Институт инженерно-экологических

Систем и сооружений

Кафедра теплогазоснабжения

 

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине:

«Теплогенерирующие установки»

на тему: «Производственно-отопительная

котельная установка с котлами ДКВр-6,5»

 

Выполнил Калентьева В.С.

гр.317

 

Проверил Цой Е.Н.

 

г. Нижний Новгород

2015 г.

 

Содержание

Исходные данные………………………………………………4

Введение………………………………………………………..5

1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания……………....9

1.1 Определение теоретического количества воздуха, необходимого для полного сгорания…………………………………………………..9

1.2 Определение теоретического объема азота в продуктах сгорания…………………………………………………..10

1.3 Определение объемов трехатомных газов……………..10

1.4 Определение теоретического объема водяных паров…10

1.5 Определение среднего коэффициента избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева…………….10

1.6 Определение избыточного количества воздуха для каждого газохода………………………………………..................13

1.7 Определение действительного объема водяных паров..13

1.8 Определение действительного объема дымовых газов………………………………………………………13

1.9 Определение объемных долей трехатомных газов, водяных паров в суммарной объемной доле…………………….13

2. Тепловой баланс котельного агрегата ……………………….15

3. Определение расхода топлива…………………………….…18

4. Конструктивный расчет водяного экономайзера…………...19

4.1 Определение количества теплоты, отданного уходящими газами…………………………………………………...19

4.2 Определение энтальпии воды после экономайзера….20

4.3 Определение среднего температурного напора……...20

4.3.1.Определение среднесекундный объем дымовых газов в экономайзере………………………………………………………20

4.3.2.Определение площади поверхности нагрева водяного экономайзера………………………………………….…………..20

4.4 Выбор конструктивных характеристик экономайзера...21

5. Расчет тепловой схемы ТГУ…………………………………..23

6. Составление теплового баланса деаэратора………………….34

7. Расчет водоподготовки………………………………………...35

7.1 Натрий-катионирование………………………………....35

7.2 Хлор-ионирование……………………………………….35

7.3 Расчет фильтров 1ой ступени……………………………35

7.4 Расчет фильтров 2ой ступени……………………………37

7.5 Расчет бака мокрого хранения…………………………..35

7.6 Подбор оборудования водоподготовки………………..35

8. Аэродинамический расчет котельного агрегата……………..41

8.1 Определение высоты дымовой трубы по условиям рассеивания газообразных выбросов...…………………41

8.2 Расчет аэродинамического сопротивления газового тракта котельной установки…………………………….43

8.3 Подбор дымососа и вентилятора………………………..44

9. Топливоподача……………………………………………….....45

10. Шлакозолоудаление………………………………………46

11. Характеристика подобранного оборудования…………..46

12. Подбор дифлектора……………………………………….48

Список литературы…………………………………………...49

 

Исходные данные

1. Тепловые потоки теплогенерирующей установки (ТГУ):

1.1 Расход пара на технологию – 4,8 т/ч

1.2 Максимальная теплота на отопление и вентиляцию – 45 ГДж/ч

1.3 Среднечасовой поток теплоты на горячее водоснабжение – 10 ГДж/ч

2. Местоположение ТГУ – г. Углич

3.Располагаемый источник тепловой энергии:

3.1 Топливо – каменный уголь №39

4.Тип теплогенератора – ДКВр – 6,5

Технические характеристики котельного агрегата [6]:

Паропроизводительность – 6,5 т/ч, давление пара на выходе из котла – 14 Мпа, температура насыщенного пара - 194⁰С, вид расчетного топлива – каменный уголь, температура уходящих газов – 157/161 ⁰С.

5.Параметры вырабатываемого и возвращаемого в ТГУ теплоносителя

5.1 Пар – насыщенный

5.2 Конденсат 70%, температура – 95⁰С

6. Система теплоснабжения закрытая двухтрубная; t₁=110 ⁰С; t₂=70 ⁰С

ВВЕДЕНИЕ

Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей, а также обеспечение минимальных затрат металла и средств на изготовление, монтаж и эксплуатацию котельного агрегата и не вызывающих излишних расходов на строительную часть котельной установки.

Теплогенерирующим агрегатом называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде пара или горячей воды.

В данной курсовой работе представлен тепловой расчет парового котельного агрегата (КА) марки. Котельный агрегат - это устройство для преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию пара или нагретой жидкости (воды), состоящее из топки и нескольких теплообменников.

Тепловой расчет КА может быть конструктивным и поверочным. В данной работе выполняется смешанный поверочно-конструктивный расчет:

1) поверочный расчет теплогенератора ДКВр-6,5, работающего на органическом топливе – каменном угле-39

2) конструктивный расчет водяного экономайзера системы ВТИ (чугунного, некипящего типа)

В поверочном тепловом расчете по принятым конструкции и размерам КА для заданных нагрузок и вида топлива определяется температура воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между отдельными поверхностями нагрева, а также КПД котлоагрегата, расход топлива, расход и скорости воздуха и дымовых газов.

Поверочный расчет производят для оценки показателей экономичности и надежности агрегата при работе на заданном топливе, выявления необходимых реконструктивных мероприятий, выбора вспомогательного оборудования и получение исходных данных для проведения таких расчетов, как аэродинамического, гидравлического и др.

Конструктивный расчёт экономайзера (воздухоподогревателя) выполняется с целью определения его конструкции и размеров.

 

Характеристика рабочих тел котельного агрегата.

 

Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.

В качестве источника тепла мы применяем паровой теплогенератор. Он вырабатывает насыщенный пар. Для того чтобы пар вырабатывался, мы должны сжигать топливо. Для того чтобы происходил процесс горения, в топку подается окислитель (воздух). Топливо, сгорая в топке, образует горячие газы, которые движутся по газоходам котельного агрегата, отдавая тепло поверхностям нагрева. После чего газы охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.

В качестве теплоносителя в котельных установках обычно используются пар или вода.

Котельный агрегат представляет собой генератор, в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепло.

В данной работе выполняется поверочный расчет теплогенератора типа
ДКВР-6,5.

Задачей расчета является определение температуры воды, пара, воздуха, дымовых газов на границах между определенными поверхностями котельного агрегата, а также расход топлива, КПД котлоагрегата, расхода и скорости дымовых газов по заданным конструкциям и размерам теплогенератора.

Также выполняется конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров.

Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей.

 

 

Описание конструкции котла и принимаемой компоновки
котельного агрегата. Техническая характеристика выбранного котла

 

Паровой котел ДКВР-6,5 имеет унифицированный верхний и нижний барабаны с внутренним диаметром 1000 мм с толщиной стенок 13 мм и расстоянием между ними 2750 мм, а также боковые экраны и два конвективных пучка. Диаметр и толщина стенки экранных и кипятильных труб Æ51×2,5 мм. Диаметр и толщина стенки коллекторов экранов Æ219×8 мм.

Шаг труб боковых экранов в топке и камере догорания 80 мм. Шаг труб заднего экрана в камере догорания и фестоне 110 мм. Шаг кипятильных труб по длине котла 100 мм, по ширине котла – 110 мм.

Боковые стены топочной камеры экранированы, фронтовая и задняя стены выполнены из огнеупорного кирпича (без экранов).

С правой стороны задней стенки топочной камеры котлов имеется окно, через которое продукты сгорания поступают в камеру догорания и далее в конвективный пучок.

Трубы конвективного пучка, развальцованные в нижнем и верхнем барабанах.

В конвективном пучке разворот газов осуществляется в горизонтальной плоскости при помощи шамотной и чугунной перегородок.

Боковые экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка имеют общий нижний коллектор.

В котлах применены схемы одноступенчатого испарения. Питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан котловая вода опускается по задним трубам конвективного пучка. Передние трубы конвективного пучка являются испарительными.

Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Кроме того, котловая вода из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла, поступает в нижние коллекторы боковых экранов. Пароводяная смесь выходит из испарительных труб в верхний барабан, где происходит барботаж пара через слой воды. Пар, отсепарированный в паровом пространстве барабана, проходит через пароприемный дырчатый потолок, установленный на расстоянии 50 мм от верхней образующей барабана, и направляется в паропровод.

Боковые стены котлов закрыты натрубной обмуровкой, состоящей из слоя шамотобетона толщиной 25 мм по сетке из нескольких слоев изоляционных плит толщиной около 100 мм.

Котлы оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки.

Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем.

Воздух острого дутья вводится в топку через заднюю стенку. Сопла установлены на высоте 500мм от уровня колосникового полотна.

Техническая характеристика котла ДКВР-6,5 (Л-6, т. 8.17):
- паропроизводительность, т/ч - давление, кгс/см^2 - температура пара, ^ОС - конвективная поверхность нагрева, м^2 - КПД (при сжигании мазута), % - площадь зеркала горения, м^2	- 6,5 - 13 - насыщенный - 235 - 90,3 - 6,3
Конструктивные характеристики котлоагрегатов серии ДКВР 6,5 (2, т.2.8):
- объем топки, м^3 - площадь поверхности стен топки, м^2 - диаметр экранных труб, мм - шаг труб боковых экранов, мм - площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева, м^2 - площадь поверхности нагрева конвективных пучков, м^2 - диаметр труб конвективных пучков, мм - расположение труб конвективных пучков - поперечный шаг труб, мм - продольный шаг труб, мм - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м^2 - число рядов труб по ходу продуктов сгорания - диаметр верхнего и нижнего барабана, мм - толщина стенки барабана, мм	- 20,4 - 84,77 - 51´2,5 - 80   - 40   - 235 - 51´2,5 - коридорное - 100 - 110   - 1,24 - 22 - 1000 - 13

Выбор вспомогательной поверхности нагрева

 

Принимаем к установке в качестве вспомогательной поверхности нагрева – водяной экономайзер, чугунный, ребристый, некипящего типа системы ВТИ.

В настоящее время изготавливают только один тип водяных чугунных экономайзеров – водяные экономайзеры системы Всесоюзного теплотехнического института. Их собирают из чугунных ребристых труб различной длины, соединяемых между собой специальными фасонными частями – калачами. Ребристые трубы устанавливают с целью увеличения площади поверхности нагрева и уменьшения габаритных размеров экономайзеров.

Конечная температура воды на выходе из чугунных экономайзеров должна быть ниже температуры кипения в котле по крайней мере на 20 градусов, чтобы не происходило разрушения чугуна.

Температуру дымовых газов на выходе из экономайзера принимаем равной 180 градусов для того, чтобы не образовывался конденсат (т.к. температура воды в трубках больше), который бы реагировал с сернистым газом, образуя кислоту, разрушающую трубки.