Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Часть 1. Расчет парового котла.



Содержание

 

1. Исходные данные для выполнения курсового проекта.

 

 

Часть 1. Расчет парового котла.

2. Конструктивные характеристики парогенератора ДЕ-10-14.

2.1Состав топлива и его характеристика

3.Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

4.1.Определение коэффициента избытка воздуха в топке.

и присосов воздуха по отдельным газоходам.

4.2.Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания топлива.

4.3. Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

5. Расчёт топочных камер.

5.1. Необходимые исходные сведения.

5.2. Поверочный расчёт конвективного газохода.

 

Часть 2. Расчет тепловой схемы котельной.

8. Общие положения

9. Дополнительные исходные данные для расчета тепловой схемы

10. Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами.

11 Подбор оборудования для котельной

 

Список используемой литературы.



Исходные данные для выполнения курсового проекта(РГР).

Населенный пункт: Новосибирск

Тип парогенератора: ДЕ-10-14

Рабочее давление парогенератора: 1

Месторождение и марка топлива: Газ, Газли Коган

 

Площадь жилмассива,  м2 Fж= 7500

Расход пара на технологические нужды, т/час Dтех= 2       

Доля возврата конденсата от технологических потребителей Кв= 80, %.

 

 

Технические характеристики моделей

Котел ДЕ-10-14ГМО

 

Таблица А. Тип котла и его основные характеристики [1, табл. 2.4, 2.6].

 

Параметры Обозначение Для котла ДЕ 10-14 ГМ
Паропроизводительность, т/ч D 10
Давление пара на выходе из котла, кгс/см2(Мпа) P 14 (1,37)
Температура:    
· пара, 0С   194
· питательной воды, 0С   100
Объем топки с камерой догорания, м3 VT 18,1
Поверхность нагрева , м2    
· лучевоспринимающая Нл 39,0
· конвективная Нк 116,0
Наружный диаметр и толщина труб, мм    
· экрана dэ 51*2,5
· конвективного пучка dкп 61*2,5
Шаг труб, мм    
· экранов Sэ 50
· конвективного пучка, продольный S1 90
· конвективного пучка, поперечный S2 110

                  

Состав топлива и его характеристика.

 

 

Таблица Б. Основные характеристики газообразного топлива [1, табл. 1.2].

 

Вид топлива

Состав, %

Низшая теплота сгорания,

Qнр, кДж/м3

Vo

VRO2

VN2

VH2O

Vго

СH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 CO2
  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
  Газли - Коган 95,4 2,6 0,3 0,2 0,2   1,1                     0,2 36590 9,72 1,04 7,69 2,18 10,91

 

  • плотность r , кг/м3 : 0,750

· отпуск пара на производство Dпр=14 т/ч;

· отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение Qот = 8 МВт; t1=150oC и t2=70oC;

· доля возврата конденсата с производства αок=95%;

· расход пара на собственные нужды qсн=9%;

· число часов использования установочной мощности σгод = 7500 ч;

· жёсткость сырой воды жсв = 3,5 мг-экв/к

     

 

3.Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Расчетный тепловой баланс, КПД и расход топлива .

Тепловой баланс котла.

На основании теплового баланса вычисляем КПД котла и необходимый расход топлива. Посему сейчас рассчитываем тепловой баланс котла.

 

Расчёт располагаемого тепла.

Располагаемое тепло QРР на 1 м3 газообразного топлива, кДж/м3, для котла ДЕ 10-14, как котла со сравнительно низким давлением, определяется по формуле:

 

 

 

Расчёт потерь теплоты от химической неполноты сгорания, наружного охлаждения и с физическим теплом шлака.

Для газообразного топлива потери теплоты от химической неполноты сгорания принимаем q3, %, принимаем равными 0,5%.

 

Потери теплоты от наружного охлаждения q5, %, для номинальной нагрузке котла принимаем равными 1,7% [1, табл. 2.2].

 

Потери теплоты с физическим теплом горячего шлака q6шл, %, для газообразного топлива равны нулю.

 

Расчёт КПД.

Коэффициент полезного действия котла (брутто)  определяется по формуле:

 

 

Расчёт расхода топлива.

Расход топлива Газли-Коган B, м3/с, подаваемого в топку:

 

 

 

Расчет топочных камер.

 

Определение параметра М

 

Параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки . Для случая сжигания газа параметр М определяется по формуле:

 

,

 

где   - отношение высоты расположения осей горелок  = 1,39 м (от пола топки) к общей высоте  = 2,027 м (от пола топки до середины выходного окна из топки):

 

.

 

Итого считаем:

 

.

 

5.7.Определение степени черноты топки αт.

 

Степень черноты экранированных камерных топок αт определяется по формуле:

 

.

 

При сжигании газообразного топлива эффективная степень черноты определяется по выражению:

 

,

 

 

где  и  - степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей топки, соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами; величины  и  определяются по формулам:

 

;

                              

 

где S – эффективная толщина излучающего слоя в топке, м, вычисляется по формуле:

 

- коэффициент ослабления лучей сажистыми частицам,  определяется по формуле:

 

где СРР - соотношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе топлива:

 

СРР = 0,12∑ CmHn = 0,12*(1/4*91,9 + 2/6*2,1 + 3/8*1,3 + 4/10*01,4 + 5/12*0,1) = 0,12*(24,36) = 2,924;

 

TT’’ – температура газов на выходе из топки, TT’’ = 149⁰С = 419 К;

 

kc = 0,03*(2-1,1)*(1,6*419/1000 – 0,5)*СРР = 0,013451 1/(мМПа);

kгrп – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, 1/(мМПа), определяется по формуле:

 

где Рп = P*rп = 0,1*rп, МПа;

 

kг∙rп = (7,8+16*0,20/(3,16*(0,1*0,29*1,51)1/2) – 0,1) * (1 – 0,37*419/1000)*0,29 = 4,6438 1/(мМПа);

 

αсв = 1 - е-(4,6438+0,013451)*0,1*1,51 = 0,5050;

αг = 1 - е-4,64380,1*1,51 = 0,5040;

m – коэффициент усреднения, зависящий от теплонапряжения топочного объема q, определяющегося по формуле:

 

q = B*QPH/Vт = 0,209*36160/10,85 = 417 кВт/м3;

 

m находится через интерполяцию с использованием известных значений:

q = 407 кВт/м3 → m = 0,1;

q = 1000 кВт/м3 → m = 0,6;

m = 0,1072;

αф = m*αсв + (1-m)αг = 0,1*0,5050 + (1-0,1072)*0,5040 = 0,5041.

 

В итоге считаем:

 

αТ = 0,5041/(0,5041 + (1 – 0,5041)*0,6026) = 0,6278.

 

Расчёт воздушного тракта.

Расчёт воздушного тракта ведётся на номинальную нагрузку котлоагрегата.

Сопротивление воздушного тракта Hв.тр., Па, складывается из сопротивления всасывающего канала Δhвс, Па, сопротивления воздухопроводов Δhвв, Па, и сопротивления топочных устройств Δhгор, Па:

.

 

Сопротивление всасывающего патрубка определяется как местное сопротивление, т.е. по формуле:

.

При скорости движения воздуха  и коэффициенте местного сопротивления ξ, зависящего от формы всасывающего патрубка, плотность среды определяем по формуле:

,

где  - плотность воздуха;

 - температура воздуха, подаваемого в топку, .

кг/м3.

Принимаем и  (при наличии заслонки).

Итого рассчитываем:

Па.

 

Сопротивление воздуховодов по длине и местным сопротивлениям определяются суммарно в зависимости от длины воздуховодов. Приняв сопротивление погонного метра воздуховода R = 1 Па/м и длину ориентировочно l = 10 м, высчитываем:

 

Сопротивление горелки также считаем как потери давления на местном сопротивлении. Коэффициент местного сопротивления горелки определяется типом горелки. Принимаем к установке горелку ГМГА [1, табл. 911], . Скорость вторичного воздуха принимаем 30 м/с.

Высчитываем потери давления на горелке:

.

 

Высчитываем общее сопротивление воздушного тракта:

Производим подбор дутьевого вентилятора, для этого определяем его производительность Qв, м3/ч, по формуле:

 

где  - коэффициент запаса по производительности [1, 9.12];

Vo – теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м3 топлива;

αТ – коэффициент избытка воздуха в топке;

Δα1 – присос воздуха в топку;

 - температура воздуха, подаваемого в топку, ;

 - расчетный расход топлива.

Расчётное давление, создаваемое дутьевым вентилятором, определяем по формуле:

,

где  - коэффициент запаса по давлению [1, 9.12];

- температура, для которой составлена характеристика дутьевого вентилятора, [1, с. 105].

Зная производительность и давление, можем по схеме 6.1 подобрать дымосос и вентилятор. Принимаем в установке дымосос Д10 и вентилятор ВД10, частота вращения рабочего колеса n = 970 об/мин.

Схема 6.1. Поле типоразмеров дымососов и дутьевых вентиляторов.

 

Мощность приводного электродвигателя Nвдв, кВт, для дутьевого вентилятора определяется по формуле:

где  - коэффициент запаса по мощности;

 - коэффициент сжимаемости газа в дымососе;

 - КПД по характеристике дымососа.

 

Расчёт газового тракта.

Сопротивление газового тракта Hпгт, Па, состоит из суммы сопротивлений его отдельных элементов и в общем виде может быть записано формулой:

где  - разрежение в топке, принимаем ;

- сопротивление котельных пучков;

. - сопротивление водяного экономайзера;

- сопротивление дымовой трубы;

- сопротивление газовых боровов;

 - величина самотяги дымовой трубы.

 

Суммарное сопротивление котельных пучков  в частном случае складывается из сопротивлений следующих видов:

· сопротивление поперечно омываемых труб I конвективного пучка;

· сопротивление поперечно омываемых труб II конвективного пучка;

· сопротивление газов при повороте на 1800 (выход из I к.п.);

· сопротивление газов при повороте на 900 (выход из топки),

или:

.

 

Рассчитаем потери давления на выходе из топки (поворот 90о):

,

где - местное сопротивление участка, для поворота на 900 , на 1800 -

- скорость газового потока, определяется по формуле:

;

где  - расчетный расход топлива;

- объём дымовых газов, ;

- температура выхода из топки, ;

- приведенная площадь участка, м2:

,

где - различные площади участка, м2;

 - количество различных площадей участка;

 - плотность среды, кг/м3, рассчитывася по формуле:

где pо – плотность газовой среды при н.у., принимаем ;

tв – температура, при которой рассчитывает плотность, в данной случае – температура на выходе из топки.

Рассчитаем потери давления:

Рассчитаем сопротивление I конвективного пучка:

.

Коэффициенты сопротивления гладкотрубного коридорного пучка определяются из выражения:

где - количество рядов труб по глубине пучка;

 - коэффициент сопротивления, отнесённый к одному ряду пучка, зависящий от значений σ1 = S1/d = 1,76, σ2 = S2/d = 2,16 и ϕ = (S1 – d)/(S2 – d) = 0,66.

 При  σ1 ≤ σ2 , где  принимаем по схеме 6.2.

 

    

Схема 6.2. Коэффициент сопротивления коридорного пучка при поперечном омывании.

Сопротивление поперечно омываемых пучков труб второго конвективного пучка определяем аналогично сопротивлению I-го пучка.

,

,

,

 

Сопротивление поворота газов на 1800 на входе во II конвективный пучок рассчитываем по формуле:

.

 

Рассчитаем сопротивление водяного экономайзера. Формула – та же, как для местного сопротивления:

,

Из теплового расчета водяного экономайзера

 

Сопротивление газовых боровов определяются суммарно в зависимости от их длины/ Приняв сопротивление погонного метра воздуховода R = 1 Па/м и длину ориентировочно l = 20 м, высчитываем:

 

Расчёт дымовой трубы.

Сопротивление дымовой трубы состоит из сопротивления трения и потери с выходной скоростью:

где - коэффициент сопротивления трения;

- уклон трубы по внутренней образующей , ;

и   - скорость газов, соответственно в конце и в начале трубы, ;

Скорости находим через секундный расход газов:

где  - температура уходящих газов, принимаемая из теплового расчёта .

По расходу топлива  принимаем высоту дымовой трубы котельной  [1, табл.9.9].

Для трубы высотой по  находим  [1, рис. 9.15]:

.

По значению экономической скорости дымовых газов на выходе из дымовой трубы определяется диаметр устья dвых, м:

 

где Vдт – расход газов всех подключённых к дымовой трубе котлов, работающих при номинальной нагрузке.

 

Определим диаметр трубы на входе.

Примем ближайший унифицированный типоразмер труб  [1, рис. 9.14]. Труба – кирпичная.

 

Потеря давления с выходной скоростью рассчитывается по формуле для потерь местных сопротивлений с коэффициентом местного сопротивления выхода ξ = 1,1:

Самотяга дымовой трубы определяется как:

где  и  - плотность воздуха и газа соответственно.

 

Подбор дымососа и дутьевого вентилятора.

 

Выбор дымососа и дутьевого вентилятора сводится к выбору и подбору машины, обеспечивающей производительность и давление, определённые при расчёте воздушного тракта и потребляющей наименьшее количество энергии при эксплуатации.

 

Производительность определяется по формуле:

 

 

Расчётное давление:

где  - температура, для которой составлена характеристика дымососа, составляет 200оС.

 

Теперь по схеме 6.1. определяем дымосос. Принимаем к установке дымосос Д12 и вентилятор ВД12, частота вращения рабочего колеса n = 485 об/мин.

 

Мощность приводного электродвигателя Nвдв, кВт, для дутьевого вентилятора определяется по формуле:

где  - коэффициент запаса по мощности;

 - коэффициент сжимаемости газа в дымососе;

 - КПД по характеристике дымососа.

 

 

 

Расчёт деаэратора.

Схема 7.3. Расчетная схема деаэратора.

Расчет воды на выходе из деаэратора:

, т/ч;

где  – внутрикотельные потери, равные D*пот = 0,02, т/ч;

 т/ч.

 

Выпар из деаэратора:

 т/ч.

 

Количество умягченной воды, поступающей в деаэратор:

;

  т/ч.

Количество умягчённой воды определяет производительность водоподготовительной установки:

QВПУ = Dхов.

 

Для определения суммарного потока воды в деаэратор, необходимо определить расход пара на подогрев сырой воды:

, т/ч;

где  – расход сырой воды, равный химически очищенной воды ;

 и  – соответственно температура сырой воды на входе и выходе из подогревателя, принимается  и ;

 - энтальпия греющего пара, 2792,216 кДж/кг;

 – энтальпия конденсата подогревателя сырой воды, определяется по кривой насыщения;

  т/ч;

Схема 7.4. Расчетная схема деаэратора.

Количество конденсата в подогревателе сырой воды:

.

 

Суммарный поток воды в деаэратор:

где Dок – расход обратного конденсата, рассчитыватся по формуле:

ч

 

Расход пара на деаэратор:

, т/ч;

где  – суммарный поток воды в деаэраторе т/ч;

 – энтальпия воды на выходе из головки деаэратора (при P=0,12 Па);

 – средняя энтальпия деаэрируемой воды, кДж/кг;

;

;

 т/ч;

 

Полная паровая нагрузка котельной:

 

Расчетный расход питательной воды:

, т/ч;

.

 

На основании приведенных выше расчетов принимаем число устанавливаемых в котельной котлоагрегатов n с последующим округлением:

;

где Dном = 10 т/ч – номинальная производительность котла ДЕ 10-14 ГМ.

 

Выбор оборудования.

После расчета баланса потоков пара, конденсата и воды в котельной необходимо выбрать следующее оборудование:

· деаэратор;

· питательные насосы:

· сетевые насосы:

· подпиточные насосы.

 

Деаэраторы выбираются по максимальной производительности Gд = 28,96 т/ч. Принимаю к установке деаэратор ДСА-50 [1, табл. 10.1].

 

Техническая характеристика насоса ДСА-50:

· производительность – 50 т/ч ;

· абсолютное давление в деаэраторе – 0,12 МПа ;

· минимальное давление греющего пара – 0,15 МПа ;

· температура воды – 104 оС.

Бак аккумулятор:

· внутренний диаметр и толщина стенки – 2200×8 мм ;

· полезная емкость бака – 25 м3 .

Габаритные размеры деаэратора:

· длина – 8550 мм;

· ширина – 24000 мм;

· высота – 3960 мм;

· масса деаэратора в сборке – 7,95 т.

    

 

Напор, который должны создавать питательные насосы, определяются по формуле:

Н = 1,15(Рб - Рд) + Нс, МПа,

где Рб – наибольшее возможное избыточное давление в барабане котла, МПа;

Рд – избыточное давление в деаэраторе, МПа;

Нс – суммарное сопротивление всасывающего напорного тракта питательной воды с учетом геометрической разности уровней воды в барабане котла и деаэратора, МПа (ориентировочно принять Нс равным 0,3 МПа).

Н = 1,15(1,3 - 0,02) + 0,3 = 1,772 МПа.

 

Суммарная производительность насосов с электрическим приводом должна быть не менее 110 %, а с паровым приводом – не менее 50 % номинальной производительности всех работающих котлов без учета резервного. При установке трех и более питательных насосов с электроприводом суммарная производительность их должна быть такой, чтобы при выходе из строя самого мощного насоса производительность оставшихся составляла не менее 110 % номинальной производительности всех рабочих котлов.

Посему принимаем производительность с запасом 10%:

G = Gпв*1,1 = 26,96*1,1 = 29,656 т/ч.

 

Принимаем к установке два питательных насоса (основной и резервный) центробежно-вихревых многоступенчатых 2,5ЦВМ-1,5 [1, табл. 10.2].

Техническая характеристика насоса 2,5ЦВМ-1,5:

· производительность: 20…30 м3/ч;

· полный напор: 1,9...0,71 МПа;

· частота вращения: 2900 об/мин;

· температура перемешиваемой воды: до 105 оС;

· мощность на валу насоса: 40 кВт.

 

Напор, который должен создавать сетевой насос, зависит от сопротивления теплосети и потерь в сетевой установке и может быть принятым 0,6…1 МПа. Суммарная производительность насоса выбирается по расходу сетевой воды . Подбираем сетевой насос с производительностью 86,66 м3/ч и создаваемым напором 0,7 МПа. Выбор пал на центробежный сетевой насос СЭ-500-50-16, характеристики - 0,7 МПа, 500 м3/ч [1, табл. 10.4].

 

Аналогично выбираются и подпиточные насосы. Производительность насоса выбирается по расходу подпиточной воды , а напор – 0,3…0,4 МПа.

Подбираем сетевой насос с производительностью 1,73 м3/ч и создаваемым напором 0,4 МПа. Это центробежный конденсатный насос Кс-12-50, характеристики - 0,5 МПа, 12 м3/ч [1, табл. 10.5].

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

 

1.Тепловой расчет парогенератора: Метод. указания к курсовой работе /Сост. В.П.Максименков, И.Е. Паращенко, Н.И. Вальков; Чуваш. ун-т. Чебоксары, 2003. 48с.

 2.Тепловой расчёт котельных агрегатов: Нормативный метод. М.: Энергия, 1973.296 с.

3.Эстеркин Р.И.Котельные установки: Курсовое и диплом­ное проектирование. Л: Энергоатомиздат, 1989. 280 с.

4.Вукалович М.П, Термодинамические свойства воды и во­дяного пара. М.: Машиностроение, 1967. 80 с.

5.СНиП И-35-76. Часть 2. Нормы проектирования. Гл. 35: Котельные установки. М.: Стройиздат, 1977. 49 с.

6.Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощ­ности. М.: Энергия, 1972. 200 с.

7.Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: Энергия, 1999. 290 с.

Содержание

 

1. Исходные данные для выполнения курсового проекта.

 

 

Часть 1. Расчет парового котла.

2. Конструктивные характеристики парогенератора ДЕ-10-14.

2.1Состав топлива и его характеристика

3.Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

4.1.Определение коэффициента избытка воздуха в топке.

и присосов воздуха по отдельным газоходам.

4.2.Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания топлива.

4.3. Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

5. Расчёт топочных камер.

5.1. Необходимые исходные сведения.

5.2. Поверочный расчёт конвективного газохода.

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-21; Просмотров: 728; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.253 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь