Расчет объема воздуха и продуктов сгорания

Курсовой проект

Пояснительная записка

Д.Т.140104.38021.03. ПЗ

Руководитель Павлюк Е. Ю.

Студент Белоусова А.А.

Нормоконтролер Мунц В.А.

Группа Т-38021

Екатеринбург,2011

1. Описание котла ДКВР 6,5-13

1.1. Конструктивная схема

Условное обозначение парового котла ДКВР означает - двухбарабанный котел, водотрубный, реконструированный. Первая цифра после наименования котла обозначает паропроизводительность, т/ч, вторая - избыточное давление пара на выходе из котла, кгс/см² - (для котлов с пароперегревателями давление пара за пароперегревателем), третья - температуру перегретого пара, °С.

Котлы типа ДКВР применяются при работе как на жидком, газообразном, так и на различных видах твердого топлива. Вид используемых топочных устройств вносит определенные коррективы в компоновочные решения. Для работы на каменных и бурых углях, грохочёных антрацитах марок АС и АМ применяются полумеханические топки типа ПМЗ-РПК топки с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками; механические топки типа НМЗ-ЛРЦ, ПМЗ-ЧЦР и ЧЦР — топки с пневмомеханическими забрасывателями с обратным ходом колосникового полотна ленточного и чешуйчатого типов. Для работы на древесных отходах котлы комплектуются топками системы Померанцева. Работа котлов на фрезерном топливе обеспечивается предтопками системы Шершнера. Кусковой торф сжигается в котлах, оборудованных шахтными топками или топками с решетками типа РПК (решетками с поворотным колосником).

Конструктивная схема котлов типа ДКВР паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч одинакова независимо от используемого топлива и применяемого топочного устройства (рис. 1).

Перед котельным пучком котлов производительностью до 10 т/ч расположена топочная камера, которая для уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шамотной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка устанавливается шамотная перегородка, отделяющая кипятильный пучок от камеры догорания. Таким образом, первый ряд труб котельного пучка – задний экран камеры догорания. Внутри котельного пучка чугунная перегородка делит его на первый и второй газоходы. Выход газов из камеры догорания и из котла асимметричен. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается, пароперегреватель размещается в первом газоходе после второго и третьего ряда кипятильных труб. Вода в трубы фронтовых экранов котлов производительностью до 10 т/ч поступает одновременно из верхнего и нижнего барабанов. В котлах с короткими верхними барабанами применено двухступенчатое испарение и установлены выносные циклоны.

Рис. 1. Конструктивная схема.

1- топочная камера, 2-кипятильный пучок, 3- кирпичная стенка, 4- камера догорания, 5-шамотная перегородка, 6- чугунная перегородка, 7-кипятильные трубы, 8- линии поступления питательной воды, 9- котельный пучок, 10- опускные трубы, 11- сепаратор влаги, 12- опорная рама, 13- паровые обдувочные аппараты, 14- устройство для возврата из газоходов на горящий слой недогоревшего угля, 15- питательные трубы, 16- предохранительный клапан, 17- труба для периодической продувки котла.

Питание боковых экранов водой осуществляется из нижних коллекторов, куда вода поступает по опускным трубам из верхнего барабана и одновременно по соединительным трубам из нижнего барабана. Такая схема подвода воды в коллекторы повышает надежность работы котла при пониженном уровне воды и способствует уменьшению отложений шлама в верхнем барабане.

В котлах без пароперегревателей при отсутствии особых требований к качеству пара и содержании котловой воды до 3000мг/л, а также в котлах с пароперегревателем при солесодержании котловой воды до 1500мг/л применяется сепарационное устройство, состоящее из жалюзи и дырчатых листов.

Барабаны котлов типа ДКВР на 1,3 и 2,3 МПа изготавливаются из низколегированной стали 16 ГС и имеют одинаковые диаметры 1000 мм, толщина стенки барабанов котлов с рабочим давлением 1,3МПа – 13мм, котлов с рабочим давлением 2,3МПа – 20мм. Бараны котлов оснащены лазовыми затворами, расположенными на задних днищах барабанов.

На котлах паропроизводительностью6,5 и 10 т/ч с одноступенчатым испарением, работающих с давлением 1,3 и 2,3 МПа, лазовые затворы устанавливаются также и на передних днищах верхних барабанов.

По нижней образующей верхних барабанов всех котлов устанавливаются две легкоплавкие пробки, предназначенные для предупреждении перегрева стенок барабана под давлением. Сплав металла, которым заливают пробки, начинает плавиться при упуске воды из барабана и повышении температур его стенки до 280—320°С. Шум пароводяной смеси, выходящей через образующееся в пробке отверстие при расплавлении сплава, является сигналом персоналу для принятия экстренных мер к остановке котла. Завод-изготовитель применяет в легкоплавких пробках сплав следующего состава: свинец С2 или СЗ по ГОСТ 3778-56 – 90%: олово О1 или О2 по ГОСТ860–60 – 10%. Колебания температуры плавления сплава допускается в пределах 240 – 310 ⁰С.

Ввод питательной воды выполнен в верхний барабан, в водяном пространстве которого, она распределяется по питательной трубе. Для непрерывной продувки на верхнем барабане устанавливается штуцер, на котором смонтирована регулирующая и запорная арматура. В нижнем барабане устанавливаются перфорированная труба для периодической продувки и трубы для прогрева котла паром при растопке.

Гибы труб экранов и конвективного пучка выполнены с радиусом 400мм, при котором механическая очистка внутренней поверхности шарошками не представляет затруднений. Механическая очистка труб конвективного пучка и экранов производится из верхнего барабана. Камеры экранов очищаются через торцевые лючки, устанавливаемые на каждой камере.

Камеры котлов типа ДКВР изготавливаются из труб диаметром 219х8мм для котлов с рабочим давлением 1,3МПа. Конвективные пучки выполняются с коридорным расположением труб. Камеры, экранные и конвективные трубы котлов типа ДКВР изготавливаются из углеродистой стали марок 10 и 20.

Очистка наружных поверхностей нагрева от загрязнений в котлах осуществляется обдувкой насыщенным или перегретым паром с давлением перед соплами 0,7-1,7 МПа, допускается применять для этих целей сжатый воздух. Для обдувки применяют стационарные обдувочные приборы и переносные, используемые для отчистки экранов и пучков труб от золовых отложений через обдувочные лючки.

Во всех котлах верхние барабаны не имеют специальных опор, нагрузка от них через трубы конвективного пучка и экранов воспринимается опорами нижнею барабана и коллекторов.

Котлы типа ДКВР не имеют силового каркаса, в них применяется обвязочный каркас, который в котлах с облегчённой обмуровкой используется для крепления обшивки.

Для всей серии котлов экраны и котельные пучки выполняются из стальных бесшовных труб диаметром 51 мм и толщиной стенки 2,5 мм. Боковые экраны выполнены с шагом 80 мм, в котлах с фронтовым и задним экраном шаг труб принят 130 мм. В кипятильных пучках трубы расположены в коридорном порядке с шагом 100 мм вдоль оси и 110 мм поперек оси котлов.

Ширина конвективного пучка котлов производительностью 2,5 и 4 т/ч — 2180 ммпроизводительностью 6,5 и 10 т/ч — 2810 мм

При сжигании мазута и газа значительно меньше избытка воздуха, чем при сжигании твердого топлива, поэтому уменьшаются объемы продуктов сгорания, проходящих через котел, что позволяет повысить паропроизводительность котлов на 40—50%. Однако при этом должны быть выполнены условия, препятствующие повышению температуры стенки барабанов. В частности, необходимо обеспечивать тщательную подготовку питательной воды (для снижения накипеобразования) и надежно изолировать обогреваемую поверхность верхних барабанов в топке и камере догорания.

1.2. Работа парогенератора

1. Газовоздушный тракт или движение топочных газов (рис. 2).

Топливо и воздух подаются в горелки 17, а в топке образуется факел горения. Теплота от топочных газов в топке, за счет радиационного и конвективного теплообмена, передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), где эта теплота за счет теплопроводности металлической стенки и конвективного теплообмена от внутренней поверхности труб передается воде, циркулирующей по экранам.

Затем топочные газы с температурой 900…1050 °С выходят из топки и через окно справа в кирпичной перегородке 18 переходят в камеру догорания 19, огибают кирпичную перегородку 20 с левой стороны и входят в первый газоход 3, где передают теплоту конвективному пучку труб. С температурой около 600 °С топочные дымовые газы, огибая чугунную перегородку 5 с правой стороны, входят во второй газоход 4 кипятильного пучка труб и с температурой около 200…250 °С, с левой стороны, выходят из котла и направляются в водяной экономайзер.

2. Основные контуры естественной циркуляции.

Питательная вода после умягчения и деаэрации (из деаэратора и водяного экономайзера) по двум трубопроводам питательной линии 23 подается в водный объем верхнего барабана 1, где смешивается с котловой водой. В котле имеется пять контуров естественной циркуляции.

• 1-й контур (по кипятильным трубам). Котловая вода из верхнего барабана 1 опускается в нижний барабан 2 по кипятильным трубам 4 конвективного пучка, расположенным во втором газоходе – в области более низких температур топочных газов. Образующаяся пароводяная смесь (ПВС) поднимается в верхний барабан по кипятильным трубам 3, расположенным в первом газоходе – в области более высоких температур топочных газов.

• 2-й контур (по фронтовому экрану) – котловая вода из верхнего барабана 1 по четырем опускным трубам 7 подводится к фронтовому коллектору 8, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по экранным трубам 6, установленным в топке, поднимается в верхний барабан.

• 3-й контур (по заднему экрану топки) – котловая вода из нижнего барабана 2 по перепускным трубам 11 подводится к нижнему коллектору 10, распределяется по нему, а образующаяся ПВС по экранным трубам 9, расположенным в топке, поднимается в верхний барабан.

• 4-й контур (по левому боковому топочному экрану) – котловая вода из верхнего барабана 1 по опускной трубе 15 (находится внутри обмуровки или снаружи) подводится к нижнему коллектору 13 левого бокового экрана; к коллектору 13 также подводится вода и из нижнего барабана 2, по перепускным трубам 14, после чего вода распределяется по коллектору, а образующаяся ПВС по трубам 12 левого бокового экрана, расположенным в топке, поднимается в верхний барабан.

• 5-й контур (по правому боковому экрану топки 16) – осуществляется аналогично левому боковому топочному экрану.

Вода и пароводяная смесь (ПВС) из всех контуров циркуляции поднимается в верхний барабан, где в паросепарационных устройствах 24 отделяется пар, а вода смешивается с котловой водой и процесс циркуляций повторяется. После паросепарационных устройств полученный сухой насыщенный пар идет к потребителю по паропроводу 25 или направляется в пароперегреватель 26 для получения перегретого пара.

Непрерывная продувка производится из верхнего барабана в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки и регулируется вентилем. Периодическая продувка производится из пяти точек котла: четырех нижних коллекторов и нижнего барабана. В нижнем барабане над продувочной линией установлен паропровод, который используется для нагрева воды паром от соседних котлов во время растопки котла.

Котел снабжен двумя предохранительными клапанами 28 и соответствующей арматурой: термометр 29, манометр 30, водоуказательное стекло 27. На задней стенке котла установлен обдувочный аппарат, а на обмуровке, в верхней части топки и газода – взрывные предохранительные клапаны.

Рис. 2. Принципиальная схема

1, 2 – верхний и нижний барабаны; 3, 4 – кипятильные трубы первого и второго газохода; 5 – чугунная перегородка; 6 – фронтовой экран топки; 7, 8 – опускные трубы и коллектор фронтового экрана; 9 – задний экран; 10, 11 – коллектор и перепускные трубы заднего топочного экрана; 12 – левый боковой экран топки; 13, 14 – коллектор и перепускные трубы левого бокового экрана; 15 – опускные трубы бокового топочного экрана; 16 – правый боковой экран топки; 17 – горелки; 18, 20 – шамотные перегородки; 19 – камера догорания; 21 – торкрет; 22 – обмуровка; 23 – питательная линия; 24 – паросепарационные устройства; 25 – паропровод; 26 – пароперегреватель; 27 – водоуказательное стекло; 28 – предохранительный клапан; 29 – термометр; 30 – манометр; 31 – трубопровод периодической продувки.

2. Исходные данные

ДКВР– 6,5 – 13;

Паропроизводительность 5 т/ч;

Давление пара 1,4 МПа;

t_п.в. = 100 ⁰C;

t_п.=196 ⁰С;

Топливо: природный газ Надым-Пунга-Тура.

Расчет объема воздуха и продуктов сгорания

Наименование показателя	Обозн	Формула	Размер- ность	Топка	КП 1	КП 2	ВЭК
Коэф. избытка воздуха	αi			1,1	1,15	1,25	1,35
Средний коэф. избытка воздуха				1,1	1,125	1,2	1,3
Действ. объем водяных паров	VH2O	V0H2O + 0,0161( - - 1)V0	м3/м3	2,149	2,153	2,164	2,179
Действ. объём газов	VГ	VГ = V0Н20 + V0N2 + +V0RO2 +( - 1)V0	м3/м3	11,543	11,78	12,49	13,43
Объёмные доли трехатомных газов	rRO2			0,1861	0,1827	0,1733	0,1622
Объёмные доли водяных паров	rH2O			0,0860	0,0843	0,0795	0,0739
Суммарная объёмная доля изл. газов	rП			0,2722	0,2671	0,2529	0,2362
Масса дымовых газов	Gr		кг/м3	14,567	14,875	15,800	17,034