Курсовая работа: Тепловой расчет парового котла

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Содержание

Введение

1. Технологический раздел

1.1 Краткое описание конструкций котла ДКВР 20-13.

(эскиз котла с указанием компоновки поверхностей нагрева и коэффициента избытка воздуха по газоходам).

2. Тепловой расчет парового котла

2.1 Характеристика топлива.

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания

2.3 Расчет и составление таблиц энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Построение I - х диаграммы.

2.4 Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива.

2.5 Геометрические характеристики топки.

2.5.1 Расчет теплообмена в топочной камере.

2.5.2 Расчет топки (поверочный).

2.6 Конструктивный тепловой расчет пароперегревателя котла.

Заключение

Используемая литература.

Приложения

Введение

отопительный котел паровой топливо

Промышленно-отопительные котельные предназначены для производства технологического пара для производственных нужд и горячей воды для целей теплоснабжения.

Котельная установка, служащая для производства пара, представляет собой сложное сооружение, основными элементами которого является топка и паровой котел. В топке осуществляется сжигание топлива, в результате чего выделяется химически связанное в нем тепло; в котле тепло, выделившееся из топлива в процессе горения и пошедшее на нагрев образовавшихся газообразных продуктов сгорания до высокой температуры, передается от этих газов воде, которая превращается в пар. С целью повышения экономичности установки котел обычно дополняют пароперегревателем, водяным экономайзером и воздухоподогревателем.

В котельной установке происходит много различных тепловых, гидродинамических и аэродинамических процессов, ход которых необходимо регулировать и контролировать. В связи с этим каждую котельную установку оборудуют различными регулирующими устройствами, запорными и предохранительными устройствами, а также контрольно-измерительными приборами.

1. Технологический раздел

1.1 Краткое описание конструкции котла ДКВР 20-13.

В промышленных и отопительных котельных распространены вертикально-водотрубные котлы типа ДКВ (двух барабанные котлы водотрубные).

Конструкция котлов типа ДКВ разработана ЦКТИ в содружестве с Бийским котельным заводом. Реконструированные котлы выпускались заводом под маркой ДКВР (двух барабанные котлы водотрубные реконструированные). Реконструкция заключалась в уменьшении расстояния между трубами, что позволило сократить длину барабанов, уменьшить металлоемкость, размеры котлов и топок.

Котлы ДКВР различной производительности хорошо компонуются с большинством слоевых топочных устройств. Бийский котельный завод изготовляет котлы ДКВР в компоновке с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками (ПМЗ-РПК) - для сжигания бурых и каменных углей, с топкой ЦКТИ системы Померанцева - для сжигания древесных отходов, с топками ЦКТИ системы Шершнева - для сжигания фрезерного торфа, а также с топками для сжигания газа и мазута. Кроме того, разработана техническая документация на изготовление этих котлов с чешуйчатой цепной решеткой прямого хода (ЧЦР), с ленточной цепной решеткой обратного хода и пневмомеханическими забрасывателями (ПМЗ-ЛЦР).

Номинальная паропроизводительность котлов ДКВР обеспечивается при сжигании большинства топлив, если их влажность, зольность и фракционный состав соответствуют ГОСТ, а также при отсутствии недопустимых присосов в газоходах котла.

При сжигании газообразного топлива и мазута котлы ДКВР с давлением 12.8 бар и выше могут иметь на 30-50% большую паропроизводительность, чем при работе на твердом топливе.

Вся серия унифицированных котлов типа ДКВР на давление 12,8 и 20,6 бар имеет общую конструктивную схему: это двух барабанные котлы с естественной циркуляцией и экранированной топочной камерой, с продольным размещением барабанов и коридорным расположением кипятильных труб. Движение газов в котлах - горизонтальное с несколькими поворотами. Сварные барабаны котлов, изготовленные из низколегированной стали марки 16ГТ (ЗН), унифицированы и имеют одинаковые внутренние диаметры (1000 мм.). Барабаны котлов на давление 20,6 бар отличаются лишь увеличенной толщиной стенок. В таких котлах часть верхнего барабана, размещенная в топочной камере, изолирована.

В верхнем барабане котлов ДКВР размещаются сепарационные устройства (жалюзи и дырчатые листы), две питательные трубы, контрольные легкоплавкие пробки. В нижнем барабане установлена перфорированная трубка для продувки, а в котлах производительностью 2,78 кг/сек имеется также труба для прогрева котла при растопке.

Боковые экранные трубы с шагом 80 мм верхними концами завальцованы в верхнем барабане, а нижние концы экранных труб приварены к нижним камерам. В боковые экраны вода одновременно поступает из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции. Передние опускные трубы, размещенные в обмуровке, являются также дополнительной опорой для консольно расположенного верхнего барабана.

Верхний и нижний барабаны котлов ДКВР снабжены развитым пучком кипятильных труб диаметром 51Ч2,5 мм с коридорным расположением, образующим конвективную поверхность нагрева. Последние ряды кипятильных труб по ходу газов являются опускными.

Для уменьшения топочных потерь топка котлов ДКВР разделена на две части: собственно топку и камеру догорания. Величина последней бывает различной и составляет 10-20% от полного объема топочной камеры.

Пароперегреватели котлов расположены после второго или третьего ряда труб первого котельного пучка по ходу потока газов. Змеевики пароперегревателей выполнены из стальных цельнотянутых труб диаметром 32Ч3 мм. Дистанционирование змеевиков в газоходе осуществляется чугунными вкладышами и специальными болтами.

Рис. 1.1 Котлоагрегат ДКВР 20-13 с высокой компановкой 1 - газомазутная горелка; 2 - передний топочный блок; 3 - выносной циклон; 4 - взрывной клапан; 5 - задний топочный блок; 6 - конвективный блок

Из верхнего барабана вода спускается по трубам котельного пучка 9 в нижний барабан и затем по трубам 12 поступает в циклоны 1. Нижние камеры 3 боковых экранов второй ступени испарения питаются водой из циклонов по трубам 18. Циклоны соединены между собой перепускной трубой 17. В боковые и задние экраны первой ступени испарения вода поступает из барабана 10 по трубам 19 и 11; фронтовой экран питается из верхнего барабана по трубам 20.

Небольшая высота фронтового экрана привела к необходимости установки рециркуляционных труб. Пар направляется в верхний барабан по трубам 21.

Рис. 1.1.2 Циркуляционная схема котлоагрегата ДКВР 20-13 1 -- фронтовой экран: 2 -- циклон; 3 -- подвод пароводяной смеси в циклон; 4 -- камера второй ступени испарения; 5 -- камера заднего экрана; 6 -- камера бокового экрана; 7 -- подвод пара в барабан; 8 -- верхний барабан; 9 -- питательные трубы; 10 -- кипятильные трубы; 11 -- нижний барабан; 12 -- подпиточные трубы циклонов; 13 -- подпиточные трубы заднего экрана; 14 -- задний экран; 15 -- подпиточные трубы бокового экрана; 16 -- непрерывная продувка; 17 -- подпиточные трубы фронтового экрана; 18 -- перепускные трубы; 19 -- опускные трубы циклона; 20 -- перепускные трубы циклонов; 21 -- подвод пара в барабан

Транспортабельные котлы изготавливаются в тяжелой или облегченной обмуровке. Последняя выполняется из легковесного шамота, вермикулитовых и совелитовых плит, минеральной ваты. Для обеспечения плотности газохода и крепления облегченной обмуровки все стены котла обшиваются стальными листами.

Котлы ДКВР могут быть приспособлены для нагрева и отпуска горячей воды. В этом случае бойлер размещается над котлом и включается в циркуляцию котла или водонагревательные змеевики устанавливаются в верхнем барабане. Для обеспечения необходимого напора ось выносного бойлера должна находиться выше оси верхнего барабана не менее чем на 1,5м. Выносной бойлер размещают на специальном каркасе или подвешивают на строительных конструкциях здания котельной. Второй способ подогрева воды имеет преимущество в отношении весовых характеристик и простоты конструкции, схема становится более компактной, однако змеевики загромождают ограниченные размеры барабана, что затрудняет их ремонт и осмотр.

Котлы ДКВР 20-13 имеют фронтовой, задний и боковые (перекрещивающиеся на потолке) экраны. Схемы движения дымовых газов - пролетного типа, т.е. конвективные пучки труб омываются одним потоком дымовых газов, не изменяющих своего направления.

Котлы имеют несущий каркас, на который опирается барабан. Верхний барабан, как и у других котлов типа ДКВР, опирается на трубную систему. Котлы оборудованы стационарными обдувочными трубами. Для обдувки применяется насыщенный или перегретый пар с давлением перед соплами 0,7 - 1,7 МПа (7 - 17 кгс/см2), может применяться сжатый воздух. Очистка экранов и пучков может осуществляться через обдувочные лючки ручными переносными обдувочными приборами.

Котлы типа ДКВР предназначены для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива

2. Тепловой расчет парового котла

2.1 Характеристика топлива

Мазут М - 100 высокосернистый;

Плотность при 200С, не более 1,015

Вязкость условная, не более, 0ВУ, при 800С 16

Вязкость кинематическая, сСт, не более, при 800С 118

Температура вспышки, 0С, не ниже в открытом тигле 110

Температура застывания, 0С, не выше 25

Зольность, %, не более 0,14

Содержание механических примесей, %, не более 1,5

Содержание влаги, %, не более 1,5

Содержание серы, %, не более 3,5

Теплота сгорания, Qсн МДж/кг (ккал/кг) 39,78 (9500)

Среднее значение Qст МДж/кг (ккал/кг) 40,78 (9740)

Средний элементарный состав, %:

Sсоб 3,5

Сс 83

Нс 10,4

Ос + Nс 1,0

Объем воздуха (при б = 1) V0, м3/кг 10,2

Объем дымовых газов:

V0RO2 1,57

V0N2 8,14

V0Н2О 1,36

V0r 10,99

2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания.

Таблица 2.2.1 Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла

Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева б'' газового

тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке бт с присосами в газоходах котла ?б, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.

бт = б''т= бсрт = б'кп (2.2.1)

б''кп = бт + ?бкп Й = б'кп + ?бкп (2.2.2)

б''т = 1,05 + 0,1 = 1,15 бсрт = 1,05 + 1,15 = 1,1

2

б''пп = 1,16 + 0,03 = 1,19 бсрпп = 1,16 + 1,19 = 1,175

2

б''кп = 1,19 + 0,05 = 1,24 бсркп = 1,19 + 1,24 = 1,215

2

б''эк = 1,24 + 0,2 = 1,44 бсрэк = 1,24 + 1,44 = 1,34

2

Таблица 2.2.2 Избытки воздуха и присосы по газоходам котла

2.3 Расчет и составление таблиц энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Построение I - х диаграммы.

Таблица 2.3.1 Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Определение действительного суммарного объема продуктов сгорания для жидкого топлива (м3/кг) по формуле:

Vr = VRO2 + V0N2 + (бср - 1)V0 + V0Н2О + 0,0161(бср - 1)V0 (2.3.1)

Определение объемных доль трехатомных газов и водяных паров, а также суммарную объемную долю по формулам:

rRO2 = VRO2 / Vr ; (2.3.2)

rН20 = VН2О / Vr ; (2.3.3)

rП = rRO2 + rН20 ; (2.3.4)

Определение массы дымовых газов (кг/м3):

Gr = рг.тл + dг.тл / 1000 + 1,306бV0 (2.3.5)

где рг.тл = р - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м3;

dг.тл = 1,5 г/м3 - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к

1 м3 сухого газа.

Таблица 2.3.2 Действительные объемы газов (м3/м3) и их объемные доли