КУРСОВОЙ ПРОЕКТ. По дисциплине: __________Котельные установки и парогенераторы_____________

По дисциплине: __________ Котельные установки и парогенераторы _____________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

На тему: ________ Реконструкция котельного агрегата Е-75/40 (Е-75-40К) ________

__________________ в связи с переводом его на новый вид топлива ______________

(наименование темы)

Руководитель проекта ___ Зав.кафедрой ____ _____________ Любов В.К.

(должность) (подпись) (и.,о., фамилия)

Проект допущен к защите ____________________________ ________________

(подпись руководителя) (дата)

Решением комиссии от «____» _________________ 2010г.

признать, что проект

выполнен и защищен с оценкой _____________________________________________

Члены комиссии

_______________ _________________________________ ____________________

_______________ _________________________________ ____________________

_______________ _________________________________ ____________________

(должность) (подпись) (и.,о., фамилия)

Архангельск

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА…..……………………………………….5

2 ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ……………………………………………………………………...10

3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА..……………………………...12

3.1 Расчетный состав топлива……………………………………………………...12

3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха………………………………12

3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях

нагрева……………………………………………………………………………….13

3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания………………..……15

3.5 Тепловой баланс и расход топлива…………………….………………………17

3.6 Расчет топочной камеры………………………………………………………..19

3.7 Расчет фестона…………………………………………………………………..25

3.8 Расчет первой ступени пароперегревателя……………………………………30

3.9 Расчет второй и третьей ступени пароперегревателя………………………...47

3.10 Расчет второй ступени водяного экономайзера……………………………..43

3.11 Расчет второй ступени воздухоподогревателя………………………………48

3.12 Расчет первой ступени водяного экономайзера ………………………….54

3.13 Расчет первой ступени воздухоподогревателя………………………………58

3.14 Проверка сходимости баланса………………………………………………..63

3.15 Тепловая схема котлоагрегата………………………………………………..65

4 РАСЧЕТ ТЯГИ И ДУТЬЯ В ПРЕДЕЛАХ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА……........66

4.1 Расчет газового тракта………………………………………………………….66

4.2 Расчет воздушного тракта……………………………………………………...71

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………………..74

1 ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Котел Е-220/100 предназначен для камерного сжигания твердого топлива при сухом шлакоудалении. Паропроизводительность котла – 220 . Параметры пара: давление перегретого пара , температура перегретого пара . Топочная камера экранирована трубами Ø76 5 с шагом 95 .В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырех рядный фестон. Диаметр труб Æ76´5 мм. Расположение труб - шахматное. Поперечный шаг труб S₁=380 мм, продольный S₂ = 330 мм. За фестоном располагается трех ступенчатый пароперегреватель: вторая и третья ступень пароперегревателя имеет 14 рядов по ходу газов, 4 первых ряда имеют шахматную компоновку труб, а остальные – коридорную с диаметром труб Æ42´4,5 . Первая ступень пароперегревателя имеет 40 рядов по ходу газов диаметром и толщиной стенки труб Æ38´4 мм. Ряды имеют коридорную компоновку. Пройдя пароперегреватель и поворотную камеру, газы попадают в конвективную шахту, где расположены двухступенчатый экономайзер и двухступенчатый воздухоподогреватель. Вторая ступень стального экономайзера выполнена из труб Æ32´3,5 с шахматной компоновкой. Под второй ступенью экономайзера расположена вторая (по воздуху) ступень воздухоподогревателя. Она имеет 2 хода по воздуху и выполнена из труб Æ51´1,5 . Под ней располагается первая (по воде) ступень стального экономайзера, которая так же выполнена из труб Æ32´3,5 . Под первой ступенью экономайзера находится (по воздуху) первая ступень воздухоподогревателя. Она выполнена трубчатой, четырехходовой по воздуху из труб Æ51´1,5 .

Топливо – очень мелко размолотый уголь – вдувается в топочную камеру вместе с частью необходимого для горения воздуха (первичный воздух) через горелки. Остальной воздух (вторичный) подаётся в топку обычно через те же горелки предварительно подог­ретым до более высокой температуры. В топочной камере мелкие частицы угля (80 –95 % размером менее 90 ) сгорают на лету, образуя факел. Негорючие примеси топлива пре­вращаются в золу. Так как температура в ядре факела достигает (1500 – 1600 ), то в боль­шинстве случаев частички золы плавятся, образуя шлак. Более крупные частички шлака, слипшиеся на лету или скопившиеся на трубах топочных экранов и потом, ото­рвавшись от них, падают на дно топки, скатываются в твёрдом виде по откосам холодной воронки и попадают в шлаковый комод.

Стены топочной камеры покрыты трубками, образующими радиационные поверхно­сти нагрева (топочные экраны). По ним циркулирует вода, которая под влиянием излучения факела кипит, образуя пар.

Процесс сгорания идёт одновременно с отводом тепла от продуктов сгорания. Уже в нижней части топки горение в основном заканчивается, поэтому при дальнейшем дви­жении газов по топочному объёму температура газов, отдающих тепло излучением, по­степенно падает. На выходе она обычно снижается до (1000 – 1200 ) для того, чтобы час­тички шлака, летящие в потоке топочных газов, могли застыть. Этим исключается нали­пание частичек вязкого, тестообразного шлака на трубы поверхностей нагрева, рас­поло­женные в горизонтальном газоходе, в который газы поступают из топки. Газоход за­полнен пучками труб малого диаметра, образующими конвективные поверхности нагрева. На входе в газоход пучки разрежены, образуя так называемый фестон. По трубам, располо­женным за фестоном, движется пар, который, отнимая тепло от топочных газов, перегре­вается до 540 В связи с этим данная часть котлоагрегата носит название паропере­гревателя.

Проходя между трубами пароперегревателя, газы остывают до (500 – 600 ) и за­тем поворачивают в опускной газоход, заполненный рядами трубок, по которым проходит так называемая питательная вода, поступающая в котёл для пополнения испарившейся воды. Питательная вода нагревается в трубках водоподогревателя или иначе, водяного эконо­майзера почти до кипения, а иногда даже частично испаряется.

Далее топочные газы поступают в воздухоподогреватель, где проходят внутри много­численных трубок малого диаметра. Снаружи трубки омываются воздухом, который в подогретом виде подаётся в топку.

Водяной экономайзер и воздухоподогреватель разделены на две ступени, чередующиеся по ходу газов.

Отдав часть тепла, продукты сгорания покидают кот­лоагрегат при температуре (120 – 150 ). Эти так называемые уходящие газы пропуска­ются через специальное устройство для очистки газов от летучей золы – золоуловитель, и затем дымососом выбрасываются через высокую (100 – 120 ) дымовую трубу в атмо­сферу. От­сасывая газы из котлоагрегата, дымосос поддерживает в газоходах и топочной камере раз­ряжение. В топке оно составляет (2 – 5) , а в газоходе за котлом – до 200

Таким путём предотвращается попадание продуктов сгорания из топки и газоходов в помещение котельной, но создаётся возможность присоса холодного воздуха в топоч­ную камеру и газоходы. Во избежание последнего наружную поверхность обмуровки топки и газоходов тщательно уплотняют, устанавливая обшивку из листового железа или специальной газонепроницаемой штукатурки.

Воздух забирается из-под крыши здания котельной дутьевым вентилятором и пода­ется сначала в воздухоподогреватель и далее в топку.

Мелкая летучая зола, выделившаяся в золоуловителе, и более крупные частицы шлака, выпавшие в топке, транспортируются на золовые отвалы, расположенные вблизи станции.

Питательная вода, подогретая в регенеративных подогревателях турбинной уста­новки до температуры 215 , поступает в водяной экономайзер и в барабан котла. Последний представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром (внутренним) 1300 , наполовину заполненный водой.

К барабану присоединены многочисленные трубы, по которым в него поступает пароводяная смесь из топочных экранов. В барабане пар отделяется и уходит в паропере­греватель, а оставшаяся вода смешивается с питательной водой и по специальным опуск­ным не обогреваемым трубам, расположенным снаружи топочной камеры, поступает к нижним коллекторам экранов. Эти коллекторы представляют собой трубы горизонталь­ные большого диаметра (150 – 200 ), к которым приварены многочисленные экранные трубы малого диаметра 76х5 мм. Из коллекторов вода распределяется по экранным трубам и, поднимаясь по ним, частично испаряется за счёт излучения факела. Получив­шаяся пароводяная смесь поступает в барабан.

Движение воды по питательным трубопроводам и экономайзеру сопровождается потерей части давления, а поэтому питательный насос должен развивать напор, превы­шающий давление в барабане.

Точно также пар проходя через пароперегреватель, теряет часть давления, и по­этому давление в барабане выше, чем давление перегретого пара, покидающего котлоаг­регат.

В опускные трубы экранов вода поступает из барабана, и после прохождения экра­нов возвращается в тот же барабан в виде пароводяной смеси. В опускных трубах вода находится при температуре близкой к температуре кипения, но эти трубы не обогрева­ются. Поэтому парообразование в них не имеет места, и эти трубы постоянно заполнены водой с удельным весом, соответствующим температуре кипения.

В подъёмных трубах имеет место парообразование, и трубы заполнены смесью пара и воды. Удельный вес этой смеси значительно меньше, чем удельный вес воды. По­этому общий вес столба смеси в экранных трубах гораздо меньше, чем вес столба воды в опускных. Это и создаёт напор естественной циркуляции, доходящий в высоких топках до (0,5 – 0,8 ). Под влиянием этого напора вода проходит через опускные трубы и по­ступает в экранные, где за счёт парообразования удельный вес поступающей среды уменьшается, и таким образом процесс естественной циркуляции идёт непрерывно.

Отделившийся от воды пар поступает в пароперегреватель, где пар доводится до требуемой температуры 540 . Она должна поддерживаться весьма точно, так как всякое снижение температуры перегретого пара против номинальной уменьшает к.п.д. станции, а всякое повышение температуры сверх той, на которую рассчитаны трубки па­роперегревателя, трубопровод и турбина, сильно снижает долговечность этих элементов паросиловой установки. Поэтому температура пара должна поддерживаться на заданном уровне с точностью ±5 . Это требует очень точного регулирования температуры пере­грева, осуществляемого при помощи соответствующих автоматических устройств.

Необходимо также поддерживать на постоянном уровне и давление пара, так как при снижении давления снижается экономичность турбины, а при значительном пониже­нии давления она не развивает полной мощности; при превышении давления увеличива­ются напряжения в трубах, барабанах, коллекторах и т.п.

При работе котла необходимо поддерживать в равновесии и материальный баланс, подавая в котёл количество воды в соответствии с паропроизводительностью и непрерыв­ной продувкой. Если воды будет поступать больше, чем нужно, уровень её в барабане бу­дет повышаться и усилится унос капель воды с паром, т. е. снизится чистота пара. При сильном переполнении барабана в пароперегреватель может быть увлечено так много воды, что на её испарение пойдёт много тепла, и перегрев пара настолько упадёт, что воз­никнет опасность повреждения турбины и потребуется её аварийное отключение. Наобо­рот, в случае недостаточной подачи уровень воды начинает снижаться, и это приведёт к нарушению нормального поступления воды к экранам, перегреву металла и повреждению экранных труб.

Поэтому подача воды регулируется автоматически так, чтобы уровень воды в бара­бане поддерживался в заданных пределах.

2 ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И МЕЛЬНИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Исходя их теплотехнических характеристик каменного угля (марки Д) Липовецкого месторождения, выбираем для котла Е-220/100 индивидуальную замкнутую систему пылеприготовления с ШБМ и промежуточным пылевым бункером. Для обеспечения резерва размол угля осуществляется в двух индивидуальных пылеприготовительных установках с шаровыми барабанными мельницами и промежуточным бункером пыли. Каждая пылесистема состоит из центробежного сепаратора, циклона, ленточного питателя сырого угля, бункера сырого угля, мельничного вентилятора, воздухо- и пылепроводов.

Из бункера сырого угля 1 топливо поступает на питатель сырого угля 2, которым регулируется подача топлива в мельницу 3. Во входную горловину мельницы от воздухоподогревателя по воздуховодам подается горячий и слабоподогретый воздух, забираемый соответственно после второй и первой ступеней воздухоподогревателя. В мельнице происходит размол и подсушка угля. Смесь пыли с сушильным агентом выносится из мельницы в сепаратор 4. Крупные фракции, отделенные в сепараторе, направляются в мельницу по течкам возврата для дополнительного размола. На течках возврата установлены конусные мигалки.

Готовая пыль сушильным агентом выносится из сепаратора в циклон 5, где отделяется от сушильного агента. Из циклона топливо опускается через течку пыли, на которой установлена мигалка с сеткой, в бункер пыли 7, к нижней части которого присоеденены питатели пыли 8 (шнекового типа, производительностью 4,5 т/ч каждый), дозирующие подачу пыли в пылепроводы. По пылепроводам топливо транспортируется к пылевым горелкам первичнам воздухом от мельничного вентилятора. В системе пылеприготовления мельница, сепаратор и циклон находятся под разряжением. Под давлением находятся лишь короба первичного воздуха и пылепроводы к горелкам.

Готовую пыль из циклона можно при помощи перекидного шибера подать на шнеки 6, которые соединяют бункера пыли соседних котлоагрегатов. Сушильный агент после циклона поступает в мельничный вентилятор 9, затем в короб первичного воздуха и далее по пылепроводам через горелки в топку.

1 – бункер сырого угля; 2 – питатель сырого угля; 3 – мельница; 4 – сепаратор; 5 – циклон; 6 – шнеки; 7 – бункер пыли; 8 – питатель пыли; 9 – мельничный вентилятор.

Рисунок 2.1 – Индивидуальная замкнутая система пылеприготовления

с ШБМ и промежуточным пылевым бункером

3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

3.1 Расчетный состав топлива

Расчетный состав топлива принимается по таблице I [2,6], %:

влага ……………………………………… 6,0

зола ……………………………………….. 33,8

сера ……………………………………… 0,4

углерод ………………………………........ 46,1

водород …………………………………... 3,6

азот ……………………………………….. 0,5

кислород …………………………………. 9,6

Низшая теплота сгорания топлива .

Выход летучих на горючую массу .

3.2 Определение коэффициентов избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки по таблице XVII [6]. По таблице XVI [6] определяют присосы воздуха в газоходы парогенератора и, суммируя присосы с коэффициентом избытка воздуха на выходе из топки, получают коэффициенты избытка воздуха в газоходах. Расчеты сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Коэффициенты избытка воздуха

Параметр	Газоходы парогенератора
Топка, фестон	Пароперегреватель (II, III ступени)	Пароперегреватель (I ступени)	Водяной экономайзер (II ступень)	Воздухоподогреватель (II ступень)	Водяной экономайзер (I ступень)	Воздухоподогреватель (I ступень)
Присос воздуха	0,07	0,015	0,015	0,02	0,03	0,02	0,03
Коэффициент избытка воздуха по газоходам	1,2	1,215	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Средний коэффициент избытка воздуха	1,2	1,208	1,223	1,24	1,265	1,29	1,315

3.3 Расчет средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Так как состав топлива принят по таблице I [6], то объемы воздуха и продуктов сгорания определяют при помощи таблицы XI [6]. Результаты расчета приведены в таблице 3.2.

Теоретически необходимые объемы воздуха . Теоретические объемы продуктов сгорания, : ; ; ; .

Доля золы, уносимой газами, определяется по таблице XVII [6], .

Таблица 3.2 – Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Рассчитываемая величина	Размерность	Газоходы парогенератора
Топка, фестон	Пароперегреватель (II, III ступени)	Пароперегреватель (I ступени)	Водяной экономайзер (II ступень)	Воздухоподогреватель (II ступень)	Водяной экономайзер (I ступень)	Воздухоподогреватель (I ступень)
Средний коэффициент избытка воздуха	-	1,2	1,208	1,223	1,24	1,265	1,29	1,315
Объем водяных паров		0,565	0,566	0,567	0,568	0,570	0,572	0,574
Суммарный объем продуктов сгорания		6,125	6,164	6,236	6,318	6,439	6,560	6,680
Объемная доля трехатомных газов	-	0,140	0,139	0,138	0,136	0,133	0,131	0,129
Объемная доля водяных паров	-	0,0922	0,0918	0,0909	0,0899	0,0885	0,0872	0,0859
Суммарная объемная доля	-	0,232	0,231	0,229	0,226	0,222	0,218	0,215
Масса дымовых газов		8,106	8,156	8,249	8,354	8,509	8,665	8,819
Средняя массовая концентрация золовых частиц		0,0396	0,0394	0,0389	0,0384	0,0377	0,0370	0,0364

3.4 Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяют по таблице XIV [6]. Затем рассчитывают энтальпию продуктов сгорания по газовому тракту котла. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3.

Определяем значение комплекса

,

Так как , то нужно учитывать энтальпию золовых частиц , .

Формула для расчета энтальпий продуктов сгорания будет иметь вид , :

(3.1)

Таблица 3.3 – Энтальпия продуктов сгорания

3.5 Тепловой баланс и расход топлива

Результаты расчета приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Тепловой баланс и расход топлива

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Располагаемая теплота топлива				18254,5
Приведенная влажность				6/18,2545=0,329
Температура уходящих газов			Задана
Энтальпия уходящих газов			По таблице 3.3
Температура холодного воздуха			Задана
Энтальпия холодного воздуха			По таблице 3.3	188,4
Потери теплоты от химического недожога			По таблице XVII [6]
Потери теплоты от механического недожога			По таблице XVII [6]
Потери теплоты с уходящими газами			Для котлов с замкнутой системой пылеприготовления	(1310-1,38*188,4)* *(100-2)/18254,5=5,64
Потери теплоты в окружающую среду			По рисунку 5-1 [6]; при нагрузке, отличающейся от номинальной,	0,6
Доля золы топлива в шлаке		-		1-0,95 =0,05
Энтальпия шлака			По таблице XIII [6]; для топок с твердым шлакоудалением при температуре 600

Продолжение таблицы 3.4

Потеря с физической теплотой шлаков			, при можно не учитывать
Сумма тепловых потерь				5,64+0+2+0,6+0=8,24
КПД брутто				100-8,24=91,76
Энтальпия перегретого пара			По таблице XXV [6] при и или по работе [7]
Энтальпия питательной воды			По таблице XXIV [6] при	924,5
Энтальпия продувочной воды			По таблице XXIII [6] при
Температура кипения воды			По таблице XXIII [6]
Полезно использованная теплота				61,111*(3475-924,5)+ +0,03*61,111*(1438-924,5)=156812
Расход продувочной воды			, - доля продувки	0,03*61,111=1,833
Полный расход топлива				156812/((18254,5*91,76/ /100)+0+0)=9,362
Расчетный расход топлива				9,362*(1-2/100)=9,175
Коэффициент сохранения теплоты		-		1-0,6/(91,76+0,6)=0,993

3.6 Расчет топочной камеры

В соответствии с продольным разрезом котлоагрегата выполняется схема топочной камеры (рисунок 3.1) в одном из стандартных масштабов.

Конструктивные характеристики топки определяют по чертежам котлоагрегата.

Рисунок 3.1 – Схема топочной камеры.

Таблица 3.5 – Конструктивные характеристики топочной камеры.

Рассчитываемый параметр	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Диаметр и толщина стенки экранных труб			По чертежу
Шаг экранных труб			По чертежу
Площадь поверхности фронтовой стенки (с потолком)			, где - ширина топки, ; - линейные размеры	9,785*(2,72+12,08+7,0+ +0,25)=215,6
Площадь поверхности задней стены			, где - линейные размеры задней стены	9,785*(2,72+10,92+0,8)= =141,3
Площадь поверхности боковой стены			, где - площадь геометрических фигур, образующих боковую стену,	(7,6+4,4)/2)*2,24+7,6* *10,92+(7,6+7,2)/2)*0,68+ +(7,2+7,0)/2)*0,46+ +(7,0+0,86)/2)*4,06+ +(0,5+0,86)/2)*0,44=121,1
Площадь поверхности, отсекающей половину холодной воронки			, - линейный размер	4,40*9,785=43,1
Площадь поверхности, проходящей через ось 1-го ряда труб пучка			, где - линейный размер	9,785*(5,2+0,25)=53,3
Суммарная поверхность стен				215,6+141,3+2*121,1+ +53,3+43,1=695,5
Объем топочной камеры				121,1*9,785=1185

Продолжение таблицы 3.5

Площадь лучевоспринимающей (радиационной) поверхности топки			, где - угловой коэффициент экранных труб с шагом 75 , (по номограмме 1[6]); - угловые коэффициенты первого ряда фестона и холодной воронки, ; (п. 6-04 [6])	(215,6+141,3+2*121,1)* *0,98+ +53,3*1+43,1*1=683,5
Степень экранирования топки		-		683,5/695,5=0,98
Общая высота топки			По чертежу (от середины холодной воронки до середины выходного окна или до ширм в случае полного заполнения ими верхней части топки)	16,4
Высота расположения горелок			По чертежу	5,72
Относительная высота расположения горелок, Максимум температур факела		- -	(п. 6-14 [6])	5,72/16,4=0,349 0,349+(-0,1)=0,249
Эффективная толщина излучающего слоя				3,6*1185/695,5=6,13

Таблица 3.6 – Тепловой расчет топочной камеры

Продолжение таблицы 3.6

Температура газов на выходе из топки меньше температуры начала деформации золовых частиц , т.е. шлакования конвективных поверхностей нагрева не будет.

Расхождение между принятым и полученным значениями не превышает 100ºС, расчет топки считается законченным.

3.7 Расчет фестона

На основании продольного разреза котлоагрегата выполняется схема фестона (рисунок 3.2).

Используя чертежи общих видов котлоагрегата, определяют конструктивные характеристики фестона и заносят их в таблицу 3.7.

Рисунок 3.2 – Схема фестона.

;

Таблица 3.7 – Конструктивные характеристики фестона.

Поиск по сайту: