Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДЕ-17–14ГМ, выбор тягодутьевых устройств
Курсовая работа
Тепловой и
аэродинамический расчет котельного агрегата ДЕ-17-14ГМ, выбор тягодутьевых
устройств
Введение
котел топливо экономайзер дымосос
Техническое описание котла ДЕ-17-14ГМ
Газомазутный вертикально-водотрубный паровой котел с
естественной циркуляцией типа ДЕ производительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 тонн
пара в час предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара,
используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах
отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
В курсовой работе рассчитан котел ДЕ-16-14ГМ. Топочная камера
двух барабанного вертикально-водотрубного котла размещается сбоку от
конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в
верхнем и нижнем барабанах (Рис. 2). Основными составными частями котлов
являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную
камеру левый топочный экран, газоплотная перегородка, правый топочный экран,
трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран (Рис. 1).
Барабаны котлов изготавливаются из стали 16ГС ГОСТ 5520-79 и
имеют толщину стенки 13 мм для котлов с рабочим давлением 1,4 МПа. Для доступа
внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы.
Конвективный пучок образован коридорно-расположенными
вертикальными трубами Ø51×2,5 мм, присоединенными к
верхнему и нижнему барабанам. Длинна конвективного пучка - по всей длине
цилиндрической части барабанов.
Котлы паропроизводительностью 16 и 25 т/ч перегородок в пучке
не имеют, а необходимый уровень скорости газов поддерживается изменением ширины
пучка. Конвективный пучок от топочной камеры отделен газоплотной перегородкой
(левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в
пучок.
Трубы газоплотной перегородки, правого бокового экрана,
образующего также под и потолок топочной камеры, и трубы экранирования
фронтовой стенки вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны.
Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково.
Средняя высота топочной камеры составляет 2400 мм, ширина 1790 мм.
Трубы правого топочного экрана Ø51×2,5 мм устанавливаются с
продольным шагом 55 мм; на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда
отверстий. Экранирование фронтовой стенки выполняется из труб Ø51×2,5 мм.
Газоплотная перегородка выполняется из труб Ø51×4 мм, установленных с шагом 55 мм. На вводе в барабаны трубы
разводятся в два ряда отверстий. Вертикальная часть перегородки уплотняется
вваренными между трубами металлическими проставками. Участки разводки труб на
входе в барабаны уплотняются приваренными к трубам металлическими пластинами и
шамотобетоном.
Основная часть труб конвективного пучка и правого топочного
экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к
барабанам вальцовкой.
Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого
топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка, которые устанавливаются
в отверстиях, расположенных в сварных швах или в околошовной зоне,
привариваются к барабанам электросваркой.
Трубы заднего экрана Ø51×2,5 мм, установленные с
шагом 75 мм, привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана Ø159×6 мм, которые в свою очередь, привариваются к
верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны,
противоположной барабанам, соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой Ø76×3,5 мм.
На всех котлах для защиты от теплового излучения со стороны
топки рециркуляционных труб и коллекторов заднего экрана в конце топочной
камеры устанавливаются две трубы Ø51×2,5 мм, присоединяемые к
барабанам вальцовкой.
В водяном пространстве верхнего барабана находится
питательная труба и направляющие щиты, в паровом объеме - сепарационные
устройства. В нижнем барабане размещается устройство для правого прогрева воды
в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.
В качестве первичных сепарационных устройств используются
установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие
выдачу паровой смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных
устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.
Отбойные щиты, направляющие козырьки, жалюзийные сепараторы и
дырчатые листы выполняются съемными для возможности полного контроля и ремонта
вальцовочных соединений труб с барабаном.
На котлах производительностью 16 т/ч предусмотрена
непрерывная продувка из второй ступени испарения (соленой отсек) верхнего
барабана и периодическая продувка из чистого и соленого отсеков нижнего
барабана и нижнего коллектора заднего экрана.
На котлах производительностью 16 т/ч выход дымовых газов
осуществляется через окно, расположенное в левой боковой стенке котла в конце
(по ходу газов) конвективного пучка.
Для обдувки котлов используется насыщенный или перегретый пар
работающих котлов при давлении не менее 7 кгс/см2. Для удаления отложений
из конвективного пучка устанавливаются лючки на левой стенке котла. У всех
котлов на фронте топочной камеры имеется лаз в топку, расположенный ниже
горелочного устройства, и три лючка-гляделки - два на правой боковой и один на
задней стенках топочной камеры.
На котлах производительностью 16 т/ч три взрывных клана: один
на фронтовой стенке топочной камеры и два на газоходе котла.
Для изоляции котла предусмотрены асбестовермикулитовые плиты
или равноценные им по теплофизическим характеристикам. Обмуровка фронтовой
стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б,
диатомового кирпича, изоляционных плит; обмуровка задней стенки - из
огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит.
Для уменьшения присосов снаружи изоляция покрывается
металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приваривается к
обвязочному каркасу.
Вода, используемая в парогенераторах и водогрейных котлах, в
зависимости от участка технологической цепи, на котором она используется, носит
различные названия. Вода, поступающая в котельный цех от различных источников
водоснабжения, называется исходной или сырой водой. Эта вода поступает для
предварительной химической подготовки перед использованием ее для питания
парогенераторов и водогрейных котлов.
Вода, поступающая для питания
парогенераторов и предназначенная для восполнения испарившейся воды, называется
питательной водой, а для восполнения потерь или расходов воды в тепловых сетях
- подпиточной водой. Котловой водой называют воду в парогенераторе, из которой получается
пар.
Пар, получаемый в промышленных
парогенераторах, направляется в различные теплоиспользующие аппараты, конденсат
из которых возвращается не полностью. Кроме того, часть пара и воды при наличии
неплотностей теряется. В связи с этим необходимо систематически добавлять
некоторое количество воды извне. В водогрейные котлы также приходится добавлять
некоторое количество воды из-за ее утечек в системе теплоснабжения или
использования потребителями.
Лучшей для питания парогенераторов
является вода, получаемая при конденсации пара, так как в ней содержится
незначительное количество загрязняющих ее веществ. Вода, получаемая из
различных источников водоснабжения, всегда хуже конденсата. Поэтому сырую воду
перед использованием для питания парогенераторов или подпитки тепловых сетей
предварительно обрабатывают с целью улучшения ее качества.
Качество сырой, питательной, подпиточной и
котловой воды характеризуют сухим остатком, общим солесодержанием, жесткостью,
щелочностью, содержанием кремниевой кислоты, концентрацией водородных ионов и
содержанием коррозионно-активных газов.
Рис. 1. Продольный разрез котла ДЕ-16-14ГМ
Рис. 2. Поперечный разрез котла ДЕ-16-14ГМ
Рис. 3. Фронтальный разрез котла ДЕ-16-14ГМ
Рис. 4. Вид сверху котла ДЕ-16-14ГМ
1.
Тепловой расчет парового котельного агрегата
.1
Определение количества воздуха, необходимого для горения, состава дымовых газов
и их энтальпий
Задаемся исходными данными:
1. Взят за прототип котел ДЕ-16-14ГМ и рассчитан с
паропроизводительностью D=17 т/ч, вырабатывающий насыщенный пар давлением P=14
бар.
2. Питательная вода поступает из деаэратора при
температуре tп.в=100◦С.
3. Котел оборудован водяным экономайзером системы ВТИ
[3, стр. 317].
4. Котел работает на газовом топливе. Состав природного
газа газопровода Брянск - Москва по объему в%. [1, таблица 1.4. стр. 11]
5. Непрерывная продувка составляет 5%.
.2
Топливо, состав и количество продуктов сгорания. Их энтальпии
Состав топлива и его теплота сгорания
В связи с заданным родом топлива берем его рабочий состав [1,
таблица 1.4. стр. 11]:
Углекислота CO2 0,1%
Метан CH4 92,9%
Этан C2H6 4,1%
Пропан C3H8 0,8%
Бутан C4H10 0,3%
Пентан C5H12 0,3%
Азот N2 1,6%
Низшая теплота сгорания Qнс = 8340 ккал/м3 =
34944 кДж/м3
Плотность газа 0,776 кг/м3
Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива
вычисляется по формуле [2, стр. 31]:
, 
м3,
где 
=8560 м3; 
=15230 м3; 
=21800 м3; 
=28350 м3; 
= 34900 м3.
=0,01∙[0∙5585+3018∙0+2579∙0+8560∙92,9+15230∙4,1+21800∙0,8+0,3∙28350+0,3∙34900]
= 8330 ккал/м3.
Низшая теплота сгорания сухого газа, в дальнейшем
используемую в курсовой работе [2, стр. 31]:
.
Количество присасываемого воздуха выбираем в соответствии с
данными таблицы II.27 [1, c. 106,116]. Значение коэффициента избытка воздуха в топке αт=1,1, а все остальные определяются равными:
Далее определяем объем воздуха, необходимый для горения, а так же
состав и объем газов при 
; теоретическое количество воздуха,
необходимое для горения, подсчитывается по уравнению:
Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения:
Теоретический объем трехатомных газов находим по уравнению:
Теоретический объем двухатомных газов находится по уравнению:
Теоретический объем водяных паров находим по уравнению:
Определяем объем избыточного воздуха для разных пунктов котельного
агрегата по формуле:
Действительный объем сухих газов:
;
при α=αт=1,1: Vс.г. =
1,063 + 7,86 + 0,1*9,93 = 9,916м3/м3,
при α=αк=1,2: Vс.г. =
1,063 + 7,86 + 0,2*9,93 = 10,909м3/м3,
при α=αэ’=1,3: Vс.г. = 1,063 + 7,86 + 0,3*9,93 = 11,902 м3/м3.
Действительный объем водяных паров:
;
при α=αт=1,1: 
= 2,218 + [0,016 (1,1-1) 9,93] = 2,234 м3/м3,
при α=αк=1,2: = 2,218 + [0,016 (1,2-1) 9,93] = 2,250м3/м3,
при α=αэ’=1,3: = 2,218 + [0,016 (1,3-1) 9,93] = 2,266м3/м3.
Общий объем дымовых газов:
;
при α=αт=1,1: 
= 9,916 + 2,234 = 12,15 м3/м3,
при α= αк=1,2: = 10,909 + 2,250 = 13,16 м3/м3,
при α= αэ’=1,3: = 11,902 + 2,266 = 14,170м3/м3.
Объемная доля трехатомных газов:
;
при α=αт=1,1: 
= 1,063/12,15 = 0,087,
при α= αк=1,2: = 1,063/13,16= 0,08,
при α= αэ’=1,3: = 1,063/14,17 = 0,075.
Объемная доля водяных паров:
при α=αт=1,1: 
=2,218/12,15=0,184,
при α= αк=1,2: =2,218/13,16=0,171,
при α= αэ’=1,3: =2,218/14,17=0,160.
Общая объемная доля трехатомных газов:
при α=αт=1,1: 
= 0,087+0,184=0,271,
при α= αк=1,2: = 0,08+0,171=0,251,
при α= αэ’=1,3: = 0,075+0,160=0,235.
Все подсчитанные величины заносим в таблицу 1:
Таблица 1. Состав и количество продуктов сгорания
Теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 
|
  
|
|
|
|
|
|
Величина  0,10,20,3
|
|
|
|
|
|
Объем
избыточного воздуха
|
 0,9931,9862,979
|
|
|
|
|
Избыточный
объем водяных паров
|
 0,0160,0320,048
|
|
|
|
|
Теоретический
объем: трехатомных газов,
|
 1,0631,0631,063
|
|
|
|
|
двухатомных
|
 7,867,867,86
|
|
|
|
|
водяных паров
|
 2,2182,2182,218
|
|
|
|
|
Действительный
объем: сухих газов
|
 9,91610,90911,902
|
|
|
|
|
водяных паров
|
 2,2342,2502,266
|
|
|
|
|
общий объем
дымовых газов
|
 12,1513,1614,17
|
|
|
|
|
Объемная доля:
трехатомных газов,
|
 0,0870,0800,075
|
|
|
|
|
водяных паров
|
 0,1840,1710,160
|
|
|
|
|
Общая объемная
доля трехатомных газов
|
 0,2710,2510,235
|
|
|
|
|
Температура
точки росы в 0С
|
 58,956,555,3
|
|
|
|
Температура точки росы [1, c. 95]. Вместо давления Р подставляем
объемную долю трехатомных газов rп.
Для подсчета величин теплосодержаний дымовых газов и воздуха в
отдельных газоходах котельного агрегата и для построения I-
- диаграммы задаемся следующими температурами дымовых газов и
воздуха:
при коэффициенте избытка воздуха 
t=2000 и 800;
при коэффициенте избытка воздуха 
t=1000
и 400;
при коэффициенте избытка воздуха 
t=500 и 100;
Температуру воздуха в котельной принимаем tв=30оС.
Подсчет производим по уравнению:
Значения теплоемкостей берем из таблицы III.2 [1, c. 124].
Все полученные результаты сводим в таблицу 2.
Таблица 2. Энтальпия продуктов сгорания для различных
значений температуры и коэффициента избытка воздуха
Температура газов,
Трёхатомные газыДвухатомные газыВодяные парыИзбыточный воздух
кДж/ м3 
КЭнтальпия продуктов
сгорания 
м3/ м3
кДж/ м3 К
кДж/ м3 К
м3/ м3
кДж/ м3 К
кДж/ м3 К
м3/ м3
кДж/ м3 К
кДж/ м3 К
м3/ м3
кДж/ м3 К
|
кДж/ м3
К
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 =1,1
|
|
2000
|
1,063
|
2,439
|
2,393
|
7,86
|
1,485
|
11,692
|
2,218
|
1,713
|
3,800
|
0,993
|
1,534
|
1,523
|
19,588
|
39210
|
|
800
|
1,063
|
2,141
|
2,276
|
7,86
|
1,369
|
10,760
|
2,218
|
1,670
|
3,704
|
0,993
|
1,412
|
1,402
|
18,142
|
14511
|
|
 =1,2
|
|
1000
|
1,063
|
2,212
|
2,351
|
7,86
|
1,393
|
10,949
|
2,218
|
1,724
|
3,824
|
1,986
|
1,438
|
2,856
|
19,986
|
19986
|
|
400
|
1,063
|
1,932
|
2,054
|
7,86
|
1,318
|
10,360
|
2,218
|
1,567
|
3,476
|
1,986
|
1,355
|
2,691
|
18,580
|
7433
|
|
 =1,3
|
|
500
|
1,063
|
1,999
|
2,125
|
7,86
|
1,330
|
10,454
|
2,218
|
1,590
|
3,527
|
2,979
|
1,369
|
4,078
|
20,184
|
10092
|
|
100
|
1,023
|
0,4092
|
0,418
|
7,616
|
0,3096
|
2,357
|
2,16
|
0,3596
|
0,776
|
3,36
|
0,3163
|
1,062
|
19,328
|
1931
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.
Сводка конструктивных характеристик агрегата
. Площадь ограждающих поверхностей камеры горения [см.
рекомендации или 7.стр. 33]:
а) боковые стены:
м2;
м2;
б) передняя стена:
м2;
в) задняя стена:
м2;
г) под и потолок:
м2;
м2.
. Всего площадь ограждающих поверхностей топки:
м2.
3. Объем
топки:
Vт=
м3 (справочная
величина 22,5 м3) [7. Стр. 33, Таб.2.9]
4. Эффективная
толщина излучающего слоя:
м.
. Относительное
положение максимума температуры в топке:
,
где h1 - высота до оси горелок;
h2 - высота
до выходного газового окна.
. Лучевоспринимающая поверхность нагрева топки: Нл=48,13
м2.
7. Степень экранирования топки:
3.
Основные характеристики воды и пара
В соответствии с заданием абсолютное давление в барабане котла
составляет P=1.4 МПа, температура питательной воды t Г.В. = 100
и процент продувки PПР = 5%.
Для этих условий определяем полное тепловосприятие воды и пара в
котле, отнесённое к 1 кг насыщенного пара:
где энтальпии насыщенного пара (iН), котловой (iК.В.)
и питательной воды (iП.В.).
Значения этих величин взяты из таблицы III. 4 [1, стр. 126].
4.
Составление теплового баланса котельного агрегата
Температуру уходящих газов принимаем равной 
=> из
I- диаграммы (рис. 1 стр. 11) по
рекомендациям [3, с. 250]:
Энтальпия поступающего воздуха:
Потеря тепла с отходящими газами:
Величины потерь тепла от химического и механического недожога
берутся из таблицы II [1, c. 116]: q3=1,5%, q4=0%.
Потери тепла в окружающую среду принимаем равной q5=1,5%
принимается по графику III. 1 [1, стр.
117], а коэффициент сокращения тепла:
К.П.Д. котельной установки:
Сравнивая с источником [3, стр. 250] КПД брутто равно 90,5%
5.
Определение расхода топлива
Расчётный часовой расход топлива при отсутствии поправки на
механический недожог:
6. Расчет теплообмена в топке
Полезное тепловыделение в топке подсчитывают по уравнению:
где тепло с вносимым в топку воздухом определяется при значении
коэффициента избытка воздуха .
I- диаграмме (рис. 1 стр. 11) по прямой,
построенной при значении коэффициента избытка воздуха , при найденной энтальпии
находим температуру горения 
Для определения температуры на выходе из топки составляем таблицу
4, в которую и помещаем все необходимые величины, включая конструктивные
характеристики топки.
Таблица 4. Расчет температуры на выходе из топки
|
Наименование
величины
|
Условные
обозначения
|
Расчетные
формулы или основания
|
Расчетные
данные
|
Значения
|
|
Площадь боковых
ограждающих поверхностей топки с одной её стороны в   См. рисунок топки 17,445
|
|
|
|
|
|
Объем топочного
пространства в   См. пункт 2 с. 16-22,57
|
|
|
|
|
|
Общая площадь
ограждающих поверхностей в FтСм. пункт 2 с. 16-53,316
|
|
|
|
|
|
Эффективная
толщина излу-чающего слоя в м
|
S
|
  1,524
|
|
|
|
Лучевоспринимающая
поверхность нагрева в м2
|
Нл
|
См. пункт 3 с.
16
|
-
|
48,13
|
|
Степень
экранирования топки
|
   0,903
|
|
|
|
|
Положение
максимума температур
|
X
|
См. рис. 1.   0,408
|
|
|
|
Значение
коэффициента
|
m
|
Таблица [IV.2] [1, с. 102]
|
-
|
0
|
|
Суммарная
поглощательная способность трехатомных газов в м-ата
|
PП∙S
|
Таблица 1 с. 9
и  0,4128
|
|
|
|
Температура
газов на выходе из топки в 0С
|
 Принимаем с последующим уточнением-1200
|
|
|
|
|
Значение
коэффициента ослабления лучей трехатомными газами
|
 Номограмма IV.1 [1, с. 103]-0,68
|
|
|
|
|
То же, топочной
средой
|
   0,1842
|
|
|
|
Сила поглощения запыленным потоком газов 
P=1 ата
|
|
|
|
|
Степень черноты
несветящейся части пламени
|
αг
|
Номограмма IV.2 [1, с. 104]
|
-
|
0,24
|
|
Степень черноты
факела
|
 αг∙(1-m)0,24
(1-0)0,24
|
|
|
|
|
Значение
условного коэффициента загрязнения лучевоспр. поверхности нагрева
|
 --0,65
|
|
|
|
|
Произведение
|
  0,903*0,650,5869
|
|
|
|
|
Тепловыделение
в топке на 1 м2 ограждающих ее поверхностей в кДж/м2∙ч
|
-
|
  884992
|
|
|
|
Постоянные
величины расчетного коэффициента М
|
А, Б
|
-
|
А=0,54,
Б=0,2
|
-
|
|
Значение
расчетного коэффициента М
|
М
|
М=А-Б*Х
|
0,54-0,2*0,408
|
0,4584
|
|
Температура
дымовых газов на выходе из топки  , 0С-Номограмма IV.4
[1, с. 106]-1210
|
|
|
|
|
|
Теплосодержание
дымовых газов на выходе из топки в кДж/м3
|
 I - диаграмма рис. 1, с. 11-22800
|
|
|
|
|
Тепло,
переданное излучением в топке, в кДж/м3
|
Qл
|
  13543
|
|
|
|
Тепловое
напряжение топочного объема в кДж/м3∙ч
|
   1996274
|
|
|
|
Температура газов на выходе из топки оказалась почти равной
предварительно принятой; не превышает допустимых норм и тепловое напряжение объема
топочного пространства, следовательно, расчет теплообмена в топке произведен
верно.
7.
Расчет газохода
Определяем высоту и ширину газохода и помещаем их в таблицу
5.
Таблица 5. Высота и ширина газохода
|
Наименование
величин
|
Условное
обозначение
|
Единица
измерения
|
|
Газоход котла
|
|
|
|
Формула или
источник
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота
газохода: минимальная
|
|
мм
|
По чертежу
|
1750
|
|
максимальная
|
 мм-2750
|
|
|
|
|
эффектная
|
 мм 2140
|
|
|
|
|
Ширина газохода
|
b
|
мм
|
-
|
700
|
Определяем конструктивные характеристики газохода и помещаем
их в таблицу 6.
Таблица 6. Основные конструктивные характеристики газохода
|
Наименование
величин
|
Условные
обозначения
|
Расчетные
формулы
|
Результаты
|
|
|
Общий вид
|
Числовые
значения
|
|
|
Поверхность
нагрева в м2
|
Н1
|
По чертежам
|
154
|
|
Число рядов
труб: вдоль оси котла
|
z1
|
-
|
-
|
60
|
|
поперек
|
z2
|
-
|
-
|
7
|
|
Диаметр труб в мм
|
dн
|
-
|
-
|
51
|
|
Расчетные шаги
труб в мм: продольный
|
S1
|
-
|
-
|
90
|
|
поперечный
|
S2
|
-
|
-
|
110
|
|
Сечение для
прохода газов в м2
|
F1
|
аэ∙
в-z2∙ aэ∙ dн
|
2,140*0,7-7*0,051*2,140
|
0,734
|
|
Эффективная
толщина излучающего слоя в м
|
S1
|
  0,165
|
|
|
Задаемся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из
газохода 
и 
и проводим
для этих значений температур два параллельных расчета. Расчет газохода проводим
при .
Все необходимые расчетные операции располагаем в таблице 7.
Таблица 7. Тепловой расчет газохода
|
Наименование
величин
|
Условные
обозначения
|
Расчетные формулы
|
Результаты при 
|
|
|
общий вид
|
числовые
значения
|
400 0С
|
200 0С
|
|
Температура
дымовых газов перед газоходом в 0С
|
 Из расчета топкиТаблица 412101210
|
|
|
|
|
|
Теплосодержание
дымовых газов перед газоходом в кДж/м3
|
 Диаграмма I-Рисунок 52280022800
|
|
|
|
|
|
Температура
дымовых газов за газоходом в 0С
|
 Задаемся-400200
|
|
|
|
|
|
Теплосодержание
дымовых газов за газоходом в кДж/м3
|
 Используем I- -диаграмму
и таблицу 4.Рисунок 574333400
|
|
|
|
|
Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса в кДж/ч Qб 
19,6*10624,72
По значениям QБ и QТ строим вспомогательный график (рис. 6) и
определяем температуру газов на выходе из газохода.
Рисунок 5. График по определению температуры газов
Температура газов на выходе газохода, равная, 
=400˚C является и температурой
дымовых газов при входе экономайзер.
Сравнивая с источником [3, стр. 250], температура за котлом равна
372°C.
8.
Расчет водяного экономайзера
К установке приняты водяные индивидуальные экономайзеры системы
ВТИ, конструктивные характеристики которых приведены в таблице IV.6 [1, c. 123]. Число труб в горизонтальном
ряду для индивидуальных экономайзеров, устанавливаемых под котлами ДЕ-16-14,
берем равным 9; тогда живое сечение для прохода дымовых газов будет равно: 
. Остальные расчетные данные помещены в
таблице 7.
Таблица 7. Расчет водяного экономайзера
|
Наименование
величин
|
Условные
обозначения
|
Расчетные
формулы или основание
|
Результат
|
|
|
общий вид
|
числовое
значение
|
|
|
Температура
дымовых газов перед экономайзером в 0С
|
   372
|
|
|
|
|
Теплосодержание
дымовых газов перед экономайзером в кДж/м3
|
 Диаграмма I- -7000
|
|
|
|
|
Температура
дымовых газов после экономайзера в 0С
|
 Была принята-140
|
|
|
|
|
Теплосодержание
дымовых газов после экономайзера в кДж/м3
|
 Диаграмма I--2400
|
|
|
|
|
Тепловосприятие
в водяном экономайзере в кДж/ч
|
   5.9*106
|
|
|
|
|
Количество
питательной воды, проходящее че-рез экономайзер, в л/ч
|
 По заданию-17850
|
|
|
|
|
Температура
питательной воды перед экономайзером в 0С
|
 По заданию-100
|
|
|
|
|
Температура
воды на выходе из экономайзера в 0С
|
   163
|
|
|
|
Выбираем экономайзер группы 1, состоящий из 16 рядов общей
поверхностью нагрева 
в блочной облицовке, ЭП1-646. [3, стр.
317]
Рис. 7. Схема водяного экономайзера ЭП1-646
9. Сопротивление газохода
Таблица 8. Сопротивление газохода
|
Наименование
величин
|
Условное
обозначение
|
Расчётная
формула или основание
|
Результат
|
|
|
Общий вид
|
Числовые
значения
|
|
|
1.
Относительный продольный шаг труб
|
 По конструктивным и расчётным данным 
|
|
|
|
|
2.
Относительный поперечный шаг труб
|
 По конструктивным и расчётным данным 
|
|
|
|
|
3. Средняя
скорость газов в газоходе,   По тепловому расчёту
|
|
|
|
|
|
4. Средняя
температура газов,   По тепловому расчёту
|
|
|
|
|
|
5. Число рядов
труб в глубину пучка по ходу газов
|
 
|
|
|
|
6. Значение коэффициента сопротивления: - одного ряда коридорного
пучка - всего пучка 
10. Общее сопротивление котла
Таблица 9. Общее сопротивление котла
11. Аэродинамический расчёт
Аэродинамический расчет выполняется для котельного агрегата
ДЕ-17-14, и результаты расчета сводятся в таблицу 10.
Исходные данные для расчёта принять из теплового расчёта
котельного агрегата.
Присос воздуха на участке газохода между котельным агрегатом
и дымососом принят по рекомендации:
Температура дымовых газов перед дымососом:
Плотность дымовых газов, приведённая к нормальным условиям (расчёт
для значения 
):
Таблица 10. Расчёт газового тракта
Рис. 8 Схема газового тракта к аэродинамическому расчету
- Котел; 2 - Колено 90˚; 3 - Трубчатый пучок
экономайзера; 4 - Колено 90˚; 5 - Внезапное уменьшение сечения при входе в
боров; 6 - Колено 90˚;
- Поворот в коробе; 8 - Конфузор при входе в дымосос; 9 -
Диффузор за дымососом (15˚); 10 - Колено 60˚; 11 - Вход в дымовую
трубу.
Таблица 11. Расчёт сопротивления газового тракта
|
№ уч. по схеме
|
Наименование
участка
|
Действительны.
объем дымовых газов, м3/ч.
|
Площадь
поперечного сечения участка, м2.
|
Скорость движения
дымовых газов, м/с.
|
Динамическое
давление, кг/м2
|
Коэффициент
местного сопротивления
|
Сопротивление
участка
|
|
1.
|
Паровой котел
Газоход между котлом и водяным экономайзером  -
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
2.
|
Колено  ,       
|
|
|
|
|
|
|
|
3.
|
Колено ,    
|
|
|
|
|
|
|
|
Водяной
экономайзер 
|
|
|
|
|
|
|
4. Трубный пучок экономайзера 
-
|
   
|
|
|
|
|
|
|
|
Газоходы между
водяным экономайзером и дымососом 
|
|
|
|
|
|
|
|
5.
|
Колено,      
|
|
|
|
|
|
|
|
6.
|
Внезапное
уменьшение сечения при входе в боров
|
    
|
|
|
|
|
|
|
7.
|
Колено ,    
|
|
|
|
|
|
|
|
8.
|
Поворот в
коробе
|
|
|
|
|
|
|
|
9.
|
Конфузор при
входе в дымосос
|
   
|
|
|
|
|
|
|
Газоходы между
дымососом и дымовой трубой: 
|
|
|
|
|
|
|
|
10.
|
Диффузор за
дымососом
|
    
|
|
|
|
|
|
|
11.
|
Колено      
|
|
|
|
|
|
|
|
12.
|
Вход в трубу
|
|
|
|
|
|
|
|
13.
|
Суммарное
аэродинамическое сопротивление
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
14.
|
Разряжение в
верхней части топки
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
15.
|
Перепад
давлений по газовому тракту
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица13. Расчёт дымовой трубы
|
Наименование
величин
|
Условные
обозначения
|
Расчетные
формулы или основания
|
Результат
|
|
|
Общий вид
|
Числовые
значения
|
|
|
1. Число
котлов, установленных в котельной.
|
 --
|
|
|
|
|
2. Высота
дымовой трубы,   --
|
|
|
|
|
|
3. Часовое
количество дымовых газов, проходящих через дымовую трубу,    
|
|
|
|
|
|
4. Скорость
истечения дымовых газов из трубы,   -
|
-
|
|
|
|
|
5. Диаметр
устья дымовой трубы в свету,   
|
|
|
|
|
|
6. Ближайший
рекомендуемый диаметр устья трубы,  Принимаем
|
-
|
|
|
|
|
7. Действительная
скорость истечения дымовых газов из трубы,    
|
|
|
|
|
|
8. Средний
уклон внутренних стенок трубы.
|
 -
|
-
|
|
|
|
9. Диаметр
основания трубы в свету,   
|
|
|
|
|
|
10. Самотяга
дымовой трубы,     
|
|
|
|
|
Таблица 14. Расчёт дымососа
|
Наименование
величин
|
Условное
обозначение
|
Расчетные
формулы или основания
|
Результат
|
|
|
Общий вид
|
Числовые
значения
|
|
|
1. Коэффициент
запаса производительности дымососа.
|
 Рекомендация «Нормативного метода
аэродинамического расчета котельных установок»-
|
|
|
|
|
2. Расчетная
производительность дымососа,    
|
|
|
|
|
3. Коэффициент запаса по давлению дымососа. 
Рекомендация «Нормативного метода аэродинамического расчета
котельных установок»
Выбор дымососа
Тип……………………………………………………………………ДН-10
Скорость вращения, 
…………….………………………….1480
Производительность номинальная, 
………………………….20400
Полное давление номинальное, 
……………………………..184
Таблица 15.
|
1. Коэффициент
полезного действия дымососа.
|
 Каталожные данные
|
|
|
|
|
2. Коэффициент
запаса по мощности дымососа.
|
 Рекомендация «Нормативного метода
аэродинамического расчета котельных установок»
|
|
|
|
3. Мощность электродвигателя, 
Рис. 9 Центробежный дымосос одностороннего всасывания ДН-10
- улитка; 2 - диафрагма; 3 - постамент; 4-осевой направляющий
аппарат;
- всасывающая воронка; 6 - рабочее колесо; 7-электродвигатель
(ходовая часть)
Таблица 16. Воздушный тракт
|
Рассчитываемая
величина
|
В окружающей
среде
|
Перед дутьевым
вентилятором
|
|
Температура
воздуха  , 
|
|
|
|
Действительная
плотность воздуха  ,  
|
|
|
|
Действительный
расход воздуха, -
Рис. 10 Схема воздушного тракта к аэродинамическому расчету
котельной установки: 1 - Заборное окно; 2 - Колено 90˚; 3 - Отвод 90˚;
4 - Диффузор за вентилятором; 5 - Колено 60˚; 6 - Колено 90˚; 7 -
Тройник 90˚; 8 - Горелка
Таблица 17. Расчёт сопротивления воздушного тракта
8 Горелка Итого 
-
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 18. Расчёт дутьевого вентилятора
|
Наименование
рассчитываемой величины
|
Условное
обозначение
|
Расчетные
формулы
|
Расчет
|
Результат
|
|
1. Коэффициент
запаса производительности дутьевого вентилятора
|
 Рекомендация «Нормативного метода
аэродинамического расчета котельных установок»-
|
|
|
|
2. Расчетная производительность вентилятора,   
Подбор дутьевого вентилятора
Тип…………………………………………………………………ВДН-10
Скорость вращения, …………….………………………….1480
Производительность номинальная, ………………………….19600
Полное давление номинальное,  ……………………………..345
Таблица 19.
12. Арматура котла
Рис. 11. Схема расположения арматуры котла ДЕ-16-14ГМ
п - питательная вода; 1 к - котловая вода;
1 кп - линия периодической продувки; 1 кн - линия непрерывной
продувки;
н - насыщенный пар; 2 к - конденсат пара; 2
но - отбор проб пара; 2 нс - пар на собственные нужды.
Продувка
В паровой котел поступает вода, а выходит пар, который
практически не содержит примесей, поэтому концентрация солей в котловой воде
все время возрастает. Для котловой воды существуют нормы солесодержания и
щелочности, и для поддержания их в заданных пределах осуществляется продувка,
т.е. удаляется часть воды из котла и заменяется питательной водой.
Конструктивно это выполняется в виде прокладки внутри барабана перфорированной
трубы диаметром 20 мм. Величина продувки зависит от качества воды, а потери
теплоты с продувкой не должны превышать 10% производительности котла.
Непрерывную продувку выполняют из тех участков верхнего
барабана, где концентрация солей в котловой воде наибольшая. Непрерывная
продувка производится из верхнего барабана котла в расширитель (сепаратор)
непрерывной продувки. За счет снижения давления продувочной воды от рабочего в
котельном агрегате до 0,12…0,15 МПа она вскипает в расширителе и разделяется на
остаточную воду и пар вторичного вскипания.
Пар отводится в термический деаэратор, а отделившаяся вода
направляется в теплообменник для подогрева исходной (сырой) воды перед
фильтрами водоподготовки. Отдав теплоту, котловая вода (с высоким содержанием
солей и щелочей) поступает в колодец (барботер), который служит для приема и
охлаждения всех дренажных вод. В барботер также подают холодную техническую
воду для охлаждения всех стоков до 60°С, после чего смесь идет в дренаж
(канализацию).
Лаборант периодически отбирает пробы котловой воды на анализ,
устанавливает количество солей и, если их больше нормы, обязывает оператора
увеличить непрерывную продувку за счет дополнительного открытия игольчатого
вентиля, установленного на продувочной линии. В современных конструкциях
паровых котлов паропроизводительностью до 25 т/ч непрерывная продувка совмещена
с периодической продувкой.
Периодическая продувка предназначена для удаления шлама из
нижних барабанов и всех нижних коллекторов, а периодичность и продолжительность
выпуска воды устанавливается режимной картой котла. Воду периодической продувки
также сбрасывают в барботер.
Порядок периодической продувки. Перед началом продувки
автоматика переводится на дистанционное управление, котел запитывается водой
выше среднего уровня, горение снижается. Периодическую продувку проводят
последовательно для каждой точки два оператора - один следит за уровнем воды в
котле и подает команды другому. Вначале открывают дальний от котла вентиль, а
затем ближний (во избежание гидравлического удара трубопровода), и последним
вентилем регулируется продувка. Например: продувка установлена в течение 1 мин,
следовательно, после 30 с первый вентиль от котла закрывают на пять-шесть
секунд, а затем снова открывают, чтобы общая продолжительность была не более 1 мин.
После окончания продувки закрывают ближний от котла вентиль, а затем дальний,
т.е. в обратной последовательности. Плотность закрытия вентилей проверяется
через 10…15 мин путем определения температуры трубопровода
прощупыванием рукой (тыльной стороной ладони). Если труба после вентилей
холодная, они не пропускают, а если горячая, то необходимо кратковременно
продуть котел вентилями для удаления из-под клапанов окалины или накипи.
Результаты продувки заносят в журнал.
Обмуровка
Для обмуровки применяется шахматно-бетонный слой, который
тщательно уплотняют. Толщина его должна составлять 15 мм, от наружной
образующей. После затвердевания устанавливают теплоизоляционные плиты. Первый
слой обмуровки фронтовой и задней стенок со стороны труб выкладывают шахматным
кирпичом. Второй слой фронта топки выкладываются из диатомового кирпича. Третий
слой выкладывается асбестгермикулитовыми или близким к ним по теплопроводности
и огнестойкости другими изоляционными плитами. Второй слой боковых и задней
стенок котла также выкладывают из асбестгермикулитовых плит или их заменителей.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были проведены тепловой и
аэродинамический расчеты котельного агрегата ДЕ-17-14ГМ.
Расход топлива на установку составляет  .
В ходе теплового расчета котельного агрегата была определена
температура горения топлива равная 1870˚С, температура дымовых газов за
топкой составила 1210 ˚С  , а за котлом составила .
Для утилизации тепла дымовых газов выбираем одноколонковый
экономайзер ЭП1-646 общей поверхностью нагрева 
По результатам расчетов выбран дымосос ДН - 11,2. Производительность используемого дымососа 27650 м3/ч,
полное давление 2760 кг/м2.
Также выбран дутьевой вентилятор
ВДН-10. С производительностью 19600 м3/ч, полное давление состовляет
345 кг/м2
В процессе выполнения курсового проекта мы приобрели практические
навыки в расчете котельной установки, усвоили основные теоретические положения
и ознакомились с действующими нормативными материалами.
Список литературы
1. Гусев
Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. (Учебное пособие). 2-е изд. М.,
Стройиздат. 1973. 248 с.
2. Зах
Р.Г. Котельные установки. М., «Энергия», 1968 г. 352 с. с илл.
. Роддатис
К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой
производительности / Под ред. К.Ф. Роддатиса. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -
488 с.: ил.
4. Эстеркин
Р.И. Промышленные котельные установки. Р.И. Эстеркин - М:, Энергоатомиздат.
Ленингр. отд-ние, 1985 - 400 с.
5. Кузнецова
Н.В Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. Под ред. Н.В.
Кузнецова, В.В. Митора и др. М.: Энергия, 1973 - с.
. Сидельковский
Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий. Л.Н. Сидельковский, В.Н.
Юренев - М.: Энергоатомиздат. 1988-258 с.
. Эстеркин
Котельные установки (курсовое и дипломное проектирование). Ленинград
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1989 г.-280 с.
Похожие работы на - Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДЕ-17–14ГМ, выбор тягодутьевых устройств
|