Расчет отопительной котельной

Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.12.2013
Размер файла 154,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

Расчет отопительной котельной

Выполнила: студентка гр. Т-83

Земенкова Е.А.

Проверила: Евграфов А.В.

Самара 2011

Содержание

Введение

1. Водяные котлы типа КВ. Исходные данные

2. Расчет процессов горения топлива

3. Определение объемов продуктов сгорания

4. Определение минимального объема водяных паров

5. Расчёт теплосодержания воздуха и продуктов сгорания

6. Тепловой баланс котельного агрегата

7. Тепловой расчёт поверхности нагрева

8. Задача: расчет водяного экономайзера. Исходные данные

9. Подбор водяного экономайзера

10. Расчет надежности водяного экономайзера

11. Конструкторский расчет водяного экономайзера

12. Расчет количества котлов

Библиографический список

Введение

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара и горячей воды. Основные элементы котельной установки: котел, топка, питательные и тягодутьевые устройства, устройства топливоподачи и автоматического регулирования.

Котел - теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов сгорания топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в теплоту нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевые устройства состоят из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечивается подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу.

Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностями нагрева, передают теплоту воде. Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяные экономайзеры и воздухоподогреватели, служащие для подогрева воды и воздуха, устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды, приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную работу всех элементов котельной.

Классификация котельных установок.

Котельные установки в зависимости от типа потребителей разделяются на:

- энергетические;

- производственно-отопительные;

- отопительные.

По виду вырабатываемого теплоносителя котельные установки делятся на:

- паровые;

- водогрейные.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на:

- местные;

- групповые;

- районные.

В данной работе представлен расчет котельной с водогрейными котлами типа КВ-ГМ.

1. Водогрейные котлы типа КВ

Стальные водогрейные прямоточные котлы унифицированной серии КВ-ГМ и КВ-ТС изготавливаются с 1970 г. для установки в отопительных котельных, на ТЭЦ и в отопительно-производственных котельных.

Газо-мазутные котлы КВ-ГМ выпускаются со следующей теплопроизводительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180 Гкал/ч. Котлы этой серии собираются из однотипных элементов и выполняются в горизонтальной компоновке, блочно-транспортабельные и состоят из двух блоков: горизонтально-топочного, вертикально-конвективного. Боковые стены топочной камеры полностью экранированы трубами диаметром 60*3 мм с шагом 64 мм.

Конвективный блок состоит из конвективного пакета, фестона и заднего экрана. Конвективный пакет набирается из U-образных змеевиков диаметром 29*3 мм. Трубы располагаются в шахматном порядке с шагом 64 и 40 мм. Змеевики привариваются к вертикальным стоякам диаметром 83*3,5 мм. Фестон и задний экран конвективного блока выполнены из труб диаметром 60*3 мм с шагом 64 мм.

Котлы теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч не имеют камеры догорания, и дымовые газы попадают в конвективный блок сверху из-под перекрытия топки. Отвод дымовых газов из котла осуществляется снизу.

В котлах теплопроводностью 10, 20 и 30 Гкал/ч имеется внутри топочная перегородка, делящая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания. Дымовые газы в конвективный блок попадают снизу, а отводятся из него сверху. Топочные камеры котлов КВ-ГМ оборудованы ротационными газо-мазутными горелками, а конвективные поверхности нагрева снабжены дробеструйной очисткой.

Исходные данные

1) Тип котла: КВГМ-10

2) Производительность по теплу: Qк.а=9 Гкал/ч

3) Температура холодного воздуха: tхв=29 0С

4) Топливо: газ, Брянск - Москва

СH4 = 92,8%

C2H6= 3,9%

C3H8= 1,1%

C4H10= 0,4%

C5H12= 0,1%

N2=1,6%

CO2=0,1%

Теплота сгорания низшая сухого газа

Плотность при 0?С и 760 мм. рт. ст.

2. Расчет процессов горения топлива

Вычисление коэффициента избытка воздуха с учетом присоса воздуха по элементам котельного агрегата.

а) в конце топки

- присос воздуха в топке

- на выходе из топки

б) в конце первого газохода конвективного пучка

в) в конце второго газохода конвективного пучка

3. Определение объемов продуктов сгорания

Первоначально будем вести расчет объемов продуктов сгорания при значении коэффициента избытка воздуха . Минимальный или теоретический объем сухих газов при определяется по формуле:

- объем трехатомных газов, находящийся по уравнениям химических реакций

- минимальное количество азота, состоящего из атмосферного, равного 79% от теоретического количества воздуха и азота топлива

4. Определение минимального объема водяных паров

Дальнейший расчет представлен в виде таблицы 1.

Таблица 1

Расчет продуктов сгорания

Расчитываемая величина

Размерность

V0=9.91, V0H20=1,115, VRO2=1.061, VN2=7.845

Топка

КП1

КП2

Коэффициент избытка воздуха в конце газохода б

1,100

1,150

1,250

Коэффициент избытка воздуха средний бср

1,075

1,125

1,200

Объем избыточного воздуха (бср -1)V0

нм3/нм3

0,743

1,239

1,982

Действительный объем водяных паров VH2O=V0H2O+0.061(бср-1)V0

нм3/нм4

1,160

1,191

1,236

Действительный объем дымовых газов Vг=VRO2+V0N2+VH2O+(бср-1)V0

нм3/нм5

10,809

11,335

12,124

Объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания rRO2=PRO2=VRO2/Vг

0,098

0,094

0,088

Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания rH2O=PH2O=VH2O/Vг

0,107

0,105

0,102

Суммарная доля трехатомных газов и водяных паров rn=rRO2+rH2O

0,206

0,199

0,189

Масса дымовых газов Iгcг.ТЛ+1.306бV0

кг/нм3

15,011

15,658

16,952

5. Расчет теплосодержания воздуха и продуктов сгорания

Теплосодержание дымовых газов определяется как сумма теплосодержаний продуктов сгорания 1 кг () топлива при и избыточного воздуха, взятого при температуре продуктов сгорания.

Теплосодержание дымовых газов определяется по формуле:

, где

- теплосодержание газов при и температуре газов

- теплосодержание теоретически необходимого количества воздуха при температуре газов

В расчете теплосодержаний коэффициент избытка воздуха принимают в конце газохода. Подсчет теплосодержаний рекомендуется вести в виде таблицы, значения теплосодержаний вычисляются через каждые 100?С для интервала температур . Данные расчета заносим в таблицу 2. тепловой водогрейный топливо пар

Таблица 2

Теплосодержание дымовых газов

V,0C

I0г ккал/нм3

I0В ккал/нм3

б"Т=1.1

б"кп2=1.25

I"T

I"кп

100

326,412

313,156

357,727

404,701

200

658,844

630,276

721,872

816,413

300

999,143

953,342

1094,477

1237,479

400

1349,353

1282,354

1477,589

1669,942

500

1708,362

1619,294

1870,291

2113,186

600

2073,617

1964,162

2270,033

2564,658

700

2448,769

2318,940

2680,663

3028,504

800

2835,057

2675,700

3102,627

3503,982

900

3230,251

3032,460

3533,497

3988,366

1000

3629,851

3399,130

3969,764

4479,634

1100

4030,512

3775,710

4408,083

4974,440

1200

4423,800

4152,290

4839,029

5461,873

1300

4846,261

4528,870

5299,148

5978,479

1400

5268,079

4915,360

5759,615

6496,919

1500

5684,282

5301,850

6214,467

7009,745

1600

6108,330

5688,340

6677,164

7530,415

1700

6534,554

6074,830

7142,037

8053,262

1800

6961,893

6263,120

7588,205

8527,673

1900

7397,077

6857,720

8082,849

9111,507

2000

7794,257

7254,120

8519,669

9607,787

2100

8265,067

7650,520

9030,119

10177,697

6. Тепловой баланс котельного агрегата

Экономичность работы котельного агрегата определяют величину его КПД. Для того, чтобы определить КПД составляем тепловой баланс. Он заключается в установлении равенства между внесённым в топку теплом Qрр и суммой полезно-используемого тепла q1 и тепловых потерь q2, q3, q4, q5, q6.

q2 - потери с уходящими газами;

q3 - потери от химического неполноты сгорания топлива;

q4 - потери тепла от механического недожега;

q5 - потери тепла в окружающую среду через неплотности обмуровки котла;

q6 - потери физического тепла шлака;

Qрр - располагаемое тепло твёрдого, жидкого, газообразного топлива на расчётную или сухую массу.

Qрр,с = Qнр,с +Qфиз.т.п. +Qф

Qнр,с - низшая теплота сгорания на расчётную или сухую массу

Qфиз.т.п. - физическое тепло топлива

Qф - тепло вносимое с паровым дутьём

Все расчёты сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Тепловой баланс котельного агрегата

Расчитываемая величина

Обозначение

Размерность

Формула или обоснование

Результаты расчета

Располагаемое тепло топлива

Qрр

ккал/нм3

Qрр=Qнс

8910

Температура уходящих газов

tух

0С

По типу котла

185

Теплосодержание уходящих газов

Iух

ккал/нм3

По таблице теплосодержание

754,656

Температура холодного воздуха

tхв

0С

Принимается по заданию

28

Теплосодержание холодного воздуха

I0хв

ккал/нм3

I0ух=V0*cхв*tхв

88,794

Потери тепла с уходящими газами

q2

%

q2=((Iухух*I0хв)*100)/Qрр

7,224

Потери тепла от химического недожога

q3

%

Принимается по нормативному методу по виду сжигаемого топлива и виду топуи

1,5

Потери тепла в окружающую среду

q5

%

q5=q5ном*Qномк.а./Qк.а

1,875

Суммарные потери тепла

?qi

%

?qi

10,599

КПД котла

?к.а

%

?к.а=100-?qi

89,401

Тепло, полезно используемое в к.а.

Qк.а

ккал/нм3

Qк.а=Gвод*(i"вых-i'вход)*103

9944550

Полный расход топлива

В

нм3

B=(Qк.а*100)/(Qрр*?к.а)

1248,435

Расчетный расход воздуха

Вр

нм3

Вр

1248,435

Коэффициент сохранения тепла

?

-

?=1-(q5/(q5+?к.а))

0,979

7. Тепловой расчёт поверхности нагрева

По способу теплообмена все поверхности нагрева делятся на 2 типа:

· лучевоспринимающий или радиационные поверхности нагрева

· конвективные поверхности нагрева

Тепловой баланс по тепловосприятию поверхности нагрева выглядит следующим образом:

Qт= Qтл+ Qкпк+Qэкк+ Qух , ккал/ч

Qт- количество тепла выделившееся в топке при сжигании топлива;

Qтл - количество тепла, отданное лучистым теплообменом, отданное экраном топки стенкам;

Qкпк- тепло отданное конвективным теплообменом котельному пучку или водяному экономайзеру.

Составим уравнения теплового баланса между теплом, выделяющимся в топке и теплосодержанием дымовых газов.

Qт= Qа= Ya=f(a)

Qа- теплота полученная дымовым газом;

Ya- теплосодержание в топке дымовых газов;

a- теоретическая температура горения топки.

Зная Ya можно найти теплосодержание a. a=2051

Температуру дымовых газов на выходе из топки принимают в зависимости от типа котла и вида топки.

иa=1100єС, Yт//=4408,083 ккал/нм3

По принятой ориентировочной температуре дымовых газов на выходе из топки определяют количество тепла, отданное лучистым теплообменом:

ккал/нм3

Проверяем какой процент лучистого тепла от общего

Находим количество тепла полученного котельными пучками в результате конвективного теплообмена:

Проверяем какой процент конвективного тепла от общего

Находим потери с уходящими газами:

Поверяем:

8. Задача: расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры - это хвостовые поверхности нагрева, которые устанавливаются за паровыми котлами и некоторыми водогрейными и служат для:

- нагрева питьевой воды, поступающей в верхний барабан на подпитку котла;

- охлаждения дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу.

По своему назначению экономайзеры являются утилизаторами дымовых газов, следовательно они повышают КПД котла и понижают потери q2.

Водяные экономайзеры могут быть 1 или 2-х колонковые(1 или 2-х ходовые).

Котлы КЕ и ДЕ комплектуются блочными чугунными экономайзерами некипящего типа ЭП. Водяные экономайзеры идут комплектно с котлом, дутьевым вентилятором и дымососом.

Исходные данные

1) Тип котла: ДЕ - 10/14

2) Производительность по теплу: Qк.а=10т/ч

3) Температура питательной воды: tп.в.=1040С

4) Температура уходящих газов: tух=146 0С

5) Температура на выходе: tвых=273 0С

6) Расчетный расход топлива в котле: Вр=718 нм3

7) Рs=10%

8) Рб=14атмосфер

9) Топливо: газ, Брянск - Москва

9. Подбор водяного экономайзера

Тип экономайзера, установленного на данном котле смотрим в [1, 2].

По справочным данным подбираем для заданного типа котла экономайзер ЭП2-236 со следующими характеристиками:

а) поверхность нагрева Аэк=236м2

б) число труб в горизонтальном ряду nгор=5 шт

в) число вертикальных рядов nверт=16

г) количество колонок - 2

д) длина трубок экономайзера - 2 м

10. Расчет надежности водяного экономайзера

1. Расчет продуктов сгорания

Коэффициент избытка воздуха в конце газохода: б=1,35

Коэффициент избытка воздуха средний: бср=1,3

Объем избыточного воздуха:

ср -1)V0=(1,3-1).9,1=2,973

Действительный объем водяных паров:

VH2O=V0H2O+0.061(бср-1)V0

VH2O=1,115+0,061.2,973=2,912

Действительный объем дымовых газов:

Vг=VRO2+V0N2+VH2O+(бср-1)V0

Vг=1,061+7,845+1,115+2,973=14,791

2. Теплосодержание

V, 0C

Yэк, ккал/нм3

100

436,017

200

879,441

300

1332,813

3. Составим тепловой баланс водяного экономайзера:

Вр.Qэкк=Dпв.Дiпв.

Для этого определим:

Коэффициент сохранения тепла:

Y/=626.689

Y//=1210.403

4. Определяем энтальпию питательной воды на выходе из водяного экономайзера:

iпв//=104,32+41,78=172,8 ккал/кг

5. Проверим условие надежности работы водяного экономайзера:

В котлах типа ДЕ и КЕ устанавливаются водяные экономайзеры системы ВТИ не кипящего типа.

Dп.в.=Dном к.а.. 103+ Dк.а.. 103 . Ps/100

Dп.в=10.103+10.103.10/100=11000 кг/ч

tнас(Pб)-tпв ?20-40?С

Из [2] выписываем tнас = 194,13?С

194,13-146,1 = 48,03

Вывод: условие надежности выполняется.

11. Конструкторский расчет водяного экономайзера

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Формула или обоснование

Результат

1.

Температура газов перед экономайзером

°С

Из справочника

273

2.

Теплосодержание газов перед экономайзером

ккал/ нм3

Табл.3 по 2 кп

1210,403

3.

Температура уходящих газов

°С

Из справочника

146

4.

Теплосодержание уходящих газов

ккал/ нм

Табл.3 по экономайзеру

626,689

5.

Расход питательной воды через экономайзер

Дпв

т/ч

11000

6.

Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса

ккал/ч

474169

7.

Температура питательной воды

°С

По заданию

104

8.

Теплосодержание питательной воды

ккал/ нм3

Нормативный метод

104

9.

Теплосодержание воды на выходе из экономайзера

ккал/ нм3

147,11

10.

Температура воды на выходе из экономайзера

°С

Нормативный метод XXIV

146,1

11.

Скорость дымовых газов в водяном экономайзере

м/с

Принимаем с последующим уточнением

11

12.

Объем дымовых газов

нм3/нм3

Из таблицы №1

14,791

13.

Средняя тем-ра газов в экономайзере

°С

209,5

14.

Сечение для прохода дымовых газов

F

м2

0,474

15.

Длина ребра трубы экономайзера

1

м

Раздел "водяные экономайзеры "

2

16.

Живое сечение для прохода газов одной трубы

F '

мг

[2]

0,12

17.

Число труб горизонтальном ряду

nгор

шт.

F/F'

4

18.

Действительная скорость газов

м/с

10,86

19.

Коэффициент теплопередачи

К

ккал/ м2ч°С

[2]

22,44

20.

Средне арифметический температурный напор

76,9

21.

Полная поверхность нагрева водяного экономайзера

Н

м2

274,78

22.

Поверхность нагрева одной трубы

Н'

м2

[2]

2,95

23.

Число вертикальных рядов

nверт

шт.

23

24.

Действительная поверхность нагрева водяного экономайзера

Hg

м2

271,4

25.

Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплообмена

ккал/ч

468338

26.

Разница

%

1,23

12. Расчет количества котлов

Для котла КВГМ - 10 предусмотрено 4 котла.

nка=4шт.

Qmax=Qка. nка

Qmax=9 . 4=36 Гкал/ч

Qс.н.=(0,1 - 0,15)Qmax

Qc.н.=0,1•36=33,6 Гкал/ч

Qрасч=Qmax - Qc

Qрасч=36 - 3,6=32,4 Гкал/ч

Qmaxов=(0,75 - 0,8) Qрасч

Qmaxов=0,75•32,4=24,3 Гкал/ч

Qср.чгвс=(0,25 - 0,2) Qрасч

Qср.чгвс=0,25•32,4=8,1 Гкал/ч

Библиографический список

1. Ю.Л. Гусев: Основы проектирования котельных установок, издание 2-е. дополненное и переработанное. Москва 1973 г.

2. С.А. Минкина: Тепловой расчет поверхностей котельных агрегатов, методические указания. Куйбышев 1986 г.

3. С.А. Минкина, В.М. Полонский: Расчет процессов горения, методические указания. Куйбышев 1986 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Развитие котельной техники, состав котельной установки. Определение теоретических объёмов воздуха, газов, водяных паров и азота, расчёт энтальпий. Тепловой баланс котла, расчёт расхода топлива. Тепловой расчёт конвективного пучка и водяного экономайзера.

    курсовая работа [58,1 K], добавлен 02.07.2012

  • Тепловой расчет котельного агрегата Е-25М. Пересчет теоретических объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания для рабочей массы топлива (сернистый мазут). Тепловой баланс, коэффициент полезного действия (КПД) и расход топлива котельного агрегата.

    курсовая работа [352,0 K], добавлен 17.03.2012

  • Элементарный состав и геометрические характеристики топлива. Определение объемов воздуха и продуктов сгорания топлива при нормальных условиях. Состав котельной установки. Конструкция и принцип действия деаэратора. Конструктивный расчет парового котла.

    курсовая работа [594,6 K], добавлен 25.02.2015

  • Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла

    курсовая работа [209,5 K], добавлен 13.05.2009

  • Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.

    дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010

  • Способы расчета котельного агрегата малой мощности ДЕ-4 (двухбарабанного котла с естественной циркуляцией). Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха. Определение КПД котла и расхода топлива. Поверочный расчёт топки и котельных пучков.

    курсовая работа [699,2 K], добавлен 07.02.2011

  • Описание двухбарабанного вертикально-водотрубного реконструированного котла и его теплового баланса. Количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива и расчетные характеристики топки. Конструкторский расчет котельного агрегата и экономайзера.

    курсовая работа [611,8 K], добавлен 20.03.2015

  • Тепловой расчет и компоновка парового котла ПК-14. Выбор топлива, расчет его теплосодержания и продуктов сгорания. Определение тепловых потерь и коэффициента полезного действия котла. Расчет топочной камеры, конвективных и хвостовых поверхностей нагрева.

    курсовая работа [751,1 K], добавлен 28.09.2013

  • Расчетные характеристики топлива. Материальный баланс рабочих веществ в котле. Характеристики и тепловой расчет топочной камеры. Расчет фестона и экономайзера, камеры охлаждения, пароперегревателя. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

    дипломная работа [382,2 K], добавлен 13.02.2016

  • Определение объема воздуха, продуктов сгорания, температуры и теплосодержания горячего воздуха в топке агрегата. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Расчет энтальпии продуктов сгорания, теплового баланса и пароперегревателя.

    контрольная работа [432,5 K], добавлен 09.12.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.