Расчёт теплового котла

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

	Содержание
	Введение
1	Теоретическая часть
1.1	Краткое описание проектируемого парового котла
1.2	Характеристика  топлива
2	Расчетная часть
2.1	Выбор теоретического количества воздуха, необходимого для горения, коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в газоходах парового котла
2.2	Составление I-V таблицы и построение I-V диаграммы
2.3	Определение объема трехатомных и двухатомных  газов, водяных паров, избыточного  воздуха и полного объема продуктов сгорания по газоходам котла
2.4	Составление баланса теплоты парового котла. Определение расчетного часового расхода топлива и коэффициента сохранения теплоты
2.5	Расчет топки (поверочный)
2.6	Расчет  поверхностей нагрева
2.6.1	Расчет РПП
2.6.2	Расчет ширмового  пароперегревателя
2.6.3	Расчет конвективного пароперегревателя I 2.6.4 Расчёт конвективного пароперегревателя II
2.6.5	Расчет экономайзера
2.7	Определение расчетной невязки баланса теплоты парового котла
2.8	Составление сводной таблицы теплового расчета котла
	Список литературы

 

 

Введение

 

Примерно 85 % электрической энергии в нашей  стране производится на тепловых электрических станциях (ТЭС), на которых электрическая энергия вырабатывается с использованием химической энергии сжигаемого органического топлива.

Паровой котел - это устройство для выработки  пара с давлением выше атмосферного за счет теплоты от сжигания топлива.

Вырабатываемый в котельном агрегате КЭС пар поступает в турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электрический ток. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, откуда конденсатным насосом направляется в подогреватель низкого давления (ПНД) и далее в деаэратор, где из воды удаляются растворенные в ней газы - 0₂, С0₂ и др.

Из  деаэратора вода питательным насосом  подается в подогреватель высокого давления (ПВД). Деаэратор, ПНД и ПВД обогреваются паром регенеративных отборов от турбины. Для восполнения потерь конденсата используется вода, очищенная в установке химической очистки воды.

Тепловая  схема ТЭЦ отличается от схемы  КЭС наличием отводящих паропроводов к промышленным и тепловым потребителям пара и специальных подогревателей сетевой воды - бойлеров, использующих отборы пара из турбины, насосов сетевой воды, подающих горячую воду потребителям теплоты. Подпитка тепловой сети осуществляется с помощью подпиточного насоса.

Контроль  за работой котельной установки  и турбины и управление их работой ведется из специального помещения, в котором расположены щиты контрольно-измерительных приборов и щиты управления.

 

 

1 Теоретическая  часть

 

1.1 Краткое описание проектируемого парового котла

 

Паровой котел БКЗ-320-140ГМ-7 изготовлен на Таганрогском котлостроительном заводе «Красный котельщик».

Котел - барабанный, с естественной циркуляцией, без промежуточного перегрева, П-образной компоновки.

ОСНОВНЫЕ  ДАННЫЕ ПО КОТЛУ  БКЗ-320-140ГМ-7

1) Номинальная производительность - 320 т/ч

2) Параметры пара за пароперегревателем :

  Давление 14 МПа, температура 560 ^оС

3) Вид топлива – газ, Брянск-Москва

4) Температура уходящих газов -  130 ^оС

5) Температура питательной воды - 235 ^оС

6) Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель - 30 ^оС

7) Температура  горячего воздуха 250 ^оС

8) Дополнительные  данные: Начертить «Регенеративынй

Воздухоподогреватель»- формат А2  

По  заданию котел работает на природном  газе, газопровод: Брянск -Москва (II нитка).

Топка газомазутная, полуоткрытая, однокамерная, факельная. Внизу топка имеет пережим, который улучшает выжигание мазута. Топка заканчивается слабонаклонным с двух сторон подом, на котором установлены экраны. Потолок топки горизонтальный. По потолку расположен РПП, диаметр труб 38/31 мм, материал СТ46м. ширмы вертикальные, по конструкции простые, установлены в два ряда. Первый ряд - над аэродинамическим выступом. Второй ряд - над конвективной шахтой. Диаметр труб 38/30 мм, Ст15хм. Горелки газомазутные, турбулентные (вихревые). В центре каждой горелки установлена мазутная форсунка с паромеханическим распылением, горелок 24 штуки на фронтовой стенке в два ряда.

Топка имеет надкаркасную обмуровку.

 

Для наблюдения и контроля в топке  предусмотрены лючки, а для ремонта - ремонтные лазы. Для поддержания экранов в чистоте в стенках топки установлены обдувочные аппараты парового типа. Экраны топки вертикальные, гладкотрубные, диаметром 60 мм.

Паропрегреватель котла БКЗ-320-140 ГМ-7 комбинированный и состоит из следующих частей: РПП, ширмы, КПП I, КПП II.

РПП - предназначен для небольшого перегрева пара и защиты потолка и стен от высоких температур.

КПП I и КПП II - установлены в горизонтально-поворотном газоходе и частично в верхней части конвективной шахты.

КПП I - однопоточный, трубы параллельны фронтальной стене топки.

КПП II - однопоточные, трубы параллельны фронтовой стене потки.

Для регулирования температуры перегретого  пара установлено два впискивающих пароохладителя.

В конце  конвективной шахты установлены  два пакета экономайзера.

Все пакеты однопоточные, трубы параллельны  фронтовой стене топки. ВЭК стальной, змеевиковый, гладкотрубный.

Барабан котла имеет диаметр 1600 мм, длину 15 м, толщину стенки 90 мм. Внутри барабана установлены паросепарационные устройства и паропромывочные устройства профильного типа. В два ряда установлены циклоны.

Непрерывная продувка производится из выносных циклонов, а периодическая из нижних коллекторов  экранов.

Для наблюдения и защиты установлены два предохранительных клапана и два водоуказательных прибора. Котел имеет две ступени испарения:

- чистый  отсек в барабане;

- соленый  отсек в выносных циклонах.

Для регулирования температуры перегретого  пара котел БКЗ-320-140 ГМ-7 имеет следующие устройства:

1. для парового регулирования имеет два впрыскивающих пароохладителя. Первый установлен за ширмами. Второй - перед КПП I.

 

2. для газового регулирования предусмотрена рециркуляция газов и переключение рядов горелок.

Для поддержания в чистоте поверхностей нагрева имеет следующие устройства:

- дробеочистка - расположена в конвекторной шахте;

- для  очистки РВП применяются паровые  обдувочные аппараты и система  термоволновой очистки.

Каркас  котла имеет самостоятелный фундамент  и не зависит от конструкции здания. Высота котла по оси барабана 27,37 м. По высоте котел имеет лестницы и площадки для обслуживания и ремонта.

 

1.2 Характеристика топлива

Таблица 1 - Характеристика природного газа

№ п/п	Газопровод	Брянск -Москва (II нитка)
1	СН4 %	92,8
2	С2Н6 %	3,9
3	С3Н8 %	1,1
4	С4Н10 %	0,4
5	С5Н12 % и более тяжелые %	0,1
6	N2 %	1,6
7	СО2 %	0,1
8	Н2S %	-
9	О2 %	-
10	СО %	-
11	Н2 %	-
12	Теплота сгорания Qcн (ккал/кг)	8910
13	Плотность ρсг кг/м3	0,776

 

 

2 Расчетная часть

 

2.1 Выбор теоретического количества воздуха, необходимого для горения, коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в газоходах парового котла

 

Таблица 2 - Расчетные характеристики камерных топок при сжигании газа

Топливо	Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки αт	Потери теплоты  от недожога
		химического q3 %	механического q4 %
Природный газ	1,03	0	0

 

В соответствии с видом топлива и ГЧ ВО л.1 компоновка поверхностей нагрева котла БКЗ-320-140 ГМ-7 следующая:

-топка;

-ширмы - КПП I - КПП II - ВЭК - РВП.

Таким образом, этот котел имеет 4 газохода.

Таблица 3 - Коэффициент избытка воздуха  и присосы по газоходам

№ п/п	Наименование  газохода	α	Δα
1	Топка, ширмы	1,03	0,05
2	КПП I	1,06	0,03
3	КПП II	1,09	0,03
4	ВЭК	1,11	0,02
5	РВП	1,21	0,1

 

 

 

 

Рис 1

 

2.2 Составление I-V таблицы и построение I-V диаграммы

Таблица 4 - I-V таблица

V0 C	I0Г ккал/кг	I0В ккал/кг		IГ = I0Г + (α-1)·I0В
				Газоходы
			Топка, ширмы		КПП I	КПП II	ВЭК	РВП
			1,03		1,06	1,09	1,11	1,21
100	366	313						431,73
200	736	630					807,3	870,3
300	1119	953					1223,83	1319,13
400	1512	1282				1627,38	1653,02	1781,22
500	1914	1619				2059,71	2092,09
600	2325	1964			2442,84	2501,76
800	3182	2675			3342,5	3422,75
1000	4077	3398	4178,94		4280,88	4382,82
1200	4986	4151	5110,53		5235,06
1400	5932	4914	6079,42
1600	6887	5687	7057,61
1800	7859	6460	8052,8
2000	8847	7253	9064,59
2200	9845	8045	10086,35

 

2.3 Определение объема трехатомных и двухатомных газов, водяных паров, избыточного воздуха и полного объема продуктов сгорания по газоходам котла

Таблица 5 - Объем  трехатомных и двухатомных газов, водяных паров, избыточного воздуха  и полного объема продуктов сгорания

Наименование  величин и расчетная формула	Размерность		V0=9,91; VRO2 = 1,06; V0N2 = 7,84; V0H2O = 2,20
			Газоходы
		топка, ширмы	КПП I	КПП II	ВЭК	РВП
Коэффициент избытка воздуха, α	-	1,03	1,06	1,09	1,11	1,21
Коэффициент избытка воздуха средний, αср	-	1,03	1,04	1,07	1,1	1,16
Объем водяных  паров  VH2O = V0H2O + 0,0161∙(αср -1)∙V0	м3/кг	2,204	2,206	2,211	2,215	2,225
Полный объем  дымовых газов VГ = VRO2 + V0N2 + VH2O + (αср -1)∙V0	м3/кг	11,403	11,700	11,997	12,196	13,187
Парциальный объем трехатомных газов rRO2 = VRO2 /Vr	-	0,092	0,090	0,88	0,086	0,080
Парциальный объем водяных паров  rH2O = VRO2 /Vr	-	0,193	0,188	0,184	0,181	0,168
rn =  rRO2 + rH2O	-	0,285	0,278	0,272	0,267	0,248