Реферат: Поверочный расчет котла Е-6,5

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Паровым или водогрейным котлом называется устройство, в котором для получения пара или нагрева вода под давлением выше атмосферного используется теплота, выделяющаяся при сгорании органического топлива.

Поверочный расчет парового котла выполняется для оценки показателей экономичности, выбора вспомогательного оборудования, получения исходных данных для последующих расчетов: аэродинамических, гидравлических, прочностных.

При выполнении поверочного расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в определении температур газовой среды и тепловосприятий рабочего тела в поверхностях нагрева заданного котла.

1 Описание парового котла типа ДЕ-6,5

Газомазутные вертикально-водотрубные паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 6,5 т/ч предназначены для выработки насыщенного или слабонасыщенного пара давлением 1,4 Мпа. Топочная камера котлов размещена сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованных в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранов труб одинакова для всех котлов – 1790мм, глубина топочной камеры изменяется в зависимости от номинальной паропроизводительности котла.

Основными составными частями этих котлов являются: верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтальный, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру. Трубы перегородки и правого бокового экрана, образующего также под и потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана приварены к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159х6мм. Трубы фронтального экрана котлов приварены к коллекторам диаметром 159х6мм. Шаг труб вдоль барабана 90 мм., поперечный - 110мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котлов установлены продольные ступенчатые перегородки.Плотное экранирование боковых стен, потолка и пода топочной камеры позволяет на котлах применять легкую изоляцию в 2-3 слоя изоляционных плит толщиной 100мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 15-20мм. Обмуровка фронтальной и задней стен выполнена из шамотного кирпича толщиной 65мм. и изоляционных плит общей толщиной 100мм. Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи изоляцию покрывают металлической листовой обшивкой толщиной 2мм., приваренной к обвязочному каркасу. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяют стандартные чугунные экономайзеры из труб ВТИ.

2 Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха.

Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котла, так как потеря теплоты с уходящими газами является при нормальных условиях эксплуатации наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Однако, глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.

Температура уходящих газов за хвостовой поверхностью нагрева (экономайзером) выбирается в зависимости от вида сжигаемого топлива =120^о С.

Для расчета действительных объемов продуктов горения по поверхности нагрева котельного агрегата прежде всего выбирают коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки и присосы воздуха в отдельных газоходах . Коэффициент избытка воздуха должен обеспечить практически полное сгорание топлива. Он выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива =1,05.

В топку и газоходы котла при наличии в них отверстий и неплотностей из атмосферы поступает воздух, который называют присосом . Избыток воздуха включает в себя коэффициент избытка воздуха, подаваемого в горелки или под колосниковую решетку , и присосы холодного воздуха извне при работе топки под разряжением , происходящие в основном в нижней части топки. При выбранном избыток воздуха, поступающий в зону горения топлива, определяется как . В газоплотных топках у котлов серии ДЕ ,

При распределении коэффициентов избытка воздуха по газохо­дам следует ознакомиться с конструкцией парового котла, для которого проводится поверочный расчет.

3 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

По общепринятой методике объемы продуктов сгорания и воздуха выражаются в м³ при нормальных условиях (0°С и 0,1 МПа) при сжигании 1 кг твердого жидкого топлива или 1 м³ газового топлива.

Состав сухого газа по объему в %:

При сжигании природного газа расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания производится на основании процентного состава компонентов, входящих в него:

теоретический объем воздуха:

теоретические объемы продуктов сгорания воздуха

,м³ /³

теоретические объемы продуктов сгорания воздуха:

, м³ /м³

где - влагосодержание газообразного топлива при расчетной температуре 10°C

4 Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

Для всех видов топлива энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, в кДж/м³ , при расчетной температуре ^o С, определяют по формулам:

Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха

В приведенных формулах : - теплоемкость соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, кДж/м³ К, значения выбираются по табл. П1 в приложении:

” – коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева,

Результаты расчёта энтальпии газов при действительных избытках воздуха сводятся в таблицу 2.

По результатам расчета строится диаграмм.

5 Тепловой баланс парового котла.

Распределение теплоты, вносимой в котел при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепловые потери носит название теплового баланса.

Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого топлива.

Уравнение теплового баланса имеет вид

, кДж/кг , кДж/м³

где - располагаемая теплота топлива;

Q₁ - полезно используемая теплота для производства водяного пара;

Q₂ - потери теплоты с уходящими газами;

Q₃ - потери теплоты от химической неполноты сгорания;

Q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания;

Q₅ - потери теплоты в окружающую среду;

Q₆ -потери с физической теплотой шлаков;

Если отнести все слагаемые теплового баланса к располагаемой теплоте и выразить их в процентах, то уравнение теплового баланса примет вид

Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто) определяется из данного уравнения

, %

и- учитывается только для твердого топлива.

Располагаемая теплота топлива

кДж/кг

кДж/кг

Потеря теплоты с уходящими газами определяется по формуле

где J_ух - энтальпия уходящих газов при и , кДж/кг, кДж/м³ , определяется по диаграмме;

- коэффициент избытка воздуха за экономайзером

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания зависит от рода топлива и типа топочного устройства. При сжигании природного газа . Потеря теплоты от наружного охлаждения для стационарных паровых котлов принимается =2,3% при производительности котла Q=6,5 . Распределение по отдельным элементам котельного агрегата, производится пропорционально количеству теплоты, отдаваемому продуктами сгорания в соответствующем элементе и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты

Полное количество полезно используемой теплоты Q₁ для производства водяного пара определяется по формуле

кДж/ч

где в - паропроизводительность агрегата, кг/ч (D=6500 кг/ч)

i", i'- энтальпия, соответственно сухого насыщенного пара и котловой воды, при P=0,9 МПа, i'=742,6; i''=2773 кДж/кг;

i_п.в - энтальпия питательной воды, кДж/кг, принимается в соответствии формулой

i_п.в = с_в ∙ t_п.в =4,19·104=435,8

где с_в –теплоемкость питательной воды ,принимают равной 4,19 кДж/кг

t_в -температура питательной воды, принимают равной 104 ⁰ С

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле

м³ /с

м³ /с

Расчетный расход топлива определяется с учетом потери теплоты от механической неполноты сгорания

В^Р =В=0,134 м³ /с

6 Расчет теплообмена в топке.

Топка парового котла служит для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с высокой температурой. Перенос теплоты в топке от факела горящего топлива и высокотемпературных продуктов сгорания к экранным поверхностям нагрева осуществляется, в основном, излучением. Поэтому, расчет теплообмена в топке проводится с условием преобладающего влияния в сложном теплообмене радиационной составляющей.

Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания на выходе из топки , удельной нагрузки на единицу объема топки . Полученные при расчете значения должны находиться в пределах, рекомендуемых.

Таблица 3- Конструктивные характеристики топки

Таблица 4- Расчет теплообмена в топке

7 Расчет теплообмена в газоходе парового котла.

Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания на выходе из газохода и количества теплоты, воспринятое поверхностью нагрева газохода.

Из справочной литературы и с чертежа парового котла в таблицу 5 заносятся основные конструктивные характеристики газохода.

Таблица 5- Конструктивные характеристики газохода

При расчете конвективной поверхности котла предварительно принимают два значения температуры на выходе из газохода. Для котла с одним газоходом принимаем =5 00°С и = 300°С. По двум принятым температурам проводят параллельно расчеты.

После проведения расчетов действительную температуру продуктов сгорания за газоходом определяют графическим путем по величинам тепловосприятия, рассчитанных по уравнениям теплового баланса Q_б и теплопередачи Q_т при двух ранее принятых температурах и Порядок определения искомого значения показан на [4, рис 3 ].

Полученное действительное значение температуры продуктов сгорания на выходе из газохода будет являться температурой на входе в экономайзер.

Таблица 6- Расчет теплообмена в газоходе.

8 Тепловой расчет экономайзера

При поверочном расчете чугунного водяного экономайзера температура газов на входе принимается из теплового расчета газохода, температура газов на выходе была предварительно принята .

Целью расчета является определение поверхности нагрева экономайзера Н_э . Экономайзер компонуется из отдельных чугунных ребристых труб длиной 2 м, с поверхностью нагрева с газовой стороны f_э = 2,95 м² и живым сечением для прохода газов f= 0,12 м² .

Для заданного типа парового котла выбирается количество чугунных труб в ряду экономайзера, n=3. Проходное сечение для газового потока можно определить по формуле

F_эк = n · f =3·0,12=0,36, м²

Таблица 7- Расчет экономайзера

9 Определение невязки теплового баланса котла.

Невязка теплового баланса котла :

где Q_л – таблица 6;

Q_г – тепловосприятие газохода при υ_g ; ( для ДЕ-25 две величины Q_г )

Q_э – таблица 9.

Относительная невязка :

Условие выполнено.

10 Результаты теплового расчета

Данные теплового расчета парового котла ДЕ-6,5-14ГМ, топливо - газ, МДж/кг(м³ ), расход кг/с.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Делягин Г.Н., Лебедев В.И., Пермяков В.А. Теплогенерирующие установки: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1986. - 559 с.

2. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Вишневский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла.: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208с.

3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 487 с.

4. Иванова Е.С. Поверочный расчет парового котла: Методические указания. - Ухта: УГТУ-51с.ил.