Курсовая работа: Тепловой и аэродинамический расчет котла КЕ10/14

Введение

Тепловой расчет парового котла может быть конструктивным или поверочным. В курсовом проекте производится расчет с элементами конструктивного расчета отдельных поверхностей нагрева (пароперегревателя, водяного экономайзера).

Основной целью поверочного расчета является определение основных показателей работы котлоагрегата, а также реконструктивных мероприятий или отсутствие таковых при расчете котла на заданное топливо.

Курсовой проект по дисциплине МДК01.01 Эксплуатация, расчет и выбор технического оборудования систем тепло- и топливоснабжения (эксплуатация) направлен также:

- на приобретение практических навыков теплового расчета котлов;

- усвоение физического смысла производимых расчетов;

- составление схем газового и воздушного тракта котла;

- на приобретение практических навыков аэродинамического расчета участков газовоздушного тракта;

-приобретение умений в выборе тягодутьевых машин;

- приобретение умений в оформлении пояснительной записки и графической части с использованием информационных технологией на ПК;

- ознакомление с действующими нормативными материалами;

- формирование умений в использовании справочной литературы.

1. Технологическая часть

1.1 Устройство котла

котел пароперегреватель экономайзер

Котлы КЕ предназначены для слоевого сжигания твердого топлива.

Котлы КЕ по взаимному расположению топочной камеры и конвективного пучка повторяют конструктивную схему котлоагрегатов ДКВР. Боковые экраны выполнены с более плотным шагом s/d = 1.08, уменьшен также шаг труб кипятильного пучка (90 вместо 100 мм). Котлоагрегаты комплектуются слоевыми механическими топками с пневмомеханическими забрасывателями и решетками обратного хода (ТЛЗМ и ТЧЗ), предназначенными для сжигания каменных и бурых углей и работающими при повышенных тепловых напряжениях зеркала горения. Это позволило принять для котлоагрегатовКЕ-10-14 геометрические размеры топочных камер котлоагрегатов ДКВР-2,5.

Значения напряжения зеркала горения, принятые при проектировании этих котлоагрегатов, для работы на сортированных каменных углях могут быть повышены и соответственно увеличена их тепловая мощность.

Топочные камеры образованы боковыми экранами, фронтовой и задними стенками из огнеупорного кирпича.КотлоагрегатКЕ-10-14выполнен в низкой компоновке. Между топкой и котельным пучком расположена камера догорания. Дымовые газы омывают котельный пучок поперечным потоком с поворотами в горизонтальной плоскости. При наличии Пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается.

На котлоагрегат КЕ-10-14распространяется технические условия ТУ 108-558-75, по которым их поставка осуществляется одним транспортабельным блоком, помосты и лестницы поставляются отдельно. Блоки котлоагрегатов могут поставляться в обмуровке и обшивке или без обмуровки и обшивки, при этом обмуровка и изоляционные материалы в объем поставки не входят, а обшивка поставляется пакетами для установки на монтаже. Топочные устройства в состав блока не включаются.

1.2 Выбор топочного устройства

Топки с пневмомеханическимизабрасывателями и моноблочной ленточной цепной решёткой обратного хода: ПЗМ- 1,87/ 3,0.

Топка состоит из: ленточной цепной решеткой, фронтового кожуха, чугунного фронта, пневмомеханического забрасывателя, угольного ящика, рольганга, заднего уплотнения решётки, устройства для привода решётки, устройства для привода пневмомеханического забрасывателя.

1.3 Выбор горелочного устройства

Основными элементами пневмомеханического забрасывателя является: ротор с лопастями, цилиндрический лоток, воздушная фурм, боковые воздушные сопла, разгонная передвижная плита с приводом, плунжерный , пластинчатый или скребковый питатель, редуктор и кулисный механизм. Топливо из бункера поступает в каскаднолотковый угольный ящик, конфигурация которого выбрана так, чтобы уменьшить застревание влажного топлива. Для этого боковые стенки угольного ящика выполнены вертикальными, а внутри ящика расположены лотки, имеющие переменный угол наклона.

Подача топлива на разгонную плиту осуществляется пластинчатым питателем. Разгонная плита, по которой скатываются и рассыпаются слипшиеся комки топлива, предохраняет ротор забрасывателя от перегрузки. Это способствует хорошему распределению топлива по колосниковой решетке. Разгонная плита имеет угол наклона 45 ⁰ и может передвигаться, что при неизменной частоте вращения ротора забрасывателя позволяет менять дальность заброса топлива. Регулирование производительности пластинчатого питателя осуществляется путем изменения его хода при помощи кулисного механизма.

Ротор забрасывателя вращается по часовой стрелке, что предотвращает его поломку при попадании с топливом металла. Ротор состоит из полого барабана, к которому прикреплены два ряда сплошных волнообразных лопастей. Благодаря - этому топливо разбрасывается веерообразно. Угол веера заброса топлива 40 °. Цилиндрическийлоток (корпус забрасывателя) имеет среднюю часть, откидывающуюся на шарнирах, что позволяет производить осмотр ротора. Со стороны топки лоток заканчивается фурмой, через которую подается воздух. Фурма набрана из отдельных колосников. По обе стороны забрасывателя в горизонтальной плоскости установлены под углом друг к другу два сопла, через которые подается воздух.

Выпускаются три типоразмера забрасывателей различной производительности, имеющих рабочую ширину 350, 400 и 600 мм. Один забрасыватель шириной 350 мм обеспечивает работу парогенератора с производительностью 7 т/ч, шириной 400 мм-8 т/чишириной 600 мм- 12 т/ч. Одинзабрасывательвзависимостиоттипоразмераможетосуществитьразбростопливапоширинеколосниковойрешеткиот 1100 до 1300 мм.

Минимальная ширина решетки для одного забрасывателя900м.

1.4 Охрана окружающей среды

Для очистки выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания и защиты рабочих колёс дымососов от уноса летучей золы и частиц несгоревшего топлива в промышленных и отопительных котельных при сжигании твёрдого топлива устанавливаются золоуловители.

Все конструкции золоуловителей, применяемые для улавливания уноса, по принципу их работы можно разбить на следующие группы: сухие инерционные золоуловители, мокрые золоуловители, электрофильтры и комбинированные золоуловители.

В сухих инерционных золоуловителях отделение частиц уноса от продуктов сгорания происходит за счёт центробежных или инерционных сил. В мокрых золоуловителях частицы уноса отделяются путём промывки или орошения продуктов сгорания водой и осаждения частиц на смачиваемую поверхность, а также улавливанием частиц на водяной плёнке. В электрофильтрах улавливание частиц происходит путём осаждения их на электроды под действием электрического поля. В комбинированных золоуловителях сочетаются различные методы.

Очистка продуктов сгорания в циклоне происходит за счет использования центробежной силы, развивающейся при сообщении потоку вращательного поступательного движения.

Циклоны могут устанавливаться одиночно или группой из 8 циклонов. Циклоны и блоки циклонов предназначены для очистки продуктов сгорания парогенераторов малой мощности.

2. Расчётная часть

2.1 Конструктивные характеристики котла по чертежам

2.1.1Определяем конструктивные характеристики топки

Определяем площадь передней стены,Fпс, м 2:

,(2.1)

2,62,6 = 6,76м ²

где h - высота топки,м;

b - ширина топки, м.

Определяем площадь задней стены,F_зс, м ²:

м²

Определяем площадь боковой стенки,F_бс, м ²:

(2.2)

2,6 2 = 5,2 м²

где а - глубина топки,м.

Определяем площадь потолка,F_n, м ²:

(2.3)

2 2,6 = 5,2 м²

Определяем площадь пола,F_пода, м ²:

(2.4)

2 3 = 6м ² .

где l - длина колосниковой решетки,м.

Определяем суммарную площадь стен,, м²:

(2.5)

6,76 + 6,76 +5,2 + 5,2 + 6 = 29,9 м ²

Определяем объём топки,V, м ³:

(2.6)

м³

Диаметр экранных трубd = 51 мм.

Шаг экранных трубS = 55 мм.

Определяем относительный шаг труб, s/d, мм:

Расстояние труб от стеныL = 150 мм.

Определяем относительное расстояние трубы от стены,L/d:

2.1.2 Конструктивные характеристики камеры догорания:

Определяем площадь передней стены,F_пс, м ², по формуле (2.1):

F_nc= 2,5 2,6 = 6,5м ²

Определяем площадь задней стены,F_зс, м ²:

F_зс = 2,5 2,2 = 5,5м ²

Определяем площадь боковой стены,F_бс, м ²,по формуле (2.2):

F_бс= 2,5 0,7 = 1,7 м ²

Определяем площадь потолка,F_{потолка}, м ²,по формуле (2.3):

F_{потолка} = 0,7 2,6 = 1,8м ²

Определяем площадь пола, F_пода, м ²,по формуле (2.4):

F_пода = 0,7 0,7 = 0,5 м ²

Определяем суммарную площадь стен,,м ², по формуле (2.5) :

Определяем объём камеры догорания, V, м ³,по формуле(2.6):

V = 1,7 2,6 = 4,6 м ³

2.1.3Конструктивные характеристики первого котельного пучка

Диаметр труб d = 51 мм.

Продольный шаг трубS₂ = 110 мм.

Поперечный шаг трубS₁ = 90 мм.

Число рядов по ходу газаZ₂ = 16.

Число труб в рядуZ₁ = 10.

Определяем общее число труб в котельном пучке, n:

n =Z₁ · Z₂,(2.7)

n = 10 16 = 160

Длину трубы 2,5м.

Определяем поверхность нагрева первого котельного пучка, Н_кп1, м ²:

(2.8)

H = 3,14 0,051 2,5 160 = 64,05м ²

Определяем площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, F, м ²:

F = a · b - d · а · Z₁,(2.9)

F= 0,9 2,2- 0,051 16 0,9 = 1,25м ²

2.1.4 Конструктивные характеристики второго котельного пучка

Число рядов по ходу газовZ₂ = 11.

Число труб в ряду Z₁ = 10.

Общее число труб в котельном пучкеn = 110.

Определяем поверхность нагрева второго котельного пучка, H_кп2, м ²:

3,14 0,051 2,5 110 = 44,03м ²

Определяем площадь живого сечения, F, м ² :

F = 0,5 1,04 - 0,051 11 0,5 = 0,24м ²

ШиринатопкиВ = 2,6 м.

Глубина топкиА = 2м.

2.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица 1 - Объёмы воздуха и продуктов сгорания

2.3 Определение теплосодержания продуктов сгорания

Таблица 2 - Теплосодержание воздуха и продуктов сгорания