Расчет котельного агрегата на примере котла ТП-47

Министерство науки и образования Российской Федерации

 

Липецкий  государственный технический университет

 

 

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа по курсу:

«Котельные  установки»

На тему:

«Расчёт котельного агрегата»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: 

 

Принял: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Липецк 2012

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Задание…………………..……………………………………………………….3
2. Аннотация……………..…………………………………………………………4
3. Описание котельной установки…………………………………………….….5
4. Расчёты с топливом, определение КПД

     котлагрегата и расхода топлива……………………………………..…….…7

5. Расчёт топочной камеры…………………………………….………………...15
6. Расчет  ширмы……………………………………………….…………………20
7. Расчёт фестона……………………………………………….…………..…….29
8. Расчёт конвективного пароперегревателя………………………….…….…..33
1. 2- ая ступень по ходу пара (1-ая по ходу газа)………………………35

1- ая  ступень по ходу пара (2-ая по ходу газа)……………...……….40

9. Тепловой баланс котла……….…………………………………….…………..45
10. Расчёт водяного экономайзера (2 ступ.)……………………..…………......48
11. Расчёт воздухоподогревателя(2 ступ.)……………………………………….52
12. Расчет водяного экономайзера (1 ступ.)……………………………………..56
13. Расчет воздухоподогревателя(1 ступ.)………………………………..…....60
14. Тепловой баланс котла........……………………………………………….….63
15. Список используемой литературы………………………………….………..65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Аннотация

 

Данная пояснительная записка  к курсовому проекту представляет собой расчёт котельного агрегата прототипом которого является котел типа Е-220/100 (модель ТП-47) вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, паропроизводительностью 220 т/ч. Сжигаемое топливо – Сулюкта Б3.

Пояснительная записка содержит  65 страниц, 17 иллюстраций и 9 таблицы.

Графическая часть продольный и поперечный разрезы  котла,  Всего листов формата А1 – 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание котельного агрегата

 

Котельный агрегат  максимально унифицирован. Котел  – барабанный, с естественной циркуляцией, выполнен по П – образной схеме.

Топочная камера призматическая, с уравновешенной тягой, в сечении представляет прямоугольник с размерами в свету 9852´7040 мм. Стены топочной камеры экранированы трубами диаметром 60 мм с толщиной стенки 5 мм, расположенными с шагом 64 мм (сталь 20).

В верхней части  топки трубами заднего экрана образован аэродинамический выступ. Фронтовой и задний экраны образуют в нижней части топки  наклонный под  со скатами под углом 30°.

На боковых  стенах топочной камеры в каждом углу расположены по высоте три прямоточные угловые горелки. Горелки расположены максимально низко, что обеспечивает лучшее использование топочного объема и получение жидкого топлива.

Барабан – сварной конструкции, внутренним диаметром 1600 мм с толщиной стенки 100 мм (сталь 22К).

Пароперегреватель – радиационно-конвективного типа. Радиационная часть состоит из расположенных над топкой потолочных труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм (сталь 20) и ширм, выполненных из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 4 мм (сталь 12Х1МФ). Конвективная часть двухступенчатая: первая ступень по ходу газов выполнена из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 4 мм, вторая – из труб диаметром 42 мм с толщиной стенки 5 мм (сталь 12Х1МФ).

Регулирование температуры  перегретого пара осуществляется впрыском «собственного» конденсата. Впрыскивающие  пароохладители устанавливаются в  рассечке конвективной части пароперегревателя.

Конвективная  шахта, за исключением верхнего экономайзера, выполнена в виде двух колонок (по глубине котла). Водяной экономайзер  установлен в рассечку с воздухоподогревателем.

Воздухоподогреватель рекуперативный, пятиходовой по воздуху и двухпоточный по газу.

Котел снабжен  необходимой арматурой, устройствами для отбора проб воды и пара, а  также контрольно-измерительными приборами. Процессы питания котла, регулирование  перегретого пара и горения автоматизированы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчёты с топливом, определение КПД котлогрегата и расхода топлива

 

4.1. Определение состава газа и теплоты продуктов сгорания

Справочный состав топлива на горючую  массу ( таблица 1 ):

 

WГ, %	AГ, %	SГ, %	CГ, %	HГ, %	N2Г, %	O2Г, %	Qнр, МДж/кг
22	16,4	0,5	47,7	2,5	0,4	10,5	17

 
таблица 1

Пересчитаем состав топлива на  рабочую массу (W^P=23%, A^P=12%):

С^Р= C^Г *K=47,7*1,055=50,324%

 

Н^Р= H^Г *K=2,5*1,055=2,638%

 

N^P= N₂^Г *K=0,422%

 

О^Р= O₂^Г *K=11,078%

 

S^P=S^Г*K=0,528%

 

Q_н^р = (Q_н^р +24,42* W₁^Г)*K – 24,42* W₂^p =17935 кДж/кг

 

Пересчитанный состав (таблица 2 ):

 

Wp, %	Ap, %	Sp, %	Cp, %	Hp, %	N2p, %	O2p, %	Qнр, МДж/кг
23	12	0,528	50,324	2,638	0,422	11,078	17,935

таблица 2

 

 

4.2. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным газоходам.

 

     Коэффициент избытка  воздуха по мере движения по  газоходам котла увеличивается.  Это обусловлено тем, что давление  в газоходах меньше давления  окружающей среды и через неплотности  в обмуровке происходят присосы  атмосферного воздуха в газовый  тракт котла.

     Расчетные присосы холодного воздуха на поверхность каждой ступени берем из справочной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Расчетные присосы холодного воздуха в газоходах паровых котлов.

 

Поверхность нагрева	Обозначение	Присос
Топочная камера		0,08
Фестон, ширмовый пароперегреватель		0
Конвективный пароперегреватель  двухступенчатый, на поверхность каждой ступени		0,03
Экономайзер двухступенчатый, на поверхность  каждой ступени		0,02
Трубчатый воздухоподогреватель двухступенчатый, на поверхность каждой ступени		0,03

 

     Расчетный коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

Коэффициент избытка воздуха на выходе из последней  ступени:

     Коэффициент избытка воздуха  за каждой поверхностью нагрева  после топочной камеры рассчитывают  следующим образом:

    

 

4.3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Теоретически необходимое количество сухого воздуха:

Определим теоретический объём дымовых  газов

1. Теоретический объём азота:

2. Теоретический объём трёхатомных газов:

3. Теоретический объём водяных паров:

Суммарный объём продуктов сгорания: 

_{Таблица 4. Характеристика продуктов  сгорания в поверхности  нагрева}

 

Величины	Размерность		Газоходы
		топка	фестон ширма	I пароперегрев.	II пароперегрев.	I экон.	в.п.	II экон.	в.п.
a''     acp=0,5(a'+a'')   Объём водяных паров:   Полный объём продуктов  сгорания: Объёмные доли: 3-х атомных газов: водяных паров:   Суммарная объёмная доля:   Концентрация золы в продуктах  сгорания*:	—     —             —       —       —	1,2     1,2       0,6713           6,39       0,148       0,1026       0,25           13.15	1,2     1,2       0,6713           6.39       0,148       0,1026       0,25           13.15	1,23     1,215       0,6725           6,465       0,146       0,1014       0,247           12,99	1,26     1,245       0,6748           6,612       0,143       0,099       0,242           12,7	1,28     1,27       0,6767         6,73       0,14       0,097       0,237           12,48	1,31     1,295       0,679           6,857       0,138       0,0956     0,234           12,25	1,33     1,32       0,681           6,98       0,135       0,094       0,229           12,03	1,36     1,345       0,683           7,1       0,133       0,0924     0,2254           11,83

^* a_ун=0,7

 

 

 

 

 

 

 

4.4. Расчет энтальпий воздуха и  продуктов сгорания.

 

      Энтальпии теоретических  объемов воздуха и продуктов  сгорания при расчетной температуре  , ^оС определяют по формулам:

 

,                                                                                                       

где – энтальпия одного м³ воздуха при расчетной температуре, кДж/м³;

      – теоретический объем воздуха, м³.

 

,                                                                

где – энтальпия одного м³ трехатомных газов, азота и водяных паров, кДж/м³;

      Энтальпия продуктов  сгорания при избытке воздуха  :

 

      Результаты расчета  энтальпий воздуха и газа сводим  в таблицу. Поскольку на данном  этапе расчета температура газов  за той или иной поверхностью  нагрева еще неизвестна, расчет  энтальпий газов делается на  весь возможный (ожидаемый) за  данной поверхностью диапазон  температур. Искомая температура  или энтальпия за поверхностью  нагрева определяется по найденному  в расчете или принятому значению  путем линейной интерполяции  в пределах имеющегося диапазона.

 

Энтальпия теоретического объёма воздуха:

где С_в – теплоёмкость воздуха, ; t_в – температура воздуха, ^oС.

Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания:

где - теплоёмкости соответственно трёхатомных газов, водяных паров и азота при постоянном давлении.

Энтальпия продуктов сгорания при избытке  воздуха a>1:

где I_зл – энтальпия золы, .

Расчёт энтальпий сводим в таблицу 5. Поскольку на данном этапе расчета температура газов за той или иной поверхностью нагрева еще неизвестна, расчет энтальпий газов делается на весь возможный (ожидаемый) за данной поверхностью диапазон температур. Искомая температура или энтальпия за поверхностью нагрева определяется по найденному в расчете или принятому значению путем линейной интерполяции в пределах имеющегося диапазона.