Поверочный расчет котлов - утилизаторов

Федеральное агентство по образования  Российской Федерации

Уральский Государственный Технический  Университет – УПИ

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

 

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ-УТИЛИЗАТОРОВ

курсовая работа по дисциплине

«Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях»

 

 

 

 

 

 

 

Студент:                                                                 Калинин И.В.

Группа:                                                                   Т-44021

Преподаватель:                                                      Мунц В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург  2008

 

ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА  Г-420

Основным производителем котлов-утилизаторов является Белгородский котельный завод, разработавший совместно с НПО ЦКТИ более 200 конструкций различных типов котлов-утилизаторов.

Котёл Г-420 предназначен для охлаждения технологических газов с целью конденсации паров серы и получения насыщенного пара в процессе обезвреживания сероводородных газов. Котлы-утилизаторы – горизонтальные, газотрубные, с естественной циркуляцией, состоят из входной и выходной газовых камер и газотрубного барабана.

Испарительная поверхность выполнена  из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 3 мм и расположена в барабане. По ходу газов испарительная поверхность разделена на две отдельные равные ступени. Технологические газы проходят параллельно в каждой ступени входную газовую камеру, испарительный пучок и выходную газовую камеру. Испарительный пучок по обеим ступеням имеет общий водяной и паровой объём с сепарационным устройством. Сепарационное устройство расположено внутри парового объёма барабана и выполнено в виде пароприёмного щелевого короба и дырчатых листов.

В верхней части газовых камер  расположены патрубки для подвода  и отвода газов, а в нижней части  выходной газовой камеры установлена  ванна для сбора расплавленной серы из обеих ступеней. Для отвода серы смонтирован обогреваемый штуцер. Перед выходом газа из камеры установлен отбойный щиток для стока серы. Обе газовые камеры имеют внутри изоляцию.

Котлы-утилизаторы устанавливаются  на опорах в открытой компоновке. Котлы снабжены необходимой арматурой, гарнитурой, устройством отбора проб пара и воды.

Котлы-утилизаторы поставляются транспортабельными блоками в следующем объёме: барабан, входная и выходная газовые камеры, помосты, лестницы, опоры и арматура.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТА КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА

Задание на проектирование

Провести тепловой и конструктивный расчет котла-утилизатора    Г-420 при следующих исходных данных: расход газов через котел-утилизатор G₀=7257 м³/ч; давление пара Р_пп=0,5МПа; температура пара t_пп=t_нас°С; температура газов перед котлом t¢=280°С; температура питательной воды t_пв=105°С. Газы имеют следующий состав: С0₂=9%, СО=2%, N₂=75%, H₂=2%, O₂=2%, H₂O=10%.

Тепловой расчет котла-утилизатора

 

 

№ п/п		Параметр	Формула или рекомендация		Расчет
1		2	3		4
1		Теплоемкость газов на входе в котел	сp = ∑ сp,i ·ri		1,3099×0,75+1,3523×0,02+1,8561´0,09+1,5383×0,10+1,3135×0,02+ +1,2998×0,02=1,3827 кДж/(м3·К)
2		Задаемся температурой газов на выходе из котла			165ºС
3		Теплоемкость газов на выходе из котла	сp = ∑ сp,i ·ri		1,328985×0,02+1,30413×0,75+ +1,67057´ ´0,09+1,501645×0,10+1,2861× ×0,02+ +1,300572×0,02=1,3569кДж/(м3·К)
4		Энтальпия газов при входе в  котел			1,3827×280=387,16 кДж/м3
5		Энтальпия газов на выходе из котла			1,3569×165=223,89 кДж/м3
6		Энтальпия перегретого пара	По таблице свойства воды и водяного пара		2749 кДж/кг
7		Давление пара в барабане	Рб=DР		0,5Мпа
8		Температура пара в барабане	ts по таблице свойства воды и водяного пара		151,8 ºС
9		Энтальпия пара в барабане	i² по таблице свойства воды и водяного пара		2749 кДж/кг
10		Энтальпия кипящей воды в барабане	i¢ по таблице свойства воды и водяного пара		640 кДж/кг
11		Энтальпия питательной воды	iпв = 4,19tпв		4,19×105=440 кДж/кг
12		Расход дымовых газов	G0		7257/3600=2,016 м3/с
Тепловой  баланс и паропроизводительность котла
13		Коэффициент сохранения тепла	φ, принимаем значение			0,98
14		Теплота, отданная дымовыми газами				0,98×2,016×(387,16-223,89)= =322,56кВт
15		Расход продувочной воды из барабана
16		Паропроизводительность	/			322,56/[(2749-440)+0,05´ ´(640-440)]=0,139 кг/с
Расчет испарителя
17	Температура газов за испарителем			Принимаем значение			165°C
18	Энтальпия газов за испарителем			По Iг-tг диаграмме			223,89 кДж/м3
19	Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси						2,016×0,98(387,16-223,89)= =322,56 кВт
20	Средний температурный напор						[(280-151,8)-(165-151,8)]/ln[(280-151,8)/ /(165-151,8)]=50,58 ºC
21	Средняя температура газов						(280+165)/2=222,5 ºС
22	Живое сечение для прохода газов			По конструктивным характеристикам			0,839 м2
23	Скорость прохода газов						2,016/0,839×(222,5+273)/ 273 = 4,36 м/с
24	Коэффициент теплоотдачи			a1 – по номограмме 13 [1]			17,6×1×1,1=19,36                 Вт/ (м2·К)
25	Коэффициент использования			Принимаем			0,8×19,36=15,49 Вт/ (м2·К)
26	Тепловосприятие испарителя						15,49×420×50,58×10-3=329 кВт
27	Невязка тепловосприятий						(322,56-329)/322,56´ ´100=1,9%
Расчет закончен

 

 

 

 

 

Рис. 4. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании дымовых газов

 

Рис.4а. Поправочные коэффициенты для  расчета коэффициента теплоотдачи к рис. 4

 

 

 

Список литературы:

1. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегаты / А.П. Воинов, В.А. Зайцев, Л.И. Куперман, Л.Н. Сидельковский . М.: Энергоатомиздат, 1989. 272 с.
2. Воинов А.П., Куперман Л.И., Сушон С.П. Паровые котлы на отходящих газах. Киев: Вища школа, 1983. 176 с.
3. Котлы-утилизаторы и котлы энерготехнологические (отраслевой каталог) / НИИИНФОРМЭНЕРГОМАШ. М., 1985. 84 с.
4. Газотрубные котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы / НИИЭкономики. М., 1986. 41 с.

5.Поверочный расчет котлов-утилизаторов: Методическое руководство к курсовой работе по дисциплинам «Вторичные энергоресурсы», «Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях» / В.А. Мунц, Е.Ю. Павлюк. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 30 с.