РЕФЕРАТЫ ПО ТЕХНОЛОГИИРеферат: Теплогенерирующие установкисмотреть на рефераты похожие на "Теплогенерирующие установки " Министерство образования РФ УГТУ-УПИ кафедра "Промышленная теплоэнергетика" ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ КУРСОВАЯ РАБОТА преподаватель: Филиповский Н.Ф. студент: С.П. 1851929 группа: ТГВ-4 Екатеринбург 2001 Содержание Задание на курсовой проект 2 Введение 3 1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 6 2. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания 7 3. Тепловой баланс котла и расход топлива 8 4. Тепловой расчет топочной камеры 9 5. Расчет конвективного пучка 10 6. Расчет экономайзера 12 7. Сводная таблица теплового расчета парогенератора 13 8. Проверочный расчет 13 Литература 14 Задание на проект Тип котла КЕ-6,5 тип топки ТЧ прямого хода производительность D = 6,5 т/ч = 1,8 кг/с давление пара в барабане Р = 1,4 МПа температура уходящих газов tух = 200о топливо по нормативному методу № 11 температура питательной воды tпв = 100о температура холодного воздуха tхв = 30о район Кемеровская область уголь кузнецкий марка угля Г продукты обогащения Р, СШ состав топлива: Wp 8,5 Ap 11 Skp 0,5 Sop 0,5 Cp 66,0 Hp 4,7 Np 1,8 Op 7,5 низшая теплота сгорания Qнр = 6240 ккал/кг = 26126 кДж/кг приведенная влажность на 1000 ккал Wп = 1,36 % приведенная зольность на 1000 ккал Ап = 1,76 % выход летучих в-в на горючую массу Vг = 40,0 % температура плавления золы t1 = 1100 (1050-1250) t2 = 1200 (1000-1370) t3 = 1250 (1150-1430) теоретически необходимое кол-во воздуха для сжигания 1 кг топлива Vо = 6,88 м3/кг VоRO2 (CO2+SO2) = 1,24 VоH2O = 0,74 VоN2 = 5,45 VоГ = 7,43 Введение Паровые котлы типа КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч Паровые котлы с естественной циркуляцией КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч со слоевыми механическими топками типа ТЧ предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Техническая характеристика приведена в табл.1 Котел типа КЕ состоит из котла, топочного устройства, экономайзера, арматуры, гарнитуры, устройства для подвода воздуха в топку, устройства для удаления отходящих газов. Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605-2105 мм и камеру догорания глубиной 360-745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку. В котлах применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла. Котлы с решеткой и экономайзером оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан. За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью Wпр < 8 устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью Wпр = 8 — трубчатые воздухоподогреватели. Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла. На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку — спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки. Каждый котел типа КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч оснащен контрольно-измерительными приборами и арматурой. Котлы оборудованы двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм. У котлов производительностью от 2,5 до 10 т/ч через патрубок периодической продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла. Котлы типа КЕ обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Надежность котлов характеризуется следующими показателями: Средняя наработка на отказ, ч 3000 Средний ресурс между капитальными ремонтами, лет 3 Средний срок службы до списания, лет 20 Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа. При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление. Табл. 1 Технические данные котлов КЕ-6,5 завода Бийскэнергомаш Обозначение Вид топлива Паропро-ДавлениеТемперГабариты (заводское) пара, а- котла, мм изводитеМПа(кг/стура, (длина х ль- м2) C° ширина х ность высота) т/ч КЕ-6,5-14С-О каменный, 6,5 1,4(14) 194 7940х4640х51 бурый уголь 90 КЕ-6,5-14-225С-Окаменный, 6,5 1,4(14) 225 7940х4910х51 бурый уголь 90 КЕ-6,5-14МТО древесные 6,5 1,4(14) 194 10700х5050х7 отходы, газ, 490 мазут Котел паровой типа КЕ 6,5 т/ч Табл. 2 Заводскоеобозначение Конструктивные размеры котлов, мм котла коэф. расхода? ?т + ? ?пр - 1,4 1,5 1,6 воздуха средний коэф.?ср (?т + ?i)/2 - 1,4 1,45 1,55 расхода воздуха действительныVH2O VоH2O+0,0161•(м3/кг 0,784 0,790 0,800 й объем ?-1) • Vо водяных паров действительныVN2 VоN2 + ( ? - 1м3/кг 8,202 8,546 9,234 й объем азота ) • Vо действительныVГ (VоRO2 + VоN2 м3/кг 10,182 10,526 11,214 й объем газов + VоH2O)+(? - 1) • Vо объемные долиrRO2 VоRO2 / VГ - 0,122 0,118 0,111 трехатомных газов объемные долиrH2O VоH2O / VГ - 0,0766 0,075 0,0713 водяных паров суммарная rп rH2O + rRO2 - 0,199 0,193 0,182 объемная доля излучающих газов доля золы аун по табл. 2.3 - 0,95 топлива, [1] уносимая с продуктами сгорания массовый G 1-0,01•Ар+1,30кг/кг 13,47 13,92 14,82 расход газов 6 • ? • Vо при сжига-нии 1 кг топлива концентрация ?зл 0,01 • (Ар •кг/кг 7,76•10-37,51•10-7,05•10- частиц золы аун ) _ 3 3 Gг 2. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания Табл. 4 t Iог Iов Iзл IГ = IоГ + (?-1) • IоВ + IЗЛ, оС кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/кг топка КП ВЭК 30 1026 909 100 2077 1830 8,5 150 3161 2763 13,0 200 4279 3718 17,7 6156 6327 300 5426 4698 27,6 7802 400 6590 5698 37,6 9477 500 7792 6724 48,1 11202 600 9027 7758 58,6 12964 700 10291 8796 69,5 13879 14759 800 11568 9860 80,3 15592 16578 900 12849 10948 91,2 17320 1000 14139 12041 102,9 19058 1100 15458 13134 115,0 20826 1200 16806 14256 127,9 22636 1300 18137 15378 141,3 24430 1400 19490 16496 160,9 26249 1500 20854 17618 181,8 28084 1600 22219 18740 197,3 29913 1700 23605 19887 215,0 31775 1800 24983 21039 229,5 33628 1900 26381 22190 244,2 35501 2000 27779 23337 260,2 37375 3. Тепловой баланс котла и расход топлива Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся состоянию котельного агрегата на 1 кг твердого топлива при 0 оС и давлении 0,1 МПа. Общее уравнение теплового баланса имеет вид: 100 = ? + q2 + q3 + q4 + q5 + q6, % где q2, q3, q4, q5, q6 – потери теплоты в процентах. Табл. 5 Рассчитываемая Обозна-Формула или Расчет Значе-Размер-н величина чение обоснование ние ость Потери тепла отq3 по табл. 2.3 [1] 0,5 % химической неполноты сгорания топлива Потери тепла отq4 по табл. 2.3 [1] 3,0 % механической неполноты сгорания топлива Потери тепла с q2 (Iух–?ух • Iох )(6527–1,6•90918,77 % уходящими • (100-q4) ) • (100–3,0) газами Qрн / 26126 энтальпия Iух по табл. 4 6527 кДж/кг уходя-щих газов при tух коэф. избытка ?ух по табл. 3 1,6 воздуха в уходящих газах энтальпия Iохв по табл. 4 909 кДж/кг холод-ного воздуха, при tхв=30о Потери тепла отq5 по рис. 3.1 [1] 2,3 % наружного охлаждения доля ашл 1 – аун 1 – 0,95 0,05 шлакоулавливани я в топочной камере энтальпия шлака(ct)шл по табл. 3.1 [1] 1470 кДж/кг Потери с q6 ашл • (ct)шл • 0,05 • 1470 0,03 % физичес-кой Ар _ • 11 _ теплотой шлака Qрн 26216 КПД ? 100 – 100–(18,77+0,75,4 % котлоагрегата (q2+q3+q4+q5+q6) 5+ 3,0+2,3+0,03) Коэффициент ? 1 - q5 _ 1 – 2,3 _0,97 % сохранения ? + q5 тепла 75,4 + 2,3 энтальпия iпп По табл. 3308 кДж /кг перегретого пара энтальпия iпв По табл. 419 кДж/кг питательной воды Расход топлива В D • ( iпп – iпв1,8 • ( 3308 0,325 кг/с ) _ – 419) ? • Qрн 0,754 • 26216 Расчетный Вр В • ( 1 – 0,01 • 0,325•(1–0,010,315 кг/с расход топлива q4 ) •3,0) 4. Тепловой расчет топочной камеры Табл. 6 Рассчитываемая ОбознаФормула или Расчет Значе-Размер величина -чениеобоснование ние -ность Объем топк Vт принимаем 14,77 м3 конструктивно Полная площадь Fсм _ _ 36,12 м2 поверностей топки 6 • 3 ? Vт2 6 • 3 ? 14.772 Радиационная Hл принимаем 24,78 м2 площадь конструктивно поверхности нагрева Степень ?э Hл / Fсм 24,78 / 36,12 0,69 экранирования температуру t`вп по табл. 1.4 45 оС воздуха на входе [1] в воздухоподогреват ель температуру tгв по табл. 1.5 350 оС подогрева воздуха [1] энтальпия Iогв по табл. 4 4208 кДж/кг горячего воздуха Тепло вносимое Qв Iогв•?т 4208•1,4 5891 кДж/кг воздухом в топку Полезное Qт Qнр•(100-q3-q4-21216•(100-0,5+326991 кДж/кг тепловы-деление в q6) / + топке /(100-q4)+ Qв +0,03)/(100-3)+5 891 Теоретическая tтеор по табл. 4 1943 оС температура горения Относит. xг принимаем 0,14 положение горелок конструктивно Коэф. ядра факелаМ 0,59-0,5•хг 0,59-0,5•0,14 0,52 Теплонапряжение Q/Fсм Вр•Qт/Fсм 0,315•26991/36,1235,39кВт/м2 стен топки 2 Эффективная s 3,6•Vт/Fсм 3,6•14,77/36,12 1,47 м толщи-на излучающего слоя Произведение Ph•sPh•s P•rn•s 1•0,199•1,47 0,3 бар•м Коэф. ослабления Принимаем лучей: t"=1000oC трехатомными кr по номограмме 0,7 1/бар• газами м золовыми кзл по номограмме 6,4 1/бар• частицами м остатками кокса кк по номограмме 1 1/бар• м безразмерные x1 0,5 величины x2 0,03 Оптическая kps (кr•rn+кзл•?зл+(0,7•0,199+6,4• 0,3 бар•м толщина кк•х1•ч2) •Р•S 7,76•10-3+ 1•0,5•0,03) •1•1,47 Степень черноты аф 1-е-kps 1-e-0,3 0,26 факела Коэф. тепловой ( х•( 0,99•0,6 0,59 эффективности Степень черноты ат аф 0,37 топки _ 0,26 _ аф+(1-аф)• ( 0,26+(1-0,26)• 0,59 Температура газовt"т по номограмме 945 oC на выходе из топки Энтальпия газов I"т по табл. 4 13494 кДж/кг на выходе из топки Тепло, Qтл ?• (Qт- I"т) 0,97•(26991-134913092 кДж/кг передаваемое 4) топке излучением 5. Расчет конвективного пучка Табл. 7 Рассчитываемая Обозна-Формула или Значение при Размер величина чение обоснование -ность 400 оС300 оС200 оС Полная поверхн. КПН конструктивно 147,8 м2 Диаметр труб d конструктивно 51х2,5 мм Относительный шаг S1/d конструктивно 2,16 мм поперечных Относительный шаг S2/d конструктивно 1,76 мм продольных Живое сечение F конструктивно 1,24 м2 газов Эффективная тощинаS 0,9•d•( 4 • 0,18 м излучающего слоя S1•S2_)-1 ( • d2 Температура газов t'r из расчета топки 945 oC перед КП t'r= t"т Энтальпия газов I'r из расчета топки 13494 кДж/кг перед КП I'r= I"т Температура газов t"r Принимаем 400 300 200 oC за КП предварительно Энтальпия газов заI"r по табл. 4 6590 5426 4279 кДж/кг КП Тепловосприятие поQб ?•(I'r- I"r) 6697 7826 8939 кДж/кг балансу Температ. ts по табл. 194 oC насыщения Средняя trср (t'r+t"r)/2 673 623 573 oC температура газов Средний (t (tб-(tм _ 421,5 329 153,7oC температурный ln (tб/(tт напор Средняя скорость Wr Вр•Vг • 9,26 8,77 8,29 м/с газов в пучке (trср+273) F 273 Коэф. теплоотдачи ?k по рис. 2 [2] 75 73 71 Вт/м•К конвекцией Произведение Ph•s Ph•s P•rn•s 0,035 бар•м Коэф. ослабл. лучей: трехатомными кr по номограмме 1,25 1,4 1,6 1/бар• газами м золовыми частицамикзл по номограмме 9,9 10,7 11,7 1/бар• м Оптическая толщинаkps (кr•rn+кзл•?зл) 0,051 0,061 0,071- •Р•S Степень черноты аг 1-е-kps 0,048 0,058 0,068- газового потока Температура t3 ts+(t 615,5 523 347,7oC загрязненной стенки Коэф. теплоотдачи ?л ?л=?н+аи+сг 4,51 4,28 4,07 Вт/м•К излучением по рис. 4 [2] Коэф. тепловой ( 0,65 эффективности Коэф. теплоотдачи к (•(?k+?л) 51,6 50,2 48,7 Вт/м•К Тепловосприятие КПQт к•(t•Н•10-3 10205 7749 3512 кДж/кг по ур-ию Вр теплообмена Действительная t"кп 305 oC температ. за КП Действительная I"кп по табл. 4 7835 кДж/кг энтальпия за КП Действительное Qбд ?•(I'r- I"КП) 5556 кДж/кг тепловосприятие по балансу Действительная температура за КП 6. Расчет экономайзера Табл. 8 Рассчитываемая ОбознаФормула или Расчет Значе-Размер величина -чениеобоснование ние -ность Температура газовt'г из расчета КП 305 oC на выходе t'г=t"кп Энтальпия газов I'г из расчета КП 7835 кДж/кг на входе I'г=I"кп Температура воды t'пв по условию 100 oC на входе в экономайзер Энтальпия воды наi'пв i'пв•4,19 419 кДж/кг входе в экономайзер Температура газовt"г t"г=tух 200 oC на выходе Энтальпия газов I"г по табл. 4 6327 кДж/кг на выходе Присос воздуха (( по табл. 3 0,1 - Тепловосприятие Qб ?•(I'r - 0,97•(7835-6327+1599 кДж/кг по балансу I"r+((•Iохв) 0,1•909) Энтальпия воды наi"пв i'пв+Qб•Вр/Д 419+1599•0,315/1687 кДж/кг выходе ,4 Температура воды t"пв i"пв /4,19 687/4,19 164 oC на выходе Температурный (t' t'г- t"пв 305-164 141 oC напор на входе газов Температурный (t" t"г- t'пв 200-100 100 oC напор на выходе газов Средний (t ((t'+(t")/2 (141+100)/2 120,5 oC температурный напор Средняя tгср (t'г+ t"г)/2 (305+200)/2 252,5 oC температура газов Средняя tпвср (t'пв+ t"пв)/2 (100+164)/2 132 oC температура воды Температура tз tгср+25 132+25 157 oC загрязненной стенки Объем газов на 1 Vг по табл. 3 11,214м3/кг кг топлива Средняя скорость Wг 5 – 12 8 м/с газов Живое сечение дляF Вр•Vг • 0,315•11,214•(250,84 м2 прохода газов (tгср+273)_ 2,5+273) Wг • 273 8 • 273 Требуемое живое Fтр конструктивно 0,12 м2 сечение для прохода газов Число труб в n F/Fтр 0,84/0,12 7 шт. горизонтальном ряду Коэф. теплоотдачиk k=kн•сv 18•1,05 18,9 Вт/м•К Поверхность H Qб•Вр•103_ 1405•0,315•103_212 м2 обмена по уровню k • (t теплобмен. 18,9•110,5 Требуемая Hтр конструктивно 2,95 м2 поверхность нагрева со стороны газов Общее число труб N Н/Нтр 212/2,95 71,8 шт. Число рядов труб n N/n 71,8/7 10 шт. по вертикали 7. Сводная таблица теплового расчета парогенератора Табл.9 Величина размерностьтопка КП ВЭК температура газов на входе oC 30 945 305 температура газов на выходе oC 945 305 200 Тепловосприятие кДж/кг 13092 5556 1599 температура теплоносителя на oC 100 194 164 входе температура теплоносителя на oC 194 164 100 выходе скорость газов м/с 8,77 8 8. Проверочный расчет Qнр • ( / 100 = ( Qлг + Qбкп + Qбвэк ) • ( 1 – q4 / 100 ) 26126 • 75,4 / 100 = ( 13092 + 5556 + 1599 ) • ( 1 – 3 / 100 ) 19699 = 19639 ( 19699 – 19639 ) • 100 % = 0,3 % 19699 Ошибка составляет 0,3 % Литература 1. "Расчет топки": Методические указания к курсовому проекту по курсу "Котельные установки" для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УПИ им.С.М.Кирова, 1991. 2. "Расчет конвективных поверхностей котла": Методические указания к курсовому проекту по курсу "Теплогенераторные установки" для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УГТУ-УПИ, 1994. 3. Сидельников Л.Н, Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1988. 4. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1987. 5. http:/www.kotel.ru – официальный сайт завода "Бийскэнергомаш". |