем. Количество теплоты, отдаваемое газами, удобно рассчитывать по изменению энтальпии дымовых газов. Энтальпией дымовых газов по какой-либо температуре называется количество теплоты, расходуемое на нагрев газов, полученных от сгорания одного килограмма топлива от 0º до этой температуры при постоянном давлении газов в топке. Энтальпию продуктов сгорания определяем в диапазоне температур 0…2200ºС с интервалом в 100ºС. Расчет ведем в табличной форме (табл. 1.1). Исходными данными для расчета являются объемы газов, составляющих продукты сгорания, их объемные изобарные теплоемкости, коэффициент избытка воздуха и температура газов. Средние изобарные теплоемкости газов берем из справочных таблиц. Теоретическое количество газов определяем по формуле I  = ΣVct = (V C + V C + V C )t. Теоретическую энтальпию влажного воздуха определяем по формуле I  = VoCввt. Энтальпию газов определяем по формуле Iг = I + (α – 1)I . Таблица 1.1. Расчет энтальпии продуктов сгорания
Теоретическую энтальпию влажного воздуха определяем по формуле I = VoCввt. Энтальпию газов определяем по формуле Iг = I + (α – 1)I . По результатам расчетов (табл. 1.1) строим диаграмму зависимости энтальпии газов I1 от их температуры t (рис. 1.1).   
Целью данного раздела является определение объемов продуктов сгорания, зависящих от характеристик рабочего топлива, и их энтальпий в различных частях котельного агрегата. При определении расхода окислителя (кислорода, воздуха) учитывают, что для твердого топлива, состав рабочей массы которого задается в процентах, горючими составляющими являются углерод, водород и сера: СР + НР + SРОр+К + ОР + NP + AP + WP = 100% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 1,02 м3/кг
= 4,38 м3/кг
= 0,61 м3/кг