Конструктивные характеристики теплогенератора и состав топлива.

Содержание

 

Введение

1 Общая часть

2 Специальная часть

2.1 Конструктивные характеристики теплогенератора и параметры

теплоносителя

2.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

2.3 Тепловой баланс и расход топлива

2.4 Расчет конвективной поверхности нагрева

2.5 Расчет топочных камер

2.6 Расчет водяного экономайзера

2.7 Расчет невязки теплового баланса

Литература

 

 

Введение

 

Теплогенерирующей установкой называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха. Водяной пар используют для технологических нужд в промышленности и сельском хозяйстве, для приведения в движения паровых двигателей, а также для нагрева воды, направляемые в дальнейшем на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Горячую воду и подогретый воздух используют для отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для коммунально-бытовых нужд населения.

Теплогенерирующие установки предназначены для производства тепловой энергии из первичных источников энергии, которыми являются органическое и ядерное топливо, солнечная и геотермальная энергия, горючие и тепловые отходы промышленных производств.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и доставляющих её в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха потребителю, воздуха потребителю, называются системами теплоснабжения. В зависимости от мощности систем и числа потребителей, получающих от них тепловую энергию, системы теплоснабжения подразделяют на централизованные и децентра­лизованные.

Теплогенераторы ближайшего будущего – это полностью механизированные агрегаты с высокой степенью автоматизации производства тепловой энергии, работающие на твёрдом жидком топливе и газе, а также на автономной энергии.

Отличительной способностью теплогенерирующих установок, особенно для отопительных целей, является их высокая надёжность. Для повышения надёжности теплогенерирующих установок при их эксплуатации предусмотрены планово-предупредительные ремонты.

 

 

Общая часть

Газомазутные котлы ДЕ, разработанные А.А. Дорожковым и сотрудниками ЦКТН, предназначены для выработки на­сыщенного или слабонагретого пара с давлением 14 кгс/см² или 24 кгс/см² и паропроизподителыюстью 6,5;10 т/ч.

Для всех типоразмеров котлов диаметр верхнего и нижне­го барабанов 1000 мм, расстояние между барабанами по осям 2750 мм. Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб 1790 мм, средняя высота топочной камеры 2400 мм. Котел установлен на наклонную раму каркаса, которая опирается на фундамент. На раму устанавливается нижний барабан, переднее днище которого имеет неподвижную опору, а остальные опоры скользящие. На заднем днище нижнего барабана установлен репер - указатель расширения при растопке котла.

Конвективный пучок образован коридорно расположенны­ми вертикальными изогнутыми трубами d 51x2.5 мм, развально-ванными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль бараба­на 90 мм поперечный -110 мм. Котлы паропроизводительностыо 6,5;10 т/ч имеют в конвективных пучках продольные металли­ческие перегородки, делящие пучок на два газохода, что обеспечи­вает разворот газов в пучке на 180° и выход газов в экономайзер через заднюю стенку котла. Котлы паропроизводительностью 16 и 25 т/ч таких перегородок не имеют, и газы идут по всему сечению к фронту котла, а затем по газовому коробу, раз­мещенному над топочной камерой, направляются в водяной эко­номайзер, расположенный сзади котла.

Топочная камера находится сбоку от конвективного пуч­ка и отделена от него газоплотной перегородкой из труб d 51x2.5 мм, поставленных с шагом 55 мм и сваренных между со­бой. Концы труб обсажены до 38 мм, выведены в два ряда и уплотнены гребенкой, примыкающей к трубам и барабану. В зад­ней части газоплотной перегородки, на расстоянии 700 мм от зад­него топочного экрана, имеется окно для выхода газов в конвек­тивный пучок из топки. Под, правый

Схема котла ДЕ-6,5:

1,.2-верхний и нижний барабаны; 3-кипятильные трубы второго газохода, 4-кипятильные трубы первого газохода, 5-металлическая перегородка; 6-газоплотный экран; 7,8,9-подовьй, правый боковой и потолочный экраны топки; 10-задинй топочный экран. 11,12-нижний и верхний кол­лекторы заднего экрана; 13-рециркуляционная труба; 14-фронтовой экран топки; 15-направляющнй экран; 16-горелка.

боковой топочный экран и потолок топки образованы длинными изогнутыми трубами d 51x2.5 мм; установлены с шагом 55 мм. Концы этих труб раз­ведены в два ряда и соединены непосредственно с верхним и ниж­ним барабанами на вальцовке. Под топки закрыт слоем огнеупор­ного кирпича.

Шамотный кирпич также укладывается на боковую часть нижнего барабана в топке и крепится на шпильках на боко­вую часть верхнего барабана в топке между левым и потолочным экраном. Вертикальные трубы заднего топочного экрана d 51x2.5 мм не имеют обсадных концов и приварены к верхнему и нижнему коллекторам d 159x6 мм. Верхний коллектор приварен к верхнему барабану с наклоном вниз, а нижний коллектор к ниж­нему барабану с наклоном вверх; с другой стороны коллекторы объединены необогреваемой рециркуляционной трубой d 76x3.5 мм замурованной в шамотный кирпич, которая служит для стока воды из верхнего коллектора в нижний при отделении ее из пароводяной смеси. Для зашиты от теплового излучения кол­лекторов заднего топочного экрана они снабжены двумя изогну­тыми трубами, ввальцованными в нижний и верхний барабаны.

Фронтовой экран котлов образован четырьмя изогнутыми трубами, ввальцованными в верхний и нижний барабаны, что позволяет разместить на фронтовой стене амбразуры горелки и лаза, совмещенного со взрывным клапаном. (В первой серии котлов производительностью 4-10 т/ч фронтовой экран имел конструк­цию, аналогичную конструкции Заднего топочного экрана.) Кро­ме того, у котлов производительностью от 4 до 10 т/ч в топке впе­реди заднего топочного экрана установлены два ряда труб, по шесть штук, которые ввальцованы в верхний и нижний барабаны и являются направляющими для движения топочных газов из топ­ки в кипятильный пучок труб.

Котлы производительностью от 4 до 10 т/ч в топке не имеют ступенчатого испарения; у котлов большей производитель­ности (16 и 25 т/ч) есть двухступенчатая схема испарения с внутрибарабанным солевым отсеком. В верхнем барабане на расстоя­нии 1,5 м от задней стенки установлена перегородка до середины парового пространства, а в нижнем на этом же расстоянии - сплошная перегородка, отделяющая вторую ступень испарения от первой, расположенной в передней части котла. Опускная система первой ступени испарения состоит из последних по ходу газов ря­дов труб конвективного пучка. Во вторую ступень испарения вы­делены первые по ходу топочных газов ряды труб конвективного пучка. Опускная система контура солевого отсека состоит из трех необогреваемых труб d 159x4,5 мм, по которым вода из верхнего барабана опускается в нижний. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно над поперечной пе­регородкой, а по воде - через сопло, расположенное в нижней час­ти перегородки водяного объема верхнего барабана.

В качестве сепарационных устройств первой ступени ис­парения используются установленные в верхнем барабане щитки и козырьки, направляющие пароводяную смесь из экранных труб на уровень воды. Для выравнивания скоростей пара по всей длине барабана все котлы (всех производительностей) снабжаются верх­ним дырчатым пароприемным потолком. На всех котлах, кроме котла 4 т/ч, перед пароприемным потолком установлен горизон­тальный жалюзийный сепаратор. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются продольные щиты, направ­ляющие движение пароводяной смеси в торец барабана к поперечной перегородке, разделяющей отсеки.

В нижнем барабане располагаются перфорированные тру­бы для переодической продувки котлов. На котлах 4-10 т/ч перио­дическая продувка совмещается с трубой непрерывной продувки. На котлах 16-25 т/ч периодическая продувка производится го чистого и солевого отсеков, а непрерывная осуществляется из со­левого отсека верхнего барабана. Кроме того, в нижнем барабане расположено устройство для парового прогрева котла при рас­топке, а также штуцера для спуска воды.

Обмуровка боковых стен выполнена надтрубной толщиной 25 мм и состоит из шамотобетона по сетке и изоляционных плит общей толщиной 100 мм. Обмуровка фронтовой и задней стен - из шамотобетона (65 мм) и изоляционных плит общей толщиной 100 мм; для котлов производительностью 16 и 25 т/ч толщина теп­лоизоляционных плит 256-300 мм. Для уменьшения присосов воз­духа в газовый тракт котла обмуровка снаружи покрывается ме­таллической листовой обшивкой.

Котлы производительностью 4-10 т/ч имеют по две модер­низированные горелки ГМГ или по одной ГМ, а котлы 16 и 25 т/ч горелки ГМ-10 и ГМП-16. Пароперегреватель котлов 4-10 т/ч вы­полнен змеевиковым из труб d 32x3 мм, а на котлах 16 и 25 т/ч двухрядный пароперегреватель выполняется из труб d 51x2,5 мм. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стандартные чугунные водяные экономайзеры ЭП 2. Котлы оборудованы дистационарными обдувочными аппаратами, расположенными со стороны конвективного пучка. Вращение обдувочной трубы про­изводится вручную при помощи шкива и цепи. Котел оборудован индивидуальным дутьевым вентилятором и дымососом. Качество котловой (продувочной) воды нормируется по общему солесодер-жанию (сухому остатку) без учета абсолютной щелочности.

Циркуляция воды в котлах 4-10 т/ч. Питательная вода по­дается в водный объем верхнего барабана котла и смешивается с котловой водой. В котле имеется пять контуров естественной цир­куляции:

1-й контур (кипятильные трубы) - вода иэ верхнего бара­бана по кипятильным трубам второго газохода, расположенным за перегородкой, в области низких температур топочных газов, опускается в нижний барабан, а по кипятильным трубам первого газохода и газоплотной перегородке, расположенным в области более высоких температур топочных газов, вода и пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан котла;

2-й контур (фронтовой экран) - вода из нижнего барабана, поднимается по четырем трубам вверх и в виде ПВС поступает в верхний барабан;

3-й контур (подовый, правый боковой и потолочный эк -
ран) - вода из нижнего барабана заполняет их и в виде ПВС поступает в верхний барабан;

4-й контур (задний топочный экран) - вода из нижнего барабана поступает в нижний коллектор экрана и экранные тру­бы, а из них ПВС поднимается в верхний коллектор, откуда в верхний барабан; отделившиеся от ПВС капельки воды опускают­ся из верхнего коллектора в нижний по опускной не обогреваемой трубе;

5-й контур (направляющие трубы) - вода из нижнего ба­рабана заполняет эти двенадцать труб, а ПВС поднимается в верхний барабан.

Образующийся влажный насыщенный пар проходит паро-сепарациоииые устройства, в результате чего его влажность уменьшается и образуется сухой насыщенный пар, который по паропроводу идет к потребителю или в пароперегреватель, если потребителю нужен перегретый пар.

Специальная часть.

Тепловой расчет парового котла выполняется в следующих случаях:

-при разработке новых конструкций, когда на основе принятой схемы парогенератора определяются поверхности нагрева;

-при выполнении расчетов существующих конструкций, необходимость которых может возникать при переводе парогенератора на другой вид топлива.

Конструктивные характеристики теплогенератора и состав топлива.

 

Основные расчетные параметры топлива: газопровод Брянск-Москва.

Элементарный состав: CH4=92,8%; C2H6=3,9%; C3H8=1,1%; C4H10=0,4%; C5H12=0,1%;N2=1,6%;

Теплота сгорания Qн=37,31 МДж/м3.

Теоретический объем воздуха V0=9,91 м3/м3

Теоретический объем трехатомных газов VRO2=1,06 м3/м3

Теоретический объем азота VN2=7,84 м3/м3

Теоретический объем водяных паров VH2O=2,20 м3/м3

Теоретический объем дымовых газов Vг=11,11 м3/м3

Конструктивные характеристики теплогенератора ДЕ – 6,5 – 14(2.табл. П1).

Параметры:

Паропроизводительность – 6,5 т/ч

Давление пара на выходе из котла – 1,4 МПа

Объем топки – 11,2 м3

Поверхность стен топки – 30 м2

Площадь радиационной поверхности нагрева – 27,9 м2

Площадь поверхности нагрева конвективных пучков – 68 м2

Поперечный шаг труб – 110 мм

Продольный шаг труб - 110 мм

Площадь живого сечения для прохода топочных газов – 0,35 м2

Число рядов труб по ходу продуктов сгорания (1 и 2 пучок) – 26.

Тип горелки ГМ – 4,5 (1).

Вид топлива: газ.