Котельные установки промышленных предприятий

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Братский  государственный университет»

Факультет энергетики и  автоматики

Кафедра промышленной теплоэнергетики 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

“Котельные  установки промышленных предприятий“

 

 

 

 

 

Тепловой расчет котельного агрегата

ДКВр-6,5-13

Пояснительная записка

140104 КУ 07  КП 00000 П3

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил

студент группы ПТЭ 

Руководитель

Ст. преподаватель               

 

 

 

 

Братск 2010

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   .  .   .  .    .  .  4

1. Исходные данные для проектирования .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   5
2. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов 

сгорания по газоходам  котла   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  8

3. Тепловой баланс котла   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . .   .13 
4. Тепловой расчет топочной камеры   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 15
5. Конструктивный расчет пароперегревателя   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 21
6. Поверочный расчет первого котельного пучка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   28
7. Поверочный расчет второго котельного пучка   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   . 33
8. Расчет чугунного водяного экономайзера   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 37
9. Проверка теплового расчета  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   .41
10. Сводная таблица и проверка теплового расчета.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .42

Заключение   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .43 

Список использованной литературы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

  

     Целью курсового проекта является реконструкция котельного агрегата типа ДКВр паропроизводительностью D=6,5 т/ч с избыточным давлением перегретого пара Р = 13 кгс/см²  для сжигания твердого топлива.

Реконструкция котла заключается в получении пара более высоких параметров. Для этого за топкой устанавливаем пароперегреватель, убирая при этом часть труб первого, по ходу газа, котельного пучка.

Также производится конструктивный расчет водяного экономайзера из чугунных ребристых труб типа ВТИ для более полного удаления теплоты из дымовых газов и для снижения выбросов в атмосферу.

        Ниже будет представлен расчет котла малой мощности ДКВ-6,5-13   производительностью 6,3 час пара.

Котлы ДКВ применяют с продольным расположением барабана, причем нижний барабан укорочен, что позволяет в передней части котла разместить колосниковую решетку и топочную камеру, покрытую экранами. Вода в экраны поступает из коллекторов, а пароводяная смесь отводится в переднюю часть барабана. Опускные трубы служат одновременно опорами передней части верхнего барабана, а задняя часть барабана через трубы котельного пучка и нижний барабан опирается на постамент.

Между трубами котельного пучка  предусмотрены вертикальные перегородки, обеспечивающие более полное омывание труб газами в результате горизонтальных поворотов. При установке пароперегревателя его размещают за правой перегородкой вместо части труб кипятильного пучка.

Все поверхности нагрева, кроме  экранных труб нагреваются конвективным способом от дымовых газов. Так, если температура дымовых газов на выходе из топки будет около 1000 ⁰С, то на выходе из последней ступени нагрева составит 100-150 ⁰С.

 

 

 

1. ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

1.1. Характеристика  топлива.

 

В соответствии с заданным месторождением топлива  выбираем его характеристики:

Уголь Хольбольджинский:  Марка Б3

 

рабочая влажность   W^р = 22,0 %

рабочая зольность     A ^р = 12,5  %

содержание  серы       S ^р_к+о = 0,3   % 

содержание  углерода   C ^р = 46,5 %

содержание  водорода   H ^р = 3,3 %  

содержание  азота      N ^р = 0,7 %

содержание  кислорода  O ^р = 14,7 %   

Низшая теплота сгорания топлива  Q _н^р = 16,539 МДж/кг

1. 1.1.1. Определяем значение приведенной влажности:

4. Так как значение приведенной влажности находится в интервале     1÷5 %кг/МДж, то считаем данное топливо влажным.

5. Также определяем значение приведенной зольности:

 

 

 

1.2. Выбор способа  сжигания топлива.

 

Выбор способа сжигания производится в зависимости от вида топлива, физико-химических характеристик топлива и золы, производительности котла и его конструктивных особенностей. При сжигании твёрдого топлива используются преимущественно слоевые и камерные топки.

 

1.3. Выбор температуры уходящих газов.

 

Температура уходящих газов  является одним из основных факторов, определяющих экономичность работы котлоагрегата. Так снижение температуры  уходящих газов на 12 – 16 °С повышают КПД котла на 1%.

 В целом потери  теплоты с уходящими газами являются наибольшими среди потерь в тепловом балансе котла и составляют обычно 5 – 12 %.

Выбор оптимальной температуры  уходящих газов производится на основе технико-экономического анализа. Это  связанно с тем, что снижение температуры  уходящих газов, с одной стороны, приводит к повышению КПД котла, а с другой – к необходимости увеличения площади конвективных поверхностей и затрат на тягу и дутьё. Кроме этого, минимальная температура уходящих газов ограничивается условиями низкотемпературной коррозии концевых поверхностей нагрева. Выбор температуры уходящих газов осуществляется также с учетом стоимости топлива, его влажности, значений температуры питательной воды и давления пара.

Рекомендуемые температуры  уходящих газов при сжигании твёрдого топлива: υу.г = 140 – 150 ^°С. Принимаем υу.г = 140^°С.

 

 

 

1.4. Выбор хвостовых  поверхностей нагрева.

Выбор хвостовых поверхностей нагрева  предполагает решение вопросов о  целесообразности установки на рассматриваемом  котлоагрегате водяного экономайзера и воздухоподогревателя, а также определения их компоновки.

Для котлов низкого давления в качестве дутья используется воздух с температурой 25 – 34^°С, что исключает необходимость установки воздухоподогревателя. В указанных котлах устанавливают обычно экономайзер, выполненный из ребристых чугунных труб. В котлах производительностью D < 25 т/ч, имеющих развитые поверхности, ограничиваются установкой лишь водяного экономайзера.

Водяной экономайзер  является неотъемлемой частью современного парогенератора. Экономайзер, благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. В современных парогенераторах водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты, переданной через поверхности нагрева парогенератора. Экономайзеры изготавливаются из труб диаметром 28 – 38 мм, которые изгибаются в змеевики, размещенные обычно в опускном газоходе при поперечном омывании их продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, может быть и коридорное, коллекторы имеют круглую форму, обычно размещаются за пределами газохода.

   Для  облегчения  монтажа экономайзера, удобства  выполнения ремонтных работ и  облегчения очистки от летучей  золы, поверхности нагрева разбиваются на отдельные блоки.

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И  ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ  СГОРАНИЯ ПО ГАЗОХОДАМ КОТЛА

 

2.1. Расчет горения  топлива

                                                                                                                   Таблица 2.1

№	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Формула и расчет	Резуль тат
1	2	3	4	5	6
1	Теоретический объем  воздуха	Vо	м3/кг	V0 = 0,0889×(C Р+ 0,375 × SРо+k) + 0,265 × H Р – 0,0333 × O Р V0 = 0,0889×(46,5 + 0,375 × 0,3) +   0,265 × 3,3 – 0,0333 × 14,7	4,57
2	Объем азота		м3/кг	= 0,79 × V0 + 0,8 × (N Р / 100) = 0,79 × 4,57 + 0,8 × (0,7 / 100)	3,62
3	Объем трехатомных газов		м3/кг	= 1,866 × (C Р + 0,375 × Sр) /100 = 1,866 × (46,5 + 0,375 × 0,3) /100	0,87
4	Объем водяных паров		м3/кг	= 0,111 × H Р + 0,0124 × W Р + + 0,0161 ∙ V0 , = 0,111 × 3,3 + 0,0124 × 22,0 + 0,0161 ∙ 4,57	0,72
5	Теоретический объем образующихся дымовых газов	Vго	м3/кг	Vго = + +   Vго =3,62 + 0,88 + 0,72	5,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

   2.2. Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов, концентрация золовых частиц по отдельным газоходам котла.

                                                                                                                    Таблица 2.2

№	Определяемая величина	Обозначения	Размерность	Формула и расчет	Топка   (Т)	Пароперегре-ватель  (ПП)	Первый котель-ный  пучок  (КП1)	Второй котель-ный  пучек (КП2)	Водяной экономайзер (ВЭ)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Коэф. избытка воздуха на входе	α'		Приложение 3[1]	1,4	1,5	1,53	1,58	1,68
2	Присос воздуха	Δα		Приложение 2[1]	0,1	0,03	0,05	0,1	0,1
3	Коэф. избытка воздуха  на выходе	α''		α'' = α' + ∆α	1,5	1,53	1,58	1,68	1,78
4	Ср.знач. коэф. избытка  воздуха	αср		αср=(α' + α'')/2	1,450	1,515	1,55	1,630	1,730
5	Объем водяных паров		м3 кг	= +          +0,0161×(αср – 1)V	0,753	0,758	0,761	0,766	0,744
6	Объем дымовых газов	Vг	м3 кг	Vг = + + + +(αср – 1)V0	7,31	7,61	7,80	8,15	8,61
7	Объемные доли трехатом-ных  газов				0,120	0,116	0,113	0,108	0,102
					0,103	0,100	0,098	0,094	0,090
8	Концентрация золы	μзл			0,0013	0,00124	0,00121	0,00115	0,00110
9	Сумма объемных долей  трехатомных газов	rп			0,233	0,216	0,211	0,20	0,192
10	Масса дымовых газов	Gг	кг кг		14,46	15,10	15,50	16,25	17,25