ЗМІСТ
Вступ…………………………………………………………………………....5
Технічна характеристика та опис конструкції парогенератора…………………………………………………………..…7
Вихідні дані………………………………………………………………..11
3. Тепловий баланс парогенератора………………………………………...12
3.1 Розрахунок об'ємів повітря і продуктів згорання палива…………….12
3.2 Ентальпія повітря і продуктів згорання……………………………….15
3.3 Тепловий баланс котла……………………………………………….…18
3.4 Витрати палива………………………………………………………….20
4. Розрахунок теплообміну в топочній камері
котла……………………………………………………………………….21
4.1 Геометрична характеристика топки…………………………………...21
4.2 Розрахунок теплообміну в топкі……………………………………….22
5. Тепловий розрахунок конвективних поверхонь
нагріву парогенератора е-25-14 ГМ…………………………...................28
5.1 Розрахунок пароперегрівача…………………………………………....28
5.1.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до перегрітої
пари……………………………………………………………………..30
5.1.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінок трубок…..31
5.2 Розрахунок кип'ятильного пучка………………………………………34
5.3 Розрахунок повітропідігрівача………………………………….….......38
5.3.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від димових газів до стінок
трубок…………………………………………………………………..39
5.3.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря………..41
5.4 Розрахунок водяного економайзера…………………………………...42
5.4.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря………..43
6. Аеродинамічний розрахунок газового тракту
парогенератора……………………………………………………………48
5.1 Розрахунок місцевих опорів…………………………………………....48
5.2 Вибір димососа………………………………………………………….49
Висновок…………………...………………………………………………....51
Список використаних джерел інформації…..……………………………...52
ВСТУП
Котельні установки діляться по роду виробляємого теплоносія на парові й водогрійні; по характеру обслуговування споживачів – на опалювальні, опалювально-промислові та енергетичні.
Промислові котельні працюють певну кількість днів на рік в залежності від характеру виробництва.
Котельна установка представляє собою комплекс пристроїв, які розміщені в спеціальних приміщеннях і слугують для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари. Основні елементи котельної установки – котел, топка, живильні і тягодуйні пристрої, пристрої паливоподачі й автоматичного регулювання та інші.
Котел – це теплообмінний пристрій, в якому теплло від горячих продуктів згорання палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару.
Енергетичні котельні установки виробляють пару для парових турбин на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.
Водяна пара отримала широке розповсюдження як робоча середа в паросилових установках, а також у якості теплоносія рівних теплообмінних апаратів. В промислових умовах водяна пара виробляється в парових котлах при постійному тиску.
Процес перетворення води на пару називається пароутворення.
Перегрітим називається така пара, у якої температура та питомий об’єм вище температури й питомого об’єму сухої насиченої пари при тому ж тиску. Таким чином, отримання перегрітої пари складається з трьох послідовних процесів: а) підігрів води до температури кипіння; б) пароутворення; в) перегрів сухої насиченої пари. Ці три процеси спостерігаються й в паровому котлі: підігрів води відбувається в економайзері котла, пароутворення – у котлі, пароперегрів – в спеціальному змійовиковому теплообміннику-пароперегрівачі. В даному проекті виконаний розрахунок парогенератора Е-25-14 ГМ, який використовує у якості палива доменний газ.
1.Технічна характеристика та опис конструкції парогенератора
Газомазутні парові вертикальні водотрубні котли типу Е(ДЕ) призначені для вироблення насиченої або перегрітої пари до температури 225°С, використовуваної на технологічні потреби, опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання. Котли цього типу випускаються на номінальну паропродуктивність 4; 6,5; 10; 16 і 25 т/год. при робочому тиску 1,4 і 2,4 МПа.
Малюнок 1.1 - Загальний вид котла Е-25-14 ГМ
Котельна установка цього типу представляє собою комплекс пристроїв, розміщених в спеціальних приміщеннях та призначених для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води.
Основні елементи котельної установки – це котел, топка, живильні та тягодутьєві пристрої, пристрої паливоподачі та автоматичного регулювання.
Котел – це пристрій, призначений для одержання пари із тиском вище атмосферного або гарячої води за рахунок тепла, що виділяється при спалюванні палива. Основними елементами котла є топка й теплообмінні поверхні. Спеціальний пристрій котла, в якому відбувається спалювання палива, називається топкою або топковою камерою. Топкова камера екранована трубами діаметром 60 мм с товщиною стінки 3 мм та шагом трубок 90 мм.
Теплообмнні поверхні нагріву – поверхні металевих стінок, які омиваються з одного боку гарячими газами, а з іншого боку – водою. В сучасних котлах поверхні нагріву виконуються в вигляді трубок, які приєднуються до барабанів котла.
В залежності від місця розташування поверхня нагріву котла ділиться на радіаційну та конвективну.
Радіаційна поверхня нагріву сприймає проминисте тепло від газів. Більша частина цієї поверхні, розташованої в топкі, називається екраном. В залежності від місця розташування екрани бувають бокові (труби розташовані на бокових стінках топки), фронтові (труби розташовані на передній стінці) та задні.
Поверхня нагріву інших частин котла, яка сприймає тепло гарячих димових газів шляхом зіткнення (конвекції) з ними, називається конвективною. Вона розташована в газоходах котла, де радіаційне випромінювання не являється головним та є значно меншим.
Паровий котел має два барабана – верхній та нижній. Барабани призначені для відділення насиченої пари від води, видалення з неї надмірної вологи, а також як пристрій, в якому акумулюється кількість води, необхідної для надійної роботи котла. Барабани з’єднані між собою пучками труб, які утворюють поверхню нагріву котла. При роботі котла нижній барабан заповнений водою, верхній - в нижній частині водою, а в верхній – насиченою парою. Верхній барабан виконаний діаметром 1172 мм та товщиною стінки 40мм. Нижній барабан виконаний діаметром 780 мм та товщиною стінки 26 мм. Обидва барабани виконані із сталі.
Для забезпечення більш економічної роботи котельна установка має допоміжні установки: пароперегрівач, водяний економайзер, повітропідігрівач.
Пароперегрівач призначений для перегріву насиченої пари до потрібної температури. Виконаний з стальних труб діаметром 28 мм, змійовиковий, вертикального типу. Розміщується пароперегрівач за топочною камерою.
Пароперегрівач має наступну арматуру: запобіжний клапан, який встановлюється з боку перегрітої пари, запорний вентиль для відключення пароперегрівача від парової магістралі, прилад для виміру температури перегрітої пари.
Теплоту, яка міститься в уходящих димових газах, можна використовувати, підігріваючи питому воду в теплообміннику, який називається водяний економайзер. При його використанні значно знижується температура уходящих газів, що підвищує економічність котла. Економайзер розташовується по ходу води між питомим насосом та котлом. Складається із стальних труб, зігнутих в вигляді змійовиків, які вварені в колектори круглого або квадратного перетину, двоходовий по газу та воді. Змійовики стального економайзера кріплять з допомогою опорних стійок, які опираються на полі, охолоджувані повітрям балки, які розташовані під економайзером усередині газоходу.
Повітропідігрівач – пристрій, в якому повітря, яке поступає в топку, підігрівається за рахунок теплоти уходящих газів. При подачі в топку підігрітого повітря значно покращується процес горіння палива, унаслідок чого знижуються теплові втрати, підвищується КПД всієї установки. Всі повітропідігрівачі за принципом роботи розділяються на дві групи: рекуперативні, в яких теплота від димових газів передається повітрю через стінки поверхонь нагріву, і регенеративні, в яких одна й та сама поверхня то обігрівається газами, то охолоджується повітрям. В даному котлоагрегаті встановлений сталевий трубчастий рекуперативний повітропідігрівач, який складається з окремих стандартних секцій. Кожна секція виготовлена із труб зовнішнім діаметром 40 мм з товщиною стінки 1,6 мм. Кінці труб приварені до плоских трубних грат, в результаті чого утворюється поверхня нагріву. Теплота від димових газів, які рухаються по трубам, передається через цю поверхню повітрю, який омиває труби ззовні поперечним потоком.
Котлоагрегат обладнаний всією необхідною для експлуатації запірною та регулюючою арматурою, запобіжними клапанами, пристроями для відбору проб пари та води. Також котел обладнаний системою автоматичної регуляції горіння, пристроями для контроля температури та перегрітої пари.
2 ВИХІДНІ ДАНІ
Паропродуктивність:
(т/год.)
тиск пари на виході з котла:
(мПа)
Температура перегрітої пари:
Температура живильної води:
Температура вирушаючих газів:
Склад доменного газу в процентах:
CH4 – 0,3%
CО – 27%
Н2 – 5%
О2 – 0,2%
N2 – 55%
СО2 – 12,5%