Расчёт котельного агрегата. Тепловой расчёт котельного агрегата де 6,5 14 гм
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
">http://www.allbest.ru/ БЕЛОРУССКИЙ КОНЦЕРН ПО ТОПЛИВУ И ГАЗИФИКАЦИИ «БЕЛТОПГАЗ» УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ КАДРОВ В ОБЛАСТИ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ «ГАЗ-ИНСТИТУТ» Кафедра «Промышленная теплоэнергетика» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему: Тепловой расчёт котельного агрегата ДЕ – 6,5 – 14 ГМ Минск - 2005 Содержание Введение 1. Расчёт объёмов и энтальпий продуктов сгорания 2. Тепловой баланс котла и расчёт расхода топлива 3. Расчёт теплообмена в топке 4. Тепловой расчёт конвективного пучка 5. Расчёт водяного экономайзера Литература Введение 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. Интенсивное развитие котельной техники было вызвано ростом промышленного производства и концентрацией выработки электроэнергии в основном на паротурбинных электростанциях. Созданная за годы советской власти котлостроительная промышленность, имеющая котельные заводы, специализированные научно-исследовательские институты и другие организации, обеспечивает производство современных котлов, необходимых для страны и для экспорта их за рубеж. Современная котельная установка является сложным сооружением, состоящим из большого количества различного оборудования и строительных конструкций, связанных в единое целое общей технологической схемой производства пара. Технологическая схема котельной установки видоизменяется в зависимости от ее назначения, производительности, параметров пара, вида топлива, способа его сжигания и местных условий. В котельных установках, использующих жидкое и газообразное топлива, отсутствуют золоулавливающие устройства, оборудование для удаления шлака и золы, значительно упрощаются устройства для хранения (при газообразном топливе — отпадают), транспорта и подготовки топлива к сжиганию. На промышленных предприятиях имеются котельные установки, дополняющие технологические агрегаты, в которых пар вырабатывается за счет теплоты отходящих газов или теплоты, передаваемой их охлаждаемым элементам. В последние годы нашли применение энерготехнологические установки, в которых котел является неотъемлемой частью технологического агрегата. Оборудование котельной установки условно разделяют на основное (собственно котел) и вспомогательное. Вспомогательными называют оборудование и устройства для подачи топлива, питательной воды и воздуха, для удаления продуктов сгорания, очистки дымовых газов, удаления золы и шлака, паропроводы, водопроводы и др. Котел состоит из топочной камеры и газоходов, поверхностей нагрева, находящихся под внутренним давлением рабочей среды (воды, пароводяной смеси, пара): экономайзера, испарительных элементов, пароперегревателя. Испарительные поверхности – экраны и фестон включены в барабан и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют циркуляционный контур. Поверхности нагрева, находящиеся под давлением, объединены барабаном, в котором происходит разделение пара и воды. Перегрев пара осуществляется в пароперегревателе. Подогрев воздуха производится в воздушном подогревателе. Топливо вместе с воздухом подается через горелки в топочную камеру, где сжигается факельным способом. На стенах топочной камеры расположены экраны, состоящие из большого числа вертикальных труб, и на выходе из топки – фестон, которые образуют испарительные поверхности нагрева, получающие часть теплоты продуктов сгорания. Естественная циркуляция воды и пароводяной смеси в системе организуется за счет разности масс столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах экранов и фестона. После топочной камеры продукты сгорания проходят через пароперегреватель, в котором пар перегревается до требуемой температуры, после чего направляется к потребителям. После пароперегревателя продукты сгорания проходят через экономайзер, в котором подогревается питательная вода, и воздушный подогреватель, в котором подогревается воздух, идущий на сжигание топлива. Охлажденные продукты сгорания удаляются из котла. 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, защиту окружающей среды от вредных выбросов. 1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания Таблица 1. Исходные данные
Топливо – малосернистый мазут Таблица 2. Элементарный состав топлива (%)
Из таблицы 1 методических указаний для заданного топлива выбираем объёмы продуктов сгорания (м3/кг): Vº = 10,6; VºН2О = 1,51; Vог = 11,48; VRO2 = 1,58; VºN2 = 8,4; Определение теоретических объёмов воздуха, трёхатомных газов, водяных паров и азота Коэффициент избытка воздуха в топке для данного топлива принимаем равным α″т = 1,1 (МУ, стр.6) Значения α в последующих газоходах определяются следующим образом: α″Iкп = α″т + ∆ α Iкп = 1,1 + 0,05 = 1,15 α″IIкп = α″Iкп + ∆ α IIкп = 1,15 + 0,1 = 1,25 α″вэ = α″IIкп + ∆ α вэ = 1,15 + 0,1 = 1,35 где: ∆ α Iкп , ∆ α IIкп , ∆ α вэ – величины присосов в первом, втором конвективных пучках и водяном экономайзере соответственно (МУ, табл.9) Объём водяных паров: VH2O = VºН2О + 0,0161 · (αcр-1) · Vº VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,1-1) · 10,6 = 1,53 VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,125-1) · 10,6 = 1,53 VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,2 - 1) · 10,6 = 1,54 VH2O = 1,51 + 0,0161 · (1,3 - 1) · 10,6 = 1,56 Объём дымовых газов: VГ = VR2O + VoN2 + VH2O + (αcр-1) · Vº VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,1-1) · 10,6 = 12,57 VГ = 1,58 + 8,4 + 1,53 + (1,125-1) · 10,6 = 12,84 VГ = 1,58 + 8,4 + 1,54 + (1,2-1) · 10,6 = 13,7 VГ = 1,58 + 8,4 + 1,56 + (1,3-1) · 10,6 = 14,7 Объёмные доли сухих трехатомных газов: rRO2 = VR2O/VГ rRO2= 1,58 / 12,57 = 0,126 rRO2= 1,58 / 12,84 = 0,123 rRO2= 1,58 / 13,7 = 0,115 rRO2= 1,58 / 14,7 = 0,108 Объёмные доли водяных паров: rH2O = VH2O /VГ rH2O=1,53 / 12,57 = 0,122 rH2O=1,53 / 12,84 = 0,119 rH2O=1,54 / 13,7 = 0,112 rH2O=1,56 / 14,7 = 0,106 Суммарные объемные доли: rп =rR2O+rH2O rп = 0,126 + 0,122 = 0,248 rп = 0,123 + 0,119 = 0,242 rп = 0,115 + 0,112 = 0,227 rп = 0,108 + 0,106 = 0,214 Расчетные значения объёмов продуктов сгорания сведём в таблицу 3, составленную применительно к котлу с четырьмя газоходами (топка, первый и второй конвективные пучки, водяной экономайзер) Таблица 3. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов
Энтальпии дымовых газов на 1 кг топлива подсчитываются по формуле: Iг = Ioг + (α-1) Iов, кДж/ кг где: Ioг – энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов υ, °С, кДж/ кг ; Iов – энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/ кг ; Значения Ioг и Iов для заданного топлива приведены в таблице 11 методических указаний. При α″т = 1,1 и υ = 900 ÷ 1900 °С Iг = 15872 + 0,1 · 13658 = 17238 Iг = 19820 + 0,1 · 17002 = 21520 Iг = 23852 + 0,1 · 20395 = 25892 Iг = 27989 + 0,1 · 23873 = 30376 Iг = 32193 + 0,1 · 27359 = 34929 Iг = 36452 + 0,1 · 30883 = 39540 При α″Iкп = 1,15 и υ = 500 ÷ 1100 °С Iг = 8375 + 0,15 · 7291 = 9469 Iг = 12020 + 0,15 · 10441 = 13586 Iг = 15872+ 0,15 · 13658 = 17921 Iг = 19820 + 0,15 · 17002 = 22370 При α″IIкп = 1,25 и υ = 300 ÷ 700 °С Iг = 4885 + 0,25 · 4292 = 5958 Iг = 8375 + 0,25 · 7291 = 10198 Iг = 12020 + 0,25 · 10441 = 14630 При α″вэ = 1,35 и υ = 100 ÷ 300 °С Iг = 1592 + 0,35 · 1412 = 2086 Iг = 4885 + 0,35 · 4292 = 6387 Рассчитанные значения энтальпий сведем в таблицу 4. Таблица 4. Энтальпии продуктов сгорания
2. Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива Располагаемое тепло на 1 кг топлива: Qрр = Qнр + h тл ; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||