Курсовая работа: Котельные установки и парогенераторы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МУРМАНСКИЙ АРКТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт прикладных арктических технологий

Кафедра «Строительства, энергетики и транспорта»

Курсовой проект по дисциплине

«Котельные установки и парогенераторы»

Специальность 13.03.01«Теплоэнергетика и теплотехника»

Профиль подготовки: «Энергообеспечение предприятий»

Выполнил: студент Маринина В.И.

Мурманск 2024

Тип котла и его характеристики:

Вид и состав топлива:

Краткое описание котлоагрегата

Котлы типа ДЕ (Е) состоят из верхнего и нижнего барабанов, трубной системы и комплектующих. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стальные или чугунные экономайзеры. Котлы могут комплектоваться как отечественными, так и импортными горелками. Котлы типа ДЕ, могут оборудоваться системой очистки поверхностей нагрева.

Для всех типоразмеров котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Поперечное сечение топочной камеры также одинаково для всех котлов. Однако, глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.

Топочная камера котлов ДЕ размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Топочный блок образуется конвективным пучком, фронтовым, боковым и задним экранами. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Для поддержания необходимого уровня скорости газов в конвективных пучках устанавливаются продольные ступенчатые перегородки, изменяется ширина пучка. Дымовые газы, проходя по всему сечению конвективного пучка, выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещён над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода сульфатов, в паровом объёме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды, перфорированные трубы непрерывной продувки.

В котлах типа ДЕ применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная подогретая вода подается в верхний барабан под уровень воды. В нижний барабан вода поступает по экранным трубам. Из нижнего барабана вода поступает в конвективный пучок, под нагревом превращаясь в пароводяную смесь, поднимается в верхний барабан.

На верхнем барабане котла устанавливается следующая арматура: главная паровая задвижка, клапаны для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. Каждый котел снабжен манометром, двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным клапаном. Для удобства обслуживания котлы ДЕ оснащаются лестницами и площадками.

Технические характеристики котла

Краткое описание принятых к установке топочных устройств и горелок

котлоагрегат парогенератор нагрев

Горелка ГМ-4,5

Распыливание жидкого топлива в горелке ГМ-4,5 производится быстросъёмной форсункой, которая состоит из:

топливного ствола;

паровой трубы;

топливного завихрителя;

парового завихрителя;

распределительной шайбы;

накидной гайки;

корпуса;

фланца;

скобы и винта.

Топливный ствол и паровая труба крепятся к корпусу. Он располагается концентрично внутри паровой трубы.

Жидкое топливо по топливному штуцеру и пар по паровому штуцеру, подаются в топливный и паровой каналы фланца соответственно и дальше в одноименные каналы в корпусе. Из корпуса жидкое топливо попадает в топливный ствол, а пар в кольцевой канал между наружной поверхностью топливного ствола и внутренней поверхностью паровой трубы.

В распыливающей головке, состоящей из топливного и парового завихрителей, распред. шайбы и накидной гайки, жидкое топливо через отверстия распределительной шайбы поступает в кольцевой канал топливного завихрителя и далее, по тангенциальным каналам, попадает в камеру завихрения, приобретая поступательно-вращательное движение. Выходя из сопла топливного завихрителя в виде пленки, жидкое топливо распределяется на мелкие капли, образуя конус распыла.

Паровой завихритель имеет тангенциальные каналы для закручивания парового потока, камеру завихрения и выходное отверстие.

Пар, который выходит закрученным потоком рядом с соплом топливного завихрителя, участвует в процессе распыливания топлива.

Лопаточный завихритель правой или левой закрутки воздушного потока тоже является одним из основных узлов в проточной части воздухонаправляющего устройсва горелки. Завихритель состоит из профильных лопаток, внутренней и внешней обечаек. Профильные лопатки позволяют уменьшить аэродинамическое сопротивление ВНУ.

Характеристики горелки

Обоснование выбранной температуры уходящих газов

Температура уходящих газов - 120 градусов по Цельсию, согласно Таблице 2.3(Учебник Г.В. Пак «Котельные установки промышленных предприятий»[1])

г)выбор и описание принятых к установке хвостовых поверхностей нагрева;

Для котла на газовом/мазутном топливе температура подогретого воздуха находится в пределах 250-300 гр. Цельсия, согласно таблице 2.4 [1] выбираем 300 гр. Цельсия, по этому устанавливается водяной водяной экономайзер и воздухоподогреватель. В таком случае температура воздуха на входе в воздухоподогреватель, согласно Таблице 2.5 [1], принимается в 30 гр. Цельсия.

е)расчет объемов воздуха и продуктов сгорания при сжигании топлива;

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания при сжигании газообразного топлива, м3/м3:

VО=0,0476*[0,5*CO+0,5*H2+1,5*H2S+ У(m+n/4)*CmHn-O2]; [3.5]

VО=0,0476*[0,5*CO+0,5*H2+1,5*H2S+ У(m+n/4)*CmHn-O2]=

=0,0476*[((1+4/4)*98)+((2+6/4)*0,4)+((3+8/4)*0,2)+((4+10/4)*0,4)]=5,96

VN2O=0,79*VO+(N2/100); [3.6]

VN2O=0,79*VO+(N2/100)=0,79*5,96+(1/100)=4,72

VRO2=0,01*[CO2+CO+H2S+ Уm*CmHn]; [3.7]

VRO2=0,01*[CO2+CO+H2S+ Уm*CmHn]=0,01*[(1*98)+(2*0,4)+(3*0,2)+(4*0,4)]=1,01

VH20O=0,01*[H2S+H2+У(n/2)* CmHn+0,124*dг.тл]+0,0161*VO. [3.8]

VH20O=0,01*[((4/2)*98)+((6/2)*0,4)+((8/2)*0,2)+((10/2)*0,4))+0,124*10]+0,0161*5,96=

=2,11

VгO= VN2O+ VRO2+ VH20O. [3.9]

VгO=4,72+1,01+2,11=7,84

Действительные объёмы продуктов сгорания по отдельным газоходам котла определяются с учетом рекомендуемых значений коэффициента избытка воздуха в конце топки б т=1,1 и соответствующих нормативных присосов:

VH20= VH20O+0,0161(б ср-1) VО [3.10]

Vг= VRO2+ VN2O+ VH20O+( б ср-1) VО [3.11]

Для топки:

VH20т=2,11+0,0161*(((1,1+(1,1+0,05))/2)-1)*5,96=2,12

Vг= 1,01+4,72+2,11+(((1,1+(1,1+0,05))/2)-1)*5,96=8,59

Для конвективного пучка:

VH201=2,11+0,0161*(((1,15+(1,15+0,05))/2)-1)*5,96=2,13

Vг= 1,01+4,72+2,11+(((1,15+(1,15+0,05))/2)-1)*5,96=8,88

Для пароперегревателя:

VH20вп1=2,11+0,0161*(((1,2+(1,2+0,1))/2)-1)*5,96=2,134

Vг= 1,01+4,72+2,11+(((1,2+(1,2+0,1))/2)-1)*5,96=9,33

Для воздухоперегревателя:

VH202=2,11+0,0161*(((1,3+(1,3+0,1))/2)-1)*5,96=2,144

Vг= 1,01+4,72+2,11+(((1,3+(1,3+0,1))/2)-1)*5,96=9,93

Для экономайзера:

VH20вп2=2,11+0,0161*(((1,4+(1,4+0,1))/2)-1)*5,96=2,153

Vг= 1,01+4,72+2,11+(((1,4+(1,4+0,1))/2)-1)*5,96=10,522

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания при сжигании топлива

Энтальпия продуктов сгорания 1 м3 газообразного топлива, кДж/м3, определяется как сумма энтальпий газообразных продуктов сгорания, избыточного воздуха и золы. Расчет энтальпии продуктов сгорания проводится на выходе из каждой рассматриваемой поверхности нагрева при соответствующем значении б'' по уравнениям (3.17-3.19):

Hг=Hго+Hво * ( б''-1); (3.17)

Hго= VRO2 * (cv)RO2+ VN2O * (cv)N2+ VH2OO * (cv)H20; (3.18)

Hво= VвO * (cv)в; (3.19)

Таблица 3.3