- •Пояснительная записка к курсовому проекту
- •Оглавление
- •Введение
- •Расчет энтальпий продуктов сгорания.
- •Тепловой баланс котла.
- •Тепловой расчет теплообмена в топке.
- •Р асчет фестона.
- •Расчет пароперегревателя.
- •Расчет водяного экономайзера.
- •Расчет воздухоподогревателя.
- •Невязка теплового баланса:
- •Аэродинамический расчет котла.
- •Заключение
- •Список литературы
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого
Президента России Б. Н. Ельцина» (УрФУ)
Институт Уральский энергетический (УралЭНИН)
Кафедра/департамент Теплоэнергетика и теплотехника (ТиТ)
Оценка__________________
Руководитель курсового
проекта: Павлюк Е.Ю.
Члены комиссии: Прошин А.С.
Мунц В.А.
Дата защиты:_____________
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»
по теме: «Поверочный тепловой и аэродинамический расчет»
Студент Митянин А.С. ___________
(Подпись)
Группа ЭН-390011
Руководитель Павлюк Е.Ю. ___________
(Подпись)
Екатеринбург
2022
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 4
Исходные данные 7
Тепловой расчет котла 8
Аэродинамический расчет котла. 35
Заключение 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
Введение
Паровой котел ГМ-50-14 предназначен для получения перегретого пара, идущего на удовлетворение потребностей в паре промышленности, строительства и других отраслей народного хозяйства, на технологические и отопительно-вентиляционный нужды, а также для малых электростанций. Котел работает на газообразном топливе или мазуте.
Котел – однобарабанный с естественной циркуляцией, имеет П – образную схему компоновки поверхностей нагрева с вынесенным водяным экономайзером. Трубы заднего экрана в верхней части разведены в трёхрядный фестон. Радиационные поверхности нагрева закрывают все стороны топочной камеры, образуя фронтовой, задний и боковой экраны. Полная поверхность стен топки – 101 м2. К конвективным поверхностям относятся: фестон, пароперегреватель, воздухоподогреватель и водяной экономайзер. Диапазон регулирования паропроизводительности – 70-100%.
Котёл работает на уравновешенной тяге. Топочная камера полностью экранизирована трубами Ø 60×3мм (сталь 20) с шагом 70 мм. Трубы заднего и фронтового экранов в нижней части образуют под топочной камеры. В верхней части трубы заднего экрана разведены в трехрядный фестон. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров. На боковых стенках топочной камеры размещены по три основные горелки, с фронта котла - две дополнительные горелки для поддержания постоянной температуры перегрева пара при изменении вида топлива. Схема испарения - двухступенчатая, рассчитана на питательную воду с солесодержанием до 250 мг/кг.
Барабан котла внутренним 1500 мм с толщиной стенки 40 мм и длиной 8300 мм выполнен из стали 20К. В барабане размещен чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Второй ступенью испарения служат выносные циклоны 377 мм, пар из которых поступает в барабан. Питательная вода, поступающая в паровой котел, должна соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75. При работе с продувкой, принимаемой равной 3% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней ступени испарения до 5250 мг/кг и в чистом отсеке до 1250 мг/кг.
Пароперегреватель - конвективный, дренируемый, горизонтального типа, змеевиковый, расположен в конвективном газоходе по ходу пара. Выполнен из труб с коридорным расположением 32x3 мм и поперечным шагом 75 мм. Материал - сталь 20, выходные петли - из стали 12ХМ. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя. Весь пароперегреватель выполнен в одном блоке.
Водяной экономайзер - стальной, кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, выполнен из труб с шахматным расположением 28хЗ мм. Продольный шаг - 50 мм, поперечный - 70 мм. Расположен в конвективном газоходе, состоит из двух блоков. Отвод пароводяной смеси из верхнего коллектора последнего по ходу воды пакета осуществляется по четырем трубопроводам, подведенным к барабану. В горизонтальном и вертикальном направлениях змеевики пакетов экономайзера дистанционированы специальными планками и подвесками, изготовленными из жароупорной стали. В период растопки и остановки котла экономайзер может быть включен в линию рециркуляции воды, что обеспечивает его охлаждение в эти периоды.
Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трёхходовой, выполнен из труб с шахматным расположением 40x1,5 мм. Поперечный шаг труб - 56 мм, продольный - 42 мм. Воздухоподогреватель допускается устанавливать отнесенным от котла, как в здании котельной, так и за ее пределами. Расстояние между котлом и воздухоподогревателем уточняется по компоновочным чертежам.
Все конвективные поверхности, в том числе и пароперегреватель, очищаются дробью.
Каркас котла - металлический, сварной конструкции, без обшивки. Обмуровка - трехслойная, монолитная, облегченного типа, закрепляется на каркасе котла. Толщина обмуровки 215 мм, а и местах, не закрытых трубами, - 315 мм.
Котел снабжен всей необходимой регулирующей и запорной арматурой, устройствами для контроля температуры, давления пара и уровня воды в барабане.
Паровой котёл ГМ-50-14
Исходные данные
Марка котла: |
ГМ-50-14 |
|
Топливо |
Газ Безенчук-Чапаевск |
|
Паропроизводительность: |
40 |
т/ч |
Давление пара: |
4,0 |
МПа |
Температура перегретого пара |
430 |
°С |
Температура питательной воды |
145 |
°С |
Характеристики топлива:
CH4, % |
C2H6, % |
C3H8, % |
C4H10, % |
C5H12, % |
СО2, % |
N2, % |
, кДж/м3 |
42,70 |
19,60 |
12,60 |
5,10 |
1,30 |
1,00 |
16,9 |
46980 |
Объемы воздуха и продуктов сгорания:
V0 |
12,53 |
м3/м3 |
|
10,07 |
м3/м3 |
|
1,48 |
м3/м3 |
|
2,28 |
м3/м3 |
|
13,83 |
м3/м3 |
Тепловой расчет котла
Поверочный тепловой расчет котла производится для уже существующего оборудования с целью определить его основные характеристики при отклонении основных параметров от паспортных значений.
Коэффициенты избытка воздуха:
Коэффициент избытка воздуха за i-ой поверхностью теплообмена рассчитывается по формуле:
где, - коэффициент избытка воздуха в топке; – присосы воздуха в i-ой поверхности нагрева котла.
– коэффициент избытка воздуха в фестоне;
– среднее значение коэффициента избытка воздуха в фестоне;
– коэффициент избытка воздуха в пароперегревателе;
– среднее значение коэффициента избытка воздуха в пароперегревателе;
– коэффициент избытка воздуха в водяном экономайзере;
– среднее значение коэффициента избытка воздуха водяном экономайзере;
– коэффициент избытка воздуха в воздухоподогревателе;
– среднее значение коэффициента избытка воздуха в воздухоподогревателе;
Действительные объемы воздуха:
Действительный объем водяных паров в топке/фестоне:
Действительный объем азота в топке/фестоне:
Полные объемы продуктов сгорания:
Полный объем продуктов сгорания в топке/фестоне:
Аналогично для других поверхностей нагрева.
Объемные доли водяных паров:
Объемная доля водяных паров в топке/фестоне:
Аналогично для других поверхностей нагрева.
Объемные доли трехатомных газов:
Объемная доля трехатомных газов в топке/фестоне:
Аналогично для других поверхностей нагрева.
Суммарные доли водяных паров и трехатомных газов:
Суммарная доля водяных паров и трехатомных газов в топке/фестоне:
Аналогично для других поверхностей нагрева.
Таблице 1. Значения коэффициента избытка воздуха и объемов
Рассчитываемая величина |
Размерность |
Газоходы |
|||
Топка, фестон |
ПП |
ВЭК |
ВЗП |
||
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью, |
- |
1,05 |
1,1 |
1,18 |
1,24 |
Средний коэффициент избытка воздуха, ср |
- |
1,05 |
1,075 |
1,14 |
1,21 |
Объём водяных паров, |
м3/м3 |
2,290 |
2,295 |
2,308 |
2,322 |
Полный объём продуктов сгорания, Vг |
м3/м3 |
14,467 |
14,785 |
15,612 |
16,504 |
Объёмная доля трёхатомных газов, |
- |
0,067 |
0,1 |
0,095 |
0,090 |
Объёмная доля водяных паров, |
- |
0,153 |
0,155 |
0,148 |
0,141 |
Суммарная объёмная доля, rп |
|
0,22 |
0,225 |
0,243 |
0,230 |