Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ

Рефераты по теплотехнике » Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ

Министерство Высшего Образования РФ

Кафедра Тепловых Электрических Станций

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

«Расчет парового котла типа Е-75-40 ГМ».

Выполнил:

Проверил:

Аннотация.

В данной курсовой работе рассмотрен типовой расчет промышленного парогенератора на примере парового котла Е-75-40 ГМ. Вид топлива сжигаемого при работе котла мазут сернистый.

Основные параметры котла:

1. Номинальная паропроизводительность - 75;

2. Рабочее давление в барабане котла - 44;

3. Рабочее давление на выходе из пароперегревателя - 40;

4. Температура перегретого пара - 440;

5. Температура питательной воды - 150;

6. Температура уходящих газов - 180;

7. Температура горячего воздуха - 190.

В расчетно-пояснительной записке содержится:

листов-

эскизов-

таблиц-

Техническая характеристика парогенератора Е-75-40 ГМ.

Топочная камера объемом 297 полностью экранирована трубами Ø60*3 мм с шагом 100 мм на боковых фронтовой и задней стенах. На боковой стене топки расположены 2 горелки.

Схема испарения – трехступенчатая: в барабане расположены чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) третья ступень вынесена в выносные циклоны Ø377мм.

Перегреватель – с вертикально расположенными змеевиками двухступенчатый выполнен из труб Ø42*3 мм. Количество змеевиков – 18. Поперечный шаг труб – 75 мм расположение - коридорное.

Экономайзер – стальной гладкотрубный змеевиковый двухступенчатый с шахматным расположением труб Ø32*3 мм. Поперечный шаг труб – 75 мм продольный – 55 мм.

Воздухоподогреватель – трубчатый вертикальный с шахматным расположением труб Ø40*1 6 мм. Поперечный шаг труб – 60 мм продольный – 42 мм .

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора следующие:

Номинальная паропроизводительность 75;

Рабочее давление пара 40;

Температура перегретого пара 440;

Площадь поверхностей нагрева :

1) лучевоспринимающая (экранов и фестона) 211;

2) конвективная:

- фестона 31;

- перегревателя: 380

- экономайзера: 1070

- воздухоподогревателя: 2150

Пуск барабанного котла на общую паровую магистраль.

Пуск включает в себя:

1. Заполнение котла водой.

2. Его растопку.

3. Повышение параметров до номинальных.

При растопке в элементах котла возникают дополнительные температурные напряжения.

Если т.е. металл треснет поэтому растопку ведут медленно и осторожно.

Последовательность пуска:

1. Проводят внешний осмотр (проверяется исправность горелок дымососа вентилятора запорной и регулирующей арматуры взрывных и предохранительных клапанов контрольно-измерительных приборов и автоматики подвод напряжения).

2. Закрывают дренажи 3 открывают воздушники 4 линию продувки пароперегревателя 5 и линию рециркуляции воды 2.

3. Через растопочный узел РУ медленно заполняют котел водой с температурой за даэратором

4. Заполнение водой заканчивают тогда когда уровень воды в барабане достигнет минимально допустимого значения.

5. Включают дымосос и вентилируют газоходы в течение 15 минут (для исключения возможного взрыва).

6. С помощью факела устанавливают разрежение на уровне 1 мм. вод. ст.

7. Разжигают растопочные форсунки. После достижения устойчивого горения включают вентилятор. После достаточного прогрева топки переходят на сжигание основного топлива.

8. Готовят топливный тракт. Открывают линию рециркуляции и зажигают первую горелку. После появления пара из воздушников их закрывают.

9. Тепловыделение расходуется на нагрев металла и обмуровки нагрев воды парообразования. С увеличением растопки после прогрева металла теплота тратится на парообразование.

Для снижения тепловых потерь .

При растопке котел периодически подпитывается через растопочный узел при этом постоянно следят за уровнем воды в барабане.

При давлении в барабане открывается главная паровая задвижка ГПЗ и прогревается паропровод.

10. Для исключения пережога защищают все рабочие поверхности. При растопке расход пара снижают в 10 раз кроме того в результате гидравлической разверки в отдельных змеевиках поэтому постоянно контролируют и .

Для защиты экономайзера от пережога расхолаживание выходных петель производят за счет рециркуляции воды.

При Р >10МПа через ЭКО прокачивают воду из магистрали.

Когда котел подключают к магистрали 9 закрывают продувочную линию отключают линию рециркуляции.

Подачей топлива и питательной воды поднимают параметры до номинальных.

11. Включают автоматику.

Останов паровых котлов.

1. Нормальный (плановый) останов котла производится тогда когда параметры снижают плавно чтобы .

2. Аварийный когда котел немедленно останавливается при резком снижении паропроизводительности.

Плановый останов .

1. Снижается нагрузка до ;

2. Срабатывается угольная пыль в бункере или отключается котел от газовой магистрали;

3. Отключают котел от паровой магистрали;

4. Котел подпитывается до верхнего предельного уровня в барабане;

5. На 15 минут открывается линия продувки пароперегревателя. Через 10 и 20 часов продувку повторяют.

При Р<5 ат продувку осуществляют через расширитель.

После погасания факелов и вентиляции газоходов в течении 10 минут дымосос останавливают и расхолаживание ведут естественным путем. Скорость снижения температуры 1-1 5 в минуту. Контролируют температуру стенки барабана.

При и температуре 70-80 открывают дренажи 3 и трубную систему опорожняют.

Аварийный останов .

Котел аварийно останавливается когда:

1. Уровень воды в барабане выходит за допустимые пределы.

2. Расход среды в ПК прекращается более чем на 30 сек.

3. Когда выходят из строя измерительные диафрагмы и водоуказательные колонки.

4. При погасании факела в топке пожаре в газоходах.

5. При останове вентилятора дымососа паровой турбины.

Расчетная часть.

1. Составление расчетно-технологической схемы трактов паро­вого котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха.

1.1. Расчетно-технологическая схема трактов парового котла со­ставляется на основе чертежей парового котла и задания на проектиро­вание. На рис.3 приведена схема парового котла Е-75-40 ГМ.

1.2. Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки αт ’’ принимают для всех паровых котлов равной 1 2 при использовании твердых топлив. По [1 табл. 1.1] находятся для заданного парового кот­ла значения присосов воздуха в газоходы вычисляются величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом а также их средние значения и заполняется табл. 1.1.

Таблица 1.1

Избытки воздуха и присосы по газоходам

№ п./п. Газоходы

Коэффициент избытка воздуха за газоходом

α"

Величина

присоса

Δα

Средний коэффициент из-бытка воздуха в газоходе

α

1 Топка и фестон α" т = α" ф = αт = 1.1 Δαт = 0.05 αт = αт " = 1.15
2 Пароперег­реватель α" пе" т +Δα пе =1.13 Δαпе = 0.03 αпе = (αпе " + αт " )/2 = 1.115
3 Экономай­зер α" эк" пе +Δα эк =1.15 Δαэк = 0.02 αэк = (αэк " + αпе " )/2 = 1.14
4 Воздухоподогреватель α" впух" эк +Δαвп =1.18 Δαвп = 0.03 αвп = (αух " + αэк " )/2 = 1.165

2. Топливо и продукты горения.

2.1. Для заданного вида и марки топлива из таблиц [1 П.1 и П.2] описываем элементарный состав рабочей массы:

1. Величина теплоты сгорания Q н р = ккал/кг.


2. Приведенная влажность

3. Приведенная зольность


4. Для контроля проверяется баланс элементарного состава:


2.2. Теоретические объемы воздуха V° и продуктов горения VRO 2 . VN 2 o VH 2 O o при α = 1 выписываются согласно приложению из [1 табл. П.1] для твердых топлив:

V° = 10 45 м3 /кг; VRO 2 = 1 57 м3 /кг; VN 2 o = 8 25 м3 /кг; Vо H 2 O = 1 45 м3 /кг.

2.3. При α > 1 объемы продуктов горения Vг объемные доли трехатомных газов и водяных паров rRO 2 rH 2 O безразмерную концентрацию золы μзл массу газов Gг их плотность ρг рассчитываются по всем газоходам для средних и конечных значений α и сводятся в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Объемы и массы продуктов горения доли трехатомных газов и водяных

паров концентрация золы.

№ п/п Величина Единицы

Vo =10,45; VRO 2 =1,57; VN 2 o =8,25;

VH 2 O o =1,45,45; Ap =0

Газоходы
Топка и фестон Пароперег-реватель Эконо-майзер Воздухопо-догреватель
1 Коэффициент избытка воздуха за газоходом α - 1.1 1.13 1.15 1.18
2 Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе α - 1.1 1.115 1.14 1.165
3 VH2O =VH2O o +0,016(α-1)Vo за м3 /кг 1,4668 - - 1,4803
ср. - 1,4693 1,4736 1,5778
4

Vг =VRO 2 +VN 2 o +VH 2 O +

(α-1)Vo

за м3 /кг 12,3318 - - 13,1813
ср. - 12,4911 12,7566 13,0221
5 за - 0,1273 - - 0.1191
ср. - 0.1257 0.1231 0.1206
6 за - 0.1189 - - 0.1123
ср. - 0.1176 0.1155 0.1135
7 rп = rRO 2 + rH 2 O за - 0.2462 - - 0.2314
ср. - 0.2433 0.2386 0.2341
8 Gг = 1-Aр /100+1,306aVo за кг/кг 16,0115 - - 17,1033
ср. - 16,2162 16,5741 16,8986
9 за кг/кг 0.0001 - - 0.0001
ср. - 0.0001 0.0001 0.0001
10 rг = Gг /Vг за кг/м3 1.2984 - - 1.2975
ср. - 1.2982 1.2933 1.2977

2.4. Энтальпии воздуха и продуктов горения Iв o Iг o при α = l для табличных значений рабочей массы твердых и жидких топлив и сухой массы газовых топлив берут соответственно из [1 табл. П.З (стр.21-29) и П.4 (стр. 30-32)] во всем диапазоне температур газов Vг (100-2200°C).

2.5. Энтальпии продуктов горения при α > 1 рассчитываются по формуле (ккал/кг ккал/м3 ):

(2.1)

Энтальпию золы учитывают только в том случае если приведенная зольностьуноса золы из топки (% кг/ккал): .

В данном случае энтальпия золы не учитывается.

2.6. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.2 по которой строится диаграмма Iг - νг (р.4).

Таблица 2.2.

Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.

Газоход Температура газов
1 2 3 4 5 6 7
Топка и фестон

2200 10035 8484 848,4 1088,34 507
2100 9528 8066 806,6 1033,4
505
2000 9023 7648 764,8 9787,8
498
1900 8525 7230 723,0 9248
496
1800 8022 6812 681,2 8703,2
494
1700 7528 6465 640,5 8168,5
492
1600 7036 5997 599,7 7635,7
490
1500 6546 5590 559 7105
482
1400 6064 5182 518,2 6582,2
480
1300 5578 4775 477,5 6055,5
477
1200 5101 4378 437,8 5538,8
466
1100 4635 3981 398,1 5033,1
462
1000 4173 3584 358,4 4531,4
461
900 3712 3197 319,7 4031,7

Пароперегре-ватель

700 2811 2445 317,85 3128,85 432
600 2379 2071 269,32 2648,2
421
500 1958 1707 221,91 2179,91
413
400 1545 1351 175,63 1720,63

Экономайзер

500 1958 1707 256,05 2214,05 413
400 1545 1351 202,65 264,8
421
300 1142 1005 150,75 1291,75

Воздухопо-догреватель

300 1142 10005 180,9 1322,9 396
200 752 664 119,52 871,52
380
100 372 330 54,9 431,4

3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.

3.1. Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг твердого топлива и жидкого или на 1 нм3 газового топлива в виде (ккал/кг ккал/нм3 ):

Qр р = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (3.1)

или в виде:

100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 . (3.2).

3.2. Учитывая что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Qк = 0) располагаемое тепло топлива Qр р определяетсяпо формуле:

Qp p = Qн р + Qв.вн. +iтл (3.3)

3.3. Величину тепла вносимого воздухом подогреваемым вне парового котла Qb . bh . учитывают только для высокосернистых мазутов.

3.4. Величину физического тепла топлива iтл учитывают только для жидких топлив. Значит в нашем случае:

Qp p = Qн p = 3740 ккал/кг (3.4)

3.5. Потери тепла с химическим q3 и механическим q4 недожогом определяются по [1 табл. 3.1] в зависимости от вида топлива и производителъности парового котла.

В нашем случае при D=35 т/ч:

q3 = 0.5% q4 = 0%.

3.6. Потеря тепла с уходящими газами находится по формуле:

где: Iхв o = 9 5*Vo = 9 5 * 10 45= 99 279 ккал/кг.

Величина энтальпии уходящих газов Iух определяется линейной интерполяцией по таблице 2.2 для заданной температуры уходящих газов n yx =180o C и коэффициенте избытка воздуха α = α" вп =1 18 (табл1.1).

где Iух =597 6 ккал/кг.

Для всех паровых котлов и топлив указанных в [1 табл П.1 и П.2] значение должно находиться в пределах 4 5-11%. В нашем случае это условие выполняется.

3.7. Потеря тепла от наружного охлаждения котла q5 находится по [1 рис 3.1]:

q5 = 0 75%.

3.8. Потери с физическим теплом шлака q6 учитывают только при сжигании твердых топлив если:

.

– не учитывается.

3.9. КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса.

ηпк = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) (3.6)

ηпк = 100 - (5 0317 + 0 5 + 0 75) = 93 72%.

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q5 приходящуюся на отдельные газоходы учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

(3.7)

где: ηпк = q1 - коэффициент полезного действия парового котла "брутто" %

3.10. Расход топлива подаваемого в топку:

(3.8)

где Qпк - количество теплоты полезно отданное в паровом котле:

(3.9)


где Dk – паропроизводительность котла т/ч.

Значение энтальпии перегретого пара ine находится по [1 табл. П.7] по заданным давлению Рпе и температуре tne пара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды - по [1 табл. П.6] по заданным температуре tпв и давлению Рпв питательной воды за регулятором питания котла (Рпв =1 08Рб где Рб - давление в барабане котла).

Pпв = l 08 * 44 = 47 52 кгc/cм2

3.11. Расход топлива найденный по (3.8) используют в расчете элементов системы пылеприготовления при выборе числа и производительности углеразмольных мельниц числа и мощности горелочных устройств. Но тепловой расчет парового котла определение объемов дымовых газов и воздуха и количества тепла отданного продуктами горения поверхностям нагрева производятся по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:

. Т.к q4 =0

Bр =B

4. Выбор схемы топливосжигания.

Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.

На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.

5. Поверочный расчет топки.

Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла заданного для курсового проекта.

5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. На рис.5 показана схема топочной камеры. Конструктивные характеристики занесены в табл. 5.1. При расчете конструктивных размеров топки важно правильно определить “активный” объем топочной камеры. Границами объема являются плоскости проходящие через осевые линии экранных труб а в выходном сечении – плоскость проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. В котле Е-75-40 ГМ границей объема в нижней части топки является под.

5.2. Геометрические размеры необходимые для расчетов и систематизируемые в табл. 5.1 в основном берут с чертежа пользуясь указанными на них размерами.

Расчетную ширину фронтовой и задней стен топки определяют расстоянием между плоскостями проходящими через оси труб боковых экранов а ширину боковых стен между плоскостями проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой и задней стен топки определяют по фактическим размерам плоскости проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.

Площадь боковой стены в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур пользуясь простейшими математическим приемами.

Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями проходящими через оси труб боковых экранов а длину (высоту) – по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью являющейся продолжением ската горизонтального газохода.

Наружный диаметр труб d шаг между ними S число труб в экране z и расстояние от оси трубы до обмуровки e принимают по чертежу.

Таблица 5.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

№ п/п Наименование величин Обозначение Единица Источ-ник или фор-мула Топочные экраны Выходное окно
Фронтовой Боко-вой Задний
Основ-ная часть Под или хол. вор. Основ-ная часть Под или хол. вор.
1 Расчётная ширина экранированной стены bст м Чертёж и эскиз bф ст = 5,78 bф’ ст = 5,78 bб ст = 5,02 bз ст = 5,78 bз’ ст = 5,78 bок = 5,78
2 Освещённая длина стены lст м Чертёж и эскиз lф ст = 13,43 lф’ ст = 2,35 - Lз ст = 7,7 lз’ ст = 2,5 lок = 4,0
3 Площадь стены Fст м2 bст* lст Fф ст = 77,63 Fф’ ст = 13,58 Fб ст = 51,37 Fз ст = 44,5 Fз’ ст = 14,47 Fок = 23,12
4 Площадь участка стены, не закрытого экранами, например занятого амбразурами горелок, соплами и т.п. Fi ст м2 Чертёж и эскиз Fф i ст = 2,625 - - - - -
5 Наружный диаметр труб d м Чертёж и эскиз dф = dф’ = dб = dз = dз’ = dз’ = 0,06
6 Число труб в экране z шт Чертёж и эскиз zф = 53 zф’ = 53 zб = 45 zз = 53 zз’ = 53 -
7 Шаг экранных труб S м Чертёж и эскиз Sф = 0,1 Sф’ = 0,1 Sб ср = 0,1 Sз = 0,1 Sз’ = 0,1 -
8 Относительный шаг труб S/d - - 1,67 1,67 1,67 1,67 1,67 -
9 Расстояние от оси трубы до обмуровки e м Чертёж и эскиз eф = 0,06 eф’ = 0,06 eб = 0,06 eз = 0,06 eз’ = 0,06 -
10 Относительное расстояние до обмуровки e/d - - 1 1 1 1 1 -
11 Угловой коэффициент экрана x - Ном. 1а xф = 0,93 xф’ = 0,1 Xб = 0,93 xз = 0,93 Xз’ = 1 xок = 1
12 Коэффициент, учитывающий загрязнение ζ - Таблица 2.2 ζ ф = 0,65 ζ ф’ = 0,2 ζ б = 0,65 ζ з = 0,65 ζ з’ = 0,2 ζ ок = 0,65
13 Коэффициент тепловой эффективности экрана ψ - x*ζ ψ ф = 0,6045 ψ ф’ = 0,2 ψ б = 0,6045 ψз = 0,6045 Ψз’ = 0,2 Ψок = 0,65

Среднее значение тепловой эффективности Ψср для топки в целом определяют по формуле:

где в знаменателе – расчетная площадь стен топки которую определяют как сумму площадей (плоскостей) ограничивающих активный объем топки (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен покрытые испарительными поверхностями ; - площади участков стен i – ого экрана не защищенных трубами.

Площадь стен топки:

F т ст = F ф ст + F ф ’ст + 2*F б ст + F з ст + F з’ ст + Fок =

= 77 63 + 13 58 + 102 7 + 44 5 + 14 45 + 23 12 = 276 м2 .

Страницы: 1 2 3