Общая энергетика_методичка по КР

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_________________________________________________________________

С.В. СИЗОВ, М.Ю. ПАТРИКЕЕВ

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ТИПА “E” ПРИ ИХ РАБОТЕ НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

Методические указания

Самара 2006

УДК 621.315.6 ББК 3123

Исследование режимов работы паровых котлов типа “Е” при их работе на газообразном топливе: Метод. указания / С.В.Сизов, М.Ю.

Патрикеев,; Самар. гос. техн. ун-т, Самара, 2005. 26с.

Представлено техническое задание и даны методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Общая энергетика». Сформулированы задачи и цели курсовой работы и приведены технические параметры, необходимые при расчете паровых котлов типа “E” (ДКВР).

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности 060800 “Экономика и управление на предприятиях”.

Табл. 12. Библиогр. 3 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования в курсовой работе являются паровые котлы типа “Е”, работающие на газообразном топливе.

Котлы типа “Е” (ДКВР) Бийского завода широко используются в промышленных и промышленно – отопительных котельных. Они являются крупными потребителями органического топлива. Для водотрубных парогенераторов горизонтальной ориентации характерно то, что разворот их в серию осуществляется путем увеличения размеров агрегата по продольной оси и в ширину для сохранения высоты.

Парогенераторы типа ДКВР производительностью от 2,5 до 20 т/ч рассчитаны на абсолютное рабочее давление 1,37 МПа и предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара с температурой 250 0С (парогенераторы производительностью 2,5 т/ч выпускаются без пароперегревателя).

Все парогенераторы типа ДКВР имеют общую принципиальную схему. Это парогенераторы с естественной циркуляцией, двумя продольно расположенными барабанами и коридорным размещением труб конвективной поверхности нагрева.

При разработке новой конструкции газомазутных парогенераторов серии ДЕ особое внимание было обращено на увеличение степени заводской готовности парогенераторов в условиях крупносерийного производства, снижение металлоемкости конструкции, приближение эксплуатационных показателей к расчетным.

Во всех типоразмерах серии от 4 до 25 т/ч диаметр верхнего и нижнего барабана парогенераторов 1000 мм. Все парогенераторы серии выполнены по типу D. Толщина стенок обоих барабанов на давление 1,37 МПа равна 13 мм. Длина цилиндрической части барабанов в зависимости от производительности изменяется от 2240 мм (парогенераторы производительностью 4т/ч) до 7500 мм (парогенератор производительностью 25 т/ч) В каждом барабане в переднем и заднем днище установлены лазовые затворы, что обеспечивает доступ в барабаны при ремонте.

Эксплуатация паровых котлов, как и другого теплогенерирующего оборудования, использующего органическое топливо, связана с потреблением кислорода и выбросом в окружающую среду твердых, жидких и газообразных веществ, многие из которых являются

3

токсичными и коррозионно активными веществами, наносящими большой вред окружающей среде.

В связи с увеличением в топливном балансе страны в настоящее время газообразного топлива создаются условия для перевода котлов на газообразное топливо, позволяющее исключить выброс абразивных и токсичных твердых веществ, а за счет оптимизации режимов горения снизить количество токсичных и коррозинно активных газов, таких, как окислы серы и азота, являющихся источником кислотных дождей.

Цель и задачи курсовой работы

Цель курсовой работы – определение зависимости КПД и расхода топлива от температуры уходящих газов, присосов воздуха по газовому тракту и паропроизводительности котла.

Задачей выполнения курсовой работы является ознакомление с устройством и работой парового котельного агрегата, получение навыков научно – исследовательской работы по определению зависимости технико – экономических показателей от режимов работы котельного агрегата.

Курсовая работа предусматривает для заданного типа котла, параметров пара и температуры питательной воды, а также необходимой паропроизводительности следующее:

-определение объема воздуха и продуктов сгорания топлива, необходимых для выбора тягодутьевых устройств и определения расхода электроэнергии на их привод;

-расчет и составление теплового баланса, определение расхода топлива при различных режимах работы, определение зависимости к. п. д. и удельного расхода топлива на 1 т пара от температуры уходящих газов, присосов воздуха по газовому тракту и паропроизводительности;

-расчет удельных затрат электроэнергии на собственные нужды в отдельном агрегате, связанных с производством пара.

В задании на курсовую работу, выдаваемом студенту, указывается тип котла, номинальная паропроизводительность, ее максимальное отклонение в большую и меньшую сторону в процентах от номинальной, давление и температура пара, температура питатель-

4

ной воды и холодного воздуха, величина продувки, вид органического газообразного топлива.

Объемом курсовой работы предусматривается выполнение целого ряда вариантов расчетов, составление расчетно – пояснительной записки. Расчетно – пояснительная записка должна содержать выводы, рекомендации по снижению затрат топлива на производство пара и уменьшению вредных выбросов в окружающую среду.

Расчетно – пояснительная записка составляется на листах стандартного формата А4 (210*297).

Текст пишется на одной стороне листа.

По завершении работы расчетно – пояснительная записка сдается на проверку преподавателю.

Защита курсовой работы заключается в собеседовании с преподавателем по материалам работы.

Дифференцированная оценка по курсовой работе проставляется

введомость и зачетную книжку.

1.ЗАДАНИЕ И НЕОБХОДИМЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1.Дано топливо: состав и расчетные характеристики топлива выбираются из таблицы приложения П-1 по шифру студента, равному порядковому номеру “n” в списке по журналу. При n > 15, по последней цифре шифра.

1.2.Дан тип парового котла. Параметры пара, температура питательной воды, номинальная паропроизводительность – выбирается из таблицы приложения П-2 по шифру студента. При n > 15, по последней цифре шифра.

1.3.Влияние температуры уходящих газов на величину потерь тепла с уходящими газами “q2”, а следовательно, на КПД и расход топлива устанавливается на основании расчетов потерь тепла с ухо-

дящими газами при температуре уходящих газов в 100, 200, 300 и 400 0С.

Влияние присосов холодного воздуха в газоходы котла на КПД и расход топлива устанавливается на основании определения потерь тепла с уходящими газами “q2” при различных коэффициентах избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из котельного агрегата равных:

αyx = αт + ΣΔ αi,

(1.1)

5

где: αт – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки; ΣΔαi – сумма присосов воздуха по газовому тракту (определяется с помощью табл. П-3).

1.4.Влияние паропроизводительности на расход топлива устанавливается на основании расчета расхода топлива при паропроизводительности, равной 50, 100 и 125% от номинальной, когда потери тепла на наружное охлаждение изменяются в зависимости от паропроизводительности котельного агрегата.

1.5.Величина продувки d принимается равной от 3 до 5% от фактической паропроизводительности.

1.6.Температура холодного воздуха принимается равной tхв = 20 0С – для студентов с нечетными номерами “n” шифра и tхв = 30 0С – для студентов с четным номером шифра “n”. Давление холод-

ного воздуха Рхв = 760 мм рт.ст.

2. РАСЧЕТ ОБЪЕМА ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, ПРИВЕДЕНИЕ ИХ К РАБОЧИМ УСЛОВИЯМ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ЭНТАЛЬПИИ

2.1. Теоретически необходимый объем воздуха для горения 1м3 газообразного топлива V0 берется из табл. П-1. Действительный удельный объем воздуха, подаваемый в топку при нормальных условиях, определяется по формуле

Vв = (αт	- Δαт) · V0, м3/м3 ,	(2.1)
где αт – коэффициент избытка	воздуха на выходе из	топки

1,1 1,15; Δαi – сумма присосов воздуха в газоходах котельного агрегата, м3/м3; V0 – теоретически необходимый объем воздуха, м3/м3.

2.2. Действительный удельный объем продуктов сгорания (ды-

мовых газов) определяется по формуле
Vг = Vг0 + (αyx – 1) · V0 ,	(2.2)

где Vг0 – теоретический объем дымовых газов при αс = 1 из таблицы П-1.

6

2.3. Перерасчет удельных объемов воздуха и дымовых газов на рабочие условия производится в соответствии с характеристическим уравнением по формуле

а) для воздуха	Vвр = Vв		P	T р		;	(2.3)
			P	р
				T
б) для дымовых газов Vгр = Vг		P T р				,	(2.4)
		р
		P		T

где P,T – давление и температура при нормальных условиях (Р = 760 мм рт. ст., Т = 273 0К).

2.4. Энтальпия уходящих дымовых газов при tгyx определяется по формуле:

hгyx = hг0 + (αyx – 1) · hв0 ,

(2.5)

где: hг0 - энтальпия теоретического объема дымовых газов, hв0 - энтальпия теоретического объема воздуха при tгyx в расчете на 1 м3 газообразного топлива:

а) hв0 = Св' · V0 · tгyx - для воздуха;	(2.6)
б) hг0 = Сг' · Vг0 · tгyx- для дымовых газов;	(2.7)

где: Св' и Сг' – объемные теплоемкости смеси дымовых газов и воздуха в интервале температуры от 0 до tгyx

Энтальпии hв0 и hг0 при tгyx = 200 0С даны в табл. П-1. Результаты расчета объемов воздуха, продуктов сгорания (ды-

мовых газов) и их энтальпии свести в табл. 1.

3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД БРУТТО КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ЧАСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА

3.1. Коэффициент полезного действия котельного агрегата определяется по методу обратного теплового баланса на основании потерь тепла в % от Qнр ≈ Qнс:

ηка = 100 – (q2 + q3 + q5)

(3.1)

7

8

Потери тепла с уходящими газами q2 определяются по фор-

муле:

q2	=	hгyx hввх	· 100%	(3.2)
		р
		Qн
где hгyx = hг0 + (αyx – 1) · hв0	кДж/м3 при tгyx; hввх = αyx · hхв0			кДж/м3

при tхв Qнр ≈ Qнс – теплотворная способность топлива в кДж/м3 из табл. П-1.

Потери тепла с уходящими газами зависят от температуры уходящих газов tгyx, их состава и объема, а следовательно, от коэффициента избытка воздуха в продуктах сгорания на выходе из котельного агрегата αyx, а следовательно, от величины присосов по газо-

вому тракту:
αyx = αт + ΣΔαi	(3.3)

где ΣΔαi – сумма присосов по газовому тракту. Величина присосов берется по табл. П-3.

Потери тепла от химической неполноты сгорания q3 можно принять равным 0,5% (П-2), а потери от механического недожога q4=0.

Потери тепла на наружное охлаждение q5 можно определить по табл. П-2.

3.2. Часовой расход топлива определяется по формуле

В =		Qка			, т/ч,
	Q			/100
		р	ка
	н

где Qка – тепловая нагрузка котельного агрегата при номинальной фактической паропроизводительности, Д (т/ч), т. е. расход натурального топлива равен

В =	Д (hп hnв	) d		/100(hкв hпв )		,
	Q	р	η		/100
	н		ка

где Д – паропроизволительность, т/ч

Qнр ≈ Qнс – теплотворная способность топлива в кДж/м3 из табл.П-1 d – величина непрерывной продувки в % от Д, где d = 3 5%

Расход условного топлива Вусл:

Вусл =	Д (hп hпв ) d /100 (hкв hпв )
	Qусл ка /100

10