Конструкція та принцип роботи котла. Парові котли серії ДЕ

Федеральне агентство з освіти Російської Федерації

Державне освітня установавищого професійної освіти

Московська академія комунального господарствата будівництва

Факультет інженерних систем та екології

Кафедра теплогазопостачання та вентиляції

Курсовий проект

дисципліна: Теплогенеруючі установки

на тему: Тепловий розрахунок котла ДЕ16 – 14ГМ

Москва, 2011

Вступ

Газомазутний вертикально-водотрубний паровий котел типу ДЕ16 т/год призначений для вироблення насиченої та слабоперегрітої пари, що йде на технологічні потреби промислових підприємств, у системи опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Камера опалення котла розміщується збоку від конвективного пучка, утвореного вертикальними трубками, розвальцованими верхньому і нижньому барабанах. Ширина камери згорання по осях бічних екранних труб - 1790 мм. Основними складовими частинамикотлів є верхній та нижній барабани, конвективний пучок, фронтовий, бічний та задній екрани, що утворюють топкову камеру. Труби правого бічного екрану, що утворює також підлогу і стелю камери топки, вводяться безпосередньо у верхній і нижній барабани. Труби фронтового екрану розвальцьовані у верхньому та нижньому барабанах. Діаметр верхнього та нижнього барабанів 1000 мм. Відстань між барабанами по вертикалі 2750 мм. Довжина циліндричної частини барабанів – 7500 мм. Для доступу всередину барабанів у передньому та задньому днищі кожного з них є спеціальні лази. Матеріал барабанів для котлів з робочим тиском 1,36 МПа та 2,36 МПа сталь 16ГС, товщина стінки відповідно 13 та 22 мм. У водяному просторі верхнього барабана знаходиться живильна труба та труба для введення фосфатів, у паровому обсязі - сепараційні пристрої. У нижньому барабані розміщуються перфоровані труби для продування, пристрій для парового прогрівання води в барабані при розпалюванні та патрубки для спуску води.

Котли паропродуктивністю 16 т/год має безперервне продування з другого ступеня випаровування (солоний відсік) верхнього барабана і періодичне продуванняз нижнього барабана нижнього колектора заднього екрана у разі наявності. Казани ДЕ16-14ГМ виконані з двоступінчастою схемою випаровування. У другий ступінь випаровування за допомогою поперечних перегородок в барабанах включена задня частина правого та лівого екранів топки, задній екран та частина конвективного пучка, розташованого в зоні з більш високою температуроюгазів. Живлення другого ступеня випаровування здійснюється з першого по перепускній трубі діаметром 108 мм, що проходить через поперечну розділову перегородку верхнього барабана. Контур другого ступеня випаровування має опускні труби, що не обігріваються, діаметром 159x4,5 мм. Опускною ланкою циркуляційних контурів котлів і першого ступеня випаровування є останні по ходу газів найменш обігріваються ряди труб конвективного пучка. Конвективний пучок від камери топки відокремлений газощільною перегородкою, в задній частині якої є вікно для входу газів в пучок. Перегородка виконана з впритул поставлених (S=55 мм.) і зварених між собою труб діаметром 51 х 2,5 мм. При введенні барабани труби розводяться в два ряди. Місця розведення ущільнюються металевими проставками та шамобетоном. Вихід димових газів із котлів здійснюється через вікно у лівій бічній стінці в кінці конвективного пучка. Усі типорозміри котлів мають однакову циркуляційну схему. Контур бічних екранів та конвективного пучка замкнуті безпосередньо на барабан.

Пароперегрівач вертикальний, що дренується з двох рядів труб діаметром 51 х 2,5 мм.

Обмуровка фронтової стіни виконана з шамотної цегли товщиною 125 мм і декількох шарів ізоляційних плит товщиною 175 мм, загальна товщина обмуровки фронтової стіни 300 мм. Загальна товщина обмурівки складає 265 мм. для зменшення присосів газовий тракт котла зовні ізоляції покривається листовою металевою обшивкою товщиною 2 мм, яка приварена до обв'язувального каркаса.

Як хвостові поверхні нагріву котлів застосовуються чавунні економайзери з труб ВТІ.

Казани обладнані стаціонарними обдувними апаратами, розташованими від них з лівого боку. Для обдування котлів використовується насичена або перегріта пара тиском не менше 0,7 МПа.

Кожен котел ДЕ має два пружинні запобіжні клапани, один з яких є контрольним.

Діапазон регулювання навантажень 20-100% номінальною паропродуктивністю. Допускається робота із навантаженням 110% номінальної паропродуктивності.

Вихідні дані

Паропродуктивністю - 16 т/год (4,44 кг/с)

Тиск – 1,4 МПа (14 атм)

Температура живильної води – 95°С

Вид палива – мазут малосірчистий.

Температура повітря на вході в котел

Теплоємність повітря при -

Температура газів - 200°С

Сухий залишок вихідної води – 400 мг/кг

Відсоток повернення конденсату – 50 %.

Конструктивні характеристикикотельного агрегату ДЕ16-14ГМ:

Обсяг топки за кресленнями

Повна поверхня стін топки за кресленнями

Променева сприймаюча поверхня топки

Діаметр труб конвективу

Крок труб поперечний

Крок труб поздовжній

Середня висота труб

Ширина газоходу

Середня висота газоходу

Число труб у ряді газоходу

Число рядів труб газоходу

Переріз для проходу газів газоходу

Поверхня нагріву пучка

1.
Розрахунок обсягів повітря та продуктів згоряння

Нижча теплотворна здатністьрідкого палива:

Теоретична кількість повітря, необхідна для спалювання 1 мі палива:

Теоретична кількість продуктів згоряння при спалюванні рідкого палива при коефіцієнті надлишку повітря :

Трихатомних газів:

двоатомних газів:

водяної пари:

При коефіцієнті надлишку повітря >1

Значення коефіцієнта надлишку повітря в топці:

Газохід котла:

Економайзер:

Об'єм надлишкового повітря в продуктах згоряння по елементах котла складе:

Газохід

Економайзер

Надлишковий об'єм водяної пари в продуктах згоряння за елементами котла:

Газохід

Економайзер

Справжній сумарний обсяг димових газів за елементами котла:

Газохід

Економайзер

Об'ємна частка триатомних газів за елементами котла:

Газохід

Економайзер

Об'ємна частка водяної пари за елементами котла:

Газохід

Економайзер

Сумарна об'ємна частка за елементами котла:

Газохід

Економайзер

2. Ентальпія повітря та продуктів згоряння

де , , , - питомі теплоємності відповідно тритомних газів, водяної пари, двоатомних газів (азоту) і повітря, ,, їх значення наведені в таблиці.

Ентальпія повітря на вході в котел:

Ентальпія теоретично необхідного обсягу повітря.

Топкова камера:

Газохід котла:

Економайзер:

Ентальпія теоретично необхідного обсягу продуктів згоряння.

Топкова камера:

Газохід котла:

Економайзер:

Ентальпія продуктів згоряння при надлишку повітря.

де - ентальпія надлишкового повітря при температурі, що відповідає температурі продуктів згоряння.

Топкова камера:

Газохід котла:

Економайзер:

3. Розрахунковий тепловий баланс та витрата палива

Тепловим балансом котельного агрегату називають рівність між теплотою, що надійшла в нього, і сумою виробленої корисної теплоти і теплоти, витраченої на покриття теплових втрат. Теплу, що надійшла в котельний агрегат, називають теплотою, що розташовується.

де - нижча теплота згоряння робочої маси палива, кДж/кг;

Теплота, внесена в котельний агрегат повітрям під час підігріву його поза агрегатом, кДж/кг:

де - Коефіцієнт надлишку повітря;

Тепловміст теоретично необхідної кількості повітря на вході в котельний агрегат та холодного повітря, кДж/кг;

Фізична теплота, внесена паливом, кДж/кг:

де - питома теплоємністьробочого палива, кДж/(кг К);

Температура палива, єС, (для мазуту приймається залежно від його в'язкості 90-130 єС:

Теплота, що вноситься в агрегат при паровому розпилюванні рідкого палива, кДж/кг:

де - ентальпія пари, що йде на розпилення палива, кДж/кг.

На котлах серії ДЕ встановлені газомазутні пальники типу ГМГм, з паромеханічним розпорошенням з незначною витратою пари, тому величиною можна знехтувати.

Тепловий баланс складається для котельного агрегату на 1 кг рідкого або 1 м3 газоподібного палива за нормальних умов.

Рівняння теплового балансу:

де - Корисна теплота, вироблена котельним агрегатом, кДж/кг;

Втрата теплоти з продуктами горіння, що йдуть, кДж/кг:

де - ентальпія газів, що визначається, h-t діаграмі, При відповідних значеннях коефіцієнта надлишку повітря за котлом обраної температури газів, що йдуть, кДж/кг;

Ентальпія теоретично необхідного обсягу холодного повітря, що визначається при температурі повітря, що надходить у котел.

Втрата теплоти від хімічної неповноти згоряння, кДж/кг;

Втрата теплоти від механічної неповноти згоряння має місце тільки при спалюванні твердого палива;

Втрата теплоти в довкілля (від зовнішнього охолодження), кДж/кг;

Фізична теплота внесена паливом при спалюванні палива. Можна не враховувати.

Розрахунок теплового балансу котельного агрегату.

Ентальпія повітря на вході в котел при теплоємності повітря на вході в котел:

Ентальпія газів:

Втрати тепла з газами, що йдуть:

Втрати тепла від хімічної теплоти згоряння за нормативним методом:

Втрати тепла від механічного недопалу за нормативним методом:

Втрати тепла від втрат у довкілля за нормативним методом:

Сума теплових втрат:

ККД котла:

Розрахунок палива.

Паропродуктивність котла - .

Температура живильної води на вході у водяний економайзер:

Ентальпія живильної води на вході у водяний економайзер:

Ентальпія пари за котлом:

Корисна потужність котла:

Витрати палива:

Коефіцієнт збереження тепла в топці:

4. Перевірочний розрахунок камери згоряння

Перевірочний розрахунок топки котельного агрегату провадиться з метою визначення параметрів, що характеризують теплові режими роботи топки. Перевіряється відповідність температури продуктів згоряння на виході з топки умов експлуатації.

Температура газів:

Повна площа стін топки (сумарна площа всіх поверхонь, що обмежують об'єм камери топки (екранованих і неекранованих стін, склепіння, вихідного вікна, підлоги і т.д.)):

Площа променевосприймаючої поверхні топки:

Об'єм камери згоряння:

Ступінь екранування топки:

повітря згоряння тепловий котел

Коефіцієнт забруднення або закриття екранів (враховує зниження тепловосприйняття екранів внаслідок їх забруднень або закриття вогнетривкою масою їхньої поверхні):

Середнє значення коефіцієнта теплової ефективності всієї топки:

Параметр поля температур у топці:

Ефективна товщина випромінюючого шару:

Корисне тепловиділення в топці:

Теоретична (адіабатна) температура горіння по графіку h-tдіаграми:

Середня сумарна теплоємність продуктів згоряння:

де - ентальпія продуктів згоряння на виході з топки при прийнятій температурізгоряння за топкою з наступним уточненням.

Тиск в камері топки (для топок, що працюють без наддуву) приймається - .

Сумарний парціональний тиск триатомних газів у топці:

Об'ємна частка водяної пари топки - :

Ступінь чорноти частини полум'я, що не світиться:

де , - Вміст вуглецю і водню в робочій масі рідкого палива;

Коефіцієнт надлишку повітря у топці.

Коефіцієнт ослаблення світиться частиною газомазутного полум'я:

Ступінь чорноти частини полум'я, що світиться:

Ступінь чорноти топки.

де - коефіцієнт заповнення об'єму топки полум'ям, що світиться (залежить від теплової напруги об'єму топки і виду стисливого палива, так, для незалежно від навантаження для рідкого палива. При , для рідкого палива).

При значенні коефіцієнт:

Так як різниця розрахункової температури і попередньо задали більше 50єС, проводиться повторний розрахунок, задавшись отриманим розрахунковим значенням.

Середня сумарна теплоємність продуктів згоряння:

Коефіцієнт ослаблення променів триатомними газами:

Коефіцієнт ослаблення променів частиною топкового середовища, що не світиться:

Ступінь чорноти частини полум'я, що не світиться:

Коефіцієнт ослаблення променів сажистими частинками:

Коефіцієнт ослаблення світиться частиною газомазутного полум'я:

Ступінь чорноти частини полум'я, що світиться:

Ступінь чорноти топки.

де - ефективний ступінь чорноти топки:

Розрахункова температура газів на виході з топки:

Температура потрапляє до інтервалу, вважаємо її дійсною.

Ентальпія продуктів згоряння на виході з топки

Тепло, передане випромінюванням:

Питоме навантаження променевосприймаючої поверхні нагріву:

5. Повірочний тепловий розрахунок конвективних поверхонь нагрівання

Задаємося двома значеннями температур продуктів згоряння при коефіцієнті надлишку повітря в газоході котла:

Теплота, віддана продуктами згоряння:

де – коефіцієнт збереження тепла;

присос повітря в конвективну поверхню нагріву, що визначається як різниця коефіцієнтів надлишку повітря на вході та виході з неї;

ентальпія повітря, що присмоктується в конвективну поверхню, при температурі повітря;

Ентальпія продуктів згоряння перед поверхнею нагрівання при ;

Ентальпія продуктів згоряння після розрахункової поверхні нагріву, що визначається для двох попередньо прийнятих температур після конвективної поверхні нагріву:

Температурний напір у газоході:

де - Температура продуктів згоряння перед розрахунковим газоходом;

- Температура охолоджуючого середовища, для парових котлів приймається рівною температурі кипіння води при дійсному тиску в котлі (Додаток 1 - таблиця насиченої водяної пари).

Середня температура продуктів згоряння в газоході:

Середня швидкість продуктів згоряння в газоході:

де - витрати палива;

- дійсний сумарний обсяг димових газів у газоході, що утворюється при згорянні 1 кг рідкого палива при відповідному коефіцієнті надлишку повітря;

- площа живого перерізу для проходу продуктів згоряння при поперечному обмиванні гладких труб.

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від продуктів згоряння до поверхні нагріву:

де - поправка на число рядів труб у процесі продуктів згоряння, визначається при поперечному омиванні коридорних пучків по номограмі (Рис.3 «Навчально-методичного посібника до виконання курсової роботи»);

Поправка на компонування пучка визначається за номограмою (Рис.3 «Навчально-методичного посібника для виконання курсової роботи»):

Коефіцієнт, що враховує вплив зміни фізичних параметрів потоку, визначається при поперечному омиванні коридорних пучків за номограмою (Рис.3 «Навчально-методичного посібника для виконання курсової роботи»):

при - ,

при - ;

Коефіцієнт тепловіддачі, що визначається за номограмою (Рис.3 «Навчально-методичного посібника для виконання курсової роботи»):

при - ,

при - .

Товщина випромінюючого шару для гладкотрубних пучків:

Тиск у газоході (для котлів, які працюють без наддуву) приймається - .

Сумарна об'ємна частка триатомних газів - .

Сумарний парціональний тиск триатомних газів у газоході:

Коефіцієнт ослаблення триатомними газами:

Сумарна оптична товщина:

Ступінь чорноти газового потоку:

Температура забрудненої стінки:

де - Температура охолоджуючого середовища, для парових котлів приймається рівною температурі кипіння води при дійсному тиску в котлі (Додаток 1 - таблиця насиченої водяної пари). і - ентальпія продуктів згоряння після розрахованої поверхні нагріву при при

Постачаються котли ДЕ блоком, що включає верхній та нижній барабани з внутрішньобарабанними пристроями, трубну систему екранів та конвективного пучка, опорну раму, ізоляцію та обшивку.

Технічна характеристика парових котлів ДЕ з газомазутними топками

Опис котла ДЕ

Топкова камера котлів ДЕ розміщується збоку від конвективного пучка, обладнаного вертикальними трубами, розвальцьованими у верхньому та нижньому барабанах. Основними складовими частинами котлів ДЕ є верхній та нижній барабани, конвективний пучок, фронтовий та бічний екрани, що утворюють топкову камеру.

У котлів паропродуктивністю до 4 т/год (ДЕ 4 14) діаметр верхнього та нижнього барабанів 700 мм, у решти - 1000 мм. Відстань між барабанами відповідно 1700 і 2750 мм (максимально можлива за умовами транспортування блоку по залізниці). Для доступу всередину барабанів у передньому та задньому днищах кожного з них є лазові затвори. Виготовляються барабани для котлів ДЕ з робочим тиском 1,4 і 2,4 МПа абс зі сталі 16ГС або 09Г2С і мають товщину стінки відповідно 13 та 22 мм.

Котли продуктивністю 4; 6,5 і 10 т/год (ДЕ 4, ДЕ 6 5, ДЕ 10) виконані з одноступінчастою схемою випаровування. У котлах продуктивністю 16 і 25 т/год (ДЕ 16, ДЕ 25) застосовано двоступінчасте випаровування. У другий ступінь випаровування винесена задня частина екранів топки та частина конвективного пучка, розташована в зоні з вищою температурою газів. Контури другого ступеня випаровування мають опускну систему, що не обігрівається.

Пароперегрівач котлів ДЕ продуктивністю 6,5 та 10 т/год виконаний змійниковим із труб. На котлах продуктивністю 16 і 25 т/год пароперегрівач - вертикальний, що дренується з двох рядів труб.

Як хвостові поверхні нагрівання котлів ДЕ застосовуються сталеві або чавунні економайзери.

Котли ДЕ обладнані системами очищення поверхонь нагріву.

Нерухомими опорами казанів ДЕ є передні опори нижнього барабана. Середні та задні опори нижнього барабана рухливі та мають овальні отвори для болтів, якими кріпляться до опорної рами на період транспортування.

Кожен котел ДЕ має два пружинні запобіжні клапани, один з яких є контрольним. На котлах без пароперегрівача обидва клапани встановлюються на верхньому барабані котла і будь-який може бути обраний як контрольний. На котлах ДЕ з пароперегрівачем контрольним клапаном є клапан вихідного колектора перегрівача.

Номінальна паропродуктивність та параметри пари, що відповідають ГОСТ 3619-82, забезпечуються при температурі живильної води 100оС при спалюванні палив: природного газуз питомою теплотою згоряння 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м 3 ) та мазуту марок М40 та М100 за ГОСТ 10588-75.

Діапазон регулювання 20-100% від номінальної паропродуктивності. Допускається короткочасна робота із навантаженням 110%. Підтримка температури перегріву у котлів ДЕ з пароперегрівачами забезпечується в діапазоні навантажень 70-100%.

Котли ДЕ-4-14ГМ; ДЕ-6,5-14ГМ; ДЕ-10-14ГМ; ДЕ-16-14ГМ; Де-25-14ГМ можуть працювати в діапазоні тисків 0,7-1,4 МПа. Котли ДЕ-10-24ГМ; ДЕ-16-24ГМ; ДЕ-25-24ГМ – в діапазоні тисків 1,8-2,4 МПа без зміни паропродуктивності.

У котельнях, призначених для виробництва насиченої пари без пред'явлення жорстких вимог до її якості, паропродуктивність котлів типу ДЕ при зниженому до 0,7 МПа тиск може бути прийнята такий же, як і при тиску 1,4 МПа.

Для котлів ДЕ пропускна здатність запобіжних клапанів відповідає номінальній продуктивності котла при тиску не нижче 0,8 МПа абс.

Норми якості поживної води та пари повинні відповідати вимогам, що регламентуються Правилами Держгіртехнагляду Росії.

Середній термін служби котлів ДЕ між капітальними ремонтамипри числі годинника використання встановленої потужності 2500 год/р - 3 роки, середній термін служби до списання - 20 років.

Котли ДЕ випускаються наступних типорозмірів:

ДЕ 4-14 ГМ-О
ДЕ 6,5-14 ГМ-О
ДЕ 10-14 ГМ-О
ДЕ 16-14 ГМ-О
ДЕ 25-14 ГМ-О

Може мати літеру ГМ - вид палива - газомазутний
Або ГМ-О-котел газомазутний в обшивці та ізоляції. Котли парові ДЕ - це котли, що працюють на рідкому паливі з бічним розташуванням барабанів і, як сказано вище, D-подібною топкою повністю екранованою. Паропродуктивністю від 4 до 25 тонн пари/годину, тиском 1,4 МПа і температурою перегрітої пари 194 `C. Можлива комплектація пароперегрівачем. Характеристики котла можуть досягати тиску до 2,4 МПа і температурі до 380 `C. Казани даної серії мають можливість переведення у водогрійний режим.
Топкова камера котлів ДЕ розміщується збоку від конвективного пучка, обладнаного вертикальними трубами, що розвальцьовані у верхньому та нижньому барабанах. Основними складовими частинами котлів є верхній та нижній барабани, конвективний пучок, фронтовий та бічний екрани, що утворюють топкову камеру.
У котлів даної серії діаметр верхнього та нижнього барабанів 1000 мм. Відстань між барабанами відповідно 2750 мм (максимально можлива за умовами транспортування блоку залізницею). Для доступу всередину барабанів у передньому та задньому днищах кожного з них є лазові затвори (лази). Виготовляються барабани для котлів з робочим тиском 1,4 та 2,4 МПа зі сталі 16ГС або 09Г2С і мають товщину стінки відповідно 14 та 24 мм.
Котли продуктивністю 4; 6,5 та 10 т/год виконані з одноступінчастою схемою випаровування. У котлах продуктивністю 16 та 25 т/год застосовано двоступінчасте випаровування. У другий ступінь випаровування винесена задня частина екранів топки та частина конвективного пучка, розташована в зоні з вищою температурою газів. Контури другого ступеня випаровування мають опускну систему, що не обігрівається.
Пароперегрівач котлів продуктивністю 4; 6,5 та 10 т/год виконаний змійовиком з труб. На котлах продуктивністю 16 і 25 т/год пароперегрівач - вертикальний, що дренується з двох рядів труб.
Розшифровка типорозміру казана. ДЕ 10-14-250 ГМ-О:

10-потужність-10 тонн пари/год.
14-тиск-1,4 МПа.
250-температура перегрітої пари-250 `C
ГМ-вид палива: ГМ-рідке паливо (газ, мазут і т.д.), О-котел в обшивці та ізоляції.

Паровий котел ДЕ-16-14ГМ-О - газомазутний, вертикально-водотрубний паровий котел з природною циркуляцією, основними елементами якого є барабан верхній, нижній барабан, а також екранована топкова камера і конвективний пучок.

Технічні характеристики котла ДЕ-16-14ГМ-О

Базова комплектація у зборі:

Блок котла в зборі в обшивці та ізоляції

Сходи та майданчики

Пальник ГМ-10

Додаткова комплектація:

У казані ДЕ-16-14ГМ-О застосовується одноступенева система випаровування. Вода циркулює наступним чином: живильна вода підігріта подається у верхній барабан під рівень води. У нижній барабан вода надходить екранними трубами. З нижнього барабана вода надходить у конвективний пучок, під нагріванням перетворюючись на пароводяну суміш, піднімається у верхній барабан.

Основними складовими частинами котла ДЕ-16-14ГМ-О є верхній та нижній барабани, конвективний пучок і утворюють топкову камеру: лівий топковий екран, газощільна перегородка, правий бічний екран, труби екранування фронтової стінки топки та задній екран.

Труби перегородки і правого бічного екрану, що утворює також під стелю топкової камери, вводяться безпосередньо у верхній і нижній барабани. Кінці труб заднього екрану котла ДЕ-16-14ГМ-О приварюються до верхнього та нижнього колекторів. Труби фронтового екрану котла приварюються до колекторів.

Для спалювання топкового мазуту та природного газу на котел ДЕ-16-14ГМ-О встановлюється газомазутний пальник ГМ-10.

Барабани котла ДЕ-10-16-14ГМ-О:

Верхній барабан котла ДЕ-16-14ГМ-О

Нижній барабан котла ДЕ-16-14ГМ-О

Лаз котла ДЕ-16-14ГМ-О

Трубна система котла ДЕ-16-14ГМ-О:

Екранні труби котла ДЕ-16-14ГМ-О

Конвективні (кип'ятільні) труби котла ДЕ-16-14ГМ-О

Труби опускні та перепускні ДЕ-16-14ГМ-О

Колектор верхній казана ДЕ-16-14ГМ-О

Колектор нижній казана ДЕ-16-14ГМ-О

Арматура та водовказівні приладидо котла ДЕ-16-14ГМ-О

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральна Державна Бюджетна Загальноосвітня Установа

Вищої Професійної Освіти

Магнітогорський Державний Технічний Університет ім.Г.І. Носова»

(ФДБОУ ВПО «МДТУ»)

Кафедра

курсова робота

з дисципліни: «Теплогенеруючі установки»

на тему: «Тепловий розрахунок котла ДЕ-16-14ГМ»

Виконавець: Півкін А.А., студент 4 курсу, групи СО-12

Керівник: Трубіцин Г.М., канд. техн. наук., доцент

Робота допущена до захисту «20г.

(Підпис)

Робота захищена «20г. з оцінкою

(Підпис)

Магнітогорськ 2016

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральна державна бюджетна освітня установа

вищої професійної освіти

«Магнітогорський державний технічний університет

Їм. Г. І. Носова»

(ФДБОУ ВПО «МДТУ»)

Кафедра «Теплогазопостачання, вентиляція та

Водопостачання, водовідведення»

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

Студенту

(прізвище ім'я по батькові)

Вихідні дані:

Терміни здачі: « » 20 г

Керівник: //

Завдання отримав: //

(підпис) (розшифрування підпису)

Магнітогорськ 2016

ЗАВДАННЯ

Необхідно провести перевірочний розрахунок котельного агрегату типу ДЕ-16 з елементами конструктивного розрахунку окремих поверхонь нагріву (водяного економайзера). Основною метою перевірочного розрахунку є визначення основних показників роботи котельного агрегату, а також конструктивних заходів, що забезпечують високу надійність та економічність його експлуатації за заданих умов.

ВИХІДНІ ДАНІ

Котельний агрегат ДЕ-16-14 ГМ на газовому та рідкому паливі, марки ГМ (газо-мазутний пальник), РФ, саратівська обл., природний газ із газопроводу Саратов - Горький.

Таблиця 1

Конструктивні характеристики парового казана типу ДЕ-16-14 ГМ

Бійського котельного заводу

№	найменування показника	Значення
	Паропродуктивність,
	Тиск пари на виході з котла (кгс/см 2)
	Температура пари,
	Температура живильної води
	Температура топкових газів, що відходять,
	Вид розрахункового палива	Природний газ
	Витрати палива
	Тип топкового пристрою	ТЛЗМ
	Площа поверхні дзеркала горіння, м 2	6,39
	Об'єм камери згоряння, м 3	22,5
	Радіаційна площа поверхні нагріву, м 2	30,3
	Площа поверхні нагріву конвективного пучка, м 2	207,3
	Зовнішній діаметртруб конвективного пучка, м	0,051
	Поперечний крок труб, м	0,11
	Поздовжній крок труб, м	0,09
	Число рядів труб, шт
	Довжина однієї труби водяного економайзера, м	1,5
	ККД котла брутто,
	Габаритні розміри котла мм: довжина ширина висота	8655 5205 6050

Таблиця 2

Робоча маса палива

ПРИСТРІЙ І РОБОТА КОТЛА ДЕ-16-14 ГМ

2.1.Загальний відкотла

Креслення поздовжнього розрізу котла ДЕ-16 наведено у додатку 1.

2.2. Опис

Паровий котел ДЕ-16-14 ГМ газомазутний вертикально-водотрубний з природною циркуляцією типу Е (ДЕ) продуктивністю - 16 тон насиченої пари (194 °С) за годину, що використовується на технологічні потреби промислових підприємств, у системах опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Топкова камера котла ДЕ у вигляді латинської "D" утворена екранними трубами, що розміщується з права від конвективного пучка, обладнаного вертикальними трубами, що розвальцьовані у верхньому та нижньому барабанах. Основними складовими частинами котла ДЕ-16-14ГМ є верхній та нижній барабани, трубна система котла ДЕ складається з конвективного пучка, заднього фронтового та бокового екрану, що утворюють топкову камеру котла ДЕ-16-14 ГМ.

Котел ДЕ-16 14 ГМ паропродуктивністю до 16 т/год з діаметром верхнього та нижнього барабанів – 1000 мм. Відстань між барабанами відповідно 1700 мм та 2750 мм (максимально можлива за умовами транспортування блоку залізницею). Для доступу всередину барабанів у передньому та задньому днищах кожного з них є лази із затворами (кришка лаза). Виготовляються барабани для котлів з робочим тиском 1,4 МПа (АБС) зі сталі 16ГС або 09Г2С і мають товщину стінки відповідно 13 мм.

Паровий котел ДЕ-16 14 ГМ продуктивністю 16 і 25 т/год з двоступінчастою схемою випаровування. У другий ступінь випаровування винесена задня частина екранів топки та частина конвективного пучка, розташована в зоні з вищою температурою газів. Контури другого ступеня випаровування мають опускну систему, що не обігрівається.

На котлах продуктивністю 16 і 25 т/год пароперегрівач - вертикальний, що дренується з двох рядів труб.

Поставляються котел ДЕ-16-14 ГМ як блоком, так і розсипом; верхній та нижній барабани з внутрішньобарабанними пристроями, трубну систему екранів та конвективного пучка (у разі потреби – пароперегрівач), опорну раму, ізоляцію та обшивку.

Як хвостові поверхні нагрівання котлів застосовуються сталеві БВЕС або чавунні ЕБ економайзери.

Паровий котел ДЕ 16 14 ГМ обладнано системами очищення поверхонь нагріву із застосуванням ГУВ (генератор ударних хвиль).

Нерухомими опорами казанів є передні опори нижнього барабана. Середні та задні опори нижнього барабана рухливі та мають овальні отвори для болтів, якими кріпляться до опорної рами на період транспортування.

Котел ДЕ-16-14 ГМ має два пружинні запобіжні клапани 17с28нж, один з яких є контрольним. На котлах без пароперегрівача обидва клапани встановлюються на верхньому барабані котла і будь-який може бути обраний як контрольний. На котлах із пароперегрівачем контрольним клапаном є клапан вихідного колектора перегрівача.

Номінальна паропродуктивність та параметри пари (відповідні ГОСТ 3619-82) забезпечуються при температурі поживної води 100°С при спалюванні палив: природного газу з питомою теплотою згоряння 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 к0/кг за ГОСТ 10588-75.

Діапазон регулювання 20-100% від номінальної паропродуктивності. Допускається короткочасна робота із навантаженням 110%. Підтримка температури перегріву котлів з пароперегрівачами забезпечується в діапазоні навантажень 70-100%.

Котел ДЕ-16-14 ГМ може працювати у діапазоні тисків 0,7-1,4 МПа.

У котельнях, призначених для виробництва насиченої пари без пред'явлення жорстких вимог до її якості, паропродуктивність котлів типу Е (ДЕ) при зниженому до 0,7 МПа тиск може бути прийнята такий же, як і при тиску 1,4 МПа.

Для котла ДЕ-16-14 ГМ пропускна здатність запобіжних клапанів 17x28нж відповідає номінальній продуктивності котла при тиску не нижче 0,8 МПа (абс).

Норми якості поживної води та пари повинні відповідати вимогам, що регламентуються правилами. Федеральною службоюз екологічного, технологічного та атомного нагляду» Росії.

Середній термін служби котлів між капітальними ремонтами при числі годинників використання встановленої потужності 2500 год/г - 3 роки, середній термін служби до списання не менше - 20 років.

Паровий котел ДЕ-16-14 ГМ, може використовуватися як водогрійний (за технічною документацією підприємства).

2.3.Трубна система котла ДЕ-16-14 ГМ

Конвективні труби ДЕ-16-14 ГМ та екранні труби ДЕ-16 14 ГМ виготовляються виключно з безшовної котлової труби діаметром 51 мм товщина стінки 2,5 мм. Оскільки зварний шов може стати концентратором внутрішньої напруги та призвести до зниження корозійної стійкості, міцності і навіть до руйнування виробу. Виробляється котлова котла методом холодного або гарячого деформування, що забезпечує відмінний за якістю і довговічністю результат. Для конвективної труби ДЕ-16-14 ГМ та екранної труби ДЕ-16 14 ГМ застосовується ГОСТ 8734-75 або ГОСТ 8731-74 (марки сталі: Ст10, Ст15, Ст20, Ст25 та товщиною стінки відповідно від 2,5 до 13 мм) . Як правило, конвективні труби ДЕ-16-14 ГМ та екранні труби ДЕ-16 14 ГМ експлуатуються в умовах високих та надкритичних параметрів пари. У такому випадку використовується підвид котельного трубопрокату: труби для парових котлів, вони якнайкраще задовольняють даним умовам. Труби для трубної системи котла ДЕ-16 14 ГМ виготовляються методом гарячої прокатки на безперервному стані та методом гарячого пресування, що забезпечує відмінний результатза будь-якої температури. Топкова камера котла ДЕ-16 14 ГМ сформована з екранних труб розвальцьованих у верхньому та нижньому барабані котла ДЕ-16 14 ГМ у вигляді латинської літери "D".

2.4. Барабан котла ДЕ-16

Барабан котла ДЕ-16 робочий тиск 1,4 МПа, виготовляється із сталі 16ГС, 09Г2С, стінка товщиною 13 та 22 мм відповідно. Технологія виготовлення барабанів котла ДЕ-16-14 аналогічна спочатку заводської технології; розкрій листового металу, обробка кромки листа під зварювання, прокатка листів вальцями для отримання обічанок майбутнього барабана котла ДЕ-16 14 ГМ, зварювання обічаків і денців під флюсом із застосуванням зварювального автомата, свердління отворів під котлову трубу ø 51 мм, методом фрез отвори, що при вальцювання труби в барабані при монтажі котла ДЕ-16-14 ГМ, дає більше надійне з'єднанняпід час перевірки гідравлічним випробуванням котла ДЕ-16 14 ГМ. Контроль зварних швів забезпечується за рахунок провидіння ультразвукової діагностикибарабана котла ДЕ-16 14 ГМ. Як готовому виробубарабану котла ДЕ-4 присвоюється і набивається заводський номер, ставляться тавра з додатком сертифіката та дозволу на застосування "РОСТЕХНАДЗОРУ". Для огляду барабанів котлів ДЕ та розташованих у них пристроїв, а також для чищення труб шарошками на задніх днищах розташовані лази; у котлів ДЕ-16 та ДЕ-10 з довгим барабаном, є ще лаз на передньому днищі верхнього барабана.

На верхній утворюючій верхнього барабана котла ДЕ-16-14 приварені патрубки для встановлення запобіжних клапанів, головного парового вентиля або засувки, вентилів для відбору проб пари, відбору пари на власні потреби (обдування).

У водяному просторі верхнього барабана котла ДЕ-16 знаходиться живильна труба, у паровому об'ємі барабана – паросепараційний пристрій. У нижньому барабані котла ДЕ-16 14 ГМ розміщується перфорована труба для продування, пристрій для прогрівання барабана при розпалюванні (для котлів продуктивністю від 16 т/год і вище) і штуцер для спуску води.

Для спостереження за рівнем води у верхньому барабані котла ДЕ-16 встановлюються два вказівники рівня.

На передньому днищі верхнього барабана котла ДЕ-16 встановлено два штуцери для відбору імпульсів рівня води на автоматику котла.

2.5. Автоматика котла ДЕ-16-14 ГМ

Функції автоматики котла:

1.Вимірювання та сигналізація: автоматики котла ДЕВ-16 14 ГМ із застосуванням світлової та звукової сигналізаціїу разі відхилення технологічних параметрів від норми.

2. Розпалювання та зупинка котла: автоматика водогрійного котла ДЕ-16 14 ГМ в автоматичному режимі проводить розпалювання та зупинка котла, без участі обслуговуючого персоналущо відповідає вимогам правил ПБ 12-529-03.

3.Регулювання процесу горіння: автоматичне регулюванняподачі палива в топку казана залежно від температури води на виході з казана;

4.Розрядження: автоматика котла ДЕВ 16 14 ГМ забезпечує регулювання розрідження в топці котла, співвідношення «паливо-повітря» за допомогою МЕО або частотних перетворювачіввстановлених на вентиляторі (ВДН) та димососі (ДН).

5.Захист: автоматика водогрійного котла ДЕ-16 14 ГМ забезпечує зупинку котла у разі зміни заданих технологічних параметрів:

● при підвищенні температури води на виході з котла,

● при зниженні тиску повітря,

● при відхиленні тиску газу перед пальником,

● при зменшенні розрідження в топці котла,

● при відхиленні тиску води на виході з котла,

● при зниженні тиску палива перед пальником,

● при зниженні витрати води через котел,

● при згасанні смолоскипа пальника,

● при зникненні напруги в ланцюгах захисту,

● при аварійній зупинці вентилятора та димососу,

6.Вимірювання та сигналізація: автоматика котла ДЕВ-16-14 ГМ, забезпечує вимірювання та сигналізацію параметрів роботи котла:

● тиск води на вході в котел;

● тиск води на виході в котел,

● температура води на вході в котел,

● температура води на виході в котел,

● тиск повітря перед пальником,

● розрідження в топці котла,

● витрата води через котел,

● температура газів.

7.Управління "Верхній рівень" (опція): при оснащенні системи автоматики водогрійного котла ДЕ 16 14 ГМ керуванням засобами "верхнього рівня", реалізується;

● подання інформації про роботу котла на екран монітора комп'ютера у вигляді мнемосхем та графіків,

● керування котлом,

● архівування та реєстрація параметрів.

В автоматики котла ДЕВ-16-14 ГМ на вимогу ПБ 10-574-03, встановлений електронний самописець - чотириканальний "Термодат17М5", що фіксує першопричину аварії.

Водяний економайзер

Економайзери чавунні

Водяний економайзер являє собою трубчастий теплообмінник, в якому поживна вода перед надходженням в котел підігрівається до температури 30 - 40 про С нижче температури кипіння, щоб запобігти пароутворенню та гідравлічним ударам усередині нього. Підігрів відбувається за рахунок теплоти газів, що йдуть, тим самим підвищуючи ККД котельного агрегату.

Модифікації

приклад умовного позначеннячавунних економайзерів:

ЕБ1-300І(П) – економайзерний блок з однією колонкою, площею поверхні нагріву 300 м 2 та газоімпульсним (І) або паровим (П) очищенням.

Рис 1. Блоковий одноколонковий чавунний водяний економайзер.

А – поздовжній розріз; Б - поперечний розріз; 1 - заслінка; 2 - обдувний пристрій; 3 – чавунні оребренні труби; 4 – газохід.

У парових котлах температура теплосприймаючої стінки по всьому агрегату майже однакова і трохи перевищує температуру кипіння. У міру підвищення тиску пари температура стінки підвищується, що призводить до підвищення температури газів. Випускати в атмосферу гази із такою високою температурою нераціонально. До пристроїв, призначених вирішити цю проблему, належать економайзер.

Економайзери чавунні блокові використовуються як хвостові поверхні нагрівання парових стаціонарних котлів типів ДЕ, КЕ і ДКВР.

Економайзери встановлюються індивідуально на котел або групу котлів. низького тиску(до 2,4 МПа) та малої потужностіі можуть відключатися від котлів як газовим, так і водяним трактом.

Економайзери даного типу виконують із чавунних ребристих труб із фланцями, які з'єднують між собою за допомогою чавунних калачів (дуг). Довжина ореброваних чавунних трубекономайзер складає 2 або 3 м, діаметр труб - 76х8 мм, приєднувальний фланець квадратний розміром 150 х 150 мм. Повна площа поверхні нагрівання труби становить відповідно 2,95; 4,49 м2.

Мал. 2. Деталі чавунного водяного економайзера.

А- Ребриста труба; Б- З'єднання труб за допомогою калача (дуги).

Число труб у пакеті в горизонтальній площині визначається виходячи зі швидкості продуктів згоряння, зазвичай, в діапазоні 6-9 м/с; число горизонтальних рядів визначається необхідною загальною поверхнею нагріву.

Вода рухається послідовно по всіх трубах знизу догори, а продукти згоряння проходять через зазори між ребрами труб зверху донизу. При такій схемі руху води (підйомному) забезпечується найкраще видаленняповітряних бульбашок. Для видалення можливих відкладень, зовнішні поверхні економайзерів періодично за допомогою обдувних апаратів піддають обдування парою (П) або стисненим повітрям(Газоімпульсна (І) очищення).

Мал. 5. Рух води та продуктів згоряння в економайзері.

Для забезпечення надійної експлуатації на вході та виході встановлюють необхідну арматуру - запобіжні клапани та запірні вентилі, термометри, манометр, спускний вентиль, Зворотній клапан, а у верхній точці економайзера – вантузи для видалення повітря.

Мал. 6. Схема включення чавунного економайзера.

1 – барабан котла;
2 – запірний вентиль;
3 – зворотний клапан;
4 – вентиль на згінній лінії; 5 – запобіжний клапан; 6 – вентиль повітряника; 7 – чавунний водяний економайзер; 8 – дренажний вентиль.

Чавунні економайзери поставляють або у вигляді окремих деталей зі складанням на місці монтажу, або у вигляді транспортабельних блоків у полегшеному обмуровуванні з металевою обшивкою.

Економайзери ЕБ2-94І(П) – ЕБ2-236І(П) поставляються одним блоком, ЕБ1-300І(П) та ЕБ1-330І(П) – двома блоками, ЕБ1-646І(П) та ЕБ1-808І(П) – трьома блоками.

Достоїнство чавунних економайзерів: застосування чавуну в поверхнях нагріву та сполучних деталях значно збільшує термін служби через стійкість його проти корозії, як по внутрішній, так і зовнішній поверхні.