КП ПЗ

 Студент
Группа
Руководитель
2013
СОДЕРЖАНИЕ
с.
Введение.3
Описание котельного агрегата.4
Состав природного газа.6
Выбор и описание горелочного устройства.7
Выбор и описание водяного экономайзера.8
Техника безопасности при эксплуатации котельного агрегата.9
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ12
Избытки воздуха и присосы по газоходам.12
Объемы продуктов сгорания.12
Энтальпии продуктов сгорания.13
Тепловой баланс.14
Конструктивный расчёт топочной камеры.14
Поверочный топочной расчет камеры.15
Конструктивный расчет I и II кипятильных пучков.16
Тепловой расчет I кипятильного пучка.17
Тепловой расчет II кипятильного пучка19
Тепловой расчет ВЭК.20
Определение погрешности составления теплового баланса.22
Аэродинамический расчет газового тракта парового котла ДКВР 6,5-13.22
Литература:29
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 ТЭЦ, промышленными и районными отопительными котельными.
Одной из основных задач при выработке тепловой энергии является всемерная экономия всех видов топлива. Весьма существенно в ближайшие годы сократить сжигание мазута на электростанциях, заменив его газом. Но какими бы темпами не развивалась энергетика, сбережение тепла и энергии и впредь будет важнейшей общегосударственной задачей.
В перспективных планах должно предусматриваться широкое строительство атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, развёртывание работ по управляемому термоядерному синтезу, производству синтетического жидкого топлива, использованию солнечной и геотермальной энергии.
ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА.
Котлы разработаны центральным котлотурбинным институтом им. И.И.Ползунова совместно с Бийским котельным заводом.
Эти котлы двух барабанные, с полностью экранированной топочной камерой и развитым кипятильным пучком из гнутых труб.
Топочная камера котлов разделена кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания, что позволяет повысить КПД котла за счет снижения химического недожога.
Шамотная перегородка отделяет камеру догорания от первого кипятильного пучка. Чугунная перегородка разделяет первый и второй кипятильные пучки. Эти две перегородки образуют два горизонтальных газохода при поперечном омывании труб.
Паровой котел ДКВР - 6,5-13 состоит из двух барабанов диаметром 1000 мм. соединенных пучком кипятильных труб диаметром 51x2,5 мм., установленных с шагами, установленных с шагами НО и 100 мм. Два боковых экрана также выполнены из труб диаметром 51x2,5 мм. с шагом 80 мм.
Котел также имеет два котельных пучка с коридорным расположением труб диаметром 51 мм.
За котлом установлен экономайзер конструкции ВТИ, выполненный из чугунных ребристых труб с квадратными ребрами. Диаметр труб 76 мм, шаг 150 мм.
Подача воздуха осуществляется вентилятором марки ВДН 10x10 производительностью 13000 м3/ч.
Дымовые газы удаляются дымососом ДН-10 производительностью 31000 м3/ч.
Таблица №1. Техническая характеристика котла ДКВР - 6,5-13
НаименованиеРазм.ПаропроизводительностьТ/ч6,5Рабочее давление параКгс/см213ПарнасыщенныйПоверхность нагрева: радиационная конвективнаям2
м227
171ТопливоПриродный газ Qнр=8170 ккал/м3 Циркуляция воды и пара.
В барабан питательная вода поступает из водяного экономайзера по двум трубам. В коллектор переднего экрана вода поступает по не обогреваемым опускным трубам из верхнего барабана. Часть этих труб располагается в обмуровке, а другая проходит снаружи. В коллектор заднего экрана вода поступает из нижнего барабана по не обогреваемым трубам. В коллекторы боковых экранов вода поступает из верхнего барабана по опускным трубам большого диаметра, которые расположены в обмуровке.
Во всех топочных экранах образуется пароводяная смесь, которая поступает в верхний барабан, где происходит разделение пара и воды и получение сухого насыщенного пара.
В нижний барабан вода поступает из верхнего через последние ряды второго кипятильного пучка, где плотность рабочей среды гораздо больше, чем в остальных рядах труб. Это происходит, потому что температура продуктов сгорания во втором кипятильном пучке значительно ниже, чем в первом. Пароводяная смесь из кипятильных пучков поступает в верхний барабан.
Пар, полученный в котельном агрегате, направляется в различные теплоиспользующие аппараты, конденсат из которых возвращается не полностью. Часть пара и воды при наличии неплотностей и продувки теряется. В связи с этим необходимо систематически подавать в котёл подпиточную воду.
СОСТАВ ПРИРОДНОГО ГАЗА.
Газопровод Саратов-Москва
Низшая теплота сгорания сухого газа.Qсг =36,80мДж/м3
Плотность газа при нормальных условиях ρ=0,858 кг/м3.
CH4 - 84%
C2H6 - 5,0%
C3H8 - 1,6%
C4H10 - 0,7%
C5H12 - 1,8%
CO2 - 0,5%
N2 - 3,5%
ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА.
Для котлов ДКВР-6,5-13 применяются газомазутные горелки типа ГМГ. Для этих горелок используют паро-механические форсунки. В них завихритель устанавливается с внешней стороны форсунки. В горелках двухзонная подача воздуха, который распределяется на первичный и вторичный. На выходе из горелки вторичный воздух закручивается аксиальным устройством с 12 прямыми лопастями, расположенными под углом 45º к оси. Первичный воздух закручивается аксеально тангенциальным завихрителем из 16 рабочих лопаток.
При работе шиберы первичного воздуха всегда открыты. Доля первичного воздуха составляет 15-20%. Вторичный воздух регулируется в зависимости от расхода топлива.
Пар с давлением 1,4-2 атм для дробления капель мазута подаётся в форсунки. Преимуществом горелок является низкое сопротивление по воздуху и устойчивое горение топлива в широком интервале нагрузок с низким коэффициентом избытка воздуха.
ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА.
ВЭК является неотъемлемой частью современного парогенератора. Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется тепло уходящих газов. В связи с этим у современных парогенераторов ВЭК воспринимает до 18% общего количества тепла, переданного через поверхности нагрева парогенератора.
В ВЭКах в зависимости от вида топлива и КПД парогенератора при нагреве воды на 1К продукты сгорания охлаждаются на 2-3К.
Чугунный ВЭК состоит из ребристых чугунных труб. Трубы соединяются между собой посредством калачей. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб.
В чугунных ВЭК недопустимо кипение воды, т.к. это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как не кипящие.
Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера.
Коллекторы ВЭКа имеют круглую форму и в промышленных парогенераторах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков, заполненных водой, и обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу парогенератора или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают гребенки.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА.
Обслуживание котла заключается в соблюдении заданного режима его работы и графика нагрузок. Это достигается поддержанием соответствия между количествами вырабатываемого пара, подаваемой питательной воды и сжигаемого топлива. Даже кратковременное отклонение от этого соответствия при непринятии своевременных мер может послужить причиной аварии и несчастных случаев. Так, нарушение пароводяного баланса может привести к упуску воды из барабана котла или к его перепитке; несвоевременные периодические продувки могут привести к пережогу змеевиков пароперегревателя и забросу воды в паропровод; несоответствие количеств подаваемого в топку топлива и снимаемого с котла пара может привести к чрезмерному повышению или понижению давления; несоответствие количеств подаваемого в топку топлива и воздуха могут быть причиной недожога топлива в топке и его отложений в газоходах с последующим воспламенением и взрывом. Машинист должен непрерывно контролировать соблюдение всех параметров и своевременно реагировать на возникающие отклонения, что требует от него не только глубоких знаний, но и внимательности, нервно-психической выносливости, устойчивости к стрессовым явлениям. Запрещается во время работы занятие посторонними делами и разговорами, так как если произойдет отклонение, требующее немедленного вмешательства машиниста, ему, прежде чем принять правильное решение, потребуется некоторое время для выяснения создавшейся ситуации.
Члены сменной бригады во время дежурства обходят и осматривают оборудование, регулируют тягу, дутье, подачу топлива и воды, продувают нижние точки котла, водоуказательные приборы, очищают поверхности нагрева, удаляют золу и шлак, доливают масло в подшипники вращающихся механизмов, выполняют другие работы.
Обходы и осмотры котла и вспомогательного оборудования выполняют в определенной последовательности согласно установленным инструкцией маршрутам. Маршруты охватывают все ответственные участки. Трассы оборудуются лестницами, площадками, ограждениями и освещением, обеспечивающими безопасность обходов. Маршруты по возможности должны исключать или сводить до минимума время пребывания людей в зонах повышенной опасности. К таким зонам в первую очередь относятся места, где находятся фланцевые соединения, взрывные и предохранительные клапаны, водоуказательные приборы, люки лазов и крышки гляделок топки, движущиеся части механизмов и т. п.
Нижние точки котлов продувают открытием продувочных вентилей, установленных на коллекторах и других местах.
Порядок продувки, обеспечивающий безопасность персонала, следующий: вначале полностью открывают второй по ходу вентиль и лишь после этого постепенно открывают на нужное значение первый по ходу продуваемой среды вентиль. Такая последовательность позволяет сохранить плотность второго вентиля. Открывают и закрывают продувочные вентили, пользуясь рукавицами. Во избежание повреждения вентилей запрещается пользоваться различного рода рычагами. Если в процессе продувки в трубопроводе возникнут гидравлические удары, необходимо уменьшить степень открытия второго по ходу вентиля до полного прекращения ударов. По завершении продувки сперва закрывают первый по ходу вентиль, затем - второй.
Продувку водоуказательных приборов производят у котлов с рабочим давлением до 2,4 МПа включительно не реже 1 раза в смену, у котлов с рабочим давлением от 2,4 до 3,8 МПа - не реже 1 раза в сутки, а при давлении свыше 3,8 МПа - в сроки, установленные инструкцией. Не реже 1 раза в смену сверяют показания сниженных указателей с приборами прямого действия.
Паровые и водяные трубы, соединяющие колонку Указателя уровня с барабаном, если их своевременно не продувать, могут закупориться отложениями шлама и солей. Отложения закупоривают каналы и в самой водоуказательной колонке. Ее показания не будут соответствовать истинному уровню воды в барабане.
Продувка водоуказательных приборов является опасной работой. Находящееся в работе стекло имеет температуру ниже, чем температура пароводяной смеси в барабане. При продувке стекло интенсивно обтекается с внутренней стороны горячей средой и дополнительно нагревается, в то время как наружная плоскость стекла еще не успела прогреться до такой же температуры. Это приводит к внутренним перенапряжениям в стекле, оно может лопнуть, а осколки и пароводяная смесь травмировать человека, выполняющего продувку.
Во избежание повреждения стекол надо соблюдать следующий порядок продувки:
а) нижний продувочный вентиль открывать постепенно и на небольшой угол; в этом положении продуваются
паровая и водяная трубы, а стекло обтекается паром и постепенно прогревается;
б) рукоятку нижнего (водяного) быстродействующего крана повернуть в положение "Закрыто" и через 8-10 с вернуть в прежнее положение; в этом положении продуваются паром паровая труба, водоуказательная колонка и ее стекла;
в) рукоятку верхнего (парового) крана повернуть в положение "Закрыто" и через 8-10 с в положение "Открыто"; в этом положении продувается водой только водяная труба;
г) нижний продувочный вентиль закрыть; продувка закончена.
Продувочная пароводяная смесь по трубке поступает в воронку, находящуюся под нижним продувочным вентилем. Во избежание разбрызгивания горячей воды воронку закрывают крышкой с отверстием для трубки.
Во время продувки рабочий должен находиться не против водомерного стекла, а сбоку и все операции выполнять в рукавицах и защитных очках.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Избытки воздуха и присосы по газоходам.
Таблица №2
Коэф. избытка воздуха
Наименование
газохода на выходе из газохода Присосы воздуха Средняя в газоходе Топка1,150,051,125I Кипятильный пучок1,20,051,175II кипятильный пучок1,30,11,25ВЭК1,40,11,35 Объемы продуктов сгорания.
Таблица №3
Величина
Расчетная формулаТеоретические объемы
; ; ;.ГазоходыТопкаI кип. пучокII кип. пучокВЭКСредний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева1,1321,1771,251,31Избыточное количество воздуха м3/м31,241,762,433,25Объем водяных паров, м3/м32,132,182,212,15Полный объем продуктов сгорания м3/м312,2312,7613,3214,43Объемная доля трехатомных газов0,0850,0860,0650,062Объемная доля водяных паров0,1630,1560,1450,139Суммарная объемная доля0,2650,2540,2390,226 м3/ м3
м3/ м3
Энтальпии продуктов сгорания.
Таблица №4
Поверхность нагреваt после поверхности нагрева
Топка
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
80029822
28192
26562
24974
23385
21796
20207
18618
17070
15522
13974
12466
1100036736
34692
32638
30616
28603
26603
24637
22655
20711
18817
16937
15061
132163728
3524
3320
3122
2923
2725
2526
2327
2134
1940
1747
1558
137539116
36941
34758
32610
30471
28346
26252
24144
22077
20059
18055
16059
14100
I кип. пучок
1000
900
800
700
600
500
400
30013974
12466
11000
9533
8074
6657
5272
391916937
15061
13216
11409
9656
7953
6281
46492445
2182
1925
1668
1413
1165
923
68618735
16666
14635
12640
10700
8814
6964
5157
II кип. пучок
500
400
300
2006657
5272
3919
25917953
6281
4649
30651664
1318
980
6489300
7349
5444
3590
ВЭК
300
200
1003919
2591
12874649
3065
15181372
907
4506021
3972
1968 Тепловой баланс.
Таблица 5
ВеличинаОбозначениеРазмерностьСпособ определенияРезультатРасполагаемая теплота для газаЭнтальпия холодного воздухаПотеря теплоты с уходящими газами%Потеря теплоты от химического недожога%Таблица 6-7q3=0,5Потеря теплоты от механической неполноты горения %- Потеря теплоты от наружного охлаждения%Потеря физической теплоты шлаков%-КПД котла%Полезная мощность котлакВтРасход топливаКоэффициент сохранения теплоты-
Конструктивный расчёт топочной камеры.
Таблица №6
Наименование величиныОбозначениеЕд. измеренияФронтальный экранЗадний экранБоковой экран №1Боковой экран №2Расчетная ширина экранам 2,472,472,242,24Средняя освещенная длина труб экранам 2,745,84,8Площадь стен, занятой экраномм2 6,679,8812,9912,99Расчетная ширина стены топки, на которой расположен экранм 2,712,712,32,3Расчетная высота стеным 4,7545,85,8Площадь стеным2 12,710,8413,3413,34Наружный диаметр трубм 0,0510,0510,0510,051Число трубШт. 20202929Шаг экранных трубмм 1301308080Относительный шаг2,52,51,61,6Расстояние от оси экранной трубы до обмуровкимм 120406060Относительное расстояние2,350,781,181,18Угловой коэффициент0,80,80,950,95Лучевоспринимающая поверхность экранам2 5,510,410,410,4Суммарная площадь стенм251,351,351,351,3 м3
Поверочный топочной расчет камеры.
Таблица 7
Величина ОбозначениеЕдиница измеренияСпособ определенияРезультатПринимаем температуру на выходе из топки-Энтальпия для принятой температурыкДж/кгПо таблице №4
=18684Полезное тепловыделение в топкекДж/м3
Коэффициент тепловой эффективности экранов-Эффективная толщина излучающего слоямКоэффициент ослабления лучей-Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами-Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицамиСтепень черноты факела-Степень черноты топки-Параметр ММ-Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгоранияДействительная температура на выходе из топки Конструктивный расчет I и II кипятильных пучков.
Таблица 8
Величина Обозначение Размерность Способ определенияРезультат IIIДиаметр трубммПо справочнику5151Длина трубмПо справочнику2,422,42Число труб в рядуштПо справочнику1611Число рядов трубштПо справочнику2222Общее число трубшт352242Поперечный шаг трубммПо справочнику100100Продольный шаг трубммПо справочнику110110Относительный поперечный шаг -1,961,96Относительный продольный шаг-2,162,16Площадь живого сечения для прохода прод. сгор.м22,441,68Ширина
газоходаамПо справочнику1,61,1Высота
газоходаbмПо справочнику2,762,76Площадь поверхности нагревам2136,4193,8 Тепловой расчет I кипятильного пучка.
Таблица 9
ВеличинаОбозначение Размерность Способ определения300500Теплота, отданная продуктам сгоранияРасчетная температура продуктов сгоранияТемпературный напор639,5-191=448,5 Средняя скорость продуктов сгоранияКоэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания поверхности нагрева-Суммарная оптическая толщина-Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами-Коэффициент теплопередачи Суммарный коэффициент теплоотдачиКоэффициент теплопередачи
Количество теплоты
Тепловой расчет II кипятильного пучка
Таблица 10
ВеличинаОбозначение Размерность Способ определения200300Теплота, отданная продуктам сгоранияРасчетная температура продуктов сгоранияТемпературный напорСредняя скорость продуктов сгоранияКоэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания поверхности нагрева-Суммарная оптическая толщина-Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами-Коэффициент теплопередачи Суммарный коэффициент теплоотдачиКоэффициент теплопередачиКоличество теплоты
Тепловой расчет ВЭК.
Таблица 11
ВеличинаОбозначение Размерность Способ определения160Теплота, отданная продуктам сгоранияЭнтальпия воды после экономайзераСреднелогарифмическая разность температур Скорость продуктов сгорания в экономайзерем/сКоэффициент теплопередачи-Площадь поверхности нагрева ВЭКОбщее число трубn-Число трубm- Определение погрешности составления теплового баланса.
, что удовлетворительно
Аэродинамический расчет газового тракта парового котла ДКВР 6,5-13.
Целью аэродинамического расчета котельного агрегата (расчета тяги и дутья) является определение производительности тяговой и дутьевой систем и перепад полных давлений в газовом и воздушном трактах. Производительность тягодутьевой системы (расхода воздуха в дутьевой и расход газа в тяговой системах) Q, [м3/ч], определяется по данным теплового расчета для номинальной нагрузки котельного агрегата.
Падение полного напора на каком-либо участке тракта определяется:
где Нп - сопротивление участка, т. е. потеря полного давления, Па;
Z1, Z2 - геометрические отметки сечений участка (высота расположений их относительно выбранной плоскости отчета), м;
а - плотность атмосферного воздуха, кг/м3;
- плотность протекающей среды, кг/м3.
Величина называется самотягой; Самотяга возникает вследствие разности плотностей окружающего воздуха и продуктов сгорания.
Аэродинамическое сопротивление какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трению и местных сопротивлений. Для паровых и водогрейных котлов добавляется сопротивление поперечно омываемых пучков труб.
Схема газового тракта котла.
Исходные данные для аэродинамического расчета.
Таблица 12
Величины
Участки трактаДиаметр труб, мРасположение трубЧисло рядов по ходу газаДлина продольно омываемых труб1 конвективный газоход0,051Коридорное221,962,160,832,422 конвективный газоход0,051221,962,160,832,42ВЭК0,076211,971,9712 Величины
Участки трактаСредняя температура газов, Средняя скорость газов, Динамическое движение hg, кг/м2Поправочный коэффициент
1 конвективный газоход6753,70,3512 конвективный газоход3233,0,551ВЭК2086,041,041,4 Расчет тяги
Таблица 13
Наименование величиныОбозначение
Единица измеренияФормула или способ определенияРасчетТопкаРазряжение в топкекг/м22,01 конвективный газоходКоэффициент сопротивления пучка0,56Динамическое давлениекг/м20,35Коэффициент сопротивления поворота на 1800 0,2Коэффициент сопротивления поворота на 9001Суммарное сопротивления пучкакг/м20,622 конвективный газоходКоэффициент сопротивления пучка0,49Динамическое давлениеКг/м20,55Коэффициент сопротивления поворота на 9001Суммарное сопротивления пучкаКг/м20,82Выход из котельного агрегата и вход в ВЭКЭквивалентный диаметр газоходам1Динамическое давлениеКг/м21,04Сопротивление тренияКг/м20,12Поворот на 9001Коэффициент сопротивления расширения0,28Суммарное сопротивление участка 1Кг/м22,04 ВЭКСопротивление коридорных пучков труб с поперечными ребрами0,021Динамическое давление1,04Суммарное сопротивление ВЭККг/м20,57Выход из ВЭК - вход в дымовую трубуКоэффициент сопротивления поворота на 9001Эквивалентный диаметрм1Сопротивление трения0,12Динамическое давлениеКг/м26,2Коэффициент сопротивления поворота на 9001Коэффициент сопротивления диффузора0,27Коэффициент расширения шибера0,1Коэффициент сопротивления креста1,1Эквивалентный диаметр газохода после крестам3,43Потери на трение после креста0,035Коэффициент сопротивления входа в дымовую трубу0,7Динамическое давление в трубеКг/м210Потери на трение в трубе и выходе из нее13Суммарное сопротивление участка 2Кг/м2156,4 Таблица 14
Суммарное сопротивление котлоагрегатаСопротивление трактаКг/м2156,4Суммарное сопротивление тракта с учетом поправокКг/м2
118,86
Расчет и выбор дымовой трубы.
Принимается высота дымовой трубы 30м.
Самотяга котлоагрегата.
Таблица 15
Наименование величиныОбозначение Единица измеренияСпособ определенияРасчетРасчетная высота опускной шахты (ВЭК)НшМ4,35Средняя температура газов в шахте ВЭК207,5Величина самотяги на 1м высоты VсрКг/м215Самотяга опускной шахтыКг/м265,25Самотяга на 1м высоты дымовой трубы при VухКг/м20,36Самотяга дымовой трубыКг/м210,8Перепад полных давленийКг/м229,45Выбор дымососа
Таблица 16
Наименование величиныОбозначениеЕдиница измеренияСпособ определенияРасчетРасчетная производительностьм3/час18414Коэффициент запаса по производительности1,1Коэффициент запаса по давлению1,2Полное давление развиваемое дымососомКг/м235,34 Литература:
1. Эстеркин Р.И. "Промышленные котельные установки "
2. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод.
3. Аэродинамический расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод.
4. Онищенко Н.П. "Охрана труда при эксплуатации котельных агрегатов".