ВВЕДЕНИЕ

В стране расширяется применение централизованной теплофикации как путем сооружения крупных теплофикационных блоков на электростанциях с установкой на них пиковых водогрейных котлов, так и широкого строительства производственных, производственно отопительных и отопи­тельных котельных различной теплопроизводительности.

Строительство котельных на органическом топливе для нужд отопления и горячего водоснабжения ведется как в районах массовой жилой застройки, так и в сельской местности. На сооружаемых объектах теплоснабжения дол­жно устанавливаться оборудование с высоким коэффициентом полезного действия для получения экономии всех видов топливно-энергетических ресурсов.

Паровой котел- это основной агрегат тепловой электростанции. Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностыо при обеспечении установленных температурных и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котел должен обеспечить при длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды допус­каемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара(свежего и вторичного-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться(в заданном диапазоне нагрузок), остальные параметры будут изменяться.

Целью курсового проекта является ознакомление студента с компоновкой и конструкцией промышленных парогенераторов и приобретение навыков в оценке возможности и эффективности перевода котла без изменения его конструкции с одного топлива на другое.

Курсовой проект делится на два раздела.

Задача первого раздела - составление расчетно-технологической схемы газовых трактов парового котла и выполнение расчетов по топливу, воздуху, продуктам сгорания, тепловому балансу.

Второй раздел включает в себя выбор схемы подготовки топлива, горелочных устройств и поверочный тепловой расчет топки.

Выводом работы служит оценка возможности перевода котла на другое (резерв­ное) топливо.

1. Компоновка и тепловой баланс парового котла

1.1. Расчётно-технологическая схема парового котла.

Выбор коэффициентов избытка воздуха

Величину среднего коэффициента избытка воздуха в топке котла для жидких и газообразных топлив принимаем _т = 1,1.

Вычисляем коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом. Результаты расчётов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Газоходы	Коэффициент избытка воздуха за газоходом ^''	Величина присоса 	Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе 
Топка и фестон	= = 1,1 + 0,05 = 1,15	=0,05	т = 1,1
Пароперегреватель	= = 1,15 + 0,03 = 1,18
Экономайзер	= = 1,18 + 0,08 = 1,26
Воздухоподогреватель	= 1,26 + 0,06 = 1,32

1.2. Топливо и продукты горения

1.2.1. Элементарный состав рабочей массы, теплота

сгорания топлива

Природный газ №3 газопровод Саратов-Москва (1 нитка):

CH₄ = 93,8%; C₂H₆ = 2%; C₃H₈ = 0,8%; C₄H₁₀ = 0,3%; C₅H₁₂ =0,1%;

N₂ = 2,6%; CO₂ = 0,4%; =0,82 кг/м

Низшая теплота сго Элементарный состав массы топлива принимаем по данным таблиц П.1 и П.2 приложения.

рания: = 36,12 МДж/м³.

Мазут №46 высокосернистый:

W^Р = 3% ; A^Р = 0,1% ; = 2,8% ; C^P = 83% ; H^P = 10,4% ;

N^P = 0,7% ; O^P = 0,7%.

Низшая теплота сгорания топлива = 38,8МДж/кг.

Определяем приведённую влажность для мазута по формуле:

% кг/ МДж.

Определяем приведённую зольность для мазута по формуле:

% кг/ МДж.

Проверка баланса элементарного состава:

а) для природного газа:

CH₄+C₂H₆+C₃H₈+C₄H₁₀+C₅H₁₂+N₂+CO₂ = 93,8+2+0,8+0,3+0,1+2,6+0,4=100%

б) для мазута:

W^Р+ A^Р + + C^P + H^P + N^P + O^P=3+0,1+2,8+83+10,4+0,7+0,7=100,7%

1.2.2. Теоретические объёмы воздуха vо, продуктов горения vro2,

азота V_N2, водяных паров

а) для природного газа:

=0,0476 ^. [(0,5 ^. 0 + 0,5 ^. 0 + 1,5 ^. 0 + (1 + 0,25 ^. 4) ^. 93,8 + (2 + 0,25 ^. 6) ^. 2 +

+ (3 + 8 ^. 0,25) ^. 0,8 + (4 + 0,25 ^. 10) ^. 0,3 + (5+ 0,25^. 12)^. 0,1–0] = 9,584 м³/м³

= 0,01^. (0,4+ 0+ 0+ 1^. 93,8+

+ 2^. 2+ 3 ^. 0,8+ 4^. 0,3+ 5^. 0,1) = 1,023 м³/м³

= 0,79 ^. 9,584+ 0,01 ^. 2,6 = 7,597 м³/м³

= 0,01^. (0+ 0+ 0,5^. 4^. 93,8+ 0,5^. 6^. 2+ 0,5^. 8^. 0,8+ 0,5^. 10^. 0,3+ 0,5^. 12 ^.

^. 0,1+ 0,124^. 10) + 0,0161^. 9,584 = 2,156 м³/м³

где d_ГТЛ = 10 г/м³ – влагосодержание топлива;

m, n – число атомов углерода и водорода в химической формуле

топлива.

б) для мазута:

= 0,0899 ^. (83 + 0,375 ^. 2,8) + 0,265 ^. 10,4 – 0,033 ^. 0,7 = 10,289 м³/кг.

м³/кг.

м³/кг.

= 1,357 м³/кг

1.2.3. Расчёт объёмной доли трехатомных газов rRo2, водяных

паров r_H2O, безразмерной концентрации золы m_зл, массы

газов G_Г, плотности r_Г по газоходам

Таблица 2. Расчёт при сжигании газообразного топлива.

№ п/п	Искомая величина		Ед. изм.	Газоходы
				топка и фестон	пароперегреватель	экономайзер	воздухоподогреватель
1	Конечный коэффициент избытка воздуха за газоходом		–	1,15	1,18	1,26	1,32
2	Средний в газоходе коэффициент избытка воздуха		­–	1,1	1,165	1,22	1,29
3		кон	м^3/м^3	2,179	-	-	2,205
		ср.		-	2,1813	2,1897	2,2005
4		кон	м^3/ м^3	12,2136	-	-	13,8429
		ср.		-	12,3574	12,8845	13,5554
5		кон	–	0,0838	-	-	0,0739
		ср.		-	0,0828	0,0794	0,0755
6		кон	–	0,1765	-	-	0,1557
		ср.		-	0,1745	0,1673	0,1591
7		кон	–	0,2603	-	-	0,2296
		ср.		-	0,2573	0,2467	0,2345
8		кон	кг/кг	15,2242	-	-	17,352
		ср.		-	15,412	16,1003	16,9765
9		кон	кг/кг	0	-	-	0
		ср.		-	0	0	0
10		кон	кг/м^3	1,2465	-	-	1,2535
		ср.		-	1,2472	1,2496	1,2524

Таблица 3. Расчёт при сжигании мазута.

№ п/п	Искомая величина		Ед. изм.	Газоходы
				топка и фестон	пароперегреватель	экономайзер	воздухоподогреватель
1	Конечный коэффициент избытка воздуха за газоходом		–	1,15	1,18	1,26	1,32
2	Средний в газоходе коэффициент избытка воздуха		­–	1,1	1,165	1,22	1,29
3		кон	м^3/кг	1,3817	-	-	1,4097
		ср.		-	1,3842	1,3932	1,4047
4		кон	м^3/кг	12,6024	-	-	14,3515
		ср.		-	12,7567	13,3226	14,0428
5		кон	–	0,1244	-	-	0,1093
		ср.		-	0,1229	0,1177	0,1117
6		кон	–	0,1077	-	-	0,0946
		ср.		-	0,1064	0,1019	0,0966
7		кон	–	0,2321	-	-	0,2038
		ср.		-	0,2293	0,2196	0,2083
8		кон	кг/кг	1604529	-	-	18,7373
		ср.		-	16,6545	17,3936	18,3342
9		кон	кг/кг	5,77	-	-	5,07
		ср.		-	5,70	5,46	5,18
10		кон	кг/м^3	1,3055	-	-	1,3056
		ср.		-	1,3055	1,3056	1,3056

1.2.4. Расчёт энтальпии воздуха , продуктов горения при a = 1

Расчёт проводим по следующим формулам:

;

.

Таблица 4. Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам котла для газообразного топлива.

Газоход	Температура газов, , ^ОС
Топка и фестон ( =1,15)	2200	39989,28	30789,5	4618,425	44607,7
	2100	37959,58	29340,16	4401,024	42360,6
	2000	35936,35	27754,94	4163,241	40099,59
	1900	33937,05	26242,18	3936,328	37873,37
	1800	31928,69	24720,37	3708,056	35636,75
	1700	29940,97	23243,85	3486,578	33427,55
	1600	27980,84	21767,34	3265,1	31245,94
	1500	26016,02	20281,76	3042,264	29058,29
	1400	24091,94	18805,24	2820,786	26912,73
	1300	22152,56	17491,77	2623,766	24776,33
	1200	20250,84	15888,43	2383,265	22634,11
	1100	18403,33	14448,15	2167,222	20570,55
	1000	16561,96	13007,86	1951,179	18513,14
	900	14724,69	11603,81	1740,572	16465,26
	800	12924,97	10235,99	1535,399	14460,37
Пароперегреватель ( =1,18)	700	11154,3	8868,174	1596,271	12750,57
	600	9442,946	7518,472	1353,325	10796,27
	500	7744,49	6195,946	1115,27	8859,76
	400	6143,031	4909,653	883,7375	7026,769
Экономайзер ( =1,26)	500	7775,18	6195,946	1610,946	9386,126
	400	6143,031	4909,653	1276,51	7419,541
	300	4548,109	3650,535	949,1392	5497,248
Воздухоподогреватель ( =1,32)	300	4548,109	3650,535	1168,171	5716,28
	200	2995,855	2409,534	771,051	3766,906
	100	1486,053	1195,709	382,6268	1868,68

Таблица 5. Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам котла для

мазута

Газоход	Температура газов, , ^ОС
Топка и фестон ( )	2200	41177,12	34972,31	5245,847	46422,97
	2100	39101,82	33326,07	4998,911	44100,73
	2000	37030,58	31525,5	4728,824	41759,41
	1900	34987,81	29807,23	4471,085	39458,9
	1800	32929,64	28078,68	4211,802	37141,44
	1700	30894,51	26401,57	3960,236	34854,74
	1600	28888,41	24724,47	3708,67	32597,08
	1500	26867,35	23037,07	3455,561	30322,91
	1400	24892,73	21359,96	3203,995	28096,73
	1300	22895,08	19868,06	2980,209	25875,28
	1200	20939,15	18046,91	2707,036	23646,19
	1100	19033,19	16410,96	2461,643	21494,83
	1000	17132,36	14775	2216,251	19348,61
	900	15237,8	13180,21	1977,031	17214,83
	800	13373,93	11626,57	1743,986	15117,91
Пароперегреватель ( )	700	11542,09	10072,93	1813,128	13355,22
	600	9768,051	8539,87	1537,177	11305,23
	500	7993,122	7037,676	1266,782	9259,904
	400	6346,596	5576,638	1003,795	7350,391
Экономайзер ( )	500	8040,162	7037,676	1829,796	9869,958
	400	6346,596	5576,638	1449,926	7796,522
	300	4693,331	4146,467	1078,081	5771,412
Воздухоподогреватель ( )	300	4693,331	4146,467	1326,869	6020,2
	200	3087,144	2736,874	875,7997	3962,944
	100	1527,319	1358,148	434,6074	1961,926

По данным таблиц 4,5 строим диаграммы (для всех газоходов) зависимостей J_Г (кДж/кг) - (^ОС).

Рисунок 1. I - -диаграмма для газообразного топлива

Рисунок 2. I - -диаграмма для мазута