Проектирование отопительной котельной
Введение
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный
сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды,
вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и
горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями, производственными и
районными отопительными котельными.
Перевод предприятий на полный хозяйственный
расчет и самофинансирование, намечаемое повышение цен на топливо и переход
многих предприятий на двух и трехсменную работу требуют серьезной перестройки в
проектировании и эксплуатации производственных и отопительных котельных. Пути и
перспективы развития энергетики определены Энергетической программой, одной из
первоочередных задач которой является коренное совершенствование
энергохозяйства на базе экономии энергоресурсов: это широкое внедрение
энергосберегающих технологий, использование вторичных энергоресурсов, экономия
топлива и энергии на собственные нужды. Производственные и отопительные
котельные должны обеспечить бесперебойное и качественное теплоснабжение
предприятий и потребителей жилищно-коммунального сектора. Повышение надежности
и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы
котлоагрегатов и рационально спроектированной тепловой схемы котельной.
Созданная за годы Советской власти котлостроительная промышленность, на которую
работают научно-исследовательские институты и специализированные
котлостроительные заводы, обеспечивает производство современных котельных
агрегатов, необходимых для РФ и экспорта их за рубеж. Ведущими проектными
институтами разработаны и совершенствуются рациональные тепловые схемы и
типовые проекты производственных и отопительных котельных.
Исходные данные
. Тип котла КЕ-6,5-14
. Техническая характеристика котла:
.1 Рабочее давление -14ага
.2 Температура пара -194°С
.3 Температура питательной воды - 104°С
.4 Площадь поверхности нагрева: радиационная
-24,78 м²
конвективная -148,95 м²
. Вид топлива - Зырянский каменный уголь
. Вид топочного устройства - слоевое
. В комплексе с:
.1 Экономайзер +
.2 Воздухонагреватель -
.3 Дымосос +
.4 Золоулавливатель +
.1 Объем топки -14,77 м³
.2 Площадь поверхности стен топки - 44,52 м
.3 Диаметр экранных труб -51×2,5
мм
.4 Шаг труб боковых экранов - 55 мм
.5 Площадь поверхности нагрева конвективных
пучков -148,95 м
.6 Диаметр труб конвективных пучков - 51×2,5
мм
.7 Расположение труб конвективных пучков -
коридорное
.8 Поперечный шаг труб - 90 мм
Продольный шаг труб -110 мм
.9 Площадь живого сечения для прохода продуктов
сгорания -0,95 м
.10 Размеры газохода высота - 2,1 м
ширина - 1,2 м
.11 Число рядов труб по ходу продуктов сгорания
- 23
.12 Пара-производительность -6,5 т/ч
Рабочая масса топлива:
1. Расчет объемов воздуха и
продуктов сгорания
) Определение присоса воздуха и
коэффициента избытка воздуха:
) Определение теоретического объема
воздуха, необходимого для полного сгорания:
) Определение теоретического объема
азота в продуктах сгорания:
) Определение объема трехатомных
газов:
) Определение теоретического объема
водяных паров:
) Определение среднего коэффициента
избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева:
) Определение избыточного количества
воздуха для каждого газохода:
) Определение действительного объема
водяных паров для твердого топлива:
9) Определение действительного
суммарного объема продуктов сгорания для твердого топлива:
) Определение объемной доли
трехатомных газов и водяных паров:
) Определение концентрации золовых
частиц в продуктах сгорания:
Величина
|
Теоретические
объемы
|
|
Газоход
|
|
Топка
|
Конвективн.
Пучки
|
Экономайзер
|
Дымосос
|
Золоулавливатель
|
Коэффициент
избытка воз-
|
1,3
|
1,45
|
1,55
|
1,56
|
1,61
|
духа
после поверхности на-
|
|
|
|
|
|
грева
|
|
|
|
|
|
Средний
коэффициент изб-
|
1,3
|
1,37
|
1,5
|
1,55
|
1,58
|
ытка
воздуха в газоходе по-
|
|
|
|
|
|
верхности
нагрева
|
|
|
|
|
|
Избыточное
количество во-
|
2
|
2,5
|
3,4
|
3,7
|
3,9
|
здуха
м³/кг
|
|
|
|
|
|
Объем
водяных паров м³/кг
|
0,68
|
0,69
|
0,7
|
0,71
|
0,713
|
Полный
объем продуктов
|
9,25
|
9,76
|
10,67
|
10,9
|
11,2
|
сгорания,
м³/кг
|
|
|
|
|
|
Объемная
доля трехатомн-
|
0,133
|
0,126
|
0,115
|
0,113
|
0,11
|
ых
газов
|
|
|
|
|
|
Объемная
доля водяных
|
0,073
|
0,07
|
0,065
|
0,065
|
0,064
|
паров
|
|
|
|
|
|
Суммарная
объемная доля
|
0,21
|
0,2
|
0,18
|
0,178
|
0,174
|
Концентрация
золы в про-
|
190,3
|
180,3
|
164,9
|
161,4
|
157,1
|
дуктах
сгорания, г/м³
|
|
|
|
|
|
Элемент
|
Присос
|
Коэффициент
|
котла
|
Дб
|
бизб
|
Топка
|
0,1
|
1,3
|
I
конв. Пучок
|
0,05
|
1,35
|
II
конв. Пучок
|
0,1
|
1,45
|
Экономайзер
|
0,1
|
1,55
|
Дымосос
|
0,01
|
1,56
|
Золоулавливатель
|
0,05
|
1,61
|
2. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания
) Определение энтальпии теоретического объема
воздуха:
) Определение энтальпии
теоретического объема продуктов сгорания:
) Определение энтальпии избыточного
количества воздуха:
t = 2000
t = 400 = 1900
t = 300 = 1800
t = 200 = 1700
t = 900 = 1600
t = 800 = 1500
t = 700 = 1400
t = 600 = 1300
t = 500 = 1200
t = 400 = 1100
t = 300
t = 1000
t = 200
) Определение энтальпии продуктов
сгорания при коэффициента избытка б>1:
Поверхность
нагрева
|
Температура
|
|
|
|
|
|
после
|
|
|
|
|
|
поверхности
|
|
|
|
|
|
нагрева,
°С
|
|
|
|
|
Верх
топочной камеры, фестон, 200020749,524412,76224,835072,7
|
|
|
|
|
|
|
1900
|
19615,5
|
23072,5
|
5884,6
|
34120,9
|
|
1800
|
18481,5
|
21715,7
|
5544,4
|
31118
|
|
1700
|
17374,5
|
20381,6
|
5212,3
|
29237,1
|
|
1600
|
16274,25
|
19054,1
|
4882,3
|
27246,9
|
|
1500
|
15167,25
|
17729,4
|
4550,2
|
25384,2
|
|
1400
|
14060,25
|
16432,1
|
4218,1
|
23443,3
|
|
1300
|
12953,25
|
15112,6
|
3885,9
|
21400,9
|
|
1200
|
11880
|
13826
|
3564
|
|
1100
|
10800
|
12564,7
|
3240
|
17740,7
|
|
1000
|
9720
|
11306,9
|
2916
|
15960
|
|
900
|
8673,75
|
10059,9
|
2602,1
|
14207,3
|
|
800
|
7654,5
|
8825,7
|
2296,3
|
12475,4
|
Конвективные
пучки, 7006628,57618,92982,811770,3
|
|
|
|
|
|
|
600
|
5616
|
6442,5
|
2527,2
|
9958,8
|
|
500
|
4630,5
|
5303,3
|
2083,7
|
8196,6
|
|
400
|
3665,25
|
4179,7
|
1649,4
|
6464,5
|
|
300
|
2727
|
3090,2
|
1227,1
|
4781,9
|
|
200
|
1802,25
|
2033,5
|
811
|
3143,7
|
Экономайзер
4003665,254179,72015,96831
|
|
|
|
|
|
|
300
|
2727
|
3090,2
|
1499,8
|
5054,6
|
|
200
|
1802,25
|
2033,5
|
991,2
|
3323,9
|
3. Тепловой расчет котельного агрегата
.1 Расчет КПД и расхода топлива
) Определение располагаемой теплоты:
;
;
;
;
;
) Определение потери теплоты от
механической неполноты сгорания:
) Определение потери теплоты с
уходящими газами:
2,1 %
) Определение потери теплоты от
наружного охлаждения:
) Вычисление полезной мощности
парового котла:
) Вычисление КПД брутто парового
котла:
7) Определение расхода топлива
подаваемого в топку парового котла:
8) Определение расчетного расхода
топлива:
) Определение коэффициента
сохранения теплоты:
.2 Расчет топочных камер
) Температура продуктов сгорания на
выходе из топки:
) Энтальпия продуктов сгорания на
выходе из топки:
) Определение полезной
тепловыделении в топке:
) Определение коэффициента тепловой
эффективности экранов:
) Определение эффективной толщины
излучающегося слоя:
) Определение коэффициента
ослабления лучей:
) Определение коэффициента
ослабления луча:
) Определение степени черноты
факела:
) Определение площади зеркала
горения:
ТЛЗМ-1,87/3
10) Определение
степени черноты:
11) Определение параметра М:
) Определение средней суммарной
теплоемкости продуктов сгорания:
) Определение действительной
температуры на выходе из топки:
расчет окончен.
.3 Расчет конвективных пучков котла
) Определение характеристики
конвективного газохода:
) Температуры продуктов сгорания
после рассчитанного газохода:
) Определение теплоты отданной
продуктами сгорания:
) Определение расчетной температуры
потока продуктов сгорания в конвективном газоходе:
) Определение температурного напора:
) Определение средней скорости
продуктов сгорания в поверхности нагрева:
) Определение коэффициента
теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева:
) Определение степени черноты
газового потока:
) Определение коэффициента
теплоотдачи учитывающий
передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева:
) Определение суммарного
коэффициента теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:
) Определение коэффициента
теплопередачи:
) Определение количества теплоты,
воспринятое поверхностью нагрева:
.4 Расчет водяных экономайзеров
) Определение количества теплоты:
) Определение энтальпии воды после
водяного экономайзера:
) Определение температурного напора:
) Определение характеристики
принятого к установке экономайзера:
) Определение действительной
скорости продуктов сгорания в экономайзере:
) Определение коэффициента
теплопередачи:
отопительный котельная
теплопередача
7) Определение площади поверхности
нагрева водяного экономайзера:
8) Установка конструктивной характеристики
поверхности нагрева экономайзера:
) Определение невязки теплового
баланса:
расчет закончен.
Перечень использованной литературы
1. Эстеркин Р.И. «Котельные
установки. Курсовое и дипломное проектирование»М.; Энергоатомиздат 1989г.
Москва.
. Кузнецов Н.В. «Расчет котельных
агрегатов. Нормативный метод» М.; Энергия1973г. Москва.
. «Аэродинамический расчет котельных
установок. Нормативный метод» М.;Энергия 1977г. Москва.