Материал: Теплогенерирующие установки
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
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 технологии, 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.
3
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
1. Исходные данные |
|
|
Тип котла ДЕ-10-14 |
|
|
Технические характеристики котла |
|
|
Рабочее давление |
|
14 атм |
|
||
Температура питательной воды |
|
194 °С |
Температура питательной воды |
|
104 °С |
Вид топлива: малосернистый мазут |
|
|
Тип топочного устройства: камерное |
|
|
Тип горелок (число горелок): ГМ-7/(1) шт |
|
|
Экономайзер: ЭП-236 |
|
|
Дымосос |
|
|
Конструктивные характеристики котла ДЕ-10-14 |
||
Объем топки |
|
17,14 м³ |
|
||
Площадь поверхности стен топки |
|
41,47 м² |
Диаметр экранных труб |
|
51x2,5 мм |
Шаг труб боковых экранов |
|
55 мм |
Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева |
|
38,96 м² |
Площадь поверхности нагрева конвективных пучков |
|
117,69 м² |
Диаметр труб конвективных пучков |
|
51x2,5 мм |
Расположение труб |
|
Коридорное |
Поперечный шаг труб |
|
110 мм |
Продольный шаг труб |
|
110 мм |
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания |
|
0,41 |
Число рядов труб по ходу продуктов сгорания в одном газоходе |
|
41 |
Характеристики малосернистого мазута
СP =84,65 %
НP=11,7 % NP=0 % ОP =0,3 %
SPn=0,3 % WР =3 %
АР =0,05 %
Низкая теплота сгорания топлива QPн=40,28 МДж/кг
4
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Конструктивные характеристики экономайзера ЭП2-236
Площадь поверхности нагрева |
236 м² |
|
Число колонок |
2 |
шт |
Длина трубы |
2 |
м |
Предельное рабочее давление в экономайзере |
3 |
Мпа |
Гидравлическое сопротивление |
0,2 Мпа |
|
Аэродинамическое сопротивление |
343 Па |
|
Количество труб в ряду |
5 |
шт |
Количество рядов по группам |
4+8+4 шт |
|
Количество групп в колонках |
2 |
шт |
Количество обдувочных устройств |
2 |
шт |
Количество сопл работающих в обдувочном устройстве |
48 шт |
|
Предельное разрежение или давление газов в межтрубном |
|
|
пространстве |
1,6…3 кПа |
|
Длина |
3805 мм |
|
Ширина |
1770 мм |
|
Высота |
1970 мм |
|
Масса без короба |
8 |
т |
Тип короба |
03 |
|
Топочная камера отделена от конвективного пучка глухой мембранной стенкой, |
||
выполненной из труб с вваренными между ними стальными |
полосками |
|
(проставками). Продукты сгорания из топочной камеры через окно, расположенное с левой стороны, направляются в конвективную поверхность нагрева. Она образована трубами, соединяющими верхний и нижний барабаны.
Конвективная поверхность нагрева разделена продольной перегородкой на две части. Продукты сгорания в конвективном газоходе сначала направляются от задней стены котла к фронтовой, а затем, повернув на 180°,идут в обратном направлении.
Отвод продуктов сгорания производится со стороны задней стенки через окно, к которому присоединяется газоход, направляющий их в водяной экономайзер. В верхней части фронтовой стены установлено два предохранительных взрывных клапана: один — топочной камеры, другой— конвективного газохода.
Во всех котлах серии предусмотрено ступенчатое испарение. Во вторую ступень испарения выделена часть труб конвективного пучка. Общим опускным звеном всех контуров первой ступени испарения являются последние (по ходу продуктов сгорания) трубы конвективного пучка. Опускные трубы второй ступени вынесены за пределы газохода.
5
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
Коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обусловлено тем, что давление в газоходах (для котлов, работающих под разрежением) меньше давления окружающего воздуха и через не плотности в обмуровке происходят присоси атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Обычно при расчетах температуру воздуха, присасываемого в газоходы, принимают равной 30°С.
При тепловом расчете котлоагрегата присосы воздуха принимаются по нормативным данным.
Коэффициент избытка воздуха принимается в зависимости от вида топлива, способа его сжигания и конструкции топки. Поэтому прежде всего следует выбрать способ сжигания топлива и конструкцию принимаемой к установке топки.
1. Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания
V° = 0.0889*(СP + 0,375*SPn) + 0.265*НP – 0.0333*ОP=0.0889*(84.65+0.375*0.3)+0.265*11.7-
-0.0333*0.3=10.63 м3/кг
2.Теоретический объем азота в продуктах сгорания
V°N2 = 0.79*V° + 0.8*NP/100 = 0.79*10.63+0.8*0/100=8.4 м3/кг
3. Объем трехатомных газов
VRO2 = 1.866*(СP + 0,375*SPn)/100 = 1.866*(84.65+0.375*0.3)/100 = 1.6 м3/кг
4. Теоретический объем водяных паров
V°H2O = 0,111*НР+ 0,0124*WР+0,0161*V°=0.111*11.7+0.0124*3+0.0161*10.63 = 1.51 м3/кг
6
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Таблица 1. Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов
|
|
|
|
|
Теоретические объемы |
|
||||||
|
|
|
Размерность |
V°=10.63 м3/кг V°N2=8.4 м3/кг |
||||||||
|
|
|
Топка |
|
конвекI. пучок |
|
конвекII. пучок |
Эконома йзер |
Дымосос |
|||
|
|
|
|
VRO2=1.6 м3/кг V°H2O =1.51 м3/кг |
||||||||
|
Величины |
Расчетная формула |
|
|
|
|
Газоход |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Коэффициент |
αт |
- |
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
избытка воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на выходе из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
топки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Присос воздуха |
Δα |
|
0,1 |
|
0,05 |
|
0,1 |
|
0,1 |
|
0,01 |
|
Коэффициент |
α |
|
|
|
|
|
|
|
1,45 |
|
1,46 |
3. |
|
1,2 |
|
1,25 |
|
1,35 |
|
|
||||
избытка воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
после поверхности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Средний |
αср =(α΄+α΄΄)/2 |
|
|
|
|
|
1,4 |
|
1,455 |
||
- |
1,2 |
|
1,225 |
|
1,3 |
|
|
|||||
коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
избытка воздуха в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газоходе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверхности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Избыточное |
VВизб =V° *αср |
м3/кг |
1,1 |
|
0,54 |
|
1,1 |
|
1,1 |
|
0,11 |
количество |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Объем водяных |
VH2O=V°H2O+0,016* |
м3/кг |
1,544 |
|
1,55 |
|
1,56 |
|
1,58 |
|
1,6 |
паров |
*(αср-1)*V° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Полный объем |
VГ=VRO2+V°N2+ |
м3/кг |
13,67 |
|
13,94 |
|
14,75 |
|
15,83 |
|
16,44 |
продуктов |
+V°H2O+VH2O+(αср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сгорания |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1)*V° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Объемные доли |
rRO2 =V°RO2 /VГ |
- |
0,12 |
|
0,115 |
|
0,11 |
|
0,1 |
|
0,097 |
трехатомных газов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
Объемные доли |
rH2O =V°H2O /VГ |
- |
0,113 |
|
0,11 |
|
0,106 |
|
0,1 |
|
0,097 |
водяных паров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Суммарная |
rп =rH2O +rRO2 |
- |
0,233 |
|
0,225 |
|
0,216 |
|
0,2 |
|
0,194 |
|
объемная доля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7