Тепловой расчет котла КЕ-10-14

Выход дымовых газов осуществляется через  заднюю стенку; допускается выход газов вверх, вниз или через боковую стенку. Очистка труб экранов котлов КЕ с длинным барабаном производится из  верхнего барабана, а у котлов КЕ-10  с коротким барабаном - через боковые лючки, установленные на верхних камерах. В нижних  точках   камер   экранов   расположен  штуцер  для  продувки  и  спуска  воды.

 

2.4. Барабан котла КЕ-10 [6, http://biek.ru/barabany_kotla_ke-10-14]

 

Барабан котла КЕ-10 рабочее давление 1,3 и 2,3 МПа, производятся из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 и 20 мм соответственно. Технология изготовления барабанов котла КЕ-10 аналогична первоночально-заложеной заводской; раскрой метала, обработка кромки листа, прокатка обечаек через вальцы, сварка под флюсом с применением сварочного автомата, изготовление отверстий под котловую трубу методом фрезерования (с последующей дополнительной мехобработкой отверстия, что при вальцевании трубы во время проведения монтажа, даёт более надёжное соединение). Контроль сварных швов обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики швов барабана котла КЕ-10. Как готовому изделию барабану котла КЕ-10 присваивается номер, ставятся клейма с приложением сертификата и разрешения на применение выданное "РОСТЕХНАДЗОРОМ".

 

Для осмотра барабанов котлов КЕ и расположенных в них устройств, а также для чистки труб шарошками  на задних днищах расположены лазы; у котлов КЕ-6,5 и КЕ-10 с длинным  барабаном  имеется ещё лаз на переднем днище верхнего барабана. На верхней образующей верхнего барабана котла КЕ-10-14 приварены патрубки для установки предохранительных клапанов, главного парового вентиля или задвижки, вентилей для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды (обдувка). При работе котлов КЕ-2,5, КЕ-4, КЕ-6,5 и  КЕ-10 на газе часть верхнего барабана, расположенного в топочной камере и камере догорания, должна быть изолирована. В водяном пространстве верхнего барабана котла КЕ-10 находится питательная труба, в паровом объёме - сепарационные устройства. В нижнем  барабане котла КЕ-10 размещается перфорированная труба для продувки, устройство для прогрева барабана при растопке (для котлов производительностью от 6,5 т/ч и выше) и штуцер для спуска воды. Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане котла КЕ-10 устанавливаются два указателя уровня. На переднем днище верхнего барабана котла КЕ-10 установлено два штуцера  для отбора импульсов уровня воды на автоматику.

 

2.5. Автоматика котла КЕ-10-14С [6, http://biek.ru/avtomatika_kotla_ke-10-14_s1]

 

Функции автоматики котла: 
1. Защита, автоматика котла КЕ-10-14 С,  при исчезновении напряжения питания и при отклонении технологических параметров от нормы:    

  ●   при повышении давления пара в барабане котла;    

  ●   при повышении или понижении уровня в барабане котла;    

  ●   при понижении разрежения в топке;    

  ●   при понижении давления воздуха;    

  ●   при отключении электродвигателей дымососа или вентилятора.

2. Аварийная световая и звуковая сигнализация при отклонении технологических параметров от нормы и запоминание первопричины аварии;

3. Автоматическое регулирование уровня воды в барабане;

4. Автоматическое регулирование разрежения в топке котла, соотношения «топливо-воздух» с помощью МЭО, либо применяемые частотные  преобразователи  на  дымососе (ДН), Вентиляторе (ВДН);

5. Автоматика котла КЕ-10-14 С обеспечивает  контроль и регистрацию следующих  параметров (с выводом на персональный  компьютер - дополнительная опция):    

  ●   уровень воды в барабане котла;   

  ●   давление пара в барабане котла;   

  ●   давление воздуха;   

  ●   разрежение в топке и перед дымососом;

6. Автоматика котла КЕ-10-14 С обеспечивает  контроль по месту давления  воздуха, давления пара в барабане  котла, разрежения в топке и  питательной воды до и после  экономайзера.

 

 

2.6.Водяной экономайзер

[7, http://www.dlyakotlov.ru/website/index.php/ekonomayzery-chugunnye]

 

2.6.1. Экономайзеры чугунные

 

Водяной экономайзер представляет собой  трубчатый теплообменник, в котором  питательная вода перед поступлением в котел подогревается до температуры 30 – 40 ^оС ниже температуры кипения, чтобы предотвратить парообразование и гидравлические удары внутри него. Подогрев происходит за счет теплоты уходящих газов, тем самым повышая КПД котельного агрегата. 

 

2.6.2. Модификации

 

 

   Пример  условного обозначения чугунных экономайзеров: 

ЭБ1-300И(П) – экономайзерный блок с  одной колонкой, площадью поверхности  нагрева 300 м² и газоимпульсной (И) или паровой (П) очисткой.

Типоразмеры – ЭБ2-94И(П); ЭБ2-142И(П); ЭБ2-200И(П); ЭБ2-236И(П); ЭБ1-300И(П); ЭБ1-330И(П); ЭБ1-378И; ЭБ1-646И(П); ЭБ1-708И(П); ЭБ1-808И(П); ЭБТ2- 43.

 

Рис 1.  Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер.

А – продольный разрез; Б – поперечный разрез;

1 – заслонка; 2 – обдувочное  устройство; 3 – чугунные оребрённые  трубы; 4 – газоход. 

В паровых  котлах температура тепловоспринимающей  стенки по всему агрегату почти одинакова  и немного превышает температуру  кипения. По мере повышения давления пара температура стенки повышается, что приводит к повышению температуры  уходящих газов. Выпускать в атмосферу  газы с такой высокой температурой нерационально. К устройствам, предназначенным  решить эту проблему, относятся экономайзеры.   

  Экономайзеры чугунные блочные  применяется в качестве хвостовых  поверхностей нагрева паровых  стационарных котлов типов ДЕ, КЕ и ДКВР.  

  Экономайзеры устанавливаются индивидуально  на котел или на группу котлов  низкого давления (до 2,4 МПа) и  малой мощности и могут отключаться  от котлов как по газовому, так и по водяному тракту.

                           

Экономайзеры  данного типа выполняют из чугунных ребристых труб с фланцами, которые  соединяют между собой с помощью  чугунных калачей (дуг). Длина оребрённых чугунных труб экономайзера составляет 2 или 3 м, диаметр труб — 76х8 мм, присоединительный фланец квадратный размером 150 х 150 мм. Полная площадь поверхности нагрева трубы, составляет соответственно 2,95; 4,49 м².  

 

Рис. 2. Детали чугунного водяного экономайзера.

А – ребристая труба; Б – соединение труб с помощью калача (дуги).

 

Число труб в пакете в горизонтальной плоскости  определяется исходя из скорости продуктов  сгорания, обычно в диапазоне 6—9 м/с; число горизонтальных рядов определяется потребной общей поверхностью нагрева.  

Вода  движется последовательно по всем трубам снизу вверх, а продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами  труб сверху вниз. При такой схеме  движения воды (подъёмном), обеспечивается лучшее удаление воздушных пузырьков. Для удаления возможных отложений, наружные поверхности экономайзеров  периодически при помощи обдувочных аппаратов подвергают обдувке паром (П) или сжатым воздухом (газоимпульсная (И) очистка).

Рис. 5. Движение воды и продуктов сгорание в экономайзере.  

  Для обеспечения надежной эксплуатации  на входе и выходе устанавливают  необходимую арматуру — предохранительные  клапаны и запорные вентили,  термометры, манометр, спускной вентиль,  обратный клапан, а в верхней  точке экономайзера — вантузы  для удаления воздуха.

Рис. 6. Схема включения чугунного  экономайзера.

 

1 – барабан котла;  
2 – запорный вентиль;  
3 – обратный клапан;  
4 – вентиль на сгонной линии; 5 – предохранительный клапан; 6 – вентиль воздушника; 7 – чугунный водяной экономайзер; 8 – дренажный вентиль.  

Чугунные  экономайзеры поставляют или в виде отдельных деталей со сборкой  на месте монтажа, или в виде транспортабельных  блоков в облегченной обмуровке  с металлической обшивкой.  

  Экономайзеры ЭБ2-94И(П) – ЭБ2-236И(П)  поставляются одним блоком, ЭБ1-300И(П)  и ЭБ1-330И(П) – двумя блоками,  ЭБ1-646И(П) и ЭБ1-808И(П) – тремя  блоками.  

  Достоинство чугунных экономайзеров:  применение чугуна в поверхностях  нагрева и соединительных деталях  значительно увеличивает срок  службы из-за устойчивости его  против коррозии, как по внутренней, так и по внешней поверхности.

 

2.6.3. Характеристика чугунных  экономайзеров

Таблица 3

Характеристика чугунных экономайзеров

Параметры	Тип экономайзера (рекомендуемый для котла КЕ-10-14С)
	ЭБ1-300	ЭБ-330
Поверхность нагрева, м2	302,4	330,4
Число колонок	1	1
Длина экономайзерной трубы, м	2	2
t воды, мин. oС вх./вых.	100/140	100/140
Номинальный расход воды, т/ч	11,0	17,6
Масса, кг	10650	11420
Импульсная камера
Диаметр, мм	219	219
Кол-во	2	2
Тип короба (рекомендуемый)
Топливо – каменный уголь	08	08
Габариты (без импульсной камеры и  короба)
Длина, мм	2530	2530
Ширина, мм	1178	1328
Высота, мм	3675	3525
Рекомендуемые типы котлов	КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23);  КЕ-10-14(24); ДЕ-16-14(24)	КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23);   КЕ-10-14(24);ДЕ-16-14(24)

3.Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха

 

3.1. Расчет объемов продуктов сгорания и воздуха [3, стр.21]

 

Определим теоретический  объем воздуха, необходимый для  полного горения:

 

 

Определим теоретический объем продуктов сгорания (если α=1)

азота:

 

трехатомных газов:

 

водяных паров:

 

продуктов сгорания:

 

Расчет объемов продуктов сгорания и воздуха приведен в таблице 4.

Таблица 4

Результат расчета объемов продуктов сгорания и воздуха

 

Наименование величины	Обозначение	Расчетная формула	Размерность	Расчет	Результат
1	2	3	4	5	6
Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения
Теоретический объем азота
Объем сухих трехатомных  газов
Теоретический объем водяных  паров
Теоретический объем продуктов  сгорания

 

 

3.2. Расчет продуктов сгорания в поверхностях нагрева [3, стр.21]

 

Коэффициент избытка воздуха за газоходом:

_{, где}  по прил.9, [3] принимается 0,15

 

 

 

Коэффициент избытка воздуха  средний:

 

 

 

 

Объём водяных паров на поверхностях нагрева:

Объем продуктов сгорания:

Объемная доля сухих трехатомных  газов :

_{, где}  

 

 

 

Объемная доля водяных  паров:

, где  
 
 

Суммарная объемная доля трехатомных  газов: 

 

 

 

Масса дымовых газов (для твердого топлива):

=1- (A^Р/100)+1,306·α”·V_в^о(кг/кг)

=1- (26,7/100)+1,306·1,4·5,1918=10,225(кг/кг)

=1- (26,7/100)+1,306·1,475·5,1918=10,734(кг/кг)

=1- (26,7/100)+1,306·1,625·5,1918=11,751(кг/кг)

 

 

Концентрация золы в дымовых  газах (для твердого топлива):

(A^Р α^ун)/(100 G_г)

( 26,7·0,18)/(100·10,225)=0,0047

(26,7·0,18)/(100·10,734)=0,0045

(26,7·0,18)/(100·11,751)=0,0041,

где α^ун – доля золы, уносимая из топки, принимается по приложению 13, [3].

 

Расчет продуктов сгорания в поверхностях нагрева приведен в таблице 5.

Таблица 5

Результат расчета действительных продуктов сгорания в поверхностях нагрева

 

№	Наименование величин	Обозначение	Расчетная формула	Размерность	Газоходы
					Топка, фестон	Конвективные пучки	Экономайзер
1	Коэффициент избытка воздуха  за газоходом		i=αm+∑∆α(0,15)	-	1,4	1,55	1,7
2	Коэффициент избытка воздуха  средний		(+ )/2	-	1,4	1,475	1,625
3	Объем водяных паров	VH2O	V0H2O+ 0,0161·(–1)·Vво	м3/кг	0,631	0,637	0,649
4	Объем продуктов сгорания	Vг	+ (–1)·Vво	м3/кг	7,72	8,11	8,89
5	Объемная доля сухих трехатомных  газов	rRO2	VRO2/ Vг / Vг	-	0,121	0,115	0,105
6	Объемная доля водяных  паров	rH2O	VH2O/ Vг / Vг	-	0,077	0,074	0,067
7	Суммарная объемная доля трехатомных  газов	rn	rRO2 + rH2O	-	0,192	0,182	0,178
8	Масса дымовых газов (для  твердого топлива)	Gг	1– ()+ +1,306·α·Vво	кг/кг	10,225	10,734	11,751
9	Концентрация золы в дымовых  газах (для твердого топлива)	μзл			0,0047	0,0045	0,0041