ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра промышленной теплоэнергетики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу: «Котельные установки и парогенераторы»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Расчет котельного агрегата

Выполнил: Торопцева А. И.

группа ТЭ-09-2

Проверил: Шацких Ю. В.

Липецк 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Задание………………………………………………………………………….3

Аннотация………………………………………………………………………4

Описание котельного агрегата типа Е-120-100ГМ…………………………..5

1. Расчет горения топлива, к.п.д. котлоагрегата и расхода топлива………..7

2. Расчет топочной камеры……………………………………………………13

3. Расчет ширмового пароперегревателя…………………….……………….17

4. Расчет фестона……………………………………………………………….24

5. Расчет конвективного пароперегревателя………………………………....26

1-ая ступень……………………………………………………………….....26

2-ая ступень………………………………………………………………….30

6. Тепловой баланс котла……………………………………………………...34

7. Расчет экономайзера…………………………………...……………………36

8. Расчет воздухоподогревателя………………………………………………39

9. Тепловой баланс котла……………………………………………………...42

Список используемой литературы……………………………………………44

Аннотация

Данная пояснительная записка к курсовому проекту представляет собой расчёт котельного агрегата, прототипом которого является котел типа

Е-120-100ГМ барабанный, с естественной циркуляцией, паропроизводительностью 120 т/ч. Сжигаемое топливо – коксо-доменная смесь с =13,5 МДж/м³.

Пояснительная записка содержит стр. 44. Ил. 13. Табл. 3. Литература 3 назв.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Продольный разрез	А1
Горизонтальный разрез	А1
Всего в листах формата А1	2

Описание котельного агрегата типа Е-120-100ГМ

Котельный агрегат типа Е-120-100ГМ предназначен для работы на газе и мазуте. Котел – барабанный, с естественной циркуляцией, выполнен по П–образной полусовмещенной схеме.

Топочная камера объемом 317 м³ полностью экранирована трубами диаметром 60 мм, располо­женными с шагом 64 мм. Па фронтовой стене топ­ки в два яруса установлены восемь газомазутных горелок, две мазутные горелки составляют третий ярус.

Барабан котла - сварной конструкции, внутренним диаметром 1600 мм с толщиной стенки 88 мм (сталь 22К).

Схема испарения — двухступенчатая, с промыв­кой пара питательной водой. Первая ступень ис­парения включена непосредственно в барабан кот­ла, второй ступенью служат выносные сепарационные циклоны. Все экраны топочной камеры разде­лены на 12 самостоятельных контуров циркуля­ции. Восемь контуров циркуляции соответствуют восьми монтажным топочным блокам, два боковых монтажных блока имеют по два самостоятельных контура циркуляции, В камерах этих блоков уста­новлены перегородки, разделяющие первую и вто­рую ступени испарения,

Все блоки топочной камеры подвешены на тя­гах к потолочному перекрытию каркаса котла и свободно расширяются вниз.

Пароперегреватель — радиационно–конвективного типа, изготовлен полностью дренируемым из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 4 и 5 мм (сталь 20 и 12Х1МФ). Радиационная часть выполнена в виде ширмовых поверхностей нагре­ва и потолочных труб топочной камеры. Конвек­тивная часть расположена за фестоном в опускном газоходе котла.

Регулирование температуры перегретого пара осуществляется впрыском «собственного» конденсата, получаемого в специальной установке, рас­положенной в пределах котла.

Водяной экономайзер – кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, изготовлен из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм (сталь 20),

Трубчатый воздухоподогреватель выполнен из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5 мм.

Очистка поверхностей нагрева пароперегрева­теля, экономайзера и воздухоподогревателя от золовых отложений, осуществляется дробью.

Каркас котла — металлический, сварной кон­струкции. Обмуровка топочной камеры натрубного типа, в районе перегревателя и водяного эконо­майзера — щитовая.

Котел снабжен необходимой арматурой, уст­ройствами для отбора проб пара и воды, а также контрольно–измерительными приборами. Процес­сы питания котла, регулирования температуры перегретого пара и горения автоматизированы.

Котлоагрегат поставляется транспортабельными блоками.

1. Расчет горения топлива, к.П.Д. Котлоагрегата и расхода топлива.

   1. Расчет горения топлива, объемов воздуха и продуктов сгорания.

Из справочной литературы [2] выписываем состав газов:

Доменный газ Коксовый газ

СН₄ = 0,3%; СН₄ = 25%;

СО = 28%; СО = 7%;

СО₂ = 10,5%; СО₂ = 3%;

N₂ = 58,5%; N₂ = 4%;

Н₂ = 2,7%. Н₂ = 58%.

= 3,94 МДж/м³. С₂Н₂ = 2%;

О₂ = 1%.

=18 МДж/м³.

Находим долю газов в смеси:

g₁ – доля коксового газа, тогда g₂ = (1-g₁) – доля доменного газа.

Процентный состав смеси газов:

Принимаем присосы воздуха по справочной литературе [1]:

Δα_т = 0.08;

Δα_фест = Δα_шпп = 0;

Δα_кпп1 = Δα_кпп2 = 0.03;

Δα_эк = 0.02;

Δα_вп = 0.03.

Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева:

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного горения:

Теоретический объем азота в продуктах сгорания:

Объем трехатомных газов:

Теоретический объем водяных паров:

Теоретический объем продуктов сгорания:

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата занесем в таблицу 1.

Таблица 1. Объемы продуктов сгорания и объемные доли трехатомных газов.

Величина и расчетная формула	Топочная камера, ширма, фестон	Первая ступень паропере- гревателя	Вторая ступень паропере- гревателя	Эконо-майзер	Воздухо-подо-греватель
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева α"= αт+ΣΔαi	1,1	1,13	1,16	1,18	1,21
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева αср	1,1	1,115	1,145	1,17	1,195
Объем водяных паров, м3/м3	0,795	0,796	0,797	0,799	0,8
Полный объем газов, м3/м3	4,166	4,213	4,308	4,387	4,466
Объемная доля трехатомных газов	0,094	0,093	0,091	0,089	0,087
Объемная доля водяных паров	0,191	0,189	0,185	0,182	0,179
Доля трехатомных газов и водяных паров	0,285	0,282	0,276	0,271	0,266

2. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания.

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания при расчетной температуре , ^оС определяют по формулам:

где - энтальпия 1 м³ воздуха при расчетной температуре, кДж/м³;

- теоретический объем воздуха, м³.

где - энтальпии 1м³ трехатомных газов, водяных паров и азота, кДж/м³;

Энтальпия продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха .

. [1]

Результаты расчета энтальпий воздуха и газа сводим в таблицу 2. Поскольку на данном этапе расчета температура газов за той или иной поверхностью нагрева еще неизвестна, расчет энтальпий газов делается на весь возможный (ожидаемый) за данной поверхностью диапазон температур. Искомая температура или энтальпия за поверхностью нагрева определяется по найденному в расчете или принятому значению путем линейной интерполяции в пределах имеющегося диапазона.

Таблица 2. Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.

Нво, кДж/м3	(сϑ)RO2	(сϑ)H2O	(сϑ)N2	Нго, кДж/м3	топка, зона ядра факела,αт			верх топки, фестон, ширмы, αт			пароперегреватель 1 ступень, αПП1			пароперегреватель 2 ступень, αПП2			экономайзер, αЭК			воздухоподогревательαВП
					Нг, кДж/м3	∆Нг	Нг, кДж/м3		∆Нг	Нг, кДж/м3		∆Нг	Нг, кДж/м3		∆Нг	Нг, кДж/м3		∆Нг	Нг, кДж/м3		∆Нг
413,63	170	151	130	532,69															619,55		632,66
830,37	359	305	261	1077,83												1227,30		633,52	1252.21		646,30
1256,44	561	464	393	1634,66												1860,82		650,89	1898,51		663,86
1688,73	774	628	528	2207,74												2511,71		669,77	2562,37		683,11
2133,46	999	797	666	2797,46						3074,81		658,03	3138,81		671,65	3181,48		680,73	3245,49
2587,52	1226	970	806	3396,46						3732,84		679,05	3810,46		693,04	3862,21		702,37
3054,02	1466	1151	949	4014,86			4320,26		682,91	4411,88		696,81	4503,50		710,71	4564,58
3517,41	1709	1340	1096	4651,43	5003,17	697,09	5003,17		697,09	5108,69		711,46	5214,22		725,83
3996,35	1957	1529	1247	5300,63	5700,27	708,45	5700,27		708,45	5820,16		722,91	5940,05		737,37
4478,40	2209	1730	1398	5960,87	6408,71	715,02	6408,71		715,02	6543,06		729,95	6677,41		744,88
4976,00	2465	1932	1550	6626,13	7123,73	717,46	7123,73		717,46	7273,01			7422,29
5473,60	2726	2138	1701	7293,83	7841,19	733,76	7841,19		733,76
5968,09	2986	2352	1856	7978,14	8574,95	750,61	8574,95		750,61
6478,13	3251	2566	2016	8677,75	9325,56	743,98	9325,56
6988,17	3515	2789	2171	9370,73	10069,55	756,93
7498,21	3780	3011	2331	10076,66	10826,48	759,46
8005,14	4049	3238	2490	10785,43	11585,94	765,21
8515,18	4317	3469	2650	11499,64	12351,16	777,53
9037,66	4586	3700	2814	12224,92	13128,69	772,06
9560,14	4859	3939	2973	12944,73	13900,74	783,04
10082,62	5132	4175	3137	13675,52	14683,78	785,41
10605,10	5405	4414	3301	14408,68	15469,19

3. Расчет потерь теплоты и коэффициента полезного действия.

Располагаемая теплота топлива:

Коэффициент полезного действия, %, проектируемого котельного агрегата, определяется из обратного баланса:

Потеря теплоты с уходящими газами q₂ зависит от выбранной температуры газов, покидающих паровой котел, и избытка воздуха и определяется по формуле

где - энтальпия уходящих газов, кДж/м³ , определяется по температуре уходящих газов (табл. 4.) при избытке воздуха в продуктах сгорания за воздухоподогревателем;

- энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 30^оС:

- располагаемая теплота сжигаемого топлива, кДж/м³.

Линейной интерполяцией определяем энтальпию уходящих газов:

кДж/м³.

Потери от механической неполноты сгорания q₄=0 % ;

Потери с химическим недожогом q₃=0,5%.

Потери от наружного охлаждения через внешние поверхности котла:

Потерь с физической теплотой удаляемых шлаков нет q₆ = 0 , так как топливо – газ.

Таким образом, коэффициент полезного действия котельного агрегата:

Коэффициент сохранения теплоты:

4. Определение расхода топлива.

Полное количество тепла, полезно отданное в котельном агрегате:

, [1]

где D_ne- расчетная паропроизводительность котла, кг/с;

h_п.п.= 3475.4 кДж/кг;

h_п.в.= 920.6 кДж/кг.

Расход топлива, подаваемого в топку:

Расчетный расход топлива: