Котельные установки и их эксплуатация

Департамент среднего профессионального и начального профессионального

образования Томской области

 

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Томский коммунально-строительный техникум»

 

 

 

 

 

КУСОВОЙ ПРОЕКТ

ПМ 01. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ТЕПЛО И ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЯ

Тема 01.01.6 Котельные установки и их эксплуатация

по специальности среднего профессионального образования 140102 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование

 

ВЫПОЛНИЛ:

Студент:

Группа:

ПРОВЕРИЛ:

 

 

 

Томск – 2013 г. 
Оглавление

 

 

 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Введение

 

В поверочном тепловом расчете котла ДЕ-25 по принятой конструкции и размерам котла для заданных нагрузок и вида топлива определяются [1,2]:

- температуры воды, пара, воздуха и дымовых газов на границе поверхностей нагрева,

- КПД котла,

- расход топлива,

- расход и скорости пара, воздуха и дымовых газов.

Цель поверочного расчета:

- оценка показателей экономичности и надежности работы котла на заданном виде топлива,

- выявление необходимых реконструктивных мероприятий,

- выбор вспомогательного оборудования,

- получение исходных материалов для проведения расчетов: аэродинамического, гидравлического, температуры металла и прочности труб, интенсивности коррозии и др.

В курсовом проекте необходимо составить тепловой баланс котла, выполнить поверочный расчет топки.

Графическая часть курсового проекта состоит из поперечного разреза котла и тепловой схемы.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Исходные данные к курсовому проекту

Тип котла	ДЕ
Паропроизводительность D. т/ч	25
Температура перегретого пара на выходе из пароперегревателя tпе, °С	195
Температура питательной воды tп-в, °С	110
Давление перегретого пара на выходе из пароперегревателя Р, МПа	1,37
Температура уходящих газов tух, °С	160
Температура воздуха в помещении (температура холодного воздуха) t хв, °С	Не дано
Доля непрерывной продувки котла , %	3%
Газопровод	Казил-Каган

 

Краткое описание котлоагрегата ДЕ-25

 

Газо-мазутный паровой котел серии ДЕ [3, 4] горизонтальной ориентации предназначен для выработки перегретого пара с температурой 195 °С (приложение 1).

Котел имеет номинальную паропроизводительность 25 т/ч при рабочем давлении 1,4, двухбарабанный (с коротким верхним барабаном), вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией. Барабаны имеют одинаковый диаметр 1000 мм.

Котел поставляется в собранном виде без натрубной изоляции.

Конвективная поверхность котла образована трубами, которые соединяют верхний и нижний барабаны.

Топочная камера котла отделяется от конвективного пучка газоплотной перегородкой, которая образована из труб, установленных вплотную и сваренных между собой (левый боковой экран). Потолок, правая боковая поверхность и под топочной камеры котла экранированы фасонными трубами, которые образуют единый экран (правый боковой экран). Концы труб боковых экранов завальцованы в верхний и нижний барабаны.

Трубы заднего экрана не имеют обсадных концов и присоединяются сваркой к верхнему и нижнему коллекторам. Коллекторы соединены с верхним и нижним барабанами и объединены необогреваемой рециркуляционной трубой.     

Фронтовой экран образован четырьмя трубами, непосредственно присоединёнными к верхнему и нижнему барабанам. Под топки закрыт огнеупорным кирпичом.

Продольных перегородок в котле нет. Переброс продуктов сгорания с фронта (после выхода из конвективного пучка) к экономайзеру, расположенному сзади котла, выполнен по газовому коробу, размещенному над топочной камерой.

Циркуляционная схема включает 4 экрана (фронтовой, задний и два боковых) и конвективный пучок. Боковые экраны и конвективный пучок, а также фронтовой экран присоединены непосредственно к верхнему и нижнему барабанам.

В котле применена двухступенчатая схема испарения. Во всех котлах общими опускными трубами первой ступени испарения являются последние по ходу газов трубы конвективного пучка. Вторая ступень испарения включает первые по ходу газов конвективные пучки и опускные необогреваемые трубы.

В водяном пространстве верхнего барабана размещены питательная труба и труба для ввода фосфатов. В паровом пространстве установлены сепарационные устройства.  

Периодическая продувка предусматривается из нижнего барабана, непрерывная продувка - из солевого отсека верхнего барабана (вторая ступень испарения). Нижние барабаны всех котлов снабжены устройствами для парового прогрева при растопке и штуцерами для спуска воды.

Пароперегреватель устанавливается после второго-третьего ряда труб конвективного пучка. Пароперегреватель котла выполнен вертикальным из двух рядов труб.

Газоплотное экранирование боковых стенок, потолка и пода топочной камеры позволило отказаться от тяжелой обмуровки и применить легкую натрубную изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 25 мм.

 Для уменьшения присосов  в газовый тракт котла натрубная изоляция снаружи покрывается листовой металлической обшивкой, привариваемой к каркасу котла. Применение натрубной тепловой изоляции позволило улучшить динамические характеристики котлов, уменьшить потери теплоты в окружающую среду и потери теплоты при пусках и остановах котлов, связанные с прогревом больших масс обмуровочных материалов.

В табл.1 приведеныконструктивные характеристики котла.

 

Таблица 1 -  Конструктивные характеристики котла[5]

Наименование и единица измерения величин	Е-25-14
1. Паропроизводительность, т/ч	25
2. Рабочее давление, МПа	1,4
3. Диаметр экранных труб  и труб конвективного пучка, мм	51х2,5
4.Расположение труб :                                 -первого конвективного пучка	шахматное
- второго конвективного пучка	коридорное
5. Внутренний диаметр  барабанов, мм	1000
6. Толщина стенки барабанов, мм	13
7. Длина цилиндрической  части  барабана, мм	7500
8. Расстояние между осями  барабанов, мм	2750
9. Шаг труб топочных  экранов, мм	55
10. Ширина топочной камеры, мм	1790
11. Глубина топочной камеры, мм	6960
12. Средняя высота топочной  камеры, мм	2400
13. Шаг труб конвективного  пучка поперек оси барабана, мм	110/110
14.Шаг труб конвективного  пучка вдоль оси барабана, мм	180/100
15. Ширина выходного окна  топочной  камеры, мм	910
16.Высота выходного окна  топочной камеры, мм	1760
17. Ширина выходного окна  конвективного пучка, мм	970
18.Высота выходного окна  конвективного пучка, мм	1000

 

 

 

Выбор топочного устройства

 

Топочное устройство состоит из двух частей [10]:

- Горелочное устройство предназначено для непрерывного подвода топлива и воздуха для горения и тщательного их перемешивания.

- Топочная камера предназначено для окончательного перемешивания и сжигания топлива.

Для сжигания газообразного топлива применяются камерные топки. Газообразное топливо не требует предварительной подготовки. Газ подается через газовую горелку ГМ-10.

Обоснование выбранной температуры уходящих газов

 

На потери с уходящими газами Qу.г, сильно влияет температура уходящих газов tу.г. Ее можно уменьшить, установив в хвостовой части котла дополнительные поверхности нагрева (экономайзера, воздушного подогревателя), т.к. чем ниже tу.г а, значит, меньше разность температур ∆t уходящих газов и нагреваемой среды, тем большая требуется площадь поверхности нагрева для охлаждения продуктов сгорания.

Повышение tу.г приводит к увеличению потерь  Qу.г и, следовательно, к дополнительным затратам топлива на выработку одного и того же количества пара.

На рис. 1 показана область температур от t¢у..г до t²у..г, в которой суммарные затраты различаются незначительно. Это служит основанием для выбора в качестве наиболее целесообразной температуры t²у.г, при которой капитальные затраты будут ниже, чем при t¢у.г. Необходимая площадь поверхности нагрева будет меньше, теплообменник будет более компактным, что облегчает условия обслуживания и ремонта. При выборе в качестве более целесообразной температуры t²у..г уменьшается вероятность конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, что может вызвать коррозию поверхностей нагрева.

Рис. 1. Зависимость затрат от температуры уходящих газов

 

Выбор хвостовых поверхностей нагрева

 

Компоновка газового и воздушного тракта должна быть простой и способствовать повышению надёжности и экономичности работы котла [5]. В связи с этим даже в установках малой мощности хвостовые поверхности нагрева, которые снижают температуру уходящих газов, а значит и уменьшают потери.

В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются чугунные водяные экономайзеры ЭП2.

 

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

Горение топлива

 

Основным топливом является природный газ, газопровод Казли-Каган. Расчетные характеристики данного природного газа на сухую массу приведены в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 – Расчетные характеристики газообразного топлива

Газопровод	Состав газа по объему, %												Низшая теплота сгора- ния , кДж/м3	Плот-ность при 00  и 101,3 кПа,  ρ, кг/м3
	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	C6H14	CO	CO2	N2	О2	H2S	HS
Газли-Каган	95,4	2,6	0,3	0,2	0,2	-	-	0,2	1,1	-	-	-	36590	0,750

 

Рекомендуемое значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки для газовых котлов с паропроизводительностью меньше 45 кг/с

αт = 1,05¸ 1,1.

Примем αт = 1,07.

Котлы серии Е-25 имеют два конвективных пучка.

Присосы воздуха по газовому тракту взяты из таблицы XVII А Нормативного метода.

 

 

 

 

Таблица 2.2- Коэффициент избытка воздуха и присосы воздуха в газоходах котла [1]

Показатель	Условное обозначение	Величина
1. Коэффициент избытка  воздуха в топке	αт	1,07
2. Присосы:                     -в топку;	∆αт	0,1
- в первый конвективный                      пучок и пароперегреватель;	∆αк.п.l	0,05
-во второй конвективный пучок;	∆αк.п.ll	0,1
-в водяной экономайзер	∆αэ к.	0,1