Расчёт топочной камеры парового котла

	Введение	3
1	Классификация паровых котлов	4
2	Технологическая часть	7
2.1	Исходные данные и выбор расчетных  характеристик	7
2.2	Расход топлива на котел и объемные расходы воздуха и дымовых  газов	8
2.3	Тепловые характеристики топочной камеры	10
3	Технические рекомендации по устройству и применению паровых котлов	11
3.1	Конструкции котлов	11
3.2	Размещение котлов и вспомогательного оборудования	16
3.3	Документация	18
4	Эскиз котла	21
	Список литературы	22
.

 

 

 

Введение

 

Отопительные и отопительно-производственные котельные занимают одно из ведущих  мест среди потребителей топливных  ресурсов, расходуя до 50 % добываемого  в стране, топлива. В перспективе, в связи с индустриализацией  сельского строительства, доля мелких и средних котельных в общем  теплоэнергетическом балансе страны также будет достаточно велика.

Техническая эксплуатация котельных  «малой энергетики» связана с  трудоемкими процессами и привлечением большого числа обслуживающего персонала, в том числе инженерно-технических  работников. К персоналу котельных  операторам (машинистам) котлов, теплотехникам, работникам хозяйства теплосети, техникам-лаборантам предъявляют высокие требования по овладению методами регулирования  технологических процессов и  знаниями в области топливоиспользования, автоматизации работы котлоагрегатов, техники безопасности, водоподготовки и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Классификация паровых котлов

 

В зависимости от характеристики соответствующего тракта и его оборудования вводится соответствующая классификация  паровых котлов. По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы  для газообразного, жидкого и  твердого топлива. По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной тягой, с уравновешенной тягой и  с наддувом. Паровые котлы, в которых  движение воздуха и продуктов  сгорания обеспечивается напором, возникающим  под действием разности плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой.

 Если сопротивление газового  тракта (так же как и воздушного) преодолевается работой дутьевых  вентиляторов, то котлы работают  с наддувом. Котлы, в которых давление в топке и начале горизонтального газохода (перед поверхностью нагрева) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов, называют котлами с уравновешенной. В этих котлах воздушный тракт находится под давлением и его сопротивление преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, а газовый тракт находится под разрежением (сопротивление этого тракта преодолевается дымососом). Работа газового тракта под разрежением позволяет уменьшить выбросы из газоходов в котельное помещение высокотемпературных газов и золы.

В настоящее время стремятся  все котлы, в том числе и  с уравновешенной тягой, изготовлять  в газоплотном исполнении. По виду водопарового (пароводяного) тракта различают  барабанные и прямоточные котлы. Во всех типах котлов по экономайзеру и пароперегревателю вода и пар  проходят однократно. Различие определяется принципом работы испарительных  поверхностей нагрева. В барабанных котлах пароводяная смесь в замкнутом  контуре, включающем барабан, коллекторы и испарительные поверхности  нагрева, проходит многократно, причем в котлах с принудительной циркуляцией  перед входом воды в трубы испарительных  поверхностей ставят дополнительный насос.

В прямоточных котлах рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого питательным насосом . По фазовому состоянию выводимого из котла (топки) шлака различают  котлы с твердым и жидким шлакоудалением. В котлах с твердым шлакоудалением (ТШУ) шлак из топки удаляется в  твердом состоянии, а в котлах с жидким шлакоудалением (ЖМУ) шлак удаляется в расплавленном состоянии. Паровые котлы характеризуются  основными параметрами: номинальной  паропроизводительностью, давлением, температурой пара (основного и промежуточного перегрева) и питательной воды.

Под номинальной паропроизводительностью  понимают наибольшую нагрузку (т/ч или  кг/с), которую стационарный котел  должен обеспечивать в длительной эксплуатации при сжигании основного топлива (или при подводе номинального количества теплоты) при номинальных  значениях температуры пара и  питательной воды (с учетом допускаемых  отклонений). Номинальными давлением  и температурой пара считают те, которые должны быть обеспечены непосредственно  перед паропроводом к потребителю  пара при номинальной производительности котла (для температуры — дополнительно  при номинальном давлении и температуре  питательной воды).

Номинальной температурой промежуточного перегрева пара называют температуру  пара непосредственно за промежуточным  пароперегревателем котла при номинальных  значениях давления пара, температуры  питательной воды, паропроизводительности, а также номинальных значениях  остальных параметров пара промежуточного перегрева с учетом допускаемых  отклонений. Номинальная температура  питательной воды — это температура, которую необходимо обеспечить перед  входом воды в экономайзер или  в другой относящийся к котлу  подогреватель питательной воды (при их отсутствии — перед входом в барабан котла) при номинальной  паропроизводительности.

 По параметрам рабочего тела  различают котлы низкого (менее  1 МПа), среднего (1 —10 МПа), высокого (10—  22,5 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа). Наиболее характерные  особенности котла и основные  параметры вводятся в его обозначение.  В принятых по ГОСТ 3619—82 обозначениях  указывается тип котла, паропроизводительность (т/ч) и давление (МПа), температура перегрева и промежуточного перегрева пара, вид сжигаемого топлива и системы шлакоудаления для твердого топлива и некоторые другие особенности.

Буквенные обозначения  типа котла и вида сжигаемого топлива:

Е — с  естественной циркуляцией,

Пр — с  принудительной циркуляцией,

П — прямоточный,

Пп — прямоточный с промежуточным перегревом,

Еп — барабанный с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом,

Г — газообразное топливо,

М —мазут,

Б — бурые  угли,

К—каменные  угли,

Т, Ж —  соответственно с твердым и жидким шлакоудалением.

Например, котел барабанный с естественной циркуляцией производительностью 210 т/ч с давлением 13,8 МПа и температурой перегрева пара 565° С на каменном угле с твердым шлакоудалением обозначают: Е-210-13,8-565 КТ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Технологическая часть

 

2.1  Исходные  данные и выбор расчетных характеристик

Задание на выполнение типового расчета:

паропроизводительность  котла	Dn	т/ч (кг/с),	25
полезная тепловая мощность котла, воспринятая рабочей средой в котле		МДж/с,	18,6
плотность	r	кг/м3	0,8
тип сжигаемого в котле  топлива	природный газ
доля рециркуляции газов  в топку	рециркуляции газов нет

 

 

В соответствии с таблицей 1 [1]:

тип топлива	природный газ
условное обозначение	Г
суммарное содержание горючих элементов в рабочей массе  топлива	Гр	%,	97,50
низшая температура сжигания		МДж/ м3,	36,26

 

Произведем выбор оптимальных  для топлива коэффициентов избытка  воздуха в газовом потоке, коэффициента расхода горячего воздуха в горелки  топлива и температур газо–воздушного  тракта, которые приведены в таблице 2 [1]:

 

тип топлива	aт	ayx	bг.в.	tх.в ºС	tг.в ºС	ϑ Т” ºС	ϑух ºС	Kq
Г	1,05	1,25	1,05	25	270	1280	120	1,00

 

 

2.2  Расход  топлива на котел и объемные  расходы воздуха

и дымовых газов

 

При расчете КПД котла некоторые  тепловые потери сжигания топлива принимаются  как среднестатистические, потери теплоты  со шлаком определены для принятых к расчету топлив и также указаны  в таблице 3 [1]:

тип топлива	q3 %	q4 %	c	Ic	ав	bг
Г	0,10	0	0,60	0,18	0,266	0,298	0,15

 

Потери с теплотой массы дымовых  газов на выходе из котла определяют с использованием приведенных характеристик:

                                                             (1)

где  a_yx – коэффициент избытка воздуха в газовом потоке;

_{С и  Ic} коэффициенты, зависящие от типа топлива и изменения теплоемкости газов (в зависимости от их влажности) (таблица 3 [1]);

K_q – коэффициент располагаемой теплоты;

ϑ_ух и t_х.в – температуры газо–воздушного тракта, ºС.

 

Потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной паропроизводительности котла определяется по номограмме рис 5-1 [1 стр. 21]

(2)

Сумма потерь при работе котла составит:

	(3)

Расчетный КПД котла (в долях):

(4)

В результате полная тепловая мощность котла будет иметь значение:

	(5)

Расход натурального топлива на котел:

(6)

Этому значению соответствует расход условного топлива:

	(7)

 

Часовой расход натурального топлива  для выбора топливоподающего оборудования:

	(8)

На основе приведенных характеристик  топлива теоретические объемы воздуха, необходимые для сжигания 1 м³ природного газа определяются по формулам:

                                                                                             (9)

                                                                                              ₍₁₀₎

Где и – удельные приведенные объемы воздуха и газов, м³/МДж (таблица 3 [1]).

2.3  Тепловые характеристики топочной камеры

 

Пренебрегая теплотой воздуха, поступающего в топочную камеру котла, принимаем:

QТ=QHP

(11)

, где  ,                                                       ₍₁₂₎