Курсовая работа - Поверочный расчет парового котла
скачать (191.4 kb.)
Доступные файлы (3):
| ДЕ 25-14ГМ.dwg | |||
| Распр коэф.dwg | |||
| ТГУ ДЕ25-14ГМ.doc | 765kb. | 11.10.2006 00:36 |  скачать |
содержание
- Смотрите также:
- расчет парового котла Е-50-40 [ курсовая работа ]
- Расчет котла ТВГ-8М [ курсовая работа ]
- Тепловой расчет судового парового котла типа КВВА 6,5/7 [ документ ]
- Курсова робота з дисципліни Суднові турбінні і котельні установки Тема роботи: по першому розділу «Визначення теплового балансу головного суднового парового котла з [ документ ]
- 1. Принцип работы парового котла 3 Устройство парового котла 7 [ документ ]
- Проверочный расчет парового котла де 5-14ГМ [ документ ]
- Поверочный тепловой расчет водогрейного котла Содержание [ документ ]
- Определение оптимального режима работы парового котла [ лабораторная работа ]
- Реконструкция зданий и сооружений. Усиление ригеля шпренгельной затяжкой [ курсовая работа ]
- Задание Введение [ документ ]
- Манометр с потенциометрическим преобразователем [ курсовая работа ]
- Дипломная работа - Проект парового котла [ дипломная работа ]
ТГУ ДЕ25-14ГМ.doc
1 2
ВВЕДЕНИЕ
Паровым или водогрейным котлом называется устройство, в котором для получения пара или нагрева вода под давлением выше атмосферного используется теплота, выделяющаяся при сгорании органического топлива.
Поверочный расчет парового котла выполняется для оценки показателей экономичности, выбора вспомогательного оборудования, получения исходных данных для последующих расчетов: аэродинамических, гидравлических, прочностных.
При выполнении поверочного расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в определении температур газовой среды и тепловосприятий рабочего тела в поверхностях нагрева заданного котла.
^
Газо-мазутные вертикально-водотрубные паровые котлы типа ДЕ паропроизводительностью 4; 6,5; 10 и 25 т/ч предназначены для выработки насыщенного или слабонасыщенного пара давлением 1,4 Мпа. Топочная камера котлов размещена сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованных в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры изменяется в зависимости от номинальной паропроизводительности котла.
Основными составными частями этих котлов являются: верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтальный, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру. Трубы перегородки и правого бокового экрана, образующего также под и потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана приварены к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159х6мм. Трубы фронтального экрана котлов паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч приварены к коллекторам диаметром 159х6мм, а на котлах паропроизводительностью 16 и 25 т/ч они развальцованы в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм., поперечный - 110мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котлов производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч установлены продольные ступенчатые перегородки.
Плотное экранирование боковых стен, потолка и пода топочной камеры позволяет на котлах применять легкую изоляцию в 2-3 слоя изоляционных плит толщиной 100мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 15-20мм. Обмуровка фронтальной и задней стен выполнена из шамотного кирпича толщиной 65мм. и изоляционных плит общей толщиной 100мм. для котлов 4; 6,5 и 10 т/ч. Для котлов 16 и 25 т/ч обмуровка фронтальной стены выполнена из шамотного кирпича толщиной 125мм. и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 175мм., общая толщина обмуровки фронтальной стены 300мм. Обмуровка задней стены состоит из слоя шамотного кирпича толщиной 65 мм. и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200мм.; общая толщина обмуровки составляет 265мм. Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи изоляцию покрывают металлической листовой обшивкой толщиной 2мм., приваренной к обвязочному каркасу. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяют стандартные чугунные экономайзеры из труб ВТИ.
^
Температура уходящих газов оказывает решающее влияние на экономичность работы парового котла, так как потеря теплоты с уходящими газами является при нормальных условиях эксплуатации наибольшей даже в сравнении с суммой других потерь. Однако, глубокое охлаждение газов требует увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева и во многих случаях приводит к усилению низкотемпературной коррозии.
Температура уходящих газов за хвостовой поверхностью нагрева (экономайзером) выбирается в зависимости от вида сжигаемого топлива [5, таблица 1],
=120оС.Для расчета действительных объемов продуктов горения по поверхности нагрева котельного агрегата прежде всего выбирают коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки
и присосы воздуха в отдельных газоходах 
. Коэффициент избытка воздуха должен обеспечить практически полное сгорание топлива. Он выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива [5, таблица 2], 
=1,1.В топку и газоходы котла при наличии в них отверстий и неплотностей из атмосферы поступает воздух, который называют присосом
. Избыток воздуха включает в себя коэффициент избытка воздуха, подаваемого в горелки или под колосниковую решетку 
, и присосы холодного воздуха извне при работе топки под разряжением 
, происходящие в основном в нижней части топки. При выбранном избыток воздуха, поступающий в зону горения топлива, определяется как 
. В газоплотных топках у котлов серии ДЕ 
, гор=т=1.1За счет присосов коэффициенты избытка воздуха от топки к дымовой трубе по тракту возрастают. Избыток воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры
, получают прибавлением к соответствующих присосов воздуха. Присосы воздуха в газоходах парового котла [5, таблица 3].При распределении коэффициентов избытка воздуха по газоходам следует ознакомиться с конструкцией парового котла, для которого проводится поверочный расчет.
^
По общепринятой методике [1] объемы продуктов сгорания и воздуха выражаются в м3 при нормальных условиях (0°С и 0,1 МПа) при сжигании 1 кг твердого жидкого топлива или 1 м3 газового топлива.
Состав органического топлива: CH4=84,4%; C2H6=5,2%; C3H8=1,3%; C4H10=0,43%; C5H12=0,15%; CO2=0,18%; N2=8,2%; Qн=33160 кДж/м3.
При сжигании природного газа расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания производится на основании процентного состава компонентов, входящих в него:
теоретический объем воздуха:
V=0.0476 (m+0.25n)CmHn+0.5(CO+H2)+1.5H2S-O2 ] = 0.0476 [ (1+0.254)
84.4+(2+0.256)5.2+(3+0.25 8)1.3+(4+0.2510)0.43+(5+0.2512)0.15]=9.4 m3/m3
теоретические объемы продуктов сгорания воздуха:
VRO2=0.01(mCmHn+CO2+CO+H2S)=0.01(184.4+25.2+31.3+40.43+50.15+
0.18)=1.0135 m3/m3
VN2=0.79V+0.01N2=0,799,4+0,018,2=7.5086м3/м3
VH2O=0.01(0.5nCmHn+H2S+H2+0.124dг.тл+1.61V)=0.01(0.5484.4+0.565.2+
+0.581.3+0.5100.43+0.5120.15+0.12410+1.619.4)=2.0903 м3/м3
где
- влагосодержание газообразного топлива при расчетной температуре 10°C
Vг=VRO2+VN2+VH2O=1.0135+7.5086+2.0903=10.6124м3/кг
Расчет объемов продуктов сгорания в поверхностях нагрева сводят в таблицу 1.
| Таблица 1: Объемы продуктов сгорания | ||||
| Величина и расчетная формула | Поверхность нагрева | |||
| топочная камера | Газоход1 | Газоход2 | экономайзер | |
| Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева  | 1,1 | 1,15 | 1,25 | 1,35 |
| Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева  | 1,1 | 1,125 | 1,2 | 1,3 |
| Действительный объем водяных паров  | 2,1054 | 2,1092 | 2,1205 | 2,1357 |
| Полный объем газов  | 11,567 | 11,806 | 12,522 | 13,478 |
| Объемная доля трехатомных газов  | 0.0876 | 0.0858 | 0.0809 | 0.0751 |
| Объемная доля водяных паров  | 0.1820 | 0.1787 | 0.1693 | 0.1585 |
| Объемная доля трехатомных газов и водяных паров  | 0.2696 | 0.2645 | 0.2502 | 0.2336 |
^
Для всех видов топлива энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, в кДж/м3, при расчетной температуре
oС, определяют по формулам:
;
.Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха
В приведенных формулах :
- теплоемкость соответственно воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров, 
[5, таблица П1], - коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева,.Поскольку на данном этапе расчета температура газов за той или иной поверхностью нагрева еще неизвестна, расчет энтальпий газов делается на весь возможный за данной поверхностью диапазон температур.
Результаты расчета энтальпий газов при действительных избытках воздуха сведем в таблицу 2.
| Таблица 2: Энтальпии продуктов сгорания | |||||
| Поверхность нагрева | Темпера-тура за поверхно-стью , oC |  |  |  |  |
| Топочная камера | 2000 900 | 35280 14484,39 | 28766,45 12098,83 | 2876,65 1209,88 | 38156,6 15694,3 |
| Газоход1  | 1100 500 | 18132,79 7658,37 | 15097,68 6439,55 | 2264,65 965,93 | 20397,44 8624,30 |
| Газоход2 | 600 200 | 9729,55 2953,91 | 7812,06 2500,61 | 1953,02 625,15 | 11682,57 3579,06 |
| Экономайзер  | 300 100 | 4482,13 1459,87 | 3779,12 1240,91 | 1322,69 434,32 | 5804,82 1894,19 |
По результатам расчета строится
диаграмм.^
Распределение теплоты, вносимой в котел при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепловые потери носит название теплового баланса.
Тепловой баланс составляется на 1 м3 газообразного топлива.
Уравнение теплового баланса имеет вид:
где
- располагаемая теплота топлива;Q1- полезно используемая теплота для производства водяного пара;
Q2- потери теплоты с уходящими газами;
Q3- потери теплоты от химической неполноты сгорания;
Q4- потери теплоты от механической неполноты сгорания;
Q5- потери теплоты в окружающую среду;
Q6-потери с физической теплотой шлаков;
Если отнести все слагаемые теплового баланса к располагаемой теплоте и выразить их в процентах, то уравнение теплового баланса примет вид:
Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто) определяется из данного уравнения:
, %
и
- учитывается только для твердого топлива.Располагаемая теплота газообразного топлива определяется по уравнению:
Qpp=Qpн=33160
Потеря теплоты с уходящими газами определяется по формуле:
Jух-ухJв
q2= 100 = 5,43 %
Qрр
где Jух - энтальпия уходящих газов при
5 и 
Jух =2300 кДж/м3определяется по
диаграмме;
- коэффициент избытка воздуха за экономайзером, =1,35
- энтальпия воздуха при температуре в котельной tхв=30°C, определяется по формуле: Jв=VCвtxв=9,41,2930=368,81кДж/кгПотеря теплоты от химической неполноты сгорания
зависит от рода топлива и типа топочного устройства. При сжигании природного газа 
.Потеря теплоты от наружного охлаждения
для стационарных паровых котлов принимается =1,2% при производительности котла Q=10
[2, рисунок 2.29]. Распределение по отдельным элементам котельного агрегата, производится пропорционально количеству теплоты, отдаваемому продуктами сгорания в соответствующем элементе и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты 
: q5 1,2 = 1- = 1- =0,987
бр+ q5 92,87-1,2
бр=q1=100- (q2 +q3 +q5 ) =100- (5,43+0,5+1,2 ) = 92,87 %
Полное количество полезно используемой теплоты Q1 для производства водяного пара определяется по формуле :
Q1=D[( i”-iпв)+П/100(i’–iп,в)] =25000(2777-435,75 )+3/100(762,6-435,75 )=58776387,5
кДж
где D - паропроизводительность агрегата, D=25000 кг/ч ;
i", i', iп.в - энтальпия, соответственно сухого насыщенного пара, котловой и питательной воды, при P=1,0 МПа, i’’=2777кДж/кг,i’=762,6кДж/кг,
приt=179,88cП - процент непрерывной продувки, принимается равным 3%.
Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:
B =Q1/3600Qрр бр 100 =58776387,5/36003316092,87=0.53 м3/с
^
Топка парового котла служит для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с высокой температурой. Перенос теплоты в топке от факела горящего топлива и высокотемпературных продуктов сгорания к экранным поверхностям нагрева осуществляется, в основном, излучением. Поэтому, расчет теплообмена в топке проводится с условием преобладающего влияния в сложном теплообмене радиационной составляющей.
Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания на выходе из топки
, удельной нагрузки на единицу объема топки 
. Полученные при расчете значения должны находиться в пределах, рекомендуемых [1].Таблица 3: Расчет теплообмена в топке
| Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула и обоснование | Расчет |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Коэффициент избытка воздуха в топке | | - | [5, табл.2] | т = 1,1 |
| Теплота, вносимая дутьевым воздухом | Qв |  |  | Qв=1,19,41,2930=400,19 |
| Полезное тепловыделение в потоке | Qт | |  | Qт=33160(100-0.5)/100+400,19=33394,39 |
| Теоретическая температура горения |  | оС | диаграмма | =1775 |
| Энтальпия |  | |  | Jтл =33394,39 |
| Лучевоспринимающая поверхность | Fл | м2 | [4] | Fл=60,46 |
| Полная поверхность стен топки | Fст | м2 | [4] | Fст=64,22 |
| Объем топки | Vт | м3 | [4] | Vт=29,0 |
| Степень экранирования топки |  | - |  | =60,46/64,22=0.94 |
| Эффективная толщина излучающего слоя | S | м |  | S=3,629/64,22=1,63 |
| Температура на выходе из топки | | оС | предварительно принимается | =1300 |
| Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов |  |  |  ,где P=0,1МПа | Pп S=0,270,11,63=0,04 |
| Коэффициент ослабления лучей 3-х атомных газов |  |  |  | kг=6,7 |
| Сила поглощения потока |  | |  | kрS=6,70,04=0,295 |
| Коэффициент теплового излучения несветящихся газов |  | |  | г=0,26 |
| Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами |  | |  | kс=0,3(2-1,1)(1,610-31300-0,5)2,83=1,214 |
| Коэффициент теплового излучения светящейся частью факела |  | - |  | k=6,70,27+1,21=3,02 kps=3,020,11,63=0,49 св=0,39 |
| Коэффициент усреднения |  | - | | m=0,1 |
| Коэффициент теплового излучения факела при сжигании газа |  | - |  | ф=0,10,39+(1-0,1)0,26= =0,273 |
| Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности |  | - | |  |
| Относительный шаг труб настенного экрана |  | - | [4] |  |
| Угловой коэффициент экрана | x | - |  |  |
| Коэффициент тепловой эффективности экранов |  | - |  | =0,650,984=0,64 |
| Тепловыделение в топке на 1 м. ограждающей поверхности |  |  | | ВрQт/Fст=0,5333394,39 /64,22=275,6 |
| Параметр | м | - |  ,где  |  |
| Температура газов на выходе из топки | |  |  | ’’т=1320 |
| Энтальпия газов на выходе из топки |  |  | диаграмма | =24100 |
| Количество теплоты, воспринятое в топке |  | |  | Qл=0,987 (33394,39-24100)=9173,56 |
| Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева |  |  | gл=BрQл/Hл | gл =0,53 9173,56/60,46= =80,42 |
| Теплонапряжение топочного объема |  | | gл=ВQрр/Vт | gл =0,5333160/29.0 =606,03 |
^
Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания
на выходе из газохода и количества теплоты, воспринятое поверхностью нагрева газохода.• Из справочной литературы [4] и с чертежа парового котла в таблицу заносятся основные конструктивные характеристики газохода.
Таблица 7: Конструктивные характеристики газохода
| Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула и обоснование | Расчет |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Поверхность нагрева | Н | м2 | [4], чертеж | Н=16.36 |
| Диаметр труб | d | мм | | d=51 |
| Расчетные шаги труб: | | | | |
| поперечный | S1 | мм | | S1=220 |
| продольный | S2 | мм | | S2=95 |
| Число труб, пересекаемых потоком газов | Z1 | - | | Z1=5 |
| Число рядов труб по ходу газов | Z2 | - | | Z2=10 |
| Живое сечение для прохода газов | Fг | м2 | | Fг=1,245 |
| Эффективная величина излучающего слоя | S | м |  | S=1.87220+95/51-4.1)51= 0,379 |
1 2
Скачать файл (191.4 kb.)