Котельные установки

Котел КЕ-25-14 С оборудован двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя.

На верхнем  барабане устанавливается следующая  арматура: главный паровой вентиль  или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль.

У котла  КЕ-25-14С, 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-25-14С 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.

Техническая характеристика котла КЕ-25-14С

• Паропроизводительность                                                            D = 25 т/ч.
• Давление                                                                                  Р = 24 кгс/см².
• Температура пара                                                                 t = (194÷225)ºС.
• Радиационная поверхность нагрева Н_л = 92,1 м².
• Конвективная поверхность нагрева                                          Н_к = 418 м².
• Тип топочного устройства                                                   ТЧЗ-2700/5600.
• Площадь зеркала горения                                                                 13,4 м².
• Габаритные размеры котла (с площадками и лестницами):

– длина                                                                                                13,6 м;

– ширина                                                                                               6,0 м;

– высота                                                                                                6,0 м.

• Масса котла                                                                                     39212 кг.

 

 

1.4. Методика расчета  котельного агрегата

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.

А^р = А^с(100 – W^р)/100

Определение энтальпии продуктов сгорания

Дымовые газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, в рабочем процессе парового котла являются теплоносителем. Количество теплоты, отдаваемое газами, удобно рассчитывать по изменению энтальпии  дымовых газов.

Энтальпией  дымовых газов по какой-либо температуре  называется количество теплоты, расходуемое на нагрев газов, полученных от сгорания одного килограмма топлива от 0º до этой температуры при постоянном давлении газов в топке.

Энтальпию продуктов сгорания определяем в  диапазоне температур 0…2200ºС с интервалом в 100ºС.

Исходными данными для расчета являются объемы газов, составляющих продукты сгорания, их объемные изобарные теплоемкости, коэффициент избытка воздуха  и температура газов.

Средние изобарные теплоемкости газов берем  из справочных таблиц.

Теоретическое количество газов определяем по формуле

I

= ΣV_ct = (V C + V C + V C ) t.

где _ct - произведение теплоемкости данного газа на температуру

Теоретическую энтальпию влажного воздуха определяем по формуле

I

= V^oC_вв t.

Энтальпию газов определяем по формуле

I_г = I

+ (α – 1) I .

 

 

Предварительный тепловой баланс

При работе парового котла вся поступившая  в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных  потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котел, называют располагаемой теплотой. Между теплотой, поступившей в котел и покинувшей его, должно существовать равенство (баланс). Теплота, покинувшая котел, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара заданных параметров.

Тепловой  баланс котла составляется применительно  к одному килограмму топлива при  установившемся (стационарном) режиме работы котла.

Низшую теплота сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле Менделеева:

Q_н^р = 339С^р + 1030Н^р – 109(О^р – S^р) – 25W^р

Коэффициент полезного действия котла (принимаем по прототипу)

η' = 92%.

Потери тепла:

– от химической неполноты сгорания   q₃ = (0,5÷1,5) = 0,5%;

– от механического  недожога    q₄ = 0,5%;

– в окружающую среду  q₅ = 0,5%;

– с уходящими  газами  q₂ = 100 – (η' + q₃ + q₄ + q₅)

Средние изобарные  объемные теплоемкости влажного воздуха

– холодного, при температуре t_в1       с_в1 = 1,32 кДж/кг;

– подогретого, при температуре t_в2    с_в1 = 1,33 кДж/кг.

Количество  тепла, вносимое в топку с воздухом:

– холодным     I_хв = 1,016αV^ос_в1t_в1,

– подогретым     I_гв = 1,016αV^ос_в2t_в2,

Количество  тепла, переданное в воздухоподогревателе    Q_вн = I_гв – I_хв,

Принимаем температуру  топлива, поступающего в топку, равной

t_тл = 30°С.

Теплоемкость  сухой массы топлива 

с^с_тл = 0,972 кДж/(кг·град).

Теплоемкость  рабочей массы топлива

с^р_тл = с^с_тл(100 – W^р)/100 + с

W^p/100,

где   с – теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/(кг·град),

Теплота, вносимая в топку с топливом            i_тл = с^р_тлt_тл,

Располагаемая теплота топлива

Q

= Q + Q_вн + i_тл,

Энтальпия уходящих газов

I'_ух = q₂Q_р^р/(100 – q₄) + I_хв,

Температура уходящих газов 

t'_ух = 164°С.

Степень сухости  получаемого пара принимаем 

х = (0,95…0,98) = 0,95.

Энтальпия сухого насыщенного пара при заданном давлении

i" = 2792 кДж/кг.

Скрытая теплота  парообразования

r = 1948 кДж/кг.

Энтальпия влажного пара

i_x = i" – (1 – x)r,

Энтальпия питательной  воды перед экономайзером (при t_в2)

i_пв = 377 кДж/кг.

Секундный расход топлива

В_р =

,

 

 

2. Практическая  часть «Расчет объемов энтальпий воздуха и продуктов сгорания» . Определение расхода топлива, газов и воздуха на котел

Расчетно-графическая работа по дисциплине «Котельные установки и пароперегреватели»

Выполнил: Дугушкин Д., факультет: ЭН, группа: ТЭ-21

Новосибирский государственный технический  университет

Кафедра ТЭС

Новосибирск 2005

Исходные данные

Тип котла	Производительность	Продувка	Давление за котлом	Температура за котлом	Давление в барабане	Давление питательной воды
	D, т/ч	Dпр, %	Pпп, кгс/см2	t, ºС	Pδ, кгс/см2	Pпв, кгс/см2
ТПЕ-209	670	1,5	140	545	166	165

Температура уходящих газов	Избыток воздуха в топке	Температура газов на выходе из топки	Температура газов за пароперегревателем	Температура газов за экономайзером	Температура питательной воды	Количество ступеней экономайзера	Количество ступеней воздухоподогревателя
υух, ºС	αт				tпв, ºС
137	1,2	1060	570	270	244	2	2

Наименование бассейна, месторождения	Марка топлива	Рабочая масса топлива, %	, ккал/ кг	, %	, ºС
Артемовский	БЗ	24,0	24,0	0,2	0,1	35,7	2,9	0,7	12,1	3180	50,0	1130

1. Объемы воздуха продуктов  сгорания

1.1 Объем  воздуха, теоретически необходимый  для полного сгорания твердого  топлива.

1.2 Теоретический  объем азота

1.3 Теоретический  объем водяных паров

1.4 Объем  трехатомных газов

1.5 Коэффициент  избытка воздуха

1.5.1 Коэффициент  избытка воздуха за ширмовым пароперегревателем (фестоном)

1.5.2 Коэффициент  избытка воздуха за конвективным  пароперегревателем

1.5.3 Коэффициент  избытка воздуха за второй  ступенью водяного экономайзера

1.5.4 Коэффициент  избытка воздуха за второй  ступенью воздухоподогревателя

1.5.5 Коэффициент  избытка воздуха за первой  ступенью водяного экономайзера

1.5.6 Коэффициент  избытка воздуха за первой  ступенью воздухоподогревателя

1.6 Действительный  объем водяных паров

1.6.1 Действительный  объем водяных паров в топке  за фестоном

1.6.2 Действительный  объем водяных паров за конвективным  пароперегревателем

1.6.3 Действительный  объем водяных паров за второй  ступенью водяного экономайзера

1.6.4 Действительный  объем водяных паров за второй  ступенью воздухоподогревателя

1.6.5 Действительный  объем водяных паров за первой  ступенью водяного экономайзера

1.6.6 Действительный  объем водяных паров за первой  ступенью воздухоподогревателя

1.7 Полный  объем продуктов сгорания

1.7.1 Полный  объем продуктов сгорания в  топке за фестоном

1.7.2 Полный  объем продуктов сгорания за  конвективным пароперегревателем

1.7.3 Полный  объем продуктов сгорания за  второй ступенью водяного экономайзера