Паровой котел БКЗ 75 39 ГМА - реферат

Министерство Образования Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина

Кафедра тепловые электрические станции

Курсовой проект:

На тему: Паровой котел БКЗ – 75 – 39 ГМА

Выполнил: Студент

Майоров А.В.

группы III-2^**

Руководитель: Муромкин Ю.Н.

Иваново 2001 г.

Оглавление

Введение: Краткое описание котла. 3

I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.

Выбор коэффициентов избытка воздуха. 4

II. Топливо и продукты горения. 4

III. Определение расчётного расхода топлива. 7

IV. Выбор схемы сжигания топлива. 8

V. Поверочный расчёт топки.

V.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки. 8

V.2. Расчёт теплообмена в топке. 9

VI. Поверочный расчёт фестона. 12

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя

и сведение теплового баланса парового котла. 16

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя. 18

IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.

IX.I Расчёт водяного экономайзера. 23

IX.II Расчёт воздушного подогревателя. 27

Х.I Эксплуатация парового котла. 32

Х.II Пуск барабанного котла 32

Х.III Останов котла. 34

Список литературы. 35

Краткое описание котла.

Топочная камера объемом 145,321 м² полностью экранирована трубами Æ60^х 30 мм с шагом 110 мм на боковых стенах и 80 мм – на фронтовой и задней.На фронтовой стене топки расположены три газомазутные горелки: две в нижнем ярусе и одна в верхнем.

Схема испарения двухступенчатая.В барабане расположен чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени по торцам барабана.

Перегреватель – с вертикально расположенными змеевиками, двухступенчатый, выполнен из труб Æ38^х 3 мм. Регулирование температуры пара осуществляется поверхностным пароохладителем, установленным между ступенями “в рассечку”. Количество змеевиков – 40 мм. Поперечный шаг труб – 110 мм, расположение корридорное.

Экономайзер – стальной, гладкотрубный, зиеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ32^х 3 мм. Поперечный шаг труб – 80 мм, продольный – 60 мм.

Воздухоподогреватель – трубчатый, вертикальный, четырехходовой, с шахматным расположением труб Æ40^х 1,6 мм. Поперечный шаг труб – 60 мм, продольный – 44 мм.

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора следующие:

Номинальная паропроизводительность – 35 т/ч

Рабочее давление пара – 4 Мпа

Температура перегретого пара – 450 С^о

Площадь конвективных поверхностей нагрева, м² :

Фестона – 39,5841

Перегревателя – 225,71

Экономайзера – 234,88

Воздухоподогревателя – 1377,14

I . Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.

Выбор коэффициентов избытка воздуха.

1,1) Расчётно-технологическая схема трактов парового котла с отображением компоновки поверхностей нагрева представлена на рисунке 1.1.

1,2) Величина коэффициента избытка воздуха a_м ^II =1.1 при использовании жидкого топлива (высокосернистый мазут)
. Значение присосов воздуха в газоходы для заданного парового котла:

Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:

II . Топливо и продукты горения.

2,1) Вид топлива: Газ (газопровод : Бухара - Урал ).

2.2) Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:

Для контроля проверим баланс элементарного состава:

CН₄ + С₂ H₆ + С₃ Н₈ + +N₂ +Н₂ S+CO₂ =100%

94.9%+3.2%+0.4%+0.1%+0.1%+0.9%+0.4%=100%

2,3) При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.

Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров, концентрация золы

2.3) Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)

Ш. Тепловой баланс парового котла.

III . Определение расчётного расхода топлива.

3,1) Располагаемое тепло топлива Q^р _р находим по формуле:

Q^р _р =Q^р _н =8770 ккал/м³

3,2) Величину тепла, вносимого воздухом:

(I^o _хв ) при t =30 ^o C; I^o _хв =9,5×V^o =9,5×9,72=92,4 ккал/м³ ;

с механическим недожогом q₄ =0,0%;

3,6) Потеря тепла с уходящими газами:

t_ух =140 ^o C; I_ух =622,148ккал/кг; a_ух =1,18;

3,7) Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q₅ =1,1%;

3,8) КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:

h_пк =100-(q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ )=100-(5,75+0,5+1,1)=92,64%;

3,9) Расход топлива, подаваемого в топку:

где Qпк=Dк×(I_пе - I_пв )×1000; при P_пе =45кгс/см² и t_пе =450^o C Þ I_пе =795,4 ккал/кг;

а при P_пв =1,08×P_б =1,08×45=48,6 кгс/см² и t_пв =145^o C Þ I_пе =146,51 ккал/кг;

Qпк=35×(795,4- 146,51)×1000=2,2709×10⁷ ккал/кг;

3,10) Расход топлива используют при выборе и расчёте элементов системы пылеприготовле,ния, числа и производительности углемазутных устройств, числа и мощности горелочных устройств, тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностями нагрева производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива:

I V . Выбор схемы сжигания топлива.

4,1) Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию газа заключается в удалении из него твердой взвеси и снижения давления перед горелками до 1,1-1,3 кгс/cм² путем дросселирования газа поступающего из магистрального трубопровода.

4,2) В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110¸120% от паропроизводительности котла;Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с.

V . Поверочный расчёт топки.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

Границами активного объема топочной камеры являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. Границей объема в нижней части топки является плоскость, проходящая по поверхности пода, обращеной втопку. Суммарную площадь плоскостей ограничивающих активный объем топки, условно называют суммарной площадью стен топки F^т _ст.

Расчетную ширину фронтовой b^ф _ст и задней b^з _ст стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через осевые линии труб боковых экранов, а ширину боковых стен b^б _ст между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов.

Угловой коэффициент экрана х определяется по номограмме в зависимости от S/d и l/d для этого экрана. Реальные условия работы экранов сучетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности.

V .1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки.

5.1.1) По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу

Эффективная толщина излучающего слоя:

V .2. Расчёт теплообмена в топке.

5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки q_т ^II с критерием Больцмана B_o , степенью черноты топки а_т и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

Где -- абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; -- темпе- ратура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; B_о – критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся рясчётные.

5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а т.к. топливо газ то Q^в _вн =0 – нет подогрева :

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

Полезное тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии газов I_а , котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Q_т = I_а Þ Т_а =2004,78 К;

5.2.3) Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-B×x_т ; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании газа).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Х_т = Х_г + DХ; где Х_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок h_г (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г = h_г / Н_т ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью <35т/ч DХ=0,15;

При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:

где
n₁ , n₂ и т.д. – число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h_1г , h_1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.

М = 0,54-0,2×0,3662=0,4667

5.2.4) Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе u_г ^II .

Принимаем u_г ^II = 1100 ⁰ С:

Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:

где а_ф – эффективная степень черноты факела:

; где а_св и а_г – степень черноты,которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.

Где S_т – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

Коэффициент ослабления лучей k_с сажистыми частицами определяют по формуле:

Где -- температура газов на

выходе из топки; -- соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;

5.2.6) Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Допуск 250¸300 Мкал/м³ ×ч;

V I . Поверочный расчёт фестона.

6.1.) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.

6.2) По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.

6.3) По чертежам парового котла составляем таблицу:

Длину трубы в каждом ряду L_i определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду Z₁ определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Поперечный шаг S₁ равен утроённому или уетверённому шагу заднего экрана топки, если этот экран образует соответственно три или четыре ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шаги S₂ ^ср в целом определяем как среднее арифметическое значение, т.к поверхности нагрева рядов близки между собой.

Принимаем Х_ф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя

(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S₁ ^ср и S₂ ^ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона S_ф

6.4) Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

6.5) Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

F_i = a_i ×b - Z₁ × l_{i пр} ×d; где l_{i пр} – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.

F_ср находим как среднее арифметическое между F₁ и F₄ .

6.6) Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:

Н_i = p×d×Z_{1 i} × l_i ; где Z_{1 i} – число труб в ряду; l_i – длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Н_i = Н₁ + Н₂ + Н₃ = 13,194+13,119+13,2701= 39,5841 м;

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Н_доп = х^б ×F_ст Þ Н_i ^I = Н_ф + Н_доп = 39,5841 + 2,8288^. 0,905 = 42,1295 м;

6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

6.8)