Розрахунок котла ТВГ-8М

Реферат

Пояснювальна записка містить сторінок, таблиць, 21 джерел.

Об'єкт дослідження - тягодуттьові обладнання котла ТВГ-8М на Бородінської котельні в м. Запоріжжя.

Мета проекту - аеродинамічний розрахунок котла ТВГ-8М.

Метод дослідження - розрахунково-графічний з використанням стандартних методик.

Пропонується провести теплової та аеродинамічні розрахунки котла ТВГ-8М і за результатами розрахунків, встановити необхідне тягодуттьові обладнання.

Проект включає в себе розрахунок витрати палива котла, визначення обсягів повітря і продуктів згоряння, підрахунок ентальпій, розрахунок геометричних характеристик нагріву котла, теплової та аеродинамічний розрахунки котла, а також розробку функціональної схеми автоматичного управління котла, розрахунок викиду шкідливих речовин в навколишнє середовище і визначення техніко -економічних показників проекту.

ВОДОГРІЙНИЙ КОТЕЛ, ПОВЕРХНІ НАГРІВУ, топки, Котельня ПУЧОК, економайзери, ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК, АЕРОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК, коефіцієнт тепловіддачі, Температура вихідних газів, ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ.

Зміст

Введення

1. Принцип роботи та опис конструкції водогрійного котла ТВГ 8М

1.1 Конструкція котла ТВГ-8М

1.2 Особливості роботи котла ТВГ-8М № 5 на котельні Бородінської м-ну м. Запоріжжя

2. Спеціальна частина

2.1 Розрахунок палива і продуктів згоряння за котлом ТВГ 8М

2.2 Тепловий баланс котла

2.3 Розрахунок теплообміну у поверхнях нагріву

2.4 Аеродинамічний розрахунок тракту продуктів згоряння

3. Теплова автоматика та вимірювання

3.1 Технічна характеристика матеріалів і устаткування

4. Охорона праці

4.1 Характеристика котельні та загальні питання техніки безпеки

4.2 Основні шкідливості і небезпеки в котельні

4.3 Освітлення

4.4 Вентиляція

4.5 Загальні вимоги пожежної безпеки до обладнання

4.6 Забруднення атмосфери

4.7 Очищення викидів від пилу в енергетиці

4.8 Розрахунок валових викидів забруднюючих речовин

5. Економіка

5.1 Попередні зауваження до розрахунків

5.2 Розрахунок заробітної плати бригади з монтажу

5.3 Розрахунок витрат на електроенергію

Висновок

Список літератури

Введення

Основним напрямком розвитку енергетики є централізована теплової енергії. План електрифікації країни (ГОЕЛРО), заснований на спорудженні великих районних електростанцій, обумовив розвиток іншого типу електростанцій, призначених для комбінованого вироблення енергії.

Найбільш інтенсивно районне теплопостачання від котелень в містах почалося з 1960 року, коли котлостроітельнимі заводами був освоєний випуск водогрійних котлів великої потужності.

Від теплових мереж отримують тепло сотні тисяч житлових і громадських будівель, тисячі промислових підприємств.

У побуті широко використовується теплота низького і середнього потенціалу. На опалення та гаряче водопостачання житлових, громадських та промислових будівель витрачається велика кількість палива.

При гігантське зростання теплоспоживання від районних котелень важливе значення приймають питання економії палива, раціональне поєднання із забезпеченням необхідних санітарно-гігієнічних умов у житлових будинках, громадських і виробничих приміщеннях повинно бути тісно пов'язане з максимальною економією паливно-енергетичних ресурсів.

Засобом економії паливно-енергетичних ресурсів є реконструкція і автоматизація процесів в існуючих котелень, зниження втрат тепла в котельнях та теплових мережах.

1. Принцип роботи та опис конструкції водогрійного котла ТВГ 8М

1.1 Конструкція котла ТВГ-8М

Однією з найбільш простих конструкцій сталевих котлів є запропонований Інститутом використання газу АН УРСР водогрійний котел типу ТВГ продуктивністю 4,7 і 8,3 МВт (4 та 8 Гкал / год). Котел складається з кількох екранних секцій (у тому числі з двостороннім освітленням) із труб з діаметром 51х2, 5 мм, встановлених в котельній камері, і обладнаний подовими пальниками. За цегельною перегородкою є пучок труб, що утворюють конвективну поверхню. Вхід димових газів в пакет цієї поверхні зверху, вихід - внизу. Продукти згоряння омивають конвективну поверхню, що складається з труб діаметром 28х2, 5 мм, із швидкістю 8 м / с. Перегородки між трьома газоходами утворені за рахунок плавників, приварених до труб. Вода з теплової мережі надходить у колектор конвективної частини, проходить через труби в газоході і далі послідовно омиває труби кожного екрана, розділеного для збільшення швидкостей на секції. З секцій вода відводиться через патрубок, розташований у верхній частині.

Високі швидкості води - близько 1 м / с отримані за рахунок розподілу пучка труб конвективного газоходу на три частини, а кожного екрана - на чотири частини. Це призвело до збільшення гідравлічного опору котла до 4 МПа (4 кгс / см ^2), що перевищує рекомендоване типажем значення.

Топкова камера котла має теплонапругу 4 кВт / м ³ або 235.10 ³ ккал / (м ³ / ч), число подових пальників дорівнює числу панелей екранів без однієї. Під вогневими каналами для розподілу повітря встановлений металевий лист з отворами. Вентилятор має напір 0,5-1 кПа (50-100 кгс / см ^2), оскільки до пальників підводиться природний газ середнього тиску.

Значна швидкість димових газів та наявність пучка поперечно омиваних труб з великим числом рядів забезпечили необхідність установки димососа з напором близько 1 кПа (100 кгс / см ^2).

Котли ТВГ при випробуваннях в експлуатації підтвердили основні проектні техніко-економічні показники.

1.2 Особливості роботи котла ТВГ-8М № 5 на котельні Бородінської м-ну м. Запоріжжя

1.2.1 Пристрій поверхонь нагріву котла ТВГ-8М

Котел складається з радіаційної та конвективної поверхні нагрівання. Радіаційна поверхню нагріву котла складається з п'яти вертикальних топкових екранів, три з яких є двухсветному, одного топкового, що переходить у фронтовій.

Вертикальні топкові екрани складаються з двох колекторів (верхнього та нижнього) Ø 159 х6 мм, в які уварені 40 вертикальних труб Ø 51 х2 мм з кроком 75 мм. Висота секції (екрана) в осях колекторів 3400 мм, відстань між секціями 740 мм.

Стельовий екран складається з 32 труб Ø 51 х2 мм (по 8 труб між вертикальними топковим екранами), вваренних в горизонтальні верхній і нижній (фронтовий) колектори Ø 159х6 мм. Частина стельового екрану у верхній частині передньої ступеня топки утворює фронтовий екран.

Всі колектори котла, за винятком верхнього колектора стельового екрану, знаходяться всередині котла. Верхні колектори вертикальних топкових екранів мають перегородки, які ділять екрани на дві частини (по 20 труб у кожній).

Для послідовного руху води кожна частина одного екрану з'єднана з іншим екраном перепускними трубами. Встановленими на верхніх колекторах вертикальних екранів.

Конвективна поверхня складається з 16 секцій. Кожна секція складається з вертикального стояка-колектора Ø 57 х3 мм. У який вварено 16 Y-образних змійовиків із труб Ø 28 х3 мм. Кожен стояк-колектор розділений 4-а заглушками на п'ять частин.

1.2.2 Схема циркуляції води в котлах ТВГ-8М

Вода з тепломережі надходить паралельно в два нижніх колектора конвективної поверхні, пройшовши які збирається у верхніх колекторах, а з них по ряду стельової-фронтових труб направляється в нижній колектор стельового екрану.

З нього по другому ряду стельової-фронтових труб вода збирається у верхньому колекторі стельового екрану, потім послідовно проходить через лівий (з боку фронту котла) бічний односветний екран, три двосвітний екрану і виходить в контур котельні з верхнього колектора правого бокового екрану.

1.2.3 Тягодутьевиє пристрої котлів ТВГ-8М

Подача повітря для горіння газу у котлі здійснюється дутьевих вентилятором типу Ц-13-50 № 5 продуктивністю 13000 м ³ / год і регулюється осьовим напрямним апаратом, встановленим перед усмоктувальним дифузором вентилятора. Напрямний апарат з'єднаний важелем з осьовим виконавчим механізмом типу М30 регулятора співвідношень «газ-повітря» типу Р-25.3.2.

Управління напрямним апаратом вентилятора здійснюється автоматично або дистанційно зі щита КВП котлів.

Продукти горіння надходять з топки в конвективну частина і далі по борів видаляються димососом типу Д 18 в димову трубу, а на котлах ТВГ-4Р димові гази з топки котла в конвективну частина котла і через економойзер викидаються димососом Д-8 в димову трубу. Тяга в котлі (розрядження) регулюється осьовим напрямним апаратом, встановленому перед усмоктувальним дифузором димососа, сполученим важелем з виконавчим механізмом М30 регулятора розрядження Р25.1.2 встановленого на щиті котла.

Пуск вентилятора і димососа слід здійснювати при закритому спрямовуючий апараті, щоб уникнути перевантаження двигуна і відключення його електричної захистом. Навантаження двигуна підвищують шляхом поступового відкриття шибера або направляючого апарату.

1.2.4 Повітропроводи, газоходи, димова труба

Під підлогою котельні, в районі котлів ТВГ-8М встановлено загальний воздуховод з ж / бетону, що виходить в торець котельні та переходить у вертикальну шахту. У верхній частині вертикальної шахти встановлені жалюзі для забору повітря, що подається в котел № 6. З приміщення котельні проводиться забір повітря до котлів № 1,2,3,4,5.

Повітропроводи обслуговуваних котлів складаються: з металевого короба, приєднаного до вході вентилятора і ж / бетонних каналів.

Підведення повітря до пальників здійснюється по з / бетонного воздухопроводу, прокладеному під підлогою з правого боку котла і виходить до фронтальної стінки котла. Воздуховод з фронтальної стінки котла розділений трьома перегородками на чотири відсіки. На виході воздуховода з фундаменту, встановлені металеві короби з заслінкою на кожну конфорку для регулювання кількості повітря, що подається на кожну конфорку.

Для видалення продуктів горіння з котла служать газоходи, виконані з ж / бетону, футерірованние цеглою та проходять під підлогою котельні. На кожному газоході, між димососом і димарем встановлений шибер для відключення кабана котла від труби при ремонтних роботах на котлі. На газоході після димососа встановлюється вибуховий клапан, закритий листовим азбестом і служить для запобігання руйнування газоходу та димової труби при вибуху газоповітряної суміші в котельних установках.

Для відводу димових газів в атмосферу в котельні є димова труба висотою 30 м, виконана з червоної цегли.

Фундамент труби бетонний, діаметр гирла 1,2 м. Труба обладнана металевими сходами і грозозахисту.

1.2.5 Насосна група

Відцентрові насоси складаються з спірального корпуса, кришки корпусу, робочого колеса, валу, підшипників, муфти зчеплення, сальників ущільнення, опорного кронштейна.

Корпус насоса представляє собою чавунну виливок, внутрішня порожнина якої виконана у вигляді спіралі з диффузорной каналом і напірним патрубком. Кришка корпусу - чавунна відливка кріпиться до корпусу насоса шпильками і є усмоктувальним патрубком.

Робоче колесо - чавунне складається з двох дисків, з'єднаних просторовими або циліндричними лопатками. Вхід рідини в робоче колесо осьової. Що виникає під час роботи осьове посилення сприймається підшипниками. Робоче колесо закрито на валу за допомогою шпонки і гайки. Робоче колесо має односторонній ущільнення, яке служить для зменшення витоку рідини, (циркуляція рідини навколо диска) і утворюється одним кільцевим виступом на диску робочого колеса і одним ущільнюючим кільцем.

Вал насоса виконаний з якісної вуглецевої сталі. На одному кінці його насаждено робоче колесо, на іншому - полумуфта. Вал має одну зовнішню шарикопідшипникову опору, з густим мастилом та іншу - внутрішню. У вигляді бронзової втулки, запресованних в корпус насоса. Змащування та охолодження внутрішньої опори здійснюється рідиною, що перекачується, для чого в корпусі є канал, який з'єднує робочу порожнину насоса з опорної втулкою. Вал насоса обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку приводу. Привід здійснюється електродвигуном через наполегливу муфту.

Сальникове ущільнення складається з камери, відлитої в одне ціле з корпусом насоса, кришки сальника і бавовняної набивання.

Опорний кронштейн відлитий з чавуну. На ньому монтуються всі вузли і деталі насоса. У найвищій точці корпусу є закрите пробкою отвір для випуску повітря з корпусу і всмоктуючого трубопроводу при заливці насоса перед пуском. При тривалих зупинках рідину з насоса виливається через отвір.

При включенні насоса, електродвигун починає обертає робоче колесо, яке буде викидати що знаходиться в ньому рідина до зовнішнього диску робочого колеса і в напірний патрубок, створюючи розрядження в центрі колеса, яке заповнюється рідиною з всмоктується патрубка. насос не можна пускати без попереднього огляду, який повинен проводиться перед кожним пуском.

При огляді необхідно перевірити:

а) стан трубопроводів, опор, систему охолодження;

б) наявність масла в корпусі підшипників;

в) наявність огородження сполучної муфти і заземлення електродвигуна;

г) наявність заїдань в колесі;

д) якість набивання сальника;

е) правильність установки манометрів і вакуумметрів.

Після перевірки справності насоса, слід відкрити запірний орган на всмоктуючому трубопроводі. Перевірити заповнення насоса водою, відкривши повітряну пробку, включити електродвигун і при досягненні повного числа оборотів повільно відкривати запірний орган на нагнітальному трубопроводі до отримання необхідного тиску. При безперервній роботі необхідно стежити за наявністю масла в корпусі підшипників за станом сальником (сальник в нормальному стані повинен злегка пропускати рідину 15-20 крапель 6 хвилин.), За показанням манометрів, за температурою підшипників (вона не повинна перевищувати 70 ^о С), роботою електродвигуна і т.д., не робити ніяких робіт на працюючому насосі. При зупинці насоса необхідно спочатку повільно закрити запірний орган на нагнітальної лінії і потім виключити електродвигун.

1.2.6 Призначення кожній насосній групи з короткою характеристикою

Циркуляція води через котли і далі в системі опалення здійснюється мережевими насосами типу 6НДС - 60. Мережна вода із зворотного трубопроводу тепломережі через грязьовик надходить на вході мережних насосів під тиском 2,5 кг / см ^2.

Після мережних насосів вода надходить під тиском 10-11 кг / см ² у вхідні колектори котлів. Після котлів нагріта вода надходить у вихідний колектор і далі по трубопроводу до споживача. Розташовує натиск 66-65 м.в.ст.

Включення і відключення мережевого полюса проводиться з щита допоміжного обладнання ключем управління «КУ». При аварійному відключенні працюючого мережного насоса автоматично подається імпульс на включення резервного насоса. Будь-який мережевий насос може бути «робочим» або «резервним». Вибір резервного насоса здійснюється заздалегідь перемикачем ключа блокування «ПБ» поворотом його в положення «резерв». При короткочасних зникненнях напругах «миготіння» автоматично проводиться самозапуск працюючого мережного насоса. Для аварійної зупинки насоса біля кожного насоса знаходиться вимикач безпеки «СБ». При включенні мережевого насоса в роботу ключ перемикача блокування повинен перебувати в положенні «Робітник». Поворотом ключ «КУ» за годинниковою стрілкою до упору ввести в роботу мережевої насос. Засувки на нагнітанні цього насоса піде автоматично на відкриття. Загоряться обидві сигнальні лампочки. Після повного відкриття засувки залишається горіти сигнальна «відкрито». Межа відкриття регулюється відбудовою кінцевих вимикачів. При відключенні мережевого насоса ключ «КУ» повернути в положення «вимкнено». Засувка на нагнітанні відключеного насоса автоматично йде на «закриття» після закінчення часу самозапуску мережного насоса 2-2,5 с. Межа закриття регулюється кінцевими вимикачами. Для підтримки температури води, що подається у котли не нижче 70 ^о С, встановлений рециркуляционний насос НКУ-90, що включається дистанційно зі щита допоміжного обладнання.

Температура води на вході в котел підтримується шляхом подачі виходить з котлів води рециркуляційних насосом у колектор входу в котли. Регулювання кількості води, що подається рециркуляційних насосом на котли здійснюється регулюючим клапаном Ø 150 мм, встановленими після насоса на рециркуляційно трубопроводі. Регулюючий клапан з'єднаний важелями з виконавчими механізмом регулятора рециркуляції. Управління регулюючим клапаном здійснюється автоматично або дистанційно зі щита КВП і допоміжного обладнання. Для заповнення витоків мережної води на теплових мережах, підживлення оборотної магістралі в котельні здійснюється зм'якшеної деаерірованной водою за допомогою підживлювальних насосів типу КС-20-50 і типу КС-10-110-4. Тиск зворотному магістралі підтримується автоматично регулятором підживлення типу Р 25-1.2 і виконавчим механізмом у межах 3,5 кг / см ^2. При виході з ладу регулятора, регулювання здійснюється вручну засувкою № 506, встановленої на запірній лінії вузла підживлення кількість підживлювальної води реєструється самопишущим електронним приладом. Насоси холодної води типу 2К - служать для збільшення тиску холодної води, що подається на котельню при зниженні її тиску в газопроводі.

Насосна група складається з:

а) насосів робочої рідини 2К, службовців для перекачування води з бака - газоотделителя, через сопло ежектора, який відсмоктує випарив з деаероціонной колонки, а тим самим створює розрядження в ній;

б) насоса розпушування фільтрів типу 2К-9, що служить для подачі води при розпушуванні фільтрів з бака підсоленої води.

1.2. 7 Водопідготовка та водохіміческій режим

Для потреб ХВО використовується питна вода з міського водопроводу. Продуктивність ХВО - 25 м ³ / год. Сира вода надходить від магістрального водопроводу Ø 133 мм через введення на теплообмінник холодної (сирий) води, де нагрівається до температури ⁴⁰ ° С і далі надходить на № а - катіоновий фільтри.

Тиск газу на котел ОБМ -1 кгс / см ^{2 Червень}

Тиск газу на пальник ОБМ -1 кгс / см ^{лютий 1923}

У п встановлений регулятор тиску РДУК - 200, призначений для зниження тиску газу до 0,38 кГц / см ² і підтримки цього тиску незалежно від кількості працюючих котлів і навантаження. Норми якості води для котелень міста Запоріжжя наведено в табл. 1.1

Таблиця 1.1 - Норми якості води

2. Спеціальна частина

2.1 Розрахунок палива і продуктів згоряння за котлом ТВГ-8М

Елементарний склад робочої маси палива,%

Метан _СН4 = 92,8

Двоокис вуглецю СО ₂ = 0,1

Етан З ₂ Н ₆ = 3,9

Сірководень Н ₂ S = 0

Пропан З ₃ М ₈ = 1,0

Кисень Про ₂ = 0

Бутан З ₄ Н ₁₀ = 0,4

Окис вуглецю СО = 0

Пентан З ₅ Н ₁₂ = 0,3

Водень Н ₂ = 0

Азот N ₂ = 1,5

Теплота згоряння нижня сухого газу, МДж / м ³

Q ^c _н = 37300

Об'єм повітря, теоретично необхідного для повного згоряння паливо - ва, м ³ / м ³

V ^o _в = 0,0476 [0,5 CO +0,5 Н ₂ +1,5 Н ₂ S + Σ (m + n / 4) * C _mn - О _2] = 0,0476 [0,5 * 0 +0,5 * 0 +1,5 * 0 + (1 +4 / 4) * 92,8 + (2 +6 / 4) * 3,9 + (3 +8 / 4) * 1 + (4 +10 / 4) * 0,4 + (5 +12 / 4) * 0,3) - 0] = 9,5724

Обсяг продуктів згоряння, які утворилися вчасно згоряння палива з теоретичним об'ємом повітря, м ³ / м ³

- Теоретичний об'єм азоту

V ^o _{N 2} = 0,79 V ^o _в +0,01 N ₂ = 0,79 * 9,5724 +0,01 * 1,5 = 7,5772

- Теоретичний об'єм трьохатомних газів

V ^o _{R О2} = 0,01 (СО ₂ + СО + Н ₂ S + Σ _m C m H _n) = 0,01 (0,1 +0 +0 +92,8 +2 * 3,9 +3 * 1 +4 * 0,4 +5 * 0,3) = 1,068

- Теоретичний об'єм водяної пари

V ^o _Н2О = 0,01 (Н ₂ + Н ₂ S + Σn / 2 C _m H _n +0,124 d _г * 0,124 d _в V ^o _в) = 0,01 (0 +0 +2 * 92,8 +3 * 3,9 +4 * 1 +5 * 0,4 +6 * 0,3 +0,124 * 10 +0,124 * 13 * 9,5724) = 2,2177

Надлишок повітря наприкінці топки ά _m = 1,10.

Для прийнятої конструкції і компоновки поверхонь нагріву використовується присоси повітря в газоходах:

- Котельний пучок Δ ά _к.п. = 0,1

- Водяний економайзер Δ ά _В.Е. = 0,08

Надлишки повітря в газоходах:

В кінці топки α _т = 1,1

Повний обсяг продуктів згоряння при горінні палива з надлишком повітря, з урахуванням присосів, м ³ / м ³

V ^o _г = V ^o _{R О2} + V ^o _{N 2} + V ^o _Н2О + (ά _ср -1) V ^o _в

Обсяг водяної пари при горінні палива з надлишком повітря, з урахуванням присосів, м ³ / м ³

V _Н2О = V ^o _Н2О +0,0161 (ά _ср -1) V ^o _в

Об'ємна частка водяної пари

r _{H 2 O} = V _Н2О / V ^o _р

Об'ємна частка трьохатомних газів

r _{RO 2} = V ^o _{R О2} / V ^o _р

Чисельні значення величин, підрахованих за наведеними вище формулами, вказані в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 - Об'ємні характеристики продуктів згоряння

Ентальпія повітря (МДж / м ³⁾ теоретично необхідного для горіння палива, в межах можливих температур продуктів згоряння, МДж / м ³

I ^o _в = V ^o _в (cν) _в * 10 ^-3

де (c ν) _{у-питома} ентальпія повітря при відповідній температурі, кДж / м ³

Ентальпія газоподібних продуктів згоряння при горінні з теоретичним об'ємом повітря в інтервалі тих же температур, МДж / м ³

I ^o _г = [(cν) _RO2 * V _{R О2} + (cν) _N2 * V ^o _{N 2} + (cν) _H2O * V ^o _Н2О] * 10 ^-3

Чисельні значення ентальпій, підрахованих за наведеними вище формулами, вказані в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 - ентальпії повітря та продуктів згоряння в газоходах котла

2.2 Тепловий баланс котла

Викладені нижче розрахунки, виконані з метою визначення коефіцієнта корисної дії (ККД) котла і витрати палива.

Теплота згоряння одиниці об'єму сухого газу, МДж / м ³

Q ^c _н = 37,300

Підігрів палива і повітря поза котельного агрегату не передбачений. Відсутня також форсуночного дуття. Тому Q _тл = 0 Q _в.вн. = 0 Q _ф = 0.

Тоді розташовується теплота, МДж / м ³

Q ^р _р = Q ^c _н + Q _тл + Q _в.вн. + Q _ф = 37,300

Втрати теплоти і коефіцієнт корисної дії (ККД) котла.

Температура холодного повітря, ° C

t _Х.В. = 30

Ентальпія теоретично необхідного повітря, кДж / м ³

I ^o _Х.В. = 382,896

Температура вихідних газів, ° C

ν _ух = 152

Коефіцієнт надлишку повітря у вихідних газах

α _ух = 1,28

Ентальпія продуктів згоряння при цій температурі (таблиця 1.2), МДж / м ³

I _ух = 1,24499

Втрати теплоти з газами, що,%

q ₂ = [(I _ух - α _ух * I ^o _Х.В.) / Q ^р _р] * 10 ² = [(1,95854-1,28 * 0,289) / 37,3] * 10 ² = 4, 55

Втрата теплоти від хімічної неповноти згоряння,%

q ₃ = 0,5

Втрата теплоти від механічної недопалювання,%

q ₄ = 0

Втрата теплоти поверхнями котла і економайзера,%

q ₅ = 2,8

Сумарна втрата теплоти котельним агрегатом,%

Σ = q ₂ + q ₃ + q ₄ + q ₅ = 4,25 +0,5 +0 +2,8 = 7,85

Коефіцієнт корисної дії котельного агрегату,%

η _К.У. = 100 - Σ q _піт = 100-7,55 = 92,15

Витрата палива при номінальній теплового навантаження.

Теплове навантаження при роботі котла в водогрійному режимі, МВт

Q _до = 8

Розрахунок палива котла при розрахунковому навантаженні, м ³ / с

В = Q _к * 100 / Q ^р _р * η _К.У. = 8 * 100/37, 3 * 92,15 = 0,1725

Розрахунковий витрата палива, м ³ / с

В _р = В = 0,287.

2.3 Розрахунок теплообміну у поверхнях нагріву

2.3.1 Попередні зауваження до розрахунків

Розрахунок теплообміну виконаний метою отримання результатів необхідних для подальшого аеродинамічного розрахунку. В основу покладена схема руху води, що нагрівається.

Теплообмін в топці і наступної за нею камері догорання ідентичний і здійснюється передачею теплоти випромінюванням газів. На цій підставі розрахунок теплообміну в цих поверхнях виконаний спільно, за сумарними їх геометричними характеристиками з визначенням температури продуктів згоряння на вході в котельний пучок.

Розрахунок теплообміну в топці і камері догорання викладено в табл. 4.1. З нього випливає, що прийнята як можлива теплова потужність Q = 8,3 (8 Гкал / год) може бути реалізована, оскільки теплопередачею забезпечується температура продуктів згоряння в кінці топки, не перевершує допустимий при спалюванні палива.

У табл. 4.2. Наведено розрахунок теплообміну в котельному пучку. З нього випливає, що кількість теплоти, необхідну для нагріву води від t _^'до = 70 ^о С до t _^»до = 150 ^о С умовами теплообміну забезпечується. Розбіжність Q _б і Q _т складає 0,56%, що значно менше допустимого нормами.

У табл. 4.3. наведено розрахунок теплообміну в економайзері. Розрахунок теплообміну в економайзері виконаний стосовно умові, що масова швидкість води в ньому буде 730 кг / см ² і відповідний їй витрата G _ек = 6,667 кг / с. При цьому температура води з економайзера не буде перевершувати 80 ^про С. Температура вихідних газів встановлена ​​розрахунком (t _ух = 152 ^о С) не відрізняється від прийнятої при складанні теплового балансу. Оскільки різниця не велика.

2.3.2 Розрахунок теплообміну в топці

Надлишок повітря наприкінці топки

Температура повітря, що подається в топку, ^о С

Ентальпія повітря при цій температурі, МДж / м ³

Присос повітря в топку

Тепло, що вноситься в топку повітрям, МДж / м ³

Втрати теплоти від хімічної неповноти згоряння,%

Корисне тепловиділення в топці, МДж / м ³

Теоретична температура, що відповідає корисного тепловиділенню, ^о С

Температура продуктів згоряння на виході з топки приймається, ^о С

Ентальпія продуктів згоряння при цій температурі, МДж / м ³

Середня об'ємна теплоємність продуктів згоряння, МДж / м ³ До

Товщина випромінюючого газового шару в топці і в камері згоряння, м

Тиск газів в топці, МПа

Об'ємна для водяних пар у продуктах згоряння

Об'ємна частка трьохатомних газів

Сумарна об'ємна частка

Сумарне парціальний тиск трьохатомних газів і водяної пари в топці, МПа

Коефіцієнт ослаблення променів газами, 1 / (м · МПа)

Ступінь чорноти газового потоку

Співвідношення вуглецю і водню в складі робочого палива

Коефіцієнт ослаблення променів сажисті частинками, 1 / (м · МПа)

Ступінь світиться частини полум'я

Коефіцієнт усереднення ступеня чорноти факела

Ефектна ступінь чорноти факела

Середнє значення коефіцієнта теплової ефективності

Відносне розташування максимуму температур в топці

Ступінь чорноти топки

Параметр температурного поля

Коефіцієнт збереження теплоти

Ефективна лучевоспрінімающая поверхню, м ²

Температура продуктів згоряння на виході з топки, ⁰ С

Ентальпія продуктів згоряння при цій температурі, МДж / м ³

Теплота, передана поверхонь нагріву в топці і в камері догорання, МДж / м ³

Температура вод и на вході у радіаційні поверхні топки, ⁰ С

Ентальпія води при цій температурі, кДж / кг

Ентальпія води на виході з радіаційних поверхонь нагріву, кДж / кг

Температура вод и на виході з радіаційних поверхонь нагріву, ⁰ С

2.3.3 Розрахунок теплообміну в котельному пучку

Температура вод и на вході в котельний пучок, ⁰ С

Ентальпія води при цій температурі, кДж / кг

Температура вод и на виході з котельного пучка, ⁰ С

Ентальпія води при цій температурі, кДж / кг

Середня температура води в котельному пучку, ⁰ С

Кількість теплоти в котельному пучку, МДж / м ³

Температура газів на вході в котельний пучок, ⁰ С

Ентальпія газів при цій температурі, МДж / м ³

Присос повітря в газоході котельного пучка

Ентальпія газів на виході з котельного пучка, МДж / м ³

Температура продуктів згоряння відповідна цієї ентальпії, ⁰ С

Температурний напір на вході газів, ⁰ С

Температурний напір на виході газів, ⁰ С

Температурний напір у котельному пучку при противотоке, ⁰ С

Середня температура потоків газів, ⁰ С

Середня швидкість газів в пучку, м / с

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт / (м ² / К)

Тиск продуктів згоряння, МПа

Об'ємна для водяних пар у продуктах згоряння

Об'ємна частка трьохатомних газів

Сумарне парціальний тиск трьохатомних газів і водяної пари в топці, МПа

Оптична товщина випромінюючого газового обсягу в міжтрубному просторі пучка, м

Коефіцієнт ослаблення променів газами, 1 / (м · МПа)

Ступінь чорноти газового потоку

Температура забруднень на стінках труб котельного пучка, ⁰ С

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням монограммний, Вт / (м ² К)

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням в котельному пучку, Вт / (м ² К)

Коефіцієнт теплової ефективності

Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м ² К)

Кількість теплоти, що передається в пучку теплопередачею, МДж / м ³

Нетотожність з теплотою балансу,%

2.3.4 Розрахунок теплообміну в економайзері

Кількість теплоти передається в економайзері, МДж / м ³

Витрата води через економайзер, кг / с

Температура води на вході в економайзер, ⁰ С

Ентальпія води при цій температурі, кДж / кг

Ентальпія води на виході з економайзера, кДж / кг

Температура води при цій ентальпії, ⁰ С

Температура газів на вході в економайзер, ⁰ С

Ентальпія газів при цій температурі, МДж / м ³

Присос повітря в газохід економайзера

Ентальпія газів на виході з економайзера, МДж / м ³

Температура газів на виході з економайзера, ⁰ С

Середня температура газів, ⁰ С

Температурний напір при вході газів при противотоке, ⁰ С

Температурний напір на виході газів при противотоке, ⁰ С

Температурний напір при противотоке, ⁰ С

Температурний напір при вході газів при прямоток, ⁰ С

Температурний напір на виході газів при прямоток, ⁰ С

Температурний напір при прямоток

Швидкість газів в економайзері, м / с

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт / (м ² · К)

Коефіцієнт теплової ефективності

Коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м ² · К)

Кількість теплоти, що може бути передано в економайзер за умовами теплопередачі, МДж / кг

Ентальпія води після змішування потоків води, кДж / кг

Температура води після змішування, ⁰ С

.

2.4 Аеродинамічний розрахунок тракту продуктів згоряння

2.4.1 Попередній е зауваження до розрахунків

Аеродинамічний розрахунок газового тракту виконаний з метою перевірки можливості використання тягодуттьових установок меншої потужності, щодо установок, що працюють в даний час.

Подача повітря для горіння газу у котлі забезпечується дутьевих вентилятором типу Ц 13-50 № 5 продуктивністю 13000 м ³ / год і регулюється осьовим напрямним апаратом, встановленим перед усмоктувальним дифузором вентилятора. Напрямний апарат з'єднаний важелем з осьовим виконавчим механізмом типу М30 регулятора співвідношень «газ-повітря» типу Р 25.3. Продукти горіння надходять з топки в конвективну частина і далі по борів видаляються димососом типу Д 18 в димову трубу.

Розрахунок виконаний за нормативним методом «Аеродинамічний розрахунок котельних установок». У ньому використані динамічні напори, підраховані для повітря, а в кінці сумарний результат перерахований на газ. В основу покладено дані теплового розрахунку, викладені в розділі 4 цієї пояснювальної записки.

Витрата палива при розрахунковому навантаженні котла, кг / с

Обсяг продуктів згоряння на виході з економайзера при надлишку повітря у вихідних газах, нм ³ / кг

Середня температура газів в економайзері, ⁰ С

Температура продуктів згоряння на виході з економайзера, ⁰ С

Середня швидкість газів в економайзері, м / с

Температура газів на виході з котельного пучка, ⁰ С

Середня температура газів в котельному пучку, ⁰ С

Середня швидкість газів в котельному пучку, м / с

Розрядження в топці приймається, Па

Барометричний тиск для даної місцевості, Па

Розрядження перед котельним пучком, Па

Середнє живий перетин котельного пучка, м ²

2.4.2 Розрахунок опору котельного пучка

Число рядів по ходу газу в двох ходах котельного пучка

Відносний поперечний крок

Відносний поздовжній крок

Ставлення

Коефіцієнт опору одного ряду труб коридорного пучка

Динамічне тиск в котельному пучку, Па

Опір котельного пучка, Па

Поправочний коефіцієнт на опір у камері догорання

Опір котельного пучка з урахуванням поправочного коефіцієнта, Па

2.4.3 Розрахунок опору ділянки від котельного пучка до економайзера

Вхідний перетин дифузора, м ²

Вихідна перетин дифузора, м ²

Середнє перетин, м ²

Ставлення перерізів

Кут розкриття дифузора

,

Коефіцієнт повноти удару

Коефіцієнт опору виходу

Коефіцієнт опору дифузора

Середня швидкість газів на ділянці, м / с

Динамічне тиск на що розраховується ділянці, Па

Опір ділянки, Па

2.4.4 Розрахунок поворотів від входу до виходу газів з економайзера

Схема ділянки наведена на рис. 111. Підраховуються опору на вході в першу колонку економайзера, при повороті на 90 ⁰ з першої у другу колонку внизу і на виході з другої колонки.

Площа вихідного і вхідного перерізу, м ²

Ставлення перерізів

Твір коефіцієнта, що враховує вплив стінок, на вихідний коефіцієнт опору повороту

Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від кута повороту . Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від форми перерізу .

Коефіцієнт опору поворотів

Динамічне тиск газів на ділянці, Па

Опір поворотів, кПа

2.4.5 Опір в економайзері

Діаметр труби зовнішній, м

Крок ребра, м

Висота ребра, м

Середня товщина ребра, м

Сторона ребра, м

Поверхня одного ребра, м ²

Число рядів труб, омиваних трубами

Довжина неоребренной частини труби, м

Крок між трубами поперечний, м

Крок між трубами поздовжній, м

Еквівалентний діаметр стисненого поперечного пучка, м

Ставлення

Динамічне тиск в економайзері, Па

Поправка на еквівалентний діаметр

Поправка на довжину неоребренной частини

Поправка на форму коридорного пучка

Поправка на число рядів

Опір економайзера, Па

2.4.6 Опір ділянки від економайзера до коліна вхідного кишені димососа

Ця ділянка має ту ж конфігурацію і розміри, що і дифузор на виході їх котельного пучка. Тому їх опору приймаються рівними.

2.4.7 Опір повороту перед входом в димосос

Ширина ділянки, м

Радіус повороту ділянки, м

Ставлення

Твір коефіцієнта, що враховує вплив шороховатостей стінок, на вихідний коефіцієнт опору повороту

Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від кута повороту . Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від форми повороту .

Коефіцієнт опору повороту

Динамічне тиск газів на ділянці, Па

Опір ділянки, Па

2.4.8 Розрахунок самотягі труби

Відстань від осі пальників до стелі, м

Ділянка труби, на якій розвивається самотяга, м

Самотяга труби, Па

Самотяга газового тракту, Па

Перепад повних тисків у газовому тракті, Па

2.4.9 Вибір типу димососа та електродвигуна, забезпечує заданий натиск і продуктивність

Повний опір газового тракту, Па

Присос повітря на ділянці тракту від економайзера до димососа приймається .

Витрата газів у димососів, м ³ / год

Коефіцієнт запасу димососа по продуктивності .

Коефіцієнт запасу димососа по тиску .

Кількість однакових паралельно працюють димососів в одного котла .

Необхідна розрахункова продуктивність димососа, м ³ / год

Коефіцієнт перерахунку тиску до заводської характеристиці

Необхідне повне розрахункове тиск, Па

Каталожне тиск

Споживана потужність димососа, кВт

Розрахункова потужність двигуна, кВт

Робота котла забезпечується димососом типу ДН 10. Привід димососа здійснюється електричним двигуном змінного типу А 101-8М, номінальна напруга його складає 220/380 В, потужність - 75 кВт, швидкість обертання - 750 об / хв.

3. Теплова автоматика та вимірювання

Автоматика захисту котлів призначена для миттєвого припинення подачі газу на пальники котла при порушенні одного з параметрів і його світлової та звукової сигналізації. Перелік необхідних приладів та засобів автоматизації наведено в табл. 3.1

Таблиця 3.1 - Таблиця засобів автоматизації

1. Температурне реле РТ 230У 1 шт.

2. Термодатчик ТДП 231У 1 шт.

Область контрольованих температур (+24 ÷ 131) ^о С. Напруга живлення 220 В. Контрольована температура спрацьовування 60 ^о С