Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Проект перевода котла-утилизатора КУ-150 с парового на водогрейный режим с естественной тягой

Проект перевода котла-утилизатора КУ-150 с парового на водогрейный режим с естественной тягой

Назначение и компоновка котла-утилизатора КУ-150. Краткое описание технологической схемы и газового тракта. Конструкция и характеристики котла при работе в паровом и в водогрейном режиме. Расчета экономического эффекта реконструкции данного котла.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 23.05.2015
Размер файла 208,4 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.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время в России существенное значение имеет проблема экономии топливно-энергетических ресурсов. Ввиду ограниченного финансирования строительство новых энергетических объектов представляется проблематичным. Поэтому, на каждом предприятии изыскиваются внутренние резервы для экономии тепловой энергии.

На Череповецком металлургическом комбинате ОАО "Северсталь" в листопрокатном цехе №2 за нагревательными печами расположены котлы-утилизаторы, работающие на дымовых газах, отходящих от печей, и предназначенные для выработки перегретого пара. Но температура уходящих дымовых газов от печей не является достаточной для выработки котлами пара (порядка 250-350єС).

Основными причинами низкой температуры уходящих газов после печей являются:

- низкие температура и количество уходящих газов после печей, вследствие не полной их загруженности;

- присосы воздуха от хвоста печи до общего борова котла превышают нормативные.

Поэтому котлы-утилизаторы оказались неспособны вырабатывать пар нужных параметров и были выведены из работы.

В настоящее время перед предприятием стоит проблема выбора: вырабатывать горячую воду на теплофикационные нужды предприятия (а именно: для подразделений по производству горячего и холодного проката и ККЦ) в необходимом объёме посредством котлов ПТВМ-100, как это и делалось ранее; или перевести работу котлов-утилизаторов КУ-150 на водогрейный режим и с их помощью покрывать часть теплофикационной нагрузки данных производств, чем будет достигаться экономия топлива на котлах ПТВМ-100. Предварительные экономические расчёты показали, что перевод котлов-утилизаторов на водогрейный режим и их эксплуатация оказывается дешевле, чем выработка такого же количества горячей воды на котлах ПТВМ-100.

Задачей данного дипломного проекта является разработка проекта реконструкции котлов-утилизаторов, а именно их перевод с парового на водогрейный режим работы.

1. Назначение и компоновка котла-утилизатора КУ-150

1.1 Краткое описание технологической схемы и газового тракта

За каждой нагревательной печью стана "2000" установлено по 2 котла-утилизатора типа КУ-150.

Продукты горения нагревательной печи через два дымовых клапана, предназначенных для регулирования давления в печи, поступают в рекуператоры, а затем в боров печи. Из борова печи продукты горения могут проходить через открытый "шибер прямого хода" на трубу, или через открытый "шибер на котел" через один или два котла и далее на дымовую трубу.

За каждым котлом-утилизатором установлен дымосос типа Д-21,5х2. Распределение количества проходящих через котел газов обеспечивается величиной закрытия "шибера на трубу" и направляющим аппаратом дымососа.

1.2 Основные сведения по котлу

Водотрубный, змеевиковый котел-утилизатор с принудительной циркуляцией КУ-150 предназначен для установки за металлургическими и другими технологическими печами с целью использования физического тепла газов для выработки перегретого пара энергетических параметров.

В обозначении котла цифра 150 указывает максимальное количество газов, на которое рассчитан котел в тысячах нормальных кубометров в час.

Максимальная длительная температура газов перед котлом - 850єС, параметры вырабатываемого пара - 4,41 МПа, 375єС.

Котельная выполнена полуоткрытого типа. В помещении, по фронту котлов расположены: запорная арматура, барабан, циркуляционные насосы, трубопроводы питательной и технической воды, дренажные и продувочные линии, обеспечивающие работу котлоагрегата.

Основные теплотехнические и конструктивные характеристики котла и оборудования приведены в таблице 1 и таблице 2.

Поверхности нагрева котла расположены в двух вертикальных газоходах. Все поверхности нагрева выполнены из бесшовных труб диаметром 32 мм и толщиной стенки 3 мм и состоят из водяного экономайзера, испарительной части и пароперегревателя.

Компоновка поверхностей нагрева П-образная. В первом (восходящем) газоходе расположены:

1-я испарительная секция, пароперегреватель,

2-я испарительная секция и выходные пакеты третьей испарительной секции.

Во втором (нисходящем) газоходе расположены: входные пакеты 3-й испарительной секции и водяной экономайзер.

Расположение труб в пакетах поверхностей нагрева шахматное.

Шаги труб приняты: в ряду по ширине газохода для первой предвключенной секции - 172 мм, для второй и третьей испарительных секций и пароперегревателя - 68 мм, для экономайзера - 90 мм; шаг труб по ходу газов - 70 мм во всех пакетах.

Внутренний размер ширины газоходов котла, определяемый числом параллельно включенных змеевиков испарительной части, пароперегревателя и экономайзера, составляет 5810 мм. Размеры первого восходящего по длине змеевиков газохода равны 3450 мм, второго опускного - 3150 мм.

Каркас котла - металлический, сварной. Обмуровка подъемного газохода выполнена из огнеупорного термоизоляционного кирпича. Опускной газоход не обмуровывается, имеется только наружная теплоизоляция металлической обшивки котла.

1.3 Основные теплотехнические и конструктивные характеристики котла-утилизатора КУ-150

Основные теплотехнические характеристики котла и оборудования представлены в таблице 1.

Таблица 1- Теплотехнические характеристики котла и оборудования

№№ пп

Наименование оборудования

Характеристика

Ед. изм.

Величина

1.

Котел-утилизатор КУ-150

Производительность

т/ч

34,5

Давление в барабане котла

МПа

1,96-2,16

Температура перегретого пара

0С

до 390

Расход циркуляционной воды

т/ч

240-250

Количество проходящих газов

нм3/ч

150000

Температура газов:

перед котлом

0С

300-850

за котлом

0С

до 250

Сопротивление котла по газовому тракту

Па

до 1177,2

Сопротивление котла по водяному тракту

МПа

0,29

Паровой объем барабана

м3

6,8

Водяной объем котла

м3

12

Давление питательной воды

МПа

2,94-3,43

2.

Дымосос Д -21,5х2

Производительность

нм3/ч

200000

Полный напор

Па

3923

Температура газов

0С

до 220

Частота вращения

об/мин

750

Температура подшипников

0С

до 70

Мощность электродвигателя

кВт

630

Напряжение

В

6000

Номинальный ток

А

74

3.

Циркуляционный насос НКУ-250

Производительность

т/ч

250

Полный напор

м.в.ст

30

Частота вращения

об/мин

1450

Мощность электродвигателя

кВт

40

Напряжение

В

380

Номинальный ток

А

76

Основные конструктивные характеристики котла-утилизатора КУ-150 представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Конструктивные характеристики котла

№ п/п

Наименование

Размерность

1 испар. секция

Пароперегреватель

2 испар. секция

3 испар. секция

Экономайзер

1.

Поверхность нагрева

м2

133,2

166

415

475+436

725,1

2.

Диаметр труб

мм

32/26

3.

Число паралл. змеевиков

шт.

64

60

120

120

32

4.

Количество рядов

шт.

12

8

20

22+22

3х16

5.

Шаги труб по ширине

мм

172

86

86

86

90

6.

Шаги труб по глубине

мм

70

7.

Живое сечение по газам

м2

16,6

12,5

12,5

12,5/11,5

9,65

8.

Живое сечение по воде и пару

м2

0,034

0,0318

0,0636

0,0636

0,017

1.4 Схема циркуляции КУ-150

Испарительная часть котла выполнена по схеме с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ) с тремя параллельно включенными секциями. Циркуляция осуществляется двумя циркуляционными насосами, рассчитанными на перекачку перегретой котловой воды с параметрами 4,903 МПа и 260єС. Избыточный напор, создаваемый насосом, 0,29 МПа.

На котле устанавливается два циркуляционных насоса, один из которых является резервным.

Из барабана котловая вода через входную задвижку с электроприводом поступает в циркуляционный насос, которым через обратный клапан и входную задвижку с электроприводом подается в шламоуловитель.

На напорном трубопроводе к шламоуловителю устанавливается диафрагма расходомера циркулирующей котловой воды.

Из шламоуловителя вода по шести трубам подается в три испарительные секции котла. На каждой такой трубе имеется диафрагма для периодического замера расхода воды, поступающей в каждую секцию и дроссельная шайба, служащая для распределения воды между секциями.

Из выходных камер испарительных секций пароводяная смесь поступает в барабан.

Питательная деаэрированная вода подается к котлу одним трубопроводом, на котором последовательно установлены: клапан автоматического регулятора питания; диафрагма расходомера питательной воды; запорный клапан с электроприводом, связанный с системой тепловой защиты; обратный клапан и запорный вентиль.

Из выходных камер экономайзера питательная вода отводится в барабан и поступает в водяное пространство его через распределительную трубу внутрибарабанного устройства.

Между шламоуловителем и питательным трубопроводом перед экономайзером имеется перемычка, по которой на вход экономайзера может быть подана циркуляционная котловая вода (линия рециркуляции).

Схема пароперегревателя является смешанной, при которой пар проходит последовательно сначала по змеевикам двух левых блоков сверху вниз, а потом по змеевикам двух правых блоков снизу вверх.

1.5 Поверхности нагрева

Все поверхности нагрева котла изготовлены в виде сварных блоков с принудительной дистанцировкой шахматного расположения труб в пакете.

Каждый пакет состоит из четырех блоков. Два змеевика образуют секцию, из которых собирается блок.

Дистанционные устройства расположены по длине змеевиков в двух местах. В крайних змеевиках блоков имеются разводки труб, которыми образуются вертикальные проходы для продувочных аппаратов.

Во входных отверстиях всех змеевиков испарительных поверхностей нагрева имеются уравнительные шайбы с отверстием 8 мм, которые могут быть сняты перед щелочением котла или для осмотра через эллиптические лючки в камерах.

Первая, вторая и третья секции испарительной поверхности работают как три параллельных циркуляционных контура. Все поверхности нагрева в свою очередь разделены на два параллельных контура (правый и левый). Каждый контур состоит из двух блоков.

Коллекторы пароперегревателя, первой испарительной, второй испарительной секции и выходной коллектор третьей испарительной секции расположены по фронтовой стенке котла.

Входные коллекторы третьей испарительной секции и коллекторы водяного экономайзера расположены на задней стенке котла. Несущие охлаждаемые балки 1-й испарительной секции и пароперегревателя включены в циркуляционный контур первой испарительной секции, т.е. котловая вода последовательно проходит через испарительный контур, затем в охлаждаемые балки и далее уходит в барабан котла. Остальные балки, на которые опираются блоки испарительных поверхностей нагрева и экономайзера - сварные, прямоугольного сечения, охлаждаемые естественной циркуляцией воздуха, а в части нижних блоков экономайзера - неохлаждаемые.

1.6 Барабан и внутрибарабанное устройство

Барабан котла с внутренним диаметром 1508 мм выполнен сварным из стали 20К. Толщина стенки барабана - 36 мм. В обоих днищах имеются эллиптические лазы размером 420 х 320 мм. В барабане котла расположено циклонное сепарационное устройство, состоящее из 14 циклонов, восемь из которых предназначены для сепарация пара от первой и третьей испарительных секций, а шесть циклонов от второй испарительной секции.

1.7 Шламоуловитель

Шламоуловитель представляет собой фильтр с фильтрующим элементом из дырчатой решетки, которая изготовляется из нержавеющей стали.

Для внутреннего осмотра в корпусе шламоуловителя имеются три эллиптических лючка, через которые можно установить необходимость ремонта фильтрующей решетки. В случае такой необходимости нижнее донышко снимается путем обрезки патрубка и фильтрующая цилиндрическая решетка вынимается.

1.8 Нормы качества питательной и котловой воды

Нормы качества питательной и котловой воды представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Нормы качества питательной и котловой воды

Наименование показателей

Единицы измерения

Нормативные значения

Рабочие значения

Качество котловой воды

1 Массовая концентрация взвешенных веществ

мг/дм3

не более 5

от 0,5 до 4,0

2 Щелочность по фенолфталеину

мг-экв/дм3

-

от 0,1 до 0,3

3 Щелочность общая Щобщ

мг-экв/дм3

-

от 0,5 до 1,80

4 Жесткость общая

мг-экв/дм3

-

от 0,1 до 1,20

5 Жесткость кальциевая ЖСа

мг-экв/дм3

-

от 0,07 до 0,90

6 Массовая концентрация соединений железа (в пересчете на железо общее)

мг/дм3

не более 0,8

от 0,3 до 0,8

7 Значение рН при 25иС

от 8,3 до 9,5*

от 8,6 до 9,3

8 Массовая концентрация свободной углекислоты

мг/дм3

отсутствует

отсутствует

9 Массовая концентрация растворенного кислорода

мг/дм3

не более 0,02

от 0,004 до 0,015

10 Массовая концентрация нефтепродуктов

мг/дм3

не более 1,0

не более 1,0

Качество подпиточной воды

1 Массовая концентрация взвешенных веществ, не более

мг/дм3

5

от 0,1 до 4,0

2 Щелочность по фенолфталеину

мг-экв/дм3

от 0,1 до 0,3

3 Щелочность общая

мг-экв/дм3

-

от 1,2 до 1,8

4 Жесткость общая

мг-экв/дм3

-

от 0,1 до 1,2

5 Жесткость кальциевая

мг-экв/дм3

-

от 0,07 до 0,9

6 Массовая концентрация соединений железа в пересчете на Fe, не более

мг/дм3

0,8

от 0,3 до 0,8

7 Значение рН при 25 °С

-

от 8,3 до 9,5

8 Массовая концентрация свободной углекислоты

мг/дм3

отсутствует

отсутствует

9 Массовая концентрация растворенного кислорода, не более

мг/дм3

0,05

от 0,015 до 0,05

10 Массовая концентрация нефтепродуктов, не более

мг/дм3

1,0

от 0,3 до 1,0

2. Конструкция и характеристики котла при работе в водогрейном режиме

2.1 Конструкция котла-утилизатора КУ-150 при работе в водогрейном режиме

Котлы-утилизаторы КУ-150 переводятся на водогрейный режим работы с естественной тягой, для этого:

1.Требуется изменить схему циркуляции воды, а именно:

- всасывающий трубопровод одного из циркуляционных насосов котла соединен с трубопроводом обратной сетевой воды;

- циркуляционные насосы соединены последовательно по воде;

- для циркуляции воды в пароперегревателе котла установлен трубопровод, соединяющий шламоотделитель с пароперегревателем;

- для циркуляции воды через экономайзер установлен трубопровод от шламоотделителя на экономайзер;

- коллектор воды после барабана котла соединен через задвижку с трубопроводом прямой сетевой воды.

При работе котла обратная сетевая вода поступает на всас первого циркуляционного насоса, далее последовательно проходит второй и третий насосы и с нагнетания третьего насоса по трубопроводу поступает в шламоотделитель, откуда идет на испарительные секции, пароперегреватель и экономайзер.

2. Для предотвращения вскипания воды в поверхностях нагрева необходимо увеличить давление воды на входе в котел посредством установки не одного, как было ранее, а трех циркуляционных насосов НКУ-250. Таким образом, давление воды на входе в котел будет не 0,29 МПа, а ~ 0,88 МПа. Из-за повышения давления воды на входе в котел ее вскипание в поверхностях нагрева происходить не будет и можно будет закрыть "шибер на трубу" полностью, тем самым увеличив количество проходящих через котел газов, а следовательно, уменьшить потери теплоты в окружающую среду с уходящими газами.

Нагретая отходящими газами от нагревательных печей вода поступает в барабан котла и через коллектор в трубопровод прямой сетевой воды.

3. С целью экономии электрической энергии котел-утилизатор необходимо перевести на работу с естественной тягой. Для этого требуется произвести демонтаж нижней части перегородки между подъемным и опускным газоходами, вследствие чего дымовые газы пойдут через газоходы не последовательно (сначала через подъемный, далее - через опускной), а одновременно через оба газохода котла снизу вверх. В верхней части опускного газохода предусмотреть монтаж борова (с шибером), соединяющего газоходы котла и боров дымовой трубы. Боров в нижней части опускного газохода (предусмотренный первоначальной конструкцией котла) перекрыть, дымосос демонтировать.

2.2 Основные теплотехнические характеристики котла и оборудования при работе в водогрейном режиме

Котел-утилизатор, серийный, типа КУ-150 производства Белгородского котлостроительного завода, г. Белгород.

Основные теплотехнические характеристики котла и оборудования при работе в водогрейном режиме представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Теплотехнические характеристики котла и оборудования при работе на водогрейном режиме (при работе с искусственной тягой)

№ п/п

Наименование оборудования

Характеристика

Ед. изм.

Величина

1.

Котел-утилизатор КУ-150 в водогрейном режиме

Теплопроизводительность

ГДж/ч

20,95-33,52

Давление воды на выходе

МПа

до 0,98

Температура воды на входе в котел

0С

70-80

- на выходе из котла

0С

до 120

Расход воды через котел

т/час

250

Температура газов:

перед котлом

0С

250-350

за котлом

0С

до 150

2.

Дымосос Д-1,5х2

Производительность

нм3/ч

200000

Полный напор

Па

3923

Температура газов

0С

до 220

Частота вращения

об/мин

750

Температура подшипников

0С

до 70

Мощность электродвигателя

кВт

630

Напряжение

В

6000

Номинальный ток

А

74

3.

Циркуляционный насос НКУ-250

Производительность

т/час

250

Полный напор

м.в.ст

30

Частота вращения

об/мин

1450

Мощность электродвигателя

кВт

40

Напряжение

В

380

Номинальный ток

А

76

3. Технические расчеты

3.1 Тепловой расчет котла-утилизатора КУ-150 на водогрейном режиме

Исходные данные для теплового расчета:

Температура дымовых газов пере котлом хг'= 350°С (I'г=849,1 кДж/м3);

Температура воды на входе в котел t'в= 80°С (I'в=335,7 кДж/кг);

Расход воды через котел Gв= 250 т/ч;

Температура воды на выходе из котла

t''в= 120°С (I''в=481,35 кДж/кг);

Давление воды на входе в котел pв= до 0,98 МПа;

Расчет энтальпий дымовых газов

Энтальпия газов на входе в котел-утилизатор, кДж/м3:

I'г=cгх'г

Энтальпия газов на выходе из котла-утилизатора, кДж/м3:

I''г=cгх''г

Объемная теплоемкость газов подсчитывается как теплоемкость смеси газов по формуле

, (1)

Где

сг,i - объемные теплоемкости компонентов смеси при постоянном давлении при данной температуре, кДж/(м3К) (таблица 6);

ri - объемные доли компонентов смеси (таблица 5).

Примерный состав газов за нагревательными печами стана "2000" представлен в таблице 5.

Таблица 5- Состав газов отходящих от печей стана "2000"

Состав газов, %

СО2

N2

SO2

CO

O2

H2

Продукты сгорания методических печей ЛПЦ-2

6,6

77

-

-

16,4

-

Теплоемкости газов, входящих в состав дымовых газов, представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Теплоемкость газов

Теплоемкость газов, cр,i кДж/( м3К)

t, 0C

O2

N2

CO

CO2

SO2

H2

0

1,3046

1,2992

1,29922

1,5914

1,7333

1,278

100

1,3167

1,304

1,3013

1,7132

1,813

1,2905

200

1,3356

1,3042

1,3075

1,7961

1,888

1,299

300

1,3565

1,3113

1,3172

1,8711

1,957

1,3

400

1,3766

1,3205

1,3289

1,9377

2,018

1,303

Проведем расчет для температур дымовых газов:

хг' = 250°С:

хг' = 300°С:

хг' = 350°С:

По вычисленным значениям I'г строим график зависимости изменения энтальпии газов в газоходах котла. Зависимость Iг от изменения хг - практически линейная. При дальнейшем расчете, определив из уравнения теплового баланса энтальпию газов в том или ином газоходе, температуру газов определяем по I-х диаграмме.

I-х диаграмма для дымовых газов

Тепловой баланс котла-утилизатора на водогрейном режиме

Энтальпия дымовых газов Iг, кДж/м3

Температура дымовых газов хг, °С

Температуру газов на выходе из котла-утилизатора примем равной 150°С.

хг'' = 150°С, тогда энтальпия I''г= 567,4 кДж/м3 (по I-х диаграмме).

Уравнение теплового баланса котла-утилизатора на водогрейном режиме имеет вид:

(2)

где Qг - теплота, отданная дымовыми газами, кВт; ц- коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери в окружающую среду (принимается ц=0,98); Gг - расход дымовых газов через котел-утилизатор, нм3/ч; Gв - расход воды через котел-утилизатор, м3/ч; I'г, I''г- энтальпия дымовых газов на входе и на выходе из котла-утилизатора соответственно, кДж/м3; I'в, I''в- энтальпия дымовых газов на входе и на выходе из котла-утилизатора соответственно, кДж/кг.

Из выражения (2) находим расход дымовых газов через котел-утилизатор:

Примем расход дымовых газов через газоходы:

- через левый газоход Gг левый=74349 нм3/ч;

- через правый газоход Gг правый=58002 нм3/ч.

Расчет ведется методом последовательных приближений. Задавшись в первом приближении температурой газов на выходе из котла (или из испарительной поверхности), из уравнения теплового баланса определяют количество теплоты, отданное дымовыми газами Qг.

Подробный тепловой расчет котла-утилизатора на водогрейном режиме представлен в таблице 7.

Во всех вариантах расчёта расход дымовых газов через котёл принят 132,351 тыс.нм3/час, расчётная температура газов перед котлом принята равной 350, 300 и 2500С (вариант 1, вариант 2 и вариант 3 соответственно).

Таблица 7 - Тепловой расчет котла-утилизатора на водогрейном режиме

Наименование

Обозначение

Формула, источник

Значение

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

1

2

3

4

5

6

Первая испарительная поверхность

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,172

0,172

0,172

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

5,375

5,375

5,375

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

16,600

16,600

16,600

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

133,200

133,200

133,200

Температура газов на входе

хг', °C

согласно [1]

350,000

300,000

250,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

849,100

776,800

702,440

Температура воды на входе

tв', °С

согласно [1]

80,000

80,000

80,000

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

335,700

335,700

335,700

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

74349,000

74349,000

74349,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

14250,000

14250,000

14250,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

311,000

270,000

225,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

793,590

733,900

670,460

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

4044570,730

3125780,658

2330127,400

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

619,530

555,053

499,218

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

147,859

132,471

119,145

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

216,570

178,765

137,927

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

330,500

285,000

237,500

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

2,750

2,543

2,326

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

162,404

153,857

152,097

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,403

0,403

0,403

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

9478,095

9478,095

9478,095

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

2,800

2,800

2,800

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,271

0,271

0,271

Степень черноты

а

1-е-крs

0,236

0,236

0,236

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19[5]

6,023

5,111

4,397

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

140,731

131,453

127,890

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

4059706,224

3130092,145

2349587,488

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,627

99,862

99,172

Пароперегреватель

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,086

0,086

0,086

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

2,688

2,688

2,688

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

12,500

12,500

12,500

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

166,000

166,000

166,000

Температура газов на входе

хг', °C

задано

311,000

270,000

225,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

793,590

733,900

670,460

Температура воды на входе

tв', °С

задано

80,000

80,000

80,000

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

335,700

335,700

335,700

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

74349,000

74349,000

74349,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

17250,000

17250,000

17250,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

270,000

238,000

197,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

735,610

687,530

638,430

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

4224539,920

3378611,867

2333770,501

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

580,601

531,562

470,991

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

138,568

126,864

112,408

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

181,216

150,568

114,796

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

290,500

254,000

211,000

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

3,410

3,189

2,929

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

174,115

168,941

152,851

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,187

0,187

0,187

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

4400,014

4400,014

4400,014

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

3,600

3,600

3,600

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,161

0,161

0,161

Степень черноты

а

1-е-крs

0,149

0,149

0,149

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19[5]

3,247

2,841

2,841

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

140,791

135,635

123,568

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

4235242,662

3390090,015

2354716,130

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,747

99,661

99,110

Вторая испарительная поверхность

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,086

0,086

0,086

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

2,688

2,688

2,688

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

12,500

12,500

12,500

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

415,000

415,000

415,000

Температура газов на входе

хг', °C

задано

270,000

238,000

197,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

735,610

687,530

638,430

Температура воды на входе

tв', °С

согласно [1]

80,000

80,000

80,000

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

335,700

335,700

335,700

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

74349,000

74349,000

74349,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

44250,000

44250,000

44250,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

196,000

180,000

159,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

636,430

605,900

577,560

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

7226455,144

5947726,693

4435111,157

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

499,010

470,112

435,929

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

119,095

112,199

104,040

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

133,452

112,901

85,980

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

233,000

209,000

178,000

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

3,062

2,917

2,729

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

161,678

159,220

155,030

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,187

0,187

0,187

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

4400,014

4400,014

4400,014

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

3,600

3,500

3,600

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,161

0,157

0,161

Степень черноты

а

1-е-крs

0,149

0,145

0,149

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19[5]

2,977

2,637

2,706

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

130,613

127,701

124,776

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

7233686,170

5983265,103

4452230,057

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,900

99,406

99,615

Экономайзер

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,090

0,090

0,090

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

2,813

2,813

2,813

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

9,650

9,650

9,650

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

725,100

725,100

725,100

Температура газов на входе

хг', °C

задано

350,000

300,000

250,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

849,100

776,800

702,440

Температура воды на входе

tв', °С

согласно [1]

80,000

80,000

80,000

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

335,700

335,700

335,700

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

58002,000

58002,000

58002,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

77250,000

77250,000

77250,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

163,000

152,000

138,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

563,500

561,560

544,190

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

16234063,776

12234663,470

8995240,170

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

545,850

494,078

452,143

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

130,274

117,918

107,910

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

151,363

127,041

100,045

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

256,500

226,000

194,000

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

3,238

3,052

2,856

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

186,204

163,410

155,030

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,197

0,197

0,197

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

4636,204

4636,204

4636,204

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

3,500

3,600

3,600

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,165

0,170

0,170

Степень черноты

а

1-е-крs

0,152

0,156

0,156

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19[5]

3,044

3,549

2,839

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

149,217

133,711

125,195

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

16377047,832

12317107,816

9081996,999

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,127

99,331

99,045

Первый пакет третьей испарительной секции

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,086

0,086

0,086

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

2,688

2,688

2,688

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

12,500

12,500

12,500

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

475,000

475,000

475,000

Температура газов на входе

хг', °C

задано

163,000

152,000

138,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

563,500

561,560

544,190

Температура воды на входе

tв', °С

согласно [1]

80,000

80,000

80,000

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

335,700

335,700

335,700

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

58002,000

58002,000

58002,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

97000,000

97000,000

97000,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

116,000

117,000

114,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

510,340

512,890

502,950

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

3021718,594

2766498,193

2344162,430

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

366,852

364,221

359,867

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

87,554

86,926

85,887

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

55,723

51,037

43,056

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

139,500

134,500

126,000

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

1,948

1,924

1,884

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

139,653

142,460

142,460

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,187

0,187

0,187

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

4400,014

4400,014

4400,014

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

3,500

3,600

3,600

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,157

0,161

0,161

Степень черноты

а

1-е-крs

0,145

0,149

0,149

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19[5]

3,032

2,706

2,706

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

114,268

115,349

115,349

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

3024494,176

2796351,098

2359097,240

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,908

98,932

99,367

Второй пакет третьей испарительной секции

Диаметр труб

d,м

согласно [1]

0,032

0,032

0,032

Поперечный шаг

S1, м

согласно [1]

0,086

0,086

0,086

Продольный шаг

S2, м

согласно [1]

0,070

0,070

0,070

Относительный поперечный шаг

у1

s1/d

2,688

2,688

2,688

Относительный продольный шаг

у2

s2/d

2,188

2,188

2,188

Живое сечение по газам

Fг, м2

согласно [1]

11,500

11,500

11,500

Поверхность нагрева

Hг, м2

согласно [1]

436,000

436,000

436,000

Температура газов на входе

хг', °C

задано

196,000

180,000

159,000

Энтальпия газов на входе

Iг', кДж/м3

I-х диагр.

636,430

605,900

577,560

Температура воды на входе

tв', °С

согласно [1]

87,554

86,926

85,887

Энтальпия воды на входе

Iв', кДж/м3

табл. Вукаловича

366,852

364,221

359,867

Расход газов

Gг, нм3/ч

задаёмся

74349,000

74349,000

74349,000

Расход воды

Gв, кг/ч

принимаем

97000,000

97000,000

97000,000

Температура газов на выходе

хг'', °C

принимаем

158,000

141,000

130,000

Энтальпия газов на выходе

Iг'', кДж/м3

I-х диагр.

573,740

554,260

538,410

Тепловосприятие по балансу

Qб, кДж/ч

Gг·(Iгґ- Iгґґ)·ц

4567720,034

3762594,713

2852548,083

Энтальпия воды на выходе

Iв'', кДж/м3

iґ+Qб/Gв

413,942

403,010

389,274

Температура воды на выходе

tв'', °С

табл. Вукаловича

98,793

96,184

92,906

Температурный напор

Дt, °C

(Дtб+Дtм)/2

83,827

68,945

55,104

Средняя температура газов

хср, °C

(хґг+хґґг)/2

177,000

160,500

144,500

Средняя скорость газов

Wг, м/с

Gг(хср.+273)/ 3600Fг·273

2,960

2,852

2,746

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк, кДж/м2·ч·°С

ном.13[5]

156,580

156,580

148,117

Эффективная толщина излучающего слоя

S, м

0,9d(4s1s2/рd2-1)

0,187

0,187

0,187

Произведение Pп·S

Па

Р·s·rn

4400,014

4400,014

4400,014

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

Кг, 1/(м·кгс/см2)

номогр. 3[5]

3,500

3,600

3,600

Оптическая толщина

k · p ·s , Па

кг·рn·s

0,157

0,161

0,161

Степень черноты

а

1-е-крs

0,145

0,149

0,149

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл, кДж/м2·ч·°С

ном.19 [5]

2,637

2,706

2,706

Коэффициент теплопередачи

К, кДж/м2·ч·°С

ш(бк+бл)

125,721

125,939

119,591

Тепловосприятие по уравнению теплопередачи

Qг, кДж/ч

К·Н·Дt

4594897,914

3785734,342

2873207,146

Невязка баланса

Qб/Qг , %

Qб/ Qг·100

99,409

99,389

99,281

Температура воды на выходе из барабана котла

tб, °С

Из теплового баланса барабана

117,700

109,900

102,400

Согласно теплового расчета, представленного в таблице 7, уточним расходы дымовых газов через газоходы котла:

Отсюда по I-х диаграмме: хг''=135°C.

Температура воды на выходе из котла получилась равной 117,7°С, т.е. I''в=492,98 кДж/кг.

Невязка:

,

что соответствует требованиям инженерных расчетов.

3.2 Аэродинамический расчет дымового тракта

Описание дымового тракта

В состав дымового тракта (рисунок 1) входит два вертикальных прямоугольных дымовых канала - дымоспады (левый и правый), размером 2552 х 5196 мм, которые переходят в горизонтальные дымопроводы диаметром 3612 мм. Ось дымопроводов проходит на отметке минус 14500 мм.

В горизонтальных дымопроводах расположены петлевые, трубчатые, металлические восьми секционные рекуператоры, предназначенные для подогрева воздуха, подаваемого в печь для сжигания топлива (2 шт. на печь), после них по ходу газов расположены поворотные дымовые клапаны диаметром 3500 мм для регулирования давления в печи.

Оба дымопровода (левый и правый) переходят в общий дымопровод (боров) диаметром 5952 мм, ось которого расположена на отметке минус 14500 мм и совпадает с осью нагревательной печи.

Длина общего борова 83000 мм. Он представляет собой металлическую сварную трубу-кожух, футерованную внутри. Рабочая футеровка выполнена из шамотного кирпича класса "Б" толщиной 300 мм и теплоизоляционный слой из шамота-легковеса марки ШЛБ-1,2 толщиной 115 мм. Общий боров переходит в вертикальную шахту прямоугольного сечения 4756 * 7250 мм, футерованную слоем шамота класса "Б" толщиной 696 мм. На отметке минус 9700 мм по оси общего борова из шахты начинается дымовой боров сечением 4176 * 6310 мм, идущий на дымовую трубу. Стенки борова футерованы слоем шамота класса "Б" толщиной 230 мм и слоем шамота-легковеса толщиной 116 мм.

Свод борова выполнен аркой из клинового шамотного кирпича толщиной 300 мм и слоя диатомового кирпича толщиной 116мм. В дымовом борове на расстоянии 33000 мм от оси шахты расположен главный дымовой шибер на дымовую трубу, управляемый с пульта управления котлов-утилизаторов.

После шибера боров поворачивает на 30° и заканчивается в дымовой трубе. На отметке минус 7050 мм из шахты отходят два дымовых борова на котлы-утилизаторы.

Рисунок 1 - Дымовой тракт

Аэродинамический расчет дымового тракта представлен в таблице 8.

Таблица 8 - Аэродинамический расчет дымового тракта

№ п/п

Наименование участка

Величина

Формула, источник

Значение

1

2

3

4

5

1.

Потери в вертикальных каналах

Скорость дымовых газов Wверт, м/с

принимаем согласно [14]

2,500

Сечение одного канала aверт х bверт, м

согласно [7]

2,552х5,196

Длина канала l, м

согласно [7]

14,500

Эквивалентный диаметр канала dэкв, м

dэ= 4*F/(2*(aверт+bверт))

3,423

Коэффициент трения µ

принимаем согласно [14]

0,050

Коэф. объемного расширения газа в, °С-1

в=1/273

0,004

Температура газового потока t,°С

принимаем согласно [7]

800,000

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

1,320

Потери на трение в вертикальном канале ДPтр.верт, Па

ДPтр.верт=м·W2верт·с·(1+в·t)·lверт/2dэ

3,450

Коэффициент местного сопротивления о

принимаем согласно [14]

0,475

Местные потери давления при входе газового потока в вертикальные каналы, ДPм.верт, Па

ДPм.верт=о·W2верт·с·(1+в·t)/2

17,700

Потери на преодоление геометрического напора, ДPгеом.верт , Па

ДPгеом.верт=lверт·g·( сокр/(1+в·t) - с/(1+в·t))

139,980

2.

Потери в горизонтальных дымоходах

Длина дымохода до рекуператора l1, м

согласно [7]

6,000

Длина дымохода от рекуператора до борова l2,м

согласно [7]

6,000

Диаметр дымохода d, м

согласно [7]

3,612

Температура в начале газохода t1°С

принимаем согласно [14]

772,000

Температура перед рекуператором tрек 1°С

tрек1= t - 2·l1

760,000

Средняя температура на участке tг.д.1°С

tг.д.1= 0,5 · (t + tрек1)

766,000

Температура после рекуператора tрек 2 °С

принимаем согласно [7]

600,000

Температура перед боровом t2°С

t2 = tрек2 - 2·l2

588,000

Средняя температура на участке tг.д.2°С

tг.д.2= 0,5 · (t2 + tрек2)

594,000

Потери давления на преодоление трения ДPтр. гор , Па

ДPтр.гор=м·W2·с·((1+в·tг.д.1)·l1/2dэ + (1+в·tг.д.2)·l2/2dэ)

1,980

Местные потери давления при повороте на 90° ДPм. гор, Па (о=1,0)

ДPм.гор = о·W2·с·(1+в·t)/2

15,780

Потери давления в рекуператоре ДPрек, Па

принимаем согласно [7]

80,000

Местные потери давления в поворотном клапане ДPклап, Па (о=0,1)

ДPклап = о·W2·с·(1 + в·tг.д.2)/2

1,300

Местные потери давления на входе в боров (собирающий тройник) ДPсоб. тр. , Па (о=0,1)

ДPсоб.тр = о·W2·с·(1 + в·t2)/2

1,300

3.

Потери давления в борове

Длина борова lбор, м

согласно [7]

83,000

Диаметр борова d, м

согласно [7]

5,952

Скорость дымовых газов Wбор, м/с

принимаем согласно [14]

2,640

Температура в начале борова tбор1,°С

принимаем согласно [14]

588,000

Температура в конце борова tбор 2,°С

tбор2= tбор1 - 2·l2

422,000

Средняя температура на участке tбор ,°С

tбор= 0,5 · (tбор1 + tбор2)

505,000

Потери на трение в борове ДPтр.бор, Па

ДPтр.бор=м·W2бор·с·(1+в·tбор)·lбор/2d

9,140

Местные потери давления при повороте на 90° ДPм. бор, Па (о=1,0)

ДPм.бор = о·W2бор·с·(1 + в·tбор2)/2

11,710

4.

Потери в вертикальной шахте

Сечение шахты aш х bш, м

согласно [7]

4,756х7,250

Высота шахты lш, м

согласно [7]

7,450

Эквивалентный диаметр шахты dэ, м

dэ= 4*F/(2*(aш+bш))

5,740

Скорость дымовых газов Wш, м/с

принимаем согласно [14]

2,130

Температура газов в начале шахты, tш1°С

принимаем согласно [14]

422,000

Температура газов в конце шахты, tш2°С

tш2 = tш1 - 2·lш

414,500

Средняя температура на участке tш ср°С

tш.ср= 0,5 · (tш1 + tш2)

418,250

Потери давления в шахте на трение ДPтр.ш, Па

ДPтр.ш= м·W2ш·с·(1 + в·tш.ср)·lш/2dэ

0,490

Потери на преодоление геометрического напора, ДPгеом.шах , Па

ДPгеом.ш=lш·g·( сокр/(1+в·tокр) - с/(1+в·tш.ср))

58,400

Местные потери давления при повороте на 90° ДPм. шах, Па (о=1,0)

ДPм.ш = о·W2ш·с·(1 + в·tш2)/2

7,500

Скорость дымовых газов в ответвлении Wб, м/с

принимаем согласно [14]

3,650

Коэф. сопротивления шахты ош

принимаем согласно [14]

0,100

Коэф. сопротивления ответвления об

принимаем согласно [14]

0,500

Местные потери давления на выходе из вертикальной шахты (раздающий тройник) ДPразд. тр. , Па

ДPразд.тр = ош·W2ш·с/2 + об·W2б·с/2

1,640

5.

Потери давления в горизонтальном борове

Длина борова lб,м

согласно [7]

35,000

Сечение борова aб х bб, м

согласно [7]

3,36х3,0

Эквивалентный диаметр борова dэ, м

dэ= 4*F/(2*(aб + bб))

3,170

Скорость дымовых газов Wбор, м/с

принимаем согласно [14]

3,650

Температура в начале борова tбор1,°С

принимаем согласно [14]

414,500

Температура в конце борова tбор 2,°С

tбор2 = tбор1 - 2·lб

349,950

Средняя температура на участке tср.бор,°С

tср.бор= 0,5 · (tбор1 + tбор2)

382,200

Потери на трение в борове ДPтр.бор, Па

ДPтр.бор= м·W2бор·с·(1 + в·tср.бор)·lб/2dэ

11,700

6.

Потери давления при входе дымовых газов в котел

Левый газоход

Скорость дымовых газов Wлев, м/с

принимаем согласно [14]

2,050

Плотность дымовых газов сг, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,580

Динамический напор, hд, Па

hд = W2лев·сг/2

1,220

Коэф. сопротивления при повороте потока на 90° с изменением сечения о

рис. VII-19 [6]

1,050

Потеря напора при входе газов в левый газоход ДPлев, Па

ДPлев = о·hд

1,280

Правый газоход

Скорость дымовых газов Wлев, м/с

принимаем согласно [14]

1,600

Плотность дымовых газов сг, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,580

Динамический напор, hд, Па

hд = W2пр·сг/2

0,740

Коэф. сопротивления при входе при входе в канал овх

таблица VII-3 [6]

0,500

Коэф. сопротивления при повороте потока на 90° с изменением сечения о

рис. VII-19 [6]

1,050

Потеря напора при входе газов в правый газоход ДPправ, Па

ДPправ = (о + овх)·hд

1,150

7.

Потери давления в котле (таблица ?)

Сопротивление левого газохода с учетом самотяги ДPлев г., Па

таблица 9

50,210

Сопротивление правого газохода с учетом самотяги ДPправ г., Па

таблица 9

55,300

8.

Потери давления при выходе газов из котла

Левый газоход

Скорость дымовых газов Wлев, м/с

принимаем согласно [14]

3,060

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,930

Динамический напор, hд, Па

hд = W2лев·сг/2

4,340

Коэф. сопротивления при повороте потока на 90° с изменением сечения о

рис. VII-19 [6]

0,680

Потеря напора при выходе газов из левого газохода ДPлев, Па

ДPлев = о·hд

2,950

Правый газоход

Скорость дымовых газов Wпр, м/с

принимаем согласно [14]

1,950

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Динамический напор hд, Па

hд = W2пр·сг/2

1,660

Коэф. сопротивления при повороте потока на 90° с изменением сечения о

рис. VII-19 [6]

0,690

Потеря напора при выходе газов из правого газохода ДPпр, Па

ДPпр = о·hд

1,150

9.

Потери давления в газоходе после котла-утилизатора (рисунок 2)

участок 0-1

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Скорость дымовых газов Wг, м/с

принимаем согласно [14]

3,360

Динамический напор hд, Па

hд = W2г·сг/2

4,960

Коэффициент сопротивления конфузора (б=40°)

таблица VII-3 [6]

0,100

Потери давления на участке 0-1, ДP0-1, Па

ДP0-1 = о·hд

0,496

участок 1-2

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Скорость дымовых газов Wг, м/с

принимаем согласно [14]

4,790

Динамический напор hд, Па

hд = W2г·сг/2

10,100

Коэффициент трения µ

таблица VII-2 [6]

0,020

Размеры газохода a x b, м

согласно [3]

3,2 х 2,4

Длина участка 1-2 l, м

согласно [3]

11,620

Эквивалентный диаметр газохода dэ, м

dэ= 4*F/(2*(a + b))

2,740

Потери на трение в газоходе ДPтр, Па

ДPтр = м·W2г·с·l/2dэ

0,860

Коэффициент сопротивления поворота о

таблица VII-3 [6]

0,250

Потери давления при повороте потока ДPпов, Па

ДPпов = о·hд

2,520

Потери давления на участке 1-2, ДP1-2, Па

ДP1-2 = ДPпов + ДPтр

3,380

участок 2-3

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Скорость дымовых газов Wг, м/с

принимаем согласно [14]

4,790

Динамический напор hд, Па

hд = W2г·с/2

10,100

Коэффициент сопротивления диффузора (б=20°), о

рис. VII-12 [6]

0,300

Потери давления в диффузоре, ДPдиф, Па

ДPдиф = о·hд

3,030

Коэффициент сопротивления собирающего тройника о

рис. VII-22 [6]

4,000

Потери трения в тройнике ДPсоб.тр, Па

ДPсоб.тр = о·hд

14,500

Потери давления на участке 2-3, ДP2-3, Па

ДP2-3 = ДPдиф + ДPсоб.тр

17,530

участок 3-4

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Скорость дымовых газов Wг, м/с

принимаем согласно [14]

5,740

Динамический напор hд, Па

hд = W2г·с/2

14,490

Коэффициент сопротивления поворота (б=30°) о

рис. VII-16 и VII-19 [6]

0,320

Потери давления на участке 3-4 ДP3-4, Па

ДP3-4 = о·hд

4,640

участок 4-5

Плотность дымовых газов с, кг/м3

принимаем согласно [14]

0,880

Скорость дымовых газов Wг, м/с

принимаем согласно [14]

5,740

Динамический напор hд, Па

hд = W2г·с/2

14,490

Коэффициент трения µ

таблица VII-2 [6]

0,020

Длина участка 4-5 l, м

согласно [3]

18,500

Размеры газохода a x b, м

согласно [3]

3,2 х 4,0

Эквивалентный диаметр газохода dэ, м

dэ= 4*F/(2*(a + b))

3,560

Потери на трение на участке 4-5 ДP4-5 , Па

ДP4-5 = м·hд·l/dэ

1,510

Рисунок 2 - Газоходы котла-утилизатора КУ-150 (участок "котел - дымовая труба")

Аэродинамический расчет газоходов котла-утилизатора представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Аэродинамический расчет газоходов котла

№ п/п

Наименование потерь по тракту и краткая характеристика участка

Наименование величин

Обозначение и расчетная формула

Размерность

Значение

1

2

3

4

5

6

1.

Потеря тяги в первом испарительном пакете. Число рядов труб - z = 12 шт. Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=172 мм, у1=5,38; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Средняя скорость газов

wср

м/с

2,75

Плотность газов

сг

кг/м3

0,58

Потеря тяги на 1 ряд труб

ж0 шир

Па

1,47

Потеря тяги в пакете.

Дh1= ж0шир* с* wср2/2 * (z+1)

Па

41,93

2.

Потеря тяги в пароперегревателе. Число рядов труб - z = 8 шт. Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=86 мм, у1=2,69; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Средняя скорость газов

wср

м/с

3,41

Средняя температура газов

хг

°С

290,50

Потеря тяги на 1 ряд труб

Дhтр

Па

1,57

Поправочные коэффициенты

на шаги труб

Cs

-

1,09

на диаметр труб

Cd

-

1,00

Потеря тяги в пакете.

Дhп/п=Cs·Cd·Дhтр· (z+1)

Па

15,39

3.

Потеря тяги во втором испарительном пакете. Число рядов труб - z = 20 шт.

Средняя скорость газов

wср

м/с

3,06

Средняя температура газов

хг

°С

233,00

Потеря тяги на 1 ряд труб

Дhтр

Па

1,18

Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=86 мм, у1=2,69; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Поправочные коэффициенты

на шаги труб

Cs

-

1,09

на диаметр труб

Cd

-

1,00

Потеря тяги в пакете.

Дh2=Cs·Cd·Дhтр· (z+1)

Па

26,93

4.

Потеря тяги во второй секции третьего испарительного пакета. Число рядов труб - z = 22 шт. Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=86 мм, у1=2,69; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Средняя скорость газов

wср

м/с

2,96

Средняя температура газов

хг

°С

177,00

Потеря тяги на 1 ряд труб

Дhтр

Па

1,37

Поправочные коэффициенты

на шаги труб

Cs

-

1,09

на диаметр труб

Cd

-

1,00

Потеря тяги в пакете.

Дh3(II)=Cs·Cd·Дhтр· (z+1)

Па

34,41

5.

Потеря тяги в экономайзере. Число рядов труб - z = 48 шт. Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=90 мм, у1=2,81; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Средняя скорость газов

wср

м/с

3,24

Средняя температура газов

хг

°С

256,50

Потеря тяги на 1 ряд труб

Дhтр

Па

1,57

Поправочные коэффициенты

на шаги труб

Cs

-

1,08

на диаметр труб

Cd

-

1,00

Потеря тяги в пакете.

Дhэ=Cs·Cd·Дhтр· (z+1)

Па

83,02

6.

Потеря тяги в первой секции третьего испарительного пакета.

Средняя скорость газов

wср

м/с

1,95

Средняя температура газов

хг

°С

139,50

Число рядов труб - z = 22 шт. Диаметр труб dн=32 мм. Расположение труб - шахматное. Шаги труб: по ширине - S1=86 мм, у1=2,69; по глубине - S2=70 мм, у2=2,19.

Потеря тяги на 1 ряд труб

Дhтр

Па

1,47

Поправочные коэффициенты

на шаги труб

Cs

-

1,09

на диаметр труб

Cd

-

1,00

Потеря тяги в пакете.

Дh3(I)=Cs·Cd·Дhтр· (z+1)

Па

36,87

7.

Суммарная потеря тяги в левом газоходе

Дhл=Дh1+Дhп/п+Дh2+Дh3(II)

Па

118,67

Суммарная потеря тяги в правом газоходе

Дhп=Дh3(I)+Дhэ

Па

119,89

8.

Самотяга тракта. Левый газоход H1=+13,44 м, правый газоход H2=+13,44 м. с- плотность дымовых газов при 0°С и 760 мм.рт.ст.(1,32 кг/м3), 1,293-плотность наружного воздуха при 20°С и 760 мм.рт.ст.(кг/м3)

Левый газоход

Ср. темп. потока

х1=(хвх+хвых)/2

°С

254,00

Самотяга

hc1=H1*g(1,293-с*273/(273+х1))

Па

80,32

Правый газоход

Ср. темп. потока

х2=(хвх+хвых)/2

°С

233,00

Самотяга

hc2=H2*g(0,123-с*273/(273+х2))

Па

76,58

9.

Сопротивление левого газохода с учетом самотяги

Дh=1,1*Дhл-hc

Па

50,21

Сопротивление правого газохода с учетом самотяги

Дh=1,1*Дhп-hc

Па

55,30

Общие потери при движении продуктов горения из рабочего пространства печи к основанию дымовой трубы:

Па;

Па.

Расчет дымовой трубы

Действительное разряжение, создаваемое трубой:

Па;

Па.

Выберем цилиндрическую, кирпичную трубу. Для расчёта трубы необходимо задать скорость выхода дымовых газов из трубы. Примем W = 2,5 м/с.

Площадь устья трубы равна:

м2.

Зная площадь отверстия, можно найти диаметр выходного отверстия:

м.

По унифицированному ряду типоразмеров дымовых труб выбирается наиболее близкое значение диаметра к полученному значению м.

По выбранному диаметру устья находим площадь устья и скорость дымовых газов в трубе:

м2.

м/с.

По диаметру на выходе трубы по унифицированному ряду типоразмеров дымовых труб выбираем высоту дымовой трубы.

Hтр = 150 м.

Плотность дымовых газов при 139°С равна с = 0,875 кг/м3.

Динамический напор равен:

Па.

Рассчитаем потери от трения. Коэффициент трения л = 0,05.

Па.

Потери от местных сопротивлений при выходе из дымовой трубы

(о = 1) составляют:

Па.

Суммарные потери давления в дымовой трубе:

Па.

Самотяга в трубе:

Па.

Тогда самотяга в трубе с учетом потерь давления:

Па,

что превышает значение необходимого разряжения, создаваемого трубой ( Па), то есть перевод системы на работу с естественной возможен.

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ опасных и вредных факторов при работе в котельной котлов-утилизаторов КУ-150 стана "2000"

Создание здоровых и безопасных условий труда основано на учете опасных и вредных факторов данного производства и проведения мероприятий, предотвращающих их воздействие на работающих.

Персонал, работающий в котельной котлов-утилизаторов КУ-150, подвергается влиянию опасных производственных факторов. Их вид, воздействие на человека, мероприятия и средства защиты приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Опасные производственные факторы

Наименование оборудования, создающего опасность

Вид воздействия на человека

Движущиеся машины, механизмы, подвижные части (насосы, вентиляторы и дымососы).

Механическая травма

Электрооборудование:

Электродвигатели, электропроводка, т.п.

Поражение электрическим током (местные и общие электротравмы)

Повышенная температура поверхностей трубопроводов и оборудования (деаэраторы, насосное оборудование)

Ожоги

Расположение рабочего места на высоте

Механические

травмы

Разрыв газопроводов, паропроводов

Ожоги паром и горячим газом

Анализ данных таблицы 10 показывает, что к постоянным опасным факторам относятся повышенная температура поверхностей оборудования и трубопроводов, расположение рабочих мест на высоте. Разрыв трубопроводов, движущиеся машины и механизмы - переменные опасные факторы. Анализ вредных производственных факторов, влияющих на персонал в котельной котлов-утилизаторов КУ-150 представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Вредные производственные факторы

Наименование фактора

Величина показателя (норма)

Величина показателя (факт)

Влияние на жизнедеятельность

Температура воздуха в рабочей зоне

- в холодный период

- в теплый период

18-22°С

18-22°С

22°С

35°

Оказывает влияние на функциональное состояние организма, на его тепломассообменные процессы

Освещенность на рабочем месте, лк

150

120

Оказывает влияние на самочувствие и работоспособность

Аварийное освещение, лк

15

10

Оказывает влияние на самочувствие

Скорость движения воздуха, м/с

0,5

0,3

Оказывает влияние на функциональное состояние организма, на его тепломассообменные процессы

Кратность воздухообмена

3

3

Оказывает влияние на функциональное состояние

Концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, мк/м3

4

1,9

Вызывает отклонения в состоянии здоровья от легкого недомогания до профзаболевания

Уровень шума дБА

80

87

Оказывает влияние на самочувствие и работоспособность

Тепловые излучения, Вт/м2

0-350

2·103

Перегревы

Анализ данных таблицы 11 показывает, что фактические значения вредных производственных факторов (аварийное освещение, уровень шума, тепловые излучения) превышают допустимые нормы. Постоянными вредными производственными факторами являются освещенность, уровень шума, температура; переменными - скорость движения воздуха.

На территории предприятия основной опасностью механического воздействия на персонал является разрушение отдельных конструкций, которое может произойти под воздействием сил растяжения, кручения, а также при сдвиге и ударе. Оценка конструкций на прочность является одной из важнейших и сложных задач науки о сопротивлении материалов.

Страница:


Подобные документы

  • Расчетно-пояснительная записка теплового расчета парового котла типа БКЗ-320-140

    Топливный тракт котла, выбор схемы подготовки топлива к сжиганию. Расчет экономичности работы котла, расхода топлива, тепловой схемы. Описание компоновки и конструкции пароперегревателя котла. Компоновка и конструкция воздухоподогревателя и экономайзера.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 12.06.2013

  • Модернизация конструкции и технологии котла-утилизатора

    Технология производства серной кислоты и продуктов на ее основе. Разработка конструкции узлов котла-утилизатора. Механизация обслуживания и ремонтных работ участка котла-утилизатора. Разработка технологического процесса изготовления "барабана канатного".

    дипломная работа [774,9 K], добавлен 09.11.2016

  • Расчет парового котла ДЕ-6,5-14

    Описание конструкции котла. Особенности теплового расчета парового котла. Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива, полезной мощности котла. Расчет топки (поверочный).

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.07.2010

  • Тепловой расчет котла-утилизатора П-83

    Устройство котла-утилизатора П-83. Порядок определения энтальпий газов и коэффициента использования тепла. Особенности расчета пароперегревателей, испарителей и экономайзеров высокого и низкого давления, а также дополнительного и кипящего экономайзеров.

    контрольная работа [154,4 K], добавлен 25.06.2010

  • Тепловой расчет парового котла типа Пп-1000-25-545/542-ГМ

    Обоснование выбора типоразмера котла для ТЭС и турбины. Компоновка котла, особенности его конструкции и работы. Схема компоновки. Топливо. Его характеристики. Процессы и параметры топливного тракта. Схема топливоподачи. Тракты дымовых газов. Параметры.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 02.10.2008

  • Реконструкция котла - утилизатора КСТ-80

    Анализ энергетического хозяйства цеха теплогазоснабжения ОАО "Урал Сталь". Реконструкция котла-утилизатора КСТ-80 с целью установки конденсационной турбины. Автоматизация и механизация производственных процессов. Безопасность труда и экологичность.

    дипломная работа [600,8 K], добавлен 17.02.2009

  • Автоматизация котла Е-50

    Назначение, технические характеристики и принцип работы парового барабанного водотрубного котла с естественной циркуляцией Е-50. Выбор контролирующих приборов для автоматизации котельной установки. Расчет затрат и экономической эффективности проекта.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 25.06.2012

  • Расчет котла ТВГ-8М

    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

  • Расчет тепловой схемы парогазовой установки утилизационного типа

    Определение теплофизических характеристик уходящих газов. Расчет оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинной установки. Расчет котла-утилизатора, построение тепловых диаграмм котла. Процесс расширения пара в турбине.

    курсовая работа [792,5 K], добавлен 08.06.2014

  • Компоновка и тепловой расчет парового котла

    Объем азота в продуктах сгорания. Расчет избытка воздуха по газоходам. Коэффициент тепловой эффективности экранов. Расчет объемов энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Определение теплового баланса котла, топочной камеры и конвективной части котла.

    курсовая работа [115,2 K], добавлен 03.03.2013

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.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены