4 Прочностной расчёт котла

Температура стенки:

1. циркуляционных труб – =267.1 ºC.

2. труб пароперегревателя - =285 ºC.

3. коллекторов - =237.1 ºC.

4. коллектора пароперегревателя – =270 ºC.

Принимаем марку стали коллекторов – Сталь 20. По рисунку 4.1 определяем допускаемое напряжение σ^*_доп=124 МПа.

η=0.75 - коэффициент, зависящий от особенностей конструкции, принимаем.

=95 МПа.

Рисунок 4.1 - допускаемое напряжение для сталей.

Давление в водяном барабане –

=1.861 МПа.

Коэффициент прочности коллекторов

=0.489

Толщина стенки водяного барабана =0.016 м.

Толщина стенки парового коллектора

=0.046 м.

Расчёт днищ

Днища эллиптические.

Днище парового коллектора. Принимаем y=f(d_дн/√(Dnk*δ))=2.3, c=0.003 m.

Диаметр лаза d_дн=0.3*Dnk=0.39 m .

Коэффициент прочности днища

=0.7.

Толщина днища

=0.024 м.

Днище водяного коллектора. Принимаем y=f(d_дн/√(Dвk*δ))=2.3, c=0.003 m.

Диаметр лаза d_дн=0.3*Dвк=0.24 m.

Коэффициент прочности днища

=0.7

Толщина днища

=0.016 м.

Расчёт испарительных и опускных труб

Принимаем материал – Сталь 20.

φ=0.8, η=0.15.

Толщина

=0.0018 м. – Для конвективного пучка и для 1 ряда экранных труб.

δ_тр=0.0034 м – Для последующих рядов экранных труб.

Толщину труб принимаем по прототипу:

3 мм – для конвективных и 1 ряда экранных труб, 3.5 мм - для последующих рядов экранных труб.

Расчёт коллектора пароперегревателя

Материал – сталь 20. η=0.56.

Коэффициент прочности

=0.367.

Диаметр коллектора Dnn=0.343 m.

Толщина стенки

=0.011 м.

Расчёт днища коллектора пароперегревателя

Принимаем y=f(d_дн/√(Dnk*δ))=2.3, c=0.003 m.

Днище эллиптическое.

=0.103 м.

Коэффициент прочности

=0.7

Толщина днища

=0.01 м.

Расчёт труб пароперегревателя

Выбираем материал – сталь 12ХМ. σ_д^*=141 МПа. η=0.1.

Толщина стенок труб

=0.044 м.

Толщину труб принимаем по прототипу: 4.5 мм.

5 Описание водоподготовки, расчёт реагентов.

Поскольку давление в котле менее 2 МПа, принимаем фосфатно-щелочной водный режим котла. Нормы показателей качества воды принимаем в соответствиями с правилами технической эксплуатации.

Питательная вода:

Общая жёсткость – не более 0.5 мг-экв./л

Содержание нефтепродуктов – менее 3 мг/л

Кислородосодержание – менее 0.1 мг/л

Общее солесодержание – менее 15 мг/л

Котловая вода:

Общая жёсткость – не более 5 мг-экв./л

Общее солесодержание – менее 3000 мг/л

Содержание хлоридов – менее 8000 мг/л

Фосфатное число - 10 – 30 мг/л

Нитратное число – 75 – 100 мг/л

Щелочное число – 150 – 200 мг/л

Жёсткость остаточная – менее 0.4 мг-экв./л

Уровень рН – 9 – 9.6

Окисляемость – менее 25 мг/л

Содержание хлоридов в конденсате – не более 50 мг/л.

Для обеспечения надлежащего водного режима парового котла необходима как внекотловая обработка воды (водоподготовка), так и внутрикотловая. Водоподготовка нужна для очистки воды от нежелательных примесей, солей жёсткости, кислорода и т. д. Внутрикотловая обработка позволяет поддерживать надлежащую щёлочность для защиты котла от коррозии, отложений накипи при предельном общем солесодержании воды в котле. Последнее необходимо для поддержания требуемой чистоты пара и предупреждения вспенивания. Увеличение общего солесодержания сверх допустимого предотвращается продувкой.

Объём в котле до РУВ определяем, сложив объём водяного барабана, половину объёма парового коллектора и объём циркуляционных труб.

V1= 99.397 м³.

Количество подлежащего введения в котёл тринатрийфосфата

Т=(Ф-Ф1)*Р*5.35*10/(А*К)

Ф – верхний предел фосфатного числа котловой воды, =30 мг/л;

Ф1 – фосфатное число котловой воды, определённое анализом, мг/л;

Р =V/v` – масса воды в котле до РУВ =85.1 т;

А – содержание тринатрийфосфата в техническом продукте = 25 %;

K – Концентрация р-ра тринатрийфосфата, подаваемого в котёл =

=10%.

Количество подлежащего введения в котёл тринатрийфосфата при его заполнении:

Т=(Ф*Р*5.35+130*Р*Н)*10/(Ф*К) = 1.058E+4 л.

Н – жёсткость воды =0.5 мг-экв/л;

Количество подлежащего введения в котёл нитрата при его заполнении:

С=Р*Щ*0.5*10/(В*К) = 8.958E+4 л;

Щ – верхний предел нормы щелочного числа = 200 мг/л;

В – Содержание нитрата в техническом продукте = 95 %;

K – Концентрация р-ра нитрата, подаваемого в котёл =

=10%.

Количество подлежащего введения в котёл нитрата:

С=(п-п1)*Р*10.(В*К), л

п1 - верхний предел нормы нитратного числа в завистимости от щелочного числа =100 мг/л;

п2 - нитратное число котловой воды, определённое анализом, мг/л;

Количество котловой воды, удаляемой во время продувания:

Vnp=2*V1*(Ck-Ck`)/(Ck+Ck`), m³.

V1 – Объём воды в котле по рабочий уровень, м³;

Ск – солёность котловой воды, мг/л;

Ск` - солёность котловой воды после продуваниямг/л;