Тепловой расчет парового котла ДКВР-4

Размещено на http://www.allbest.ru

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования Владимирской области

«Владимирский химико-механический колледж»

Курсовой проект

Тепловой расчет парового котла ДКВР-4

КП 140102 ТТ-31

Руководитель: Г.А. Руденко

Разработал: А.В.Жуков

2014



Содержание

Краткое описание котла ДКВР-4

Задание для курсового проектирования

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Тепловой баланс котла-8

Тепловой расчет топки

Определение ограждающей поверхности стен топочной камеры

Геометрические характеристики топочной камеры

Геометрические характеристики пароперегревателя

Схемы

Список литературы



Краткое описание котла ДКВР-10

ДКВР - двухбарабанный паровой котёл, вертикально - водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного и перегретого пара.

Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

Котлы относятся к системе котлов горизонтальной ориентацией, т.е. увеличение паропроизводительности идёт за счёт их развития в длину и в ширину при сохранении высоты.

Газомазутные котлы типа ДКВР имеют камерную топку.

Котлы паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 т/ч выполняются с удлинённым верхним барабаном, 10 т/ч - с удлинённым и коротким верхним барабаном, 20 т/ч - с коротким верхним барабаном.

Задание для курсового проектирования

№ п/п	Ф.И.О	Вариант	Тип котла	Паропроизводительность	Рабочее давление (МПа)
6	Жуков А.В	6	ДКВР-4	4,1	1,37

Тип котла ДКВР-4

Паропроизводительность Д=4,1 т/ч

Температура насыщенного пара Тн=194єС

Температура перегретого пара Тпр=215єС

Температура питательной воды tпв=85єС

Давление перегретого пара на выходе из пароперегревателя Рпе=1,37(14)МПа(кг/см2)

Температура уходящих газов иух=148єС

Температура холодного воздуха tхв=30єС

Доля непрерывной продувки котла бпр=4.0%

Газопровод Ставрополь -Москва (3я нитка)

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Цифры шифра	Вид газа	Процентный состав основные хар-ки	Низшая теплота сгорания кДж/м3	Vє	VRO2	VєN2	VєH2O	Vєг
		CH4	C2H5	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
36	Природный газ Ставрополь-Москва (3я нитка)	91,2	3,9	1,2	0,5	0,1	2,6	0,5	37040	9,81	1,06	7,78	2,18	11,01

Таблица 1

Наименование	размерность	Vє=9,81 VєN2=7,78 VєRO2 VєH2O=2,18
		топка	1 кот.участок	2 кот.участок
Коэффициент избытка воздуха за газоходом бп	-	Бт2=1,1	1,15	1,25
Среднее значение коэффициента в газоходах бср	-	1,12	1,2	1,22
Объем водяных паров	м3/м3	2,13	2,21	2,22
Объем дымовых газов	м3/м3	12,2	13	13,1
Объемная доля сухих трехатомных газов	-	0,096	-	-
Объемная доля водяных паров	-	0,17	-	-
Объемная доля трехатомных газов и водяных паров	-	0,27	-	-

Таблица 2

Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорания на 1 м3 газообразного топлива газопровода Ставрополь - Москва (3я нитка)

Количество теплоты ,содержащейся в воздухе и продуктах сгорания (дымовых газах),называется теплосодержанием (энтальпией) при выполнении расчетов энтальпию воздуха и продуктов сгорания относят к 1 м3(при нормальных условиях).

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания на 1 м3 газообразного топлива газопровода Ставрополь - Москва (3я нитка)

Все расчеты сводим в таблицу 2.

Определяем энтальпии воздуха и продуктов сгорания на 1 м3 газообразного топлива газопровода Ставрополь - Москва (3я нитка).

Количество теплоты ,содержащееся в воздухе и продуктах сгорания ,(дымовых газах),называется теплосодержанием (энтальпией). При выполнении расчетов энтальпию воздуха и продуктов сгорания относят к 1 м3 (при нормальных условиях).

Таблица 3

вид топлива	Энталь-пия	100	300	500	700	900	1100	1300	1500	1700	1900
Ставрополь	Нгє	1520	4658	7972	11437	15095	18862	22714	26712	30694	34784
Москва(3я нитка)	Нвє	1302	3965	6733	9643	12608	15700	18829	22046	25259	28514

Примечание: энтальпия воздуха и продуктов сгорания не указанных в таблице 2 определяется интерполяцией.

Составим таблицу 4 по данным таблице 8.

Таблица 4

Сє	Нгє	Нвє	Н= Нгє+(б-1) Нвє
	кДж/м3	кДж/м3	Топка б=1,1	1кот.пучок бт=1,15	2кот.пучок бкп2=1,25
100	1520	1302	1650,2	1715,3	1845,5
300	4658	3965	5054,5	5252,7	5649,2
500	7972	6733	8645,3	8982	9655,2
700	11437	9643	12401,3	12883,4	13847,7
900	15095	12608	16355,8	16986,2	18247
1100	18862	15700	20432	21217	22787
1300	22714	18829	24596,9	25538,3	27421,2
1500	26712	22046	28916,6	30019	32223,5
1700	30694	25259	33219,9	34482,8	37008,7
1900	34784	28514	37635,4	39061,1	41912,5

Таблица 4.1

t1	H 2	?H 3	H 4	?H 5	H 6	?H 7
100	1650,2	3404,3	1715,3	3573,4	1845,5	3803,7
300	5054,5	3590,8	5252,7	3729,3	5649,2	4006
500	8645,3	3756	8982	3901,4	9655,2	4192,5
700	12401,3	3954,5	12883,4	4102,8	13847,7	4399,3
900	16355,8	4076,2	16986,2	4230,8	18247	4540
1100	20432	4164,9	21217	4321,3	22787	4634,2
1300	24596,9	4319,7	25538,3	4480,7	27421,2	4802,3
1500	28916,6	4303,3	30019	4462,8	32223,5	4785,2
1700	33219,9	4415,5	34481,8	4579,3	37008,7	4903,8
1900	37635,4	6065,7	39061,1	6294,61	41912,5	6749,3

Примечание: при составлении Н-и таблицы для каждого значения коэффициента избытка воздуха определяем величину Н в пределах немного превышающих реально возможные температуры в газоходах .Около величины Н целесообразно помещать величину ?Н-разность двух соседних по вертикали значений Н при одном значении б.

Тепловой баланс котла

Располагаемое тепло на 1 м3 газообразного топлива ,определяем по формуле:

Qpp=Qнc+Qвнв+hтл, кДж/м3,где

Qнc-низшая теплота сгорания рабочей массы сухого газообразного топлива в кДж/м3

Qвнв- тепло, внесенное поступающим в котельный агрегат воздухом, при подогреве последнего, вне агрегата, отработанным теплом, при сжигании газообразного топлива.

Qpp=Qнс (кДж/м3)

Низшую теплоту сгорания газообразного топлива находим по таблице 1,для газопровода Ставрополь - Москва (3я нитка)

Qpp=37040 кДж/м3

Потери тепла с уходящими газами определяем по формуле:

Q2=(Hух-бух*Нєхв)*(100-q4)/Qpp, %

Определяем Нєхв=39,8*Vє=390,4

Для определения более точной температуры применяем энтерполяцию по формуле:

Hух=[Hmax-Hmun/vmax-vmun]*(v-vmun)+Hmun

подставляем свои данные и получаем

Hух=1900 кДж/м3

Нєхв=390,4 кДж/м3

q4=0

q2=Hух- бух* Нєхв*100/ Qpp=3,8%

q3=0,5

q5=2,9



кабр=100-(q2+q3+q5)=86,4%

Коэффициент сохранения тепла:

=1- q5/ q5+ ?кабр=0,97

Полное количество теплоты используемое в котле:

Qкв = Дпе · ( hпе - hпв) + Дпр· ( hsґ - hпв)

Дпе - количество перегретого пара (берется из задания по проекту - марки котла, в нашем случае ДКВР-4 Дпе = Д т/ч · 103/ 3600 = 1,13 т/ч

hпе - энтальпия перегретого пара (кДж/кг) определяется по давлению Р = 1,37 МПа ( по заданию)и температуре перегретого пара tпе = 2150С (по заданию), тогда определяем энтальпию по таб. X XV - Нормативный метод(1998)

hпе = 2828,9 кДж/кг

Определяем энтальпию питательной воды ( кДж/кг)

hпв = спв · tпв , где

спв 4,19 кДж/кг 0 С , tпв = 850С ( по заданию) , тог

hпв= 4,19 · 85= 356,15 кДж/кг 0 С

Дпр - расход воды на продувку котла, кг/с, определяем по формуле:

Дпр = П / 100 · Д = 4/100

16,56 = 0,04 кг/с, где П =4 % - процент непрерывной продувки котла (по заданию).

Энтальпию кипящей воды hSґ определяем по таб. 6.2 [ 4 ] по давлению перегретого пара и температуре насыщения воды ( по заданию)

hs = 825,6 кДж/кг

Тогда полное количество тепла используемое в котле :

Qка = Дпе(hпе - hпв ) + Дпр ( hs - hпв ) = 1,13· ( 2864,6 -356,15) + 0,04 · (194,03-356,15) = 2828,01кВт.

Расход топлива подаваемый в топку

В = { Qка / Qрр ·ка} ·100 (м3/с) , тогда

В ={2828,01/ 37040 · 86,4} · 100 = 0,08 м3/с

Тепловой расчет топки

Произведем поверочный тепловой расчет топки, заключающийся в определении температуры газов на выходе из топки для существующей конструкции котла. Определяем полезное тепловыделение в топке Qт кДж / м3

Qт= Qрр100 - q3 / 100 + Qв

Где Qв - теплота вносимая в топку воздухом, кДж/ м3, проектируемые котлы не имеют воздухоподогревателя, поэтому в топку вносится тепло с холодным воздухом паровой котел тепловой топка

Qв = т Н0хв , кДж / кг , где т = 1,1 - величина присоса воздуха в топку ( см. таблицу 1 настоящего расчета )

q3 = 0,5 (см.п.1.2.3 настоящего расчета - потери тепла от химической неполноты сгорания )

H0хв - энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха кДж / м3 , при температуре холодного воздуха tхв = 300С ( по заданию ),

Нхв0 = 390,4 м3 / м3 ( см. п.3 наст. расчета ) ,

Теплота вносимая в топку горячим воздухом:

Qв = 1,1390,4 = 429,4кДж / м3

Рассчитаем полезное тепловыделение в топке:

Qт = Qрр 100 - q3 / 100 + Qв = 37040((100 - 0,5) / 100) + 429,437284,2 кДж/м3

По известному значению Qт = 38147 кДж /м3 по таб. 3.1 ( значения Н- находим при принятой величине присоса воздуха в топке т = 1.1 , температуру а - температуру газов на выходе из топки.

Значение ближайшее Qт = На = 37284,2 кДж /м3 находится в пределах величин энтальпии

Нмин = 33219,9 кДж / м3 ;

Нмах = 37635,4 кДж / м3, а также температур :

мин = 15000С ,мах = 19000С.

Проведем интерполяцию:

а = мах - мин / Нмах - Нмин · ( На - Нмин ) + мин (0С )

а = 1900 - 1700 / 37635,4 - 33219,9 · (37284,2 -33219,9) = 1820С

Если найденная расчетом температура отличается от заданной по исходной величине ( задание по курсовому проектированию) более чем на 1000С, то задаются новыми значениями температур.

У нас по заданию тип котла ДКВР-4, температура уходящих газов ух = 1480С отличие от расчетнойа =1820С всего на 34 0С. Следовательно, расчет удовлетворяет требованиям.

В итоге адиабатическая температура горения определи

Та = а№ = а + 273 = 182 + 273 =4550С

Определение ограждающей поверхности стен топочной камеры Fст .

Подробное описание котла типа ДКВР-4

Котел типа ДКВР-4 т/ч в топке имеет два боковых экрана. Фронтового и заднего экрана у него нет. Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане. Нижние концы труб боковых экранов приварены к нижним коллекторам (камерам),которые расположены под выступающей частью верхнего барабана возле обмуровки боковых стен. Для создания циркуляционного контура передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной (соединительной) трубой с нижним барабаном. Вода поступает одновременно в боковые экраны из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего по перепускным трубам. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при понижении уровня воды в верхнем барабане и повышает кратность циркуляции.

Циркуляция в кипятильных трубах конвективного пучка происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, так как они ближе расположены к топке и омываются более горячими газами, чем задние , вследствие чего в задних трубах , расположенных на выходе из котла , вода идет не вверх, а вниз.

Камера догорания отделяется от конвективного пучка шамотной перегородкой ,устанавливаемой между первым и вторым рядами кипятильных труб, вследствие чего первый ряд конвективного пучка является одновременно и задним экраном камеры догорания.

Внутри конвективного пучка устанавливается поперечная чугунная перегородка, разделяющая его на первый и второй газоходы, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все кипятильные трубы.Поверхности нагрева котла делятся на экранные трубы и конвективную часть. Экранные поверхности нагрева состоят из стальных бесшовных труб диаметром 51?2,5 мм изготовленными по ГОСТ 8734-75 и располагаются в газоходах котла. Присоединяются к верхнему и нижнему барабану вальцовкой. В экранных и конвективных поверхностях нагрева образуется насыщенный пар или вода определенной температуры. Барабаны котла ДКВр-4-13 ГМ, рабочим давлением 1,4 или 2,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 или 20 мм соответственно. Контроль качества продукции, обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики сварных швов барабана.

На котёл ДКВР 4-13 выписывается паспорт, присваивается номер котла. В паспорт котла вносится вся первичная документация на комплектующие (барабаны, трубная система, камерой экранов, трубная арматура).

Прилагается сертификаты и разрешения на применение выданное «Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору «.

Экраны и кипятильные пучки котлов выполнены из стальных бесшовных труб Ш51Ч2,5 мм. Для удаления шламов в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцера Ш32х3 мм.

Пароперегреватели котлов ДКВр, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков. Пароперегреватели -- одноходовые по пару -- обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая -- подвижной.

Паровой котёл ДКВР 4-13 ГМ имеет следующую циркуляционную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран -- из опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан. Все котлы в верхнем барабане снабжены внутри барабанным паросепарационным устройствами для получения пара.

Геометрические характеристики топочной камеры

Таблица 5

Наименование, условное обозначение,единицы измерения	величины
1.площадь стены топки,Fст, м2	205
2.лучевоспринимающая поверхность топки камеры, Hл, м2	858,5
3.высота топочной камеры ,hтк, мм	35
4.высота расположения горелок ,hг,мм	5
5.относительная высота расположения горелок,Хг	0,86
6.активный объем топочной камеры,Vтн ,м3	37,8
7.степени экранирования топочной камеры, х	0,9
8.эффективная толщина излучаемого слоя S, м	2,16

Площадь боковых стен Fст= (а1h1+a2h2+a4h4)*2=63 м2

Где а1=34

h1=20

a2=26

h2=29

a4=5

h4=30

масштаб (1:20)

У котла типа ДКВР-4 нет фронтового и заднего экранов,только боковые экраны,стены камер догорания и выходное окно.

Площадь двух стен камеры догорания

Fкд=2bh4=2*61*30=73 м2

Площадь пода топки и камеры догорания

Fпода=b(a3+a4)=61*(13+5)=22 м2

Площадь потолка топки и камеры догорания

Fпот=b(a1+a4)=61*(34+5)=47 м2

Общая площадь ограждающих поверхностей определяется по формуле:

Fст=Fст+Fкд+Fпода+Fпот=63+73+22+47=205 м2

bгк=9 мм

b=49мм

bст=59 мм

bсв=70 мм

S=5 мм

е=40 мм

х= 1

Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры:

Нл=Нкд+2Нэб+Нво=858,5 м2

Активный объем топочной камеры:

Vтк=(Fст/2)*b=37,8 м3

Эффективная толщина излучающего слоя в топке:

S=3,6*( Vтк/ Fст)=2,16 м

Геометрические характеристики пароперегревателя

Таблица 6

Наименование,условное обозначение,единицы измерения	величина
1.наружный диаметр труб dн, мм	32
2.внутренний диаметр труб dвн ,мм	29
3.поперечный шаг труб s1, мм	64
4.продольный шаг труб s2,мм	80
5.относительный поперечный шаг трубы ?1	2
6.относительный продольный шаг труб ?2	2,5
7.количество труб в ряду n, шт	3
8.количество рядов труб z,шт	5
9.глубина газохода для размещения п/п, Lпе ,м	0,32
10.средняя освещенная длина трубы Lтрср	10
11.поверхность нагрева одного ряда Hр, м2	0,03
12.конвективная поверхность нагрева папоперегревателя Нпе, м2	0,15



S1-поперечный шаг труб п/п

S2-продольный шаг труб

Пароперегреватель котла ДКВР-4-13

Расчетный участок конвективного пучка(стрелками указано направление движения дымовых газов).



Литература

1.Методические указания к курсовому проекту

2.Методика расчета .

3.Интернет ресурсы.

4.ПМ-01 Конспекты

Размещено на Allbest.ru