Курсовая работа: Поверочный расчет котлоагрегата КЕ-6,5-14С

Департамент профессионального образования Томской области

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

“Томский коммунально-строительный техникум”

Курсовой проект на тему: «Поверочный расчет котлоагрегата КЕ-6,5-14С»

Специальность:13.02.02“Теплоснабжение и теплотехническое оборудование”

Выполнил: Жмаев Данила Константинович

Проверил: Е.С.Шелепнева

Томск 2020

Содержание

1. Характеристика котлоагрегата

1.1 Техническая характеристика котла КЕ-6,5-14С

2. Расчет топлива по воздуху и продуктам сгорания

2.1 Определение количества продуктов сгорания

2.2 Выбор хвостовых поверхностей нагрева

2.3 Расчет объемов продуктов сгорания

2.4 Расчет энтальпий продуктов сгорания

2.5 Определение теплового баланса котельного агрегата

3. Расчет топочной камеры

4. Расчет конвективных поверхностей нагрева

5. Расчет водяного экономайзера

Список литературы

1. Характеристика котлоагрегата

Паровой котел КЕ-6,5-14С, с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Топочная камера котлов серии КЕ образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на собственную топку глубиной 1605-2105 мм и камеру догорания глубиной 360-745 мм, которая позволяет повысить КПД котла за счет снижения механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла от асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку. Топочная камера образована на боковыми экранами фронтовой и задней стенкой. Ширина топочной камеры котла КЕ-6,5-14С по осям экранных труб составляет 2270 мм

В котле КЕ-6,5-14С применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла.

Блок котла КЕ-6,5-14С, опирается камерами боковых экранов на продольные швеллеры. Камеры приварены к швеллерам по всей длине. В области конвективного пучка блок котла опирается на задние и передние поперечные балки. Поперечные балки крепятся к продольным швеллерам. Передняя балка крепится неподвижно, задняя - подвижно.

Обвязочный каркас котла КЕ-6,5-14С устанавливается на уголках, приваренных вдоль камер боковых экранов по всей длине.

Котлы КЕ с решеткой и экономайзером поставляются заказчику одним транспортабельным блоком. Он оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан.

Паровой котел КЕ-6,5-14С оборудован стационарным устройством очистки поверхностей нагрева согласно проекту завода.

Паровой котёл КЕ-6,5-14С комплектуется топкой типа ЗП-РПК с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками.

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью W < 8 устанавливаются водяные экономайзеры.

Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла.

На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку - спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.

Каждый котёл оснащается двумя предохранительными клапанами. На котлах без пароперегревателя предохранительные клапаны устанавливаются на верхнем барабане котла, а с пароперегревателем - один на верхнем барабане, второй - на выходном коллекторе пароперегревателя.

Главный паровой вентиль или задвижка, вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды (обдувку) располагаются на верхнем барабане.

Охлаждение барабанов пароводяной смесью предусмотрено конструкцией котла и не допускает повышение температуры металла сверх допустимых значений при растопках, остановках и маневренных режимах котла.

У котла КЕ-6,5-14С, через патрубок для продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. Вместо паровой обдувки может быть поставлена газоимпульсная или генератор ударных волн (ГУВ).

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

Паровой котел КЕ-6,5-14С обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котлов типа КЕ пропускная способность предохранительных клапанов соответствует номинальной паропроизводительности при абсолютном давлении 1,0 МПа.

При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа комплектация котлов экономайзерами не изменяется, так как в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.

Рис. 1 - Эскиз парового котла КЕ-6,5-14С

1.1 Техническая характеристика котла КЕ-6,5-14С

Паропроизводительность D = 6,5 т/ч.

Давление Р = 13кгс/см².

Температура пара t = (194ч225)єС.

Радиационная (лучевоспринимающая) поверхность нагрева Н_л =24,8 м².

Конвективная поверхность нагрева Н_к = 149 м².

Тип топочного устройства ТЛЗМ - 1870 /3000

Площадь зеркала горения 4,4 м².

Габаритные размеры котла (с площадками и лестницами):

- длина 7,7 м;

- ширина 4,5 м;

- высота 4,15 м.

Масса котла 8753 кг.

2. Расчет топлива по воздуху

2.1 Определение количества продуктов сгорания

Расчет количества продуктов сгорания основан на стехиометрических соотношениях и выполняется с целью определения количества газов, образующихся при сгорании топлива заданного состава при заданном коэффициенте избытка воздуха. Все расчеты объема воздуха и продуктов сгорания ведутся на 1 кг топлива.

Так как в задании указана зольность сухой массы топлива, то определим зольность рабочей массы топлива.

Характеристика топлива.

Каменный уголь-горная порода, представляющая собой продукт глубокого метаморфизма битумных масс изливавшихся на поверхность планеты Земля вследствие глобальных тектонических катаклизмов в различные геологические эпохи развития планеты. Наибольший метаморфизм наблюдается вблизи образованных горных массивов, на большей глубине залегания под действием высоких температур, давления и отсутствия кислорода. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода , а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3

Таблица №1

Обоснование выбора температуры уходящих газов: потери теплоты с уходящими газами обусловлены тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры атмосферного воздуха. Потери теплоты с уходящими газами являются наибольшими из потерь теплоты, и зависят от вида сжигаемого топлива, нагрузки котлоагрегата, температуры и объема уходящих газов, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами следует стремиться к уменьшению их объема и температуры. котлоагрегат конвективный экономайзер

Температуру, при которой водяные пары в продуктах сгорания, находящиеся в агрегатном парциальном давлении, начинают конденсироваться, называют температурой точки росы. Согласно рекомендациям Р. И. Эстеркина, температуру уходящих газов принимаем 150 °С.

2.2 Выбор хвостовых поверхностей нагрева

Выбор типа хвостовых поверхностей нагрева производственно-отопительных котельных производительностью от 2,5 до 25 т/час производиться с учетом того, что в топках сжигается сравнительно небольшое количество топлива и образуется сравнительно небольшое количество дымовых газов.

Теплота, уносимая этими газами, недостаточна для подогрева воды в водяном экономайзере и воздухоподогревателе одновременно, поэтому котлы КЕ 6,5-14 оборудованы только одной поверхностью нагрева. В нашем случае, более экономично хвостовой поверхностью установить водяной экономайзер, чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию труб поверхности нагрева котлоагрегата.

Водяной экономайзер, благодаря применению труб небольшого размера является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. Водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты.

Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по расчетам парогенератора среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане. В зависимости от материала, из которого сделан экономайзер, разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры устанавливают для работы при давлении в барабане парогенератора 2,4 мПа. В нашем случае, давление равно 1,37 мПа. Следовательно, выбираем к установке стальной экономайзер.

Стальной водяной экономайзер состоит из ребристых труб. Трубы соединены между собой. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из питательной воды. Продукты сгорания проходят между ребрами труб через зазоры.

Горение топлива- это процесс окисления горючего вещества, проис-ходящий при высокой температуре и сопровождающийся выделением тепла.

2.3 Расчет объемов продуктов сгорания

Объем продуктов сгорания определяется в м/кг сжигаемого топлива. Для нахождения его чистой величины необходимо знать элементарный состав топлива на рабочую массу V и .

V= 0,0889(С + 0,375) + 0,265 Н - 0,0333 O; (1)

V°= 0,0889(29,4 + 0,375•0,3)+0,265•2,5- 0,0333•11,1= 2,91 мі/кг

Определяем объемы , , .