Материал: Котельные установки

Котельные установки

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Котельные установки

Введение

Развитие энергетики в России

Россия занимает одно из ведущих мест в мировой системе оборота энергоресурсов и активно участвует в мировой торговле ими. Топливно-энергетический комплекс (далее - ТЭК) также играет ключевую роль в экономике страны, обеспечивает более 45% поступлений в доходную часть консолидируемого бюджета Российской Федерации, доля отраслей ТЭК в объеме внутреннего валового продукта составляет почти 30%. Занимая примерно восьмую часть суши планеты, Российская Федерация располагает значительными, а в ряде случаев и самым большим в мире, потенциалом ископаемых и возобновляемых источников энергии.

В 2011 году российский ТЭК обеспечивал собственные потребности в энергоресурсах и являлся одним из основных поставщиков топливно-энергетических ресурсов (далее - ТЭР) на мировые энергетические рынки.

Общий объем производства первичных топливно-энергетических ресурсов в 2011 году. вырос на 43,2 млн. т у.т. или на 2,4% по сравнению с 2010 года.; объем экспорта ТЭР в 2011 году вырос на 1,7 млн. т у.т. или на 0,2% к уровню 2010 года.

В настоящее время вектор развития России - модернизация через технологическое обновление и внедрение современных методов управления (включая информационные технологии), не имеет альтернативы. Управление развитием ТЭК в современных условиях осложнено отсутствием государственной информационной системы ТЭК. Информационно-аналитическое обеспечение руководства страны комплексными данными на основе современных IT-решений является ключевым фактором повышения качества управления энергетикой России. Вместе с тем, совершенствование информационного пространства обеспечит реализацию мероприятий по повышению безопасности работы предприятий отрасли, обеспечения устойчивой и надежной работы всей энергетической инфраструктуры, как электроэнергетики, так и нефтегазовой и угольной отрасли. Кроме того, в целях обеспечения комплексного подхода к решению проблем ТЭК, необходимо развивать новые механизмы управления отраслями ТЭК.

Целью долгосрочной государственной энергетической политики России является максимально эффективное использование природных ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения и выполнения обязательств перед зарубежными партнерами.

Защита окружающей среды от вредных выбросов.

Загрязнение воздушной среды котельными установками связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов SO₂, SO₃ и мелкодисперсной золы. Кроме того, при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образование окислов азота NO и NO₂. При неполном сгорании топлива, в продуктах сгорания может появится оксид углерода, и даже метан CH₄. Основным показателем, характеризующим загрязнение воздушной среды, является выброс вредностей в единицу времени.

Расчёт рассеивания вредных примесей в атмосфере, производится в соответствии с санитарными нормами, при неблагоприятных метеорологических условий, а именно при опасной скорости ветра. Под опасной скорости ветра, принимают скорость, при которой концентрация вредных примесей на уровне обитания человека достигает максимальных значений.

В современных производственных и отопительных котельных, дымовая труба служит не для создания тяги, а для отвода продуктов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечивается рассеивание вредностей до допустимых санитарными нормами концентраций в зоне нахождения людей.

За стандарт качества воздуха принимаются предельно допустимые концентрации (ПДК), различных токсических в−в. Исходя из их значений, производится расчёт диаметра дымовой трубы, выбор высоты системы очистки дымовых газов.

1. Технологическая часть

Паровой котёл - установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды (котёл отопительный).

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть подразделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи. По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией. Паровые котлы серии «Е» предназначены для получения насыщенного пара. Они надежны, просты в эксплуатации, автоматизированы, экономичны. Паровые котлы серии Е имеют модификации для работы на мазуте, газе, угле. К примеру, паровой котёл «Е» - 1,0-0,9 или «Е» - 1/9 рассчитан на мазутное топливо.

Котлы Е-1/9-1, Е-1/9-1М и Е-1/9-1Г объединены общей конструктивной схемой. Котлы этой группы, имеющие паропроизводительность 1000 кг/ч, предназначены для работы на твердом (антрацит АС и AM) топливе, мазуте Ml00 и природном газе соответственно и служат для удовлетворения потребностей предприятий в насыщенном паре влажностью до 3% для покрытия технологических и теплофикационных нагрузок.

Паровой котел Е-1/9-1 состоит из верхнего и нижнего барабанов, расположенных на одной вертикальной оси. Барабаны соединены между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность нагрева. Топочная камера экранирована двумя боковыми настенными экранами и потолочным экраном. Боковые экраны выполнены из прямых труб, объединяемых верхними и нижними коллекторами, вваренными в верхний и нижний барабаны соответственно. Потолочный экран частично охватывает и фронт котла, образованный фронтовым коллектором и вваренным в него пакетом изогнутых труб (повторяющих очертания фронта и потолка топочной камеры), которые присоединены сваркой непосредственно к верхнему барабану. Вода из верхнего барабана котла в нижний поступает по последним рядам труб конвективного пучка, расположенным в зоне пониженных температур продуктов сгорания топлива.

Питание боковых экранов водой осуществляется из нижнего бара-сана котла по нижним коллекторам. Потолочный экран питается от фронтового коллектора, в который вода поступает по соединительным трубам из нижних коллекторов боковых экранов. Характерной особенностью циркуляционной схемы котла является отсутствие необогреваемых питательных и отводящих труб экранов.

Ввод питательной воды выполнен в верхний барабан котла, внутри которого установлена распределительная труба. Продувка котла предусматривается через штуцеры в нижнем барабане, в нижних коллекторах бокового экрана и во фронтовом коллекторе.

Для обеспечения устойчивой циркуляции и равномерного прогрева элементов котла при растопке из холодного состояния предусмотрен подвод пара от постороннего источника в нижний барабан.

Пароводяная эмульсия из топочных экранов и конвективного пучка поступает в верхний барабан, где от пара отделяются частицы воды. Необходимая сухость пара обеспечивается сепарационными устройствами, устанавливаемыми в верхнем барабане. На днище верхнего барабана размещены патрубки для присоединения водоуказательных приборов и уровнемерной колонки сигнализатора предельных уровней и автоматики безопасности.

По верхней образующей верхнего барабана размещены два пружинных предохранительных клапана.

Верхний и нижний барабаны снабжены круглыми люками, которые обеспечивают доступ для осмотра и очистки внутренней поверхности барабанов и труб конвективного пучка. Для обеспечения доступа при осмотре и очистке внутренних поверхностей все коллекторы снабжены в торцевой части лючками.

Топочная камера котла - прямоугольной формы, что позволяет применять различные механические топочные устройства. Поперечное смывание труб конвективного пучка топочными газами с требуемой скоростью достигается установкой в нем двух газовых перегородок из жаростойкой стали.

Обмуровка котлов Е-1/9-1 - комбинированная из огнеупорного кирпича и изоляционных вулканитовых или совслитовых плит. Поверхности, непосредственно соприкасающиеся с горячими газами, выполнены огнеупорным кирпичом, далее изоляционными плитами, пустоты в слое огнеупорного кирпича заполняются жаропрочным бетоном, а в слоях изоляционных плит - водным раствором совелита. Прилегание обмуровки к барабанам и коллекторам выполнено через прокладки из листового асбеста. Свобода тепловых расширений элементов обмуровки обеспечивается температурными швами, заполненными шнуровым асбестом.

Обмуровка котлов для жидкого и газообразного топлива отличается от обмуровки котлов для твердого топлива наличием пода, находящегося в зоне высоких температур. Поэтому под выполняют из двух слоев: в первый укладывают диатомовый кирпич, во второй - огнеупорный.

Наружную поверхность котла покрывают декоративной обшивкой из тонколистовой стали, которую крепят к специальному каркасу, изготавливаемому из уголка; кроме улучшения эстетического вида, обшивка предохраняет поверхность обмуровки и изоляции от разрушения и повышает газовую плотность котла.

В топках котлов, предназначенных для работы на твердом топливе, применена ручная колосниковая решетка, имеющая четыре качающихся и два неподвижных колосника. На каждые два качающихся колосника имеется отдельный ручной привод механизма поворота. Топочный объем ограничивается колосниковой решеткой, боковыми и потолочными экранами и передним рядом труб конвективного пучка. Выступающая в топку часть нижнего барабана защищается от перегрева огнеупорным бетоном. На фронте котла установлены топочная дверца и дверца зольника.

Воздух, необходимый для горения топлива, подается под колосниковую решетку, а воздух, поступающий без предварительного подогрева.

предохраняет колосниковую решетку от перегрева. В зольном пространстве размещен коллектор подпаривания.

Топочный объем котлов, работающих на жидком и газообразном топливе, ограничивается подом топки, боковыми и потолочным экранами и передним рядом труб конвективного пучка.

2. Расчётная часть

Цель курсоквого проектирования− обобщение и систематизация знаний, полученых учащимися при изучение предметов общетематического и специального циклов, приобретение ими навыков самостоятельной работы по проектированию котельных установок, а также подготовка учащихся к выполнению дипломного проекта.

. Исходные данные для расчета продуктов сгорания топлива

1. Расчётные характеристики топлива (табл. 2.1; л. 1.) Топка камерная, вид топлива: газопровод Ставрополь-Москва, 1 нитка, состав топлива СН₄=93,8; С₂Н₆=2,0; С₄Н₁₀=0,3; С₅Н₁₂=0,1; N₂=2,6; CO₂=0,4; C₃H₈=0,8; Q^с_н=36090кДж/м³

2. Коэффициент избытка воздуха α_т=1,1 (табл. 3.2 л. 1.)

. Составные части котла: верхний и нижний барабаны, конвективный пучек, фронтовые, боковые и задние экраны, образующие топочную камеру.

0,1; 0,05; 0,1; 0,1

1.1+0.1=1,2

. Средний коэффициент избытка воздуха:

Теоретический объём сухих трёхатомных газов в продуктах сгорания топлива (м³/м³)

Теоретический объём водяных паров (м³/м³)

Теоретический объём азота (м³/м³)

При расчётах в формулы вводятся содержания компонентов топлива в объёмных процентах. Величины m и n равны соответственно числам атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав данного топлива.

влагосодержание газообразного топлива 1  сухого газа, принимается

Действительный объём водяных паров (м³/м³)

Суммарный объём продуктов сгорания (м³/м³)

 -

Парциальное давление трёхатомных газов и водяных паров

Результаты расчёта объёмов продуктов сгорания и парциальных давлений сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов

Наименование величин и расчётная формула         Размерность       =9,7

=1,03

=7,6