- •Введение
- •1 Исходные данные для расчета
- •2 Расчет предвключенного испарительного пакета
- •3 Расчет пароперегревателя
- •4 Расчет испарительных секций
- •5 Расчет водяного экономайзера
- •6 Определение паропроизводительности котла и температуры перегрева пара
- •Список литературы
- •Контрольные вопросы
- •1 Для чего предназначены котлы-утилизаторы?
- •2 С какими энергетическими параметрами вырабатывается пар в котлах-утилизаторах и где он используется?
- •3 Какие существуют типы котлов-утилизаторов?
- •4 В чем состоит основное отличие газотрубных от водотрубных котлов-утилизаторов?
- •5 Какие существуют компоновки поверхностей нагрева в котлах-утилизаторах? Их преимущества и недостатки.
- •6 Привести принципиальную схему водотрубного котла-утилизатора п-образной компоновки.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Институт металлургии и материаловедения
Кафедра теплофизики и промышленной экологии
«Тепловой расчет водотрубного котла-утилизатора конвективного типа »
Выполнил: ст. гр. МТ – 082
Соколова А.Ю.
Проверил: к.т.н.,доцент
Соловьев А.К.
Новокузнецк
2011
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1 Исходные данные для расчета………………………………………………….6
2 Расчет предвключенного испарительного пакета…………………………….9
3 Расчет пароперегревателя……………………………………………………..14
4 Расчет испарительных секций………………………………………………...18
5 Расчет водяного экономайзера………………………………………………..22
6 Определение паропроизводительности котла и температуры перегрева пара…………………………………………………………………………….....26
Список литературы………………………………………………………………27
Введение
Котлы-утилизаторы предназначены для получения бестопливного пара за счёт использования тепла отходящих газов различных технологических установок, в том числе печей. В чёрной металлургии температура уходящих газов в разных печах составляет от 500°С до 1800°С. В соответствии с этим различают котлы утилизаторы радиационного, радиационно-конвективного и конвективного типов.
Котлы первых двух типов применяют при высоких температурах уходящих газов (более 900°С). Эти котлы снабжаются радиационной камерой, за которой размещается пароперегреватель, а далее конвективные испарительные поверхности. При наличии в подводимых к котлу технологических газах горючих составляющих организуется их предварительное дожигание.
Наибольшее распространение в чёрной металлургии получили котлы-утилизаторы конвективного типа. Их устанавливают за мартеновскими, нагревательными, обжиговыми и другими печами. Эти котлы предназначены для утилизации тепла дымовых газов с температурой от 600°С до 850°С.
По компоновке поверхностей нагрева и газового тракта различают конвективные газотрубные и водотрубные котлы-утилизаторы.
Основная особенность газотрубных котлов-утилизаторов заключается в движении газов внутри труб, образующих поверхности нагрева котла. В водотрубных котлах-утилизаторах по газоходам котла движутся уходящие газы печей, а испарительные трубчатые поверхности, выполненные из змеевиковых пакетов, размещаются в газоходах на пути газов. Внутри труб циркулирует паро-водяная смесь.
Компоновка поверхностей нагрева в конвективных котлах-утилизаторах горизонтальная, башенная, а у большинства П-образная.
На рисунке 1 представлена схема водотрубного котла-утилизатора П-образной компоновки. Котлы однобарабанные, барабан котлов сварной, внутренний диаметр 1508мм, толщина стенки обечайки 36мм, материал - сталь 20К. Внутри барабана 1 имеются паросепарационные циклоны. По ходу газов последовательно расположены первая секция испарительной поверхности 2, пароперегреватель 3, вторая 4, третья 5, иногда четвёртая 6 секции испарительной поверхности и водяной экономайзер 7, 8. Все поверхности нагрева изготовлены из труб диаметром 32мм (сталь 20). Применение труб малого диаметра вызвано необходимостью при конвективной теплоотдаче разместить большую поверхность нагрева в относительно небольших габаритах котла. В свою очередь это приводит к повышенному сопротивлению как по пароводяному, так и по газовому тракту.
1 -барабан котла; 2 - первый (предвключенный) испарительный пакет; 3 - пароперегреватель; 4, 5, б второй, третий, четвёртый испарительный пакет; 7, 8 - водяной экономайзер; 9 -циркуляционный насос; 10-насыщенный пар; 11 -перегретый пар; 12 - питательная вода.
Рисунок 1 - Принципиальная схема водотрубного котла-утилизатора П - образной компоновки
Циркуляция в котле-утилизаторе многократно принудительная. , На опускной трубе устанавливают циркуляционные насосы 9. Аэродинамическое сопротивление в конвективных котлах - утилизаторах составляет от 1,0 кПа до 1,5 кПа. Тяга обеспечивается дымососом, рассчитанным на сопротивление всей системы печь - котёл - газо очистка. Во избежание коррозии хвостовых поверхностей нагрева газы за котлом - утилизатором имеют температуру не ниже 200 -230°С.
В настоящее время выпускается серия унифицированных котлов типа КУ-60, КУ-80, КУ-100, КУ-125 и КУ-150, устанавливаемых за печами заводов чёрной металлургии. Первая цифра в маркировке означает объём уходящих газов печи в тысячах кубических метров в час, предназначенных для утилизации их тепла. Паропроизводительность котлов составляет от 12 (КУ-60) до 50,5 (КУ-150) тонн папа в час.
Котлы-утилизаторы с горизонтальной компоновкой поверхностей нагрева имеют следующие недостатки: занимают много места в цехе; осложнена очистка поверхности нагрева, в частности нельзя установить дробеочистку; затруднена уборка сброшенной пыли и т.п. В связи с этим эти котлы сейчас не устанавливают, а старые реконструируют. Котлы (КУ-10Б) вертикальной компоновки (башенные) наиболее рационально размещаются на производственных площадях, удобны в обслуживании при парной установке и позволяют обеспечить утилизацию уходящих газов мощных печей.
Котлы рассчитаны на получение пара с давлением 1,8 МПа и 4,5 МПа и температурой перегрева от 340°С до 400°С. Такой пар используется для привода паровых турбин коксовых эксгаустеров, турбокомпрессоров и турбовоздуходувок, турбонасосов и турбогенераторов небольшой мощности.
Целью расчёта котлов-утилизаторов является определение количества и температуры производимого пара.