Курсовой проект - расчет котельной установки. вариант 14 - файл n2.docx
приобрестиКурсовой проект - расчет котельной установки. вариант 14скачать (9238.6 kb.)
Доступные файлы (2):
n2.docx
Ульяновский государственный технический университетИнститут Дистанционного Образованиякафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»Дисциплина: «Теплогенерирующие установки»Курсовой проект
«Расчет котельной установки» Вариант:№14
Выполнил: студент гр. 03-тгв10-тгу
Ххххххх Х.Х.
Принял: преподаватель
Хххххххх Х.Х.
Введение Котлы типа ДКВР используются в различных отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. Котлы ДКВР отличаются достаточно высокой экономичностью, небольшой массой, простотой конструкции, малыми габаритами и транспортабельностью.
Топка котла предназначена для сжигания газообразного топлива. При горении топлива образуются продукты сгорания, которые движутся из топочного объема в конвективные газоходы, отдавая теплоту кипятильному пучку труб. Наличие в котлах развитого кипятильного пучка обеспечивает глубокое охлаждение продуктов сгорания, в результате чего достигается их высокая экономичность. Экранированная топочная камера обеспечивает интенсивный теплообмен между продуктами сгорания и экранными поверхностями нагрева, а небольшие тепловые напряжения экранов – надежную и длительную работу обмуровки котла. Плотное расположение кипятильных труб малого диаметра в пучке – характерная особенность этих котлов. Движение газов в котлах – горизонтальное с несколькими поворотами.
Описание котельного агрегата Паровой отопительный котел типа ДКВР
Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.
Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные
отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации — с длинным
барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.
Паровой котел ДКВР-6,5-13
1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство;7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство;13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор.
Устройство отопительного котла ДКВР-6,5-13. Два барабана отопительного котла — верхний 2 и нижний 13 — изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную
топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ш51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.
Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рис. 2. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рис. 1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, внутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.
Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ш108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.
Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.
Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.
Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа — из нескольких петель труб Ш32 х 3 мм.
В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла (см. рис. 1, поз. 11) с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.
Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.
На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 — вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром.
Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту.
Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него.
Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит.
Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.
Описание тепловой схемы производственно-отопительной котельной.
Закрытая двухтрубная система теплоснабжения.
В закрытых системах теплоснабжения для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, нагретая в подогревателях водой, отобранной из тепловой сети. Отсутствие водоразбора из сети значительно уменьшает расход подпиточной воды, проходящей водоподготовку и идущей для компенсацией потерь теплоносителя в тепловой сети. Поэтому подготовку подпиточной воды осуществляют в системе ХВО питательной воды котельных агрегатов, несмотря на то, что стоимость питательной воды выше, поскольку она проходит две ступени умягчения, в то время как для подпиточной воды теплосети достаточно одной ступени. Расход подпиточной воды G
подп для закрытых систем теплоснабжения принимается в размере 1,5-2 % от расхода сетевой воды.
На рис. 3 представлена принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной для закрытой двухтрубной системы теплоснабжения с независимой (параллельной) схемой подключения к тепловой сети потребителей горячего водоснабжения ГВС, отопления и вентиляции. Сырая вода поступает из водопровода. Насосом НИ создается напор исходной воды Т
uв принимается 15
°С летом и 5
°С зимой, а расход G
uв должен обеспечивать питание котельных агрегатов КА, подпитку тепловой сети, компенсации расхода пара на собственные нужды и потерь теплоносителя в тепловой схеме, тепловых сетях и у потребителя. Вода нагревается в охладителе непрерывной продувки Т1 и в паровом водоподогревателе Т2 до температуры 25-35
°С.
Часть воды используется на собственные нужды химводоподготовки при удалении из воды солей жесткости и составляет 15-20 % расхода G
хов, или G
uв=1,2G
хов.
В процессе химводоочистки ХВО температура воды снижается на 2-3
°С. Далее умягченная вода нагревается в паровом водоподогревателе Т3 и водяном подогревателе Т4 до температуры 60-90
°С и направляется в колонку деаэратора, в верхнюю часть которой также поступает конденсат от всех паровых подогревателей и конденсат с производства. В нижнюю часть колонки деаэратора или в водяной объем питательного бака ДА подается греющий пар с давлением 0,12 МПа для подогрева умягченной воды до температуры насыщения 104
°С. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в деаэратор, тем больше расход пара на деаэрацию D
d. Выделившийся из воды коррозионно-агрессивные газы вместе с паром удаляются в атмосферу или поступают в охладитель выпара (на схеме не показан) для нагрева умягченной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж или на верхнюю тарелку деаэратора. Удельный расход выпара d для атмосферного деаэратора составляет 0,002 кг пара/ кг воды.
Питательный бак деаэратора ДА должен иметь тепловую изоляцию, а геодезическая высота установки ДА должна обеспечивать подпор воды на всасывающим патрубке питательного ПН и подпиточного насоса ППН. Высота установки питательного бака зависит от температуры деаэрированной воды. При температуре 104,3
°С эта высота составляет 7-8 м. При охлаждении деаэрированной питательной воды перед подачей в питательный насос высота установки может быть снижена до 4-5 м.
Из бака деаэратора питательная вода с температурой 102-104
°С поступая в теплообменник Т4, где охлаждается до 70-90
°С при сжигании природного газа и до 90-100
°С – при сжигании мазута. Это условие необходимо для предотвращения низкотемпературной коррозии внешних поверхностей нагрева водяного экономайзера.
Одна (большая) часть питательной воды питательным насосом ПН нагнетателя в водяной экономайзер Э, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов. Другая (меньшая) часть воды G
под подпиточным насосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети перед сетевым насосом СН, для компенсации потерь теплоносителя в тепловых сетях. Расход подпиточной воды для закрытых систем теплоснабжения принимается равным 1,5-2 % от расхода сетевой воды, т.е. G = 0,2G
сет. В водяном экономайзере некипящего типа питательная вода не догревается до температуры насыщения на 20-40
°С и по питательной линии поступает в водяной объем верхнего барабана парового котельного агрегата КА, где вырабатывается сухой насыщенный пар.
Из КА по паропроводу пар поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где путем дросселирования (редуцирования) давления пара снижается. В результате дросселирования получается перегретый пар, и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) подается необходимое количество питательной воды G
роу с температурой 70-100
°с для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара. Далее сухой насыщенный пар поступает в парораспределительный коллектор ПК (гребенку), откуда расходуется:
На технологическое производство ТП в количестве Dтех; конденсат возвращается в конденсатный бак (на схеме не показан) или непосредственно в колонку деаэратора, и его количество Gтех зависит от процента возврата
, т.е. Gтех=0,01
∙Gтех; потери технологического конденсата
на производство часто подается пар непосредственно из котла, минуя РОУ;
На подогреватели сетевой воды Т5, Т6 Dcп где передает теплоту воде теплосети, а конденсат после теплообменников возвращается в колонку деаэратора, так как он не загрязнен и находится под большим давлением, чем давление в деаэраторе;
На собственные нужды котельной в количестве Dсн предварительно принимаются в размере 2-3 % от потребления пара, т.е. Dсн =0,1 (Dтех +Dсп);
На компенсацию потерь пара Dпот в тепловой схеме, потерь теплоты подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; принимаются в размере 2-3 % от потребления пара, т.е. Dпот=0,03(Dтех +Dсп);
Тепловой расчет котла. Исходные данные Таблица К1
Номер варианта | Технологическая нагрузка, МВт | Давление технологического пара, МПа | Доля возврата конденсата с производства, % | Расчетная нагрузка отопление / ГВС, МВт | Температура конденсата с производства, °С |
14 | 15 | 0,87 | 55 | 10,4/5,2 | 40 |
Расчетные характеристики газообразного топлива. Таблица К2
№ пп | Наименование газов по газопроводам и месторождениям | Состав в процентах по объему | Qcн, ккал/м3 | Рг.тл., кг/м3 плотность при н.у. |
СН4 | С2Н6 | С3Н8 | С4Н10 | С5Н12 | N2 | CО2 | | | | | |
|
|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
14 | Шебелинка-Брянск-Москва | 94.1 | 3.1 | 0.6 | 0.2 | 0.8 | 1.2 | - | - | - | - | - | - | 9045 | 0.776 |
Расчет процесса горения топлива. Определение характеристик продуктов сгорания. Для сухого газообразного топлива низшая теплота сгорания в
кДж/м3 может быть найдена по формуле
Qнс = 107.98
Н2 + 126.36
СО + 234
Н2S + 358.2
СН4 + 590.66
С2Н4 + 637.46
С2Н6 +
+860.05
С3Н6 + 913.2
С3Н8 +1187.36
С4Н10 + 1461.89С
5Н12,
где –
Н2,
СО, H2S, СН4 ...- состав газообразного топлива, %.
Далее определяются характеристики продуктов сгорания.
Объемы воздуха и продуктов сгорания для газообразного топлива,
м3/м3, рассчитываются по следующим формулам:
• теоретическое количество воздуха для полного сгорания 1
м3 газа
V0 = 0.0476∙[0.5CO + 0.5H
2 + 1.5H
2 S +?(
т+
п/4)
CтHп-
O2]
V0=0.0476∙[(1+4/4)∙
CH4+(2+6/4)∙
C2H6+(3+8/4)∙
C3H8+(4+10/4)∙
C4H10+(5+12/4)∙
C2H12]= =0.0476∙[2∙94.1+3.5∙3.1+5∙0.6+6.5∙0.2+8∙0.8]=9.984
м3/м3 • теоретический объем трехатомных газов в продуктах сгорания
• теоретический объем азота в продуктах сгорания
• теоретический объем водяных паров в продуктах сгорания
Присосы воздуха в газоходах теплогенератора
в топке ∆?т = 0.05
в I газоходе ∆?1 = 0.05
во II газоходе ∆?2 = 0.1
в водяном экономайзере ∆?в.э. = 0.1
Коэффициенты избытка воздуха за газоходами теплогенератора
в топке и за топкой ?т = 1.05
за I газоходом ?1 = ?т + ∆?1 = 1.05+0.05=1.1
за II газоходом ?2 = ?1 + ∆?2 = 1.1+0.1=1.2
в уходящих газах из теплогенератора (за водяным экономайзером) :
?ух =
?в.э = ∆
?2 + ∆
?в.э = 1.2+0.1=1.3
Характеристика продуктов сгорания Таблица К3.
Характеристика |
 |
 |
 |
 |
Топка | І газоход | ІІ газоход | Водяной экономайзер |
1 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом ? | 1.05 | 1.1 | 1.2 | 1.3 |
Средний коэффициент избытка воздуха ?ср | 1.05 | 1.075 | 1.15 | 1.25 |
Действительный объем водяных паров
 | 2.226 | 2.230 | 2.242 | 2.258 |
Действительный объем продуктов сгорания
 | 11.694 | 11.948 | 12.709 | 13.723 |
Объемная доля трехатомных газов
 | 0.091 | 0.089 | 0.084 | 0.078 |
Объемная доля водяных паров
 | 0.190 | 0.187 | 0.176 | 0.165 |
Суммарная объемная доля трехатомных газов
 | 0.281 | 0.276 | 0.260 | 0.243 |
Энтальпия продуктов сгорания Таблица К4
 |
 |
 |
 |
топка | I газоход | II газоход | водяной экономайзер |
Iг | Iг | Iг | Iг |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
27 |
| 356.1 |
|
|
|
|
100 | 1540.82 | 1318.91 |
|
|
| 1870.55 |
200 | 3110.94 | 2658.75 |
|
| 3310.34 | 3775.63 |
300 | 4718.75 | 4019.52 |
| 5020.21 | 5321.68 | 5723.63 |
400 | 6376.80 | 5405.42 |
| 6782.20 | 7187.61 |
|
500 | 8072.54 | 6828.99 |
| 8584.71 | 9096.89 |
|
600 | 9801.77 | 8286.07 |
| 10423.23 | 11044.68 |
|
700 | 11581.24 | 9780.83 |
| 12314.80 | 13048.36 |
|
800 | 13415.15 | 11288.15 |
| 14261.76 |
|
|
900 | 15290.92 | 12791.29 | 15930.48 | 16250.27 |
|
|
1000 | 17191.82 | 14340.48 | 17908.84 | 18267.35 |
|
|
1100 | 19105.28 | 15927.35 | 19901.65 | 20299.83 |
|
|
1200 | 21027.11 | 17514.22 | 21902.82 |
|
|
|
1300 | 23003.38 | 19105.28 | 23958.64 |
|
|
|
1400 | 25013.14 | 20734.02 | 26049.84 |
|
|
|
1500 | 27010.34 | 22362.77 | 28128.48 |
|
|
|
1600 | 29041.03 | 23995.70 | 30240.82 |
|
|
|
1700 | 31088.48 | 25624.44 | 32369.70 |
|
|
|
1800 | 33140.11 | 27257.37 | 34502.98 |
|
|
|
1900 | 35229.42 | 28927.98 | 36675.82 |
|
|
|
2000 | 37306.17 | 30598.60 | 38836.10 |
|
|
|
2100 | 39408.04 | 32273.40 | 41021.71 |
|
|
|
2200 | 41518.29 | 33944.01 | 43215.49 |
|
|
|
2300 | 43632.73 | 35656.49 | 45415.55 |
|
|
|
2400 | 45751.35 | 37331.29 | 47617.91 |
|
|
|
2500 | 47882.53 | 39043.78 | 49834.72 |
|
|
|
Ульяновский государственный технический университет