Концентрации тепловых нагрузок
 Скачать 5.63 Mb.
|
|
">http://www.allbest.ru Введение Энергетикой называется система установок и устройств, для преобразования первичных энергоресурсов в виды энергии, необходимые для народного хозяйства и населения, и передачи этой энергии от источников её производства до объектов её использования. Основная задача энергетики заключается в получении и распределении энергии. Тепловое хозяйство России развивается по пути: - концентрации тепловых нагрузок; - централизации теплоснабжения, т.е. передачи теплоты от одного или нескольких источников, работающих на одну тепловую сеть, многочисленным тепловым потребителям; - комбинированной выработки тепловой и электрической энергии в одной установке – теплофикации, осуществляемой на теплоэлектроцентрали. Развитие теплофикации способствует рациональному использованию тепловых ресурсов, обеспечение экономического и качественного теплоснабжения промышленных комплексов, улучшение экологической обстановки в промышленных районах, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве. Теплоснабжение должно стимулировать усовершенствование схем и оборудования систем теплоснабжения промышленных предприятий в направлении рационального сочетания технологических и энергетических процессов и оптимизации энергозатрат. Задача активной энергосберегающей политики в промышленности заключается в сбережении расходуемых энергоресурсов на всём пути от источников теплоты, где происходит преобразование первичных энергоресурсов в другие виды энергии, и далее в системе транспорта этой энергии, распределении её по потребителям. Пути и перспективы развития энергетики определены Энергетической программой, одной из первоочередных задач которой является коренное совершенствование энергохозяйства на базе экономии энергоресурсов: - широкое внедрение энергосберегающих технологий; - использование вторичных энергоресурсов; - экономия энергии и топлива. Цели и задачи курсового проекта Целью курсового проекта является тепловой расчёт водогрейного котельного агрегата и подбор основного и вспомогательного котельного оборудования с использованиемтехнических условий, норм, типовых материалов и каталогов котельного оборудования. Основной целью теплового расчёта является определение основных показателей работы котлоагрегата, а также реконструктивных мероприятий обеспечивающих высокую надёжность и экономичность его эксплуатации. Курсовой проект призван решить следующие задачи: Описание конструкции и технической характеристики котельного агрегата; Выбор топочного устройства; Расчёт топлива; Расчёт объёмов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания; Составление теплового баланса котельного агрегата; Тепловой расчёт топки. Расчет и выбор вспомогательного оборудования: дымососа и вентилятора. 1. Технологическая часть 1.1 Описание конструкции котельного агрегата Котел КВ-ТС 20-150П (рис. 1) – это водогрейный котел теплопроизводительностью 20 Гкал/ч, предназначен для получения горячей воды давлением до 13,5 кгс/см2 номинальной температурой 150оС, используемой в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технических целей. Котел предназначен для сжигания твердого топлива в слое.  Рис. 1. Котел КВ-ТС-20-150П Условное обозначение котлов выглядит следующим образом: КВ - ТС -20 – 150П.Буквенные обозначения: КВ - котел водогрейный; ТС - твёрдотопливный слоевой. Цифры после буквенного обозначения показывают теплопроизводительность в Гкал/ч и температуру на выходе из котла. Котлы имеют П-образную компоновку и полностью экранированную топочную камеру. Котлы, предназначены для работы на твёрдом топливе, комплектуются пневмомеханическими забрасывателями и цепными решётками обратного хода чешуйчатого типа ТЧЗМ 2- 2,7/6,5. Топки снабжены устройствами возврата уноса угольной мелочи и острым дутьём. Из двух бункеров, находящихся под конвективной шахтой, угольная мелочь эжектором возврата уноса по системе трубопроводов подаётся в топку. Воздух на эжектор и на острое дутьё в котлах теплопроизводительностью 23,3 МВт подаётся вентилятором ВДН-12,5-1500. Применённые топочные устройства обеспечивают факельно-слоевое сжигание топлива, которое горит непосредственно на решётке (в слое) и во взвешенном состоянии в объёме топочной камеры. Процессы заброса топлива на колосниковую решётку, шурования слоя и удаления шлама механизированы. При работе топки на заднюю часть решётки забрасывается большая доля топлива, чем на переднюю. Благодаря принятому направлению движения полотна решётки (к фронту котла) обеспечивается более полное сжигание топлива при минимальном механическом недожоге. Котёл состоит из двух блоков: топочного и конвективного. В котле топочная камера не имеет экранов на фронтовой стенке и поде. Все экраны выполнены из труб диаметром 60х3 мм, присоединяемых непосредственно к коллекторам диаметром 219х10 мм. Для организации движения воды по секциям экранов в коллекторах установлены перегородки. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка, которая образует камеру догорания. Трубы топочных экранов размещены с шагом 64 мм, а экраны промежуточной стенки с шагом S1=128 мм и S2=182 мм (установлены в два ряда). Конвективная поверхность нагрева образуется конвективными пакетами, фестонным и задним экранами, и расположены в вертикальной шахте с полностью экранированными стенками. Задняя и передняя стенки шахты образованы трубами диаметром 60х3 мм, расположенными с шагом 64 мм, которые соединены с камерами диаметром 219х10 мм. Боковые стенки выполнены из вертикально расположенных труб (диаметром 83х3,5 мм ) расположенных с шагом 128 мм, объединённых камерами диаметром 219х10 мм. Эти трубы, в свою очередь, объединяют U - образные змеевики, выполненные из труб диаметром 28х3 мм. Змеевики расположены таким образом, что в конвективной шахте трубы образуют шахматный пучок с шагами S1 = 64 мм и S2 = 40 мм. Цельносварная передняя стенка шахты, являющаяся одновременно задней стенкой топки, в нижней части разведена в четырёхрядный фестон с шагом труб S1 =256 мм и S2 = 180 мм. Движение воды в котлах противоточное: сетевая вода подаётся в конвективные поверхности нагрева и выводится из топочных экранов. На котлах для твёрдого топлива применена облегчённая обмуровка, которая крепится к экранным трубам или стоякам конвективной шахты. Обмуровка выполнена из трёх слоев теплоизоляционных материалов: огнеупорного шамотобетона на глиноземистом цементе, армированного металлической сеткой, минераловатных матов в металлической сетке и уплотнительной магнезиальной обмазки. Толщина обмуровки 110 мм. Подвесной свод и часть фронтовой стены топки изолируются шамотным фасонным кирпичом. Несущий каркас отсутствует. Каждый блок котла (топочный и конвективный) имеет опоры, приваренные к нижним коллекторам. Опоры расположенные на стыке поворотной камеры конвективного газохода и топки, являются неподвижными. Циркуляция воды в котле КВ - ТС 20-150П: деаэрированная вода, нагретая до 70оС, поступает в нижний коллектор левого одиннадцатисекционного конвективного пучка. Далее по одиннадцати секциям в верхний коллектор и затем в задний экран. Верхний и нижний коллекторы заднего экрана разделены перегородками на две камеры, что приводит к трёхходовому движению воды, после чего вода поступает в нижний коллектор правого двенадцатисекционного конвективного пучка. Далее по конвективному пучку в верхний коллектор и в фестонный экран. Коллекторы фестонного экрана разделены перегородками на две камеры, что приводит к трёхходовому движению воды. Из фестонного экрана вода поступает в нижний коллектор поворотного экрана (в среднюю часть). Нижний коллектор поворотного экрана разделён двумя перегородками на три камеры. По средней части поворотного экрана, вода поступает в верхний коллектор поворотного экрана, где разделяется на два потока и идёт по экранам в нижний коллектор поворотного экрана, где разделяется на два потока и идёт по экранам в нижний коллектор поворотного экрана (боковые камеры). Из двух боковых частей нижнего коллектора вода поступает в нижний коллекторы правого и левого боковых экранов. Нижние и верхние коллекторы боковых экранов разделены перегородками на четыре камеры за счёт чего, происходит девятиходовое движение воды по каждому боковому экрану. Далее из верхней части правого и левого боковых экранов нагретая вода идёт потребителю. Для управления работой котла, обеспечение расчётных режимов работы и безопасных условий эксплуатации, котёл оснащается необходимой предохранительной, и запорно-регулируемой арматурой, контрольно-измерительными приборами, и приборами безопасности, которые устанавливаются согласно схеме расположения арматуры. Запорная арматура служит для отвода из котла в тепловую сеть, подвода обратной воды в котёл, слива воды из котла, для периодической продувки и удаления шлама.Контрольно-измерительные приборы (термометры и манометры) обеспечивают измерения давления и температуры на входе и выходе воды из котла. Приборы безопасности обеспечивают отключение подачи топлива при достижении предельных значений температуры и давления воды в котле. Техническая характеристика котельного агрегата Основные технические характеристики, параметры и комплектацию вологрейного котла КВ-ТС 20-150П выбираем из [2, 7, 8] и заносим в табл. 1.1. Таблица 1.1 - Техническая характеристика котельного агрегата КВ-ТС-20-150П и комплектация
1.3 Выбор топочного устройства Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные. Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В зависимости от вида топлива и производительности котла выбирается тип топки [1, 8] – механическая топка с забрасывателем, с чешуйчатой цепной решеткой обратного хода, с моноблочной рамой типаТЧЗМ-2-2,7/6,5 Механические топки типа ТЧЗМ-2-2,7/6,5 предназначены для установки на водогрейных котлах типа КВ-ТСтеплопроизводительностью 11,6; 23,2; 34,8 МВт (10, 20, 30 Гкал/ч) и паровых котлах типа Е-25-14Р (КЕ-25-14С). Также используются в промышленных печах. Горение в топке ТЧЗМ происходит на решетке в тонком слое, толщина которого устанавливается в зависимости от сорта топлива и форсировки. Хорошая продувка тонкого слоя воздухом обусловливает отсутствие спекания угля и сплавления шлака, а интенсивное нижнее зажигание возможность устойчивой работы на высоковлажных бурых углях и трудновоспламеняющихся топливах. Топки могут работать на холодном дутье и на горячем воздухе. Подогрев воздуха применяется при сжигании высоковлажных бурых углей для обеспечения надежного воспламенения свежего топлива. По условиям надежности элементов решетки температура горячего воздуха не должна превышать 250 °С. Конструкция топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 К основным узлам топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 относятся: - забрасыватели ЗП 600;валик (ролик) 00.4609.003 (6.30.25);валики соединительные;звезды и шкивы;рама с приводом;ведущий и ведомый вал;цепи;автоматики. В топке ТЧЗМ-2-2,7/6,5 устанавливается полотно колосниковое чешуйчатого типа, которое состоит из стальных ведущих цепей, в которые закреплены держатели колосников. Расположение колосников в держателях сделано таким образом, чтобы очищаться от шлака, поворачиваясь при движении полотна вокруг ведущей звездочки. Колосники в случае неисправности или износа заменяются без разборки самого полотна. По настилу рамы с помощью роликов катится верхняя ветвь полотна, а нижняя скользит по опорным балкам. Живое сечение колосникового полотна составляет 5-7 %. Валы топки устанавливаются на подшипниках качения в пазах боковых щек рамы. Натяг полотна осуществляется перемещением ведущего вала натяжными винтами. На переднем валу закреплены ведущие звездочки. Задний вал имеет шкивы и служит опорой колосникового полотна в хвостовой части топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5. Рама цепной решетки представляет собой единую конструкцию и поставляется в собранном виде с задним валом и системой удаления провала. При монтаже топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 рама устанавливается на башмаки, заливаемые в бетонный фундамент и имеет возможность теплового расширения в продольном и поперечном направлениях. Со стороны привода на переднем башмаке рама жестко крепится болтами. Под верхней ветвью колосникового полотна топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 располагается дутьевой короб, разделенный поперечными балками на отдельные зоны. Уплотнения, смонтированные в передней и задней частях дутьевого короба, а также между его зонами препятствуют перетечке воздуха. Количество воздуха отдельно в каждой зоне можно регулировать с помощью клапанов, которые устанавливаются на подводящих патрубках. Воздух подводится под решетку с одной стороны. Дутьевые зоны выполнены с откосами, образующими желоба, в которых расположены шнеки. Концами шнеки закреплены в подшипниках качения. Провалившаяся через полотно мелкая фракция направляется к правой щеке рамы, где в желобах имеются отверстия, через которые она ссыпается на нижнюю ветвь колосникового полотна, а затем в систему шлакоудаления. Для исключения утечки воздуха из-под решетки, используются специальными заслонками, перекрывающие выпускные отверстия. Привод топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 через цепные передачи производит вращение привода шнеков. Передняя часть рамы закрыта предтопком, обложенная изнутри огнеупорным кирпичом, подвесной свод выполнен из кирпичей, которые продольными пазами опираются на чугунные балки таврового сечения, а передняя и боковые стенки предтопка обмурованы прямоугольным кирпичом. Принцип работы топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 В топках ТЧЗМ-2-2,7/6,5 процесс горения полностью механизирован. Крупные фракции разбрасываются по всей площади решетки, а мелкие отсеиваются в топочный объем воздухом, поступающим из системы пневмозаброса. Топливо на колосниковое полотно топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5 подается двумя пневмомеханическими забрасывателями ЗП-600. Забрасыватели ЗП-600 состоят из привода питателя, пластинчатого питателя, забрасывающего механизма ротационного типа, каскадно-лоткового угольного ящика. Ротор забрасывателя вращается через клиноременную передачу от электродвигателя. От изменения числа оборотов ротора и угла наклона регулирующей плиты зависит дальность заброса топлива. Пластинчатый питатель приводится в движение от вала ротора через клиноременную передачу и импульсный вариатор, соединенный с ведущим валом питателя цепной передачей. Регулирование скорости движения пластинчатой цепи влияет на подачу топлива в топку. На топке имеется вал группового управления забрасывателями ЗП, к которому может быть подключена система автоматического регулирования или дистанционного управления процессом горения. Под лотком ротора устанавливаются фурменные колосники системы пневмозаброса. Привод ПТБ-1200, перемещает колосниковое полотно топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5. Редуктор имеет предохранительную муфту, которая настраивается на передачу определенного крутящего момента, зависящего от размера топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5. Толщина слоя шлака в топке ТЧЗМ-2-2,7/6,5 в конце решетки поддерживается в пределах 50-100 мм. Топка ТЧЗМ-2-2,7/6,5 2-2,7/6,5 может изготавливаться с правым и левым расположением привода. 1.4 Техническая характеристика механическкой топки ТЧЗМ Техническую характеристику топочного устройства ТЧЗМ-2-2,7/6,5 выбираем из [8] и сводим в табл. 1.2. Таблица 1.2 -Техническая характеристика механическкой топки ТЧЗМ-2-2,7/6,5
Расчет топлива 2.1 Расчет характеристик рабочего топлива Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках. К основным расчетным характеристикам топлива относится: элементарный химический состав рабочей массы топлива, низшая теплота сгорания топлива. Элементарный состав топлива Твердое органическое топливо состоит из следующих элементов: углерода С, водорода Н, кислорода О, азотаN, серы S. Помимо указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще внешний балласт-зола А и влага W. Состав твердого топлива выражается в процентах по массе. Состав топлива задан горючей массой. Рабочим составом топлива называют состав, в котором оно поступает в топку. Горючий состав не содержит влаги и золы. Зная из задания месторождение и марку топлива для твердого топлива – Кузнецкий 1СС (СС – слабо спекающийся)находим элементарный состав топлива по рабочей массе [1] и заносим в таблицу 2.1. Таблица 2.1 - Элементарный состав топлива по рабочей массе
Cp+Hp+Op+Spл+Np+Wp+AP=100% , 60,8+3,6+6,5+0,4+1,5+9+18,2=100%. Низшая теплота сгорания топлива Основной характеристикой топлива является теплота, выделяемая при его сгорании, она может быть высшей и низшей. Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделяется в результате полного сгорания топлива. Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, без учета теплоты, расходуемой на испарение влаги из топлива. Низшую теплоту сгорания твердого и жидкого топлива по его рабочей массе вычисляют по эмпирической формуле: Q |