Котельные установки и парогенераторы

Перепады  полных напоров в газовом и  воздушном трактах определяются по нормативным методам и зависят  от сопротивления трактов.

Все сопротивления разделяются на три  группы:

1)Сопротивление  трения, т.е. сопротивление при  течении потока в прямом канале, в том числе при продольном  омывании пучка труб.

2)Сопротивление  поперечно омываемых трубных  пучков.

3)Местные  сопротивления.

К ним относятся: сопротивление, вызванное изменением сечения; отводы и колена повороты в  пучках труб, тройники, раздающие и  собирающие коробы.

Для расчёта аэродинамики котла задаются исходными данными: полученными  при тепловом расчёте( диаметры и  расположение труб, шаги труб, длина  продольно омываемых труб, число  рядов по ходу газов, средние температуры  и скорости газов и воздуха  по участкам газового и воздушного трактов) и дополняющих их(динамическое давление, определяемое по нормативным  методам, поправочный коэффициент К, объёмы воздуха по участкам).

Затем вычерчивают схему котла и  газовоздухопроводов, принимают вариант золоулавливающей установки(при работе котла на пылевидном топливе) и приступают к аэродинамическому расчёту.

Расчёт  газового тракта. Перепад полных напоров по газовому тракту при искусственной тяге определяется по формуле: Па, ∆Н_п= h^''_т+∆Н± Н_с ,

где h^ʺ_т –разрежение на выходе из топки, принимается = 20 Па;

∆Н- суммарное  сопротивление газового тракта без  учёта самотяги и поправки на запыленность, удельный вес газов и давление;

Н_с- суммарная самотяга газового тракта.

Порядок расчёта газового тракта: сначала подсчитываются все сопротивления газового тракта, затем они корректируются умножением на поправочный коэффициент К, затем подсчитывается самотяга по отдельным участкам тракта, затем суммируются отдельные сопротивления, сумма корректируется поправкой, отдельно суммируется самотяга без поправок и , наконец, подсчитывается ∆Н_п.

Сопротивление газового тракта складывается из сопротивлений  газохода котла и сопротивлений  газопровода.

Расчёт  сопротивлений элементов газохода котла производится отдельно для  котельных пучков(фестон с числом рядов труб не более 5 при скорости газов w_r<10 м/с отдельно не учитывается), для змеевиковых пучков( перегреватели, гладкотрубные экономайзеры, ширмы) для пучков труб ребристых и плавниковых экономайзеров; для воздухоподогревателей любого типа.

Расчёт  сопротивлений газопровода проводится отдельно для каждого из следующих  элементов: участок газопровода  воздухоподогреватель-золоуловитель; участки золоуловитель-дымосос и  за дымососом.

Местные сопротивления газопровода представляют собой повороты, разветвления, изменения  сечения и шиберы(заслонки). Расчёты  их производятся в соответствии с  нормативным методом.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

 

 

 

Отдельно рассчитываются потери напора в присоединительных участках газопровода  и воздухопровода к тягодутьевым машинам, в диффузорах, установленных  за дымососом или вентилятором, и  на входе в дымовую трубу.

В сумму сопротивления газового тракта ∆Н входят также рассчитываемое отдельно сопротивление золоуловителя и  сопротивление дымовой трубы.

Поправки  к сопротивлению тракта находят  по рекомендациям нормативного метода. Самотяга в газопроводах определяется для 2 участков: от выхода из воздухоподогревателя до конца диффузора после дымососа и от него до конца дымовой трубы; размеры по высоте Н берутся непосредственно  по разности отметок конечных сечений, а температура принимается, для  обоих участков равной температуре  газов у дымососа.

Далее подсчитывается ∆Н_п. Этот перепад служит для выбора дымососа или для расчёта высоты дымовой трубы при естественной тяге.

В заключении проверяется отсутствие подпора за дымососом.

Расчёт воздушного тракта. Перепад полных напоров по воздушному тракту при искусственной тяге определяется по формуле: ∆Н_п= ∆Н± Н_с-h^´_т,

где h^´_т- разрежение в топке на уровне ввода воздуха в топку,Па.

h^´_т= Аʺ_т+0,95Н´,

где Н^´- расстояние по вертикали между сечениями выхода газов из топки и ввода воздуха в топку,Па.

Порядок расчёта воздушного тракта: сначала подсчитываются все сопротивления воздушного тракта, суммируются, вносится поправка на давление, рассчитывается самотяга воздушного тракта и разрежение в топке на уровне ввода воздуха, затем подсчитывается перепад.

Сопротивление трения воздухопровода холодного воздуха  подсчитывается в соответствии с  рекомендациями, местные сопротивления  его, сопротивление участков, непосредственно  примыкающих к вентилятору.

За  воздухопроводом холодного воздуха  перед воздухоподогревателем может  быть установлен калорифер. Расчёт его сопротивления производится по рекомендациям, а расчёт сопротивления воздухоподогревателя любого типа.

За  воздухоподогревателем рассчитывают сопротивление воздухопровода горячего воздуха и наконец, сопротивление топочных устройств.

Найденные сопротивления суммируются и  вносится поправка в результате чего определяется ∆Н.

Самотяга  воздушного тракта подсчитывается только для 2 участков. первый- это воздухоподогреватель, для которого расчётная высота принимается  равной разности отметок ввода воздухопровод  холодного воздуха и вывода воздухопровода горячего воздуха. Второй участок- весь воздухопровод горячего воздуха, расчётная  высота которая принимается равной разности отметок вывода воздухопровода горячего воздуха из воздухоподогревателя и входа в топку. расчёт самотяги производится по рекомендациям нормативного метода.

Затем определяют ∆Н. Этот перепад используется при выборе вентилятора.

Выбор дымососов и вентиляторов:

Выбор дымососов  и вентиляторов сводится к подбору машины, обеспечивающей с необходимым запасом требуемые производительность и напор и потребляющей при принятом способе регулировании наименьшее количество энергии при эксплуатации.

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

 

Исходя  из этого, предлагается следующий порядок  выбора машины: вначале определяются расчётная производительность и расчётный полный напор машины, затем напор пересчитывается на те условия, для которых даётся характеристика машины заводом-изготовителем.

Далее по сводным графикам характеристик  серийных машин выбираются машины, удовлетворяющие требуемым параметрам. Затем принимают способ регулирования  и рассчитывают оптимальный вариант  по выбору машины, исходя из условий  эксплуатационной экономичности.

Электродвигатель  к машине выбирается по рекомендациям  нормативного метода.

 

Задание

1.Паропроизводительность  D=20 т/ч

2.Давление  в барабане котла p_к=1,37 Мпа

3.Темпкратура  насыщенного пара t_нп=194 С̊

4.Температура  питательной воды t_пв=104 С̊

5.Прцент продувки g_пр=5%

6.Топливо-  мазут сернистый

 

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛА

1)Топочная камера

Поверхность стен топочной камеры:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

           2,45

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

 

4,93                  F₁                  2,05

                                                               F₃

                                                                                              F₂                                                1,88

                                                                                    2,45

Боковая стена:

F₁=2,45×4,93=12,08 м²

F₂=2,45×1,88=4,61 м²

F₃== 2,51 м²

F_ст.б= 19,2 м

Фронтовая стена:

F_ст.ф= 2,73×4,93= 13,46 м²

Задняя стена:

F_ст.з=(1,88+2,69)×2,73= 12,59 м²

Потолок:

F_п=2,45×2,73=6,69 м²

Под:

4,9×2,73=13,38 м²

 

Фестон:

F_ф=1,43×2,73=3,9 м²

Суммарная площадь  поверхности стен топочной камеры:

F=2×19,2+13,46+12,59+6,69+13,38+3,9=88,42 м²

Неэкранированная  поверхность =33,66 м²

Поверхность ,закрытая экранами:

F_ст.э=88,42-33,66-3,9=50,86 м²

Объём топочной камеры:19,×2,73=52,42 м²

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

Топочные  экраны

Наименование, обозначение, формула  подсчёта	Фронтовый экран	Задний экран		Передний Боковой экран		Середина	Задний Боковой экран
Наружный диаметр труб, d, мм	51	51		51		51	51
Число труб, n, шт	24	20		29		2	29
Шаг труб, S, мм	110	130		80		185	80
Относительный шаг, s/d	2,16	2,55		1,57		3,63	1,57
Ширина экрана, Вэ=s(n-1)	2,53	2,47		2,24		0,185	2,24
Активная длина незащи-щенных труб, l, м	2,3	3,13		5,13 (вместе  с час-тью потолка)		3,75	1,7 (средняя)
Площадь экрана, F=bэ×l,м2	5,82	7,73		11,49		0,69	3,81
Относительное расстояние от оси труб до обмуровки	1,08		0,5		1,08	1,08	1,08
Угловой коэффициент	0,83		0,71		0,95	0,64	0,95
Лучувоспринимающая поверхность, м2	4,83		5,49		10,92	0,44	3,62

 Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

 

Суммарная лучевоспринимающая поверхность:

Н_л=4,83+5,49+2×10,92+2×0,44+2×3,62+3,9=43,32 м

Степень экранирования  топки:

ψ= Н_л/F_ст =43,32/88,42= 0,49 

2)Фестон

              

 

Диаметр труб 51×2,5 мм. Расположение труб шахматное.

Шаги труб: S₁=130 мм; S₂=300 мм.

Число рядов  по ходу газов: Z=2

Число труб в  каждом ряду по 10

Длины труб: первого  ряда-1,52 м; второго ряда -1,43 м.

Полная площадь  нагрева фестона:

F_ф=(10×1,52+10×1,43)×3,14×0,051=4,72 м²

Сечения для  прохода газов:

F₁=1,43×2,78-10×1,43×0,051=3,25 м²

Относительные шаги труб:

поперечный: S₁/d= 130/51=2,55

продольный: S₂/d= 300/51=5,88

Средняя эффективная  толщина излучающего слоя:

S=(2,82(S₁+S₂)/d-10,6)d= (2,82(2,55+5,88)-10,6)0,051= 0,698

Угловой коэффициент  ряда фестона X ряда =0,54

Угловой коэффициент  фестона: X_ф=1-(1-0,54)=0,788

Лучевоспринимающая поверхность пучка фестона:

Н_л.п.=0,788×3,9=3,07 м²

 

3)Камера  догорания между фестоном и  котельным пучком

                                            2,15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

                                        1,43                 3,05

 

 

 

Площадь сечения  газовой камеры:

F_к.д.=4,24 м²

Ширина газовой  камеры: В=2,73 м

Объем газовой  камеры: V_г.к.=11,58 м³

Площади ограничивающих поверхностей газовой камеры:

1)Потолок  5,6 м³

2)Боковая  поверхность : 4,24 м²

3)Передняя  поверхность: 6,96 м²

4)Задняя поверхность: 8,27 м²

Сумма площадей ограничивающих поверхностей:

F_г.к.=5,6+2×4,24+6,96+8,27=29,31 м

Эффективная толщина излучающего слоя камеры догорания:

s=3,6×V_г.к./F_г.к.= 3,6×11,58/29,31=1,42 м

Средняя длина  труб задних боковых экранов, проходящих по боковым стенам камеры догорания  l_ср=4,11 м

 

Число труб задних боковых экранов проходящих по боковым  стенам камеры догорания( с каждой стороны):

n=29×2=58

Шаг труб =80мм

Относительный шаг s/d=1,57

Расстояние  от обмуровки до оси труб =55 мм

Угловой коэффициент x=0,94

Ширина экрана:

в=sx(n-1)=80×28= 2,24 м

Лучевоспринимающая поверхность:

Н_л=2×4,24×2,24×0,94=17,86 м²

 

4)Котельный пучок