Расчет парового котла ДЕ-6,5-14 (стр. 1 из 6)
Введение
Проверочный расчет выполняют для существующих параметров. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной загрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расхода топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.
При разработке проекта реконструкции парогенератора, например, в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с перевозом на другое топливо, может требоваться изменение целого ряда элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.
Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего производится окончательный результат.
1 Технологический раздел
1.1 Краткое описание конструкции котла.
Котлы типа Е (ДЕ) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара при работе на газе и мазуте. Изготовитель: Бийский котельный завод.
Котел Е (ДЕ)-6,5-14-225ГМ имеет два барабана одинаковой длины диаметром около 1000 мм и выполнены по конструктивной схеме «Д», характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры. Топочная камера расположена справа от конвективного пучка по всей длине котла в виде вытянутой пространственной трапеции. Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый топочный экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран. Межцентровое расстояние установки барабанов 2750 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами диаметром 51x2,5 мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам.
В конвективном пучке котла для поддержания необходимого уровня скоростей газов устанавливаются ступенчатые стальные перегородки.
Конвективный пучок от топки отделен газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для выхода газов в конвективный газоход. Газоплотная перегородка выполняется из труб, установленных с шагом 55 мм. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими проставками.
Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково. Средняя высота составляет 2400 мм, ширина – 1790 мм.
Основная часть труб конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой. Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка, которые устанавливаются в отверстиях, расположенных в сварных швах или околошовной зоне, привариваются к барабанам электросваркой.
Трубы правого бокового экрана ввальцованы одним концом в верхний барабан, а другим – в нижний, образуя таким образом потолочный и подовый экраны. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича. Задний экран имеет два коллектора (диаметром 159x6 мм) – верхний и нижний, которые связаны между собой трубами заднего экрана на сварке и необогреваемой рециркуляционной трубой (диаметром 76x3,5 мм). Сами коллекторы одним концом присоединяются к верхнему и нижнему барабанам на сварке. Фронтовой экран образован четырьмя трубами, развальцованными в барабанах. В середине фронтового экрана размещена амбразура горелки типа ГМ. Температура дутьевого воздуха перед горелкой не менее 10 °С.
Выступающие в топку части барабанов защищены от излучения фасонным шамотным кирпичом или шамотно-бетонной обмазкой.
Обмуровка натрубная снаружи обшита металлическим листом для уменьшения присосов воздуха. Обдувочные устройства расположены с левой стороны на боковой стенке котла. Обдувочный аппарат имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи. Для обдувки используется насыщенный или перегретый пар при давлении не менее 7 кгс/см2.
Выход дымовых газов из котла осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла в экономайзер.
На фронте топочной камеры котлов имеется лаз в топку, расположенный ниже топочного устройства, и три лючка-гляделки – два на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры.
Взрывной клапан на котле располагается на фронте топочной камеры над горелочным устройством.
Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения. Опускным звеном циркуляционных контуров котла являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.
На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана.
В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательные трубы и направляющие щиты, в паровом объеме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды. В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие шиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор. Отбойные щиты, направляющие козырьки, жалюзийные сепараторы и дырчатые листы выполняются съемными для возможности полного контроля и ремонта вальцовочных соединений труб с барабаном. Температура питательной воды должна быть не менее 100 °С. Котлы изготавливаются в виде единого блока, смонтированного на опорной раме, на которую передается масса элементов котла, котловой воды, каркаса, обмуровки. Нижний барабан имеет две опоры: передняя неподвижная, а задняя – подвижная, и на ней установлен репер. На верхнем барабане котла установлены два пружинных предохранительных клапана, а также котловой манометр и водоуказательные приборы.
Котел имеет четыре циркуляционных контура: 1-й – контур конвективного пучка; 2-й – правого бокового экрана; 3-й – заднего экрана; 4-й – фронтового экрана.
Основные характеристики котла Е (ДЕ)-6,5-14-225ГМ
| Паропроизводительность: | 6,5 т/ч |
| Рабочее давление (избыточное): | 13 кгс/см2 |
| Толщина стенки барабана: | 13 мм |
| Тип горелки: | ГМ-4,5 |
| Расчетный расход топлива: | 442 – 488 м3/ч |
2 Тепловой расчет парового котла
2.1 Характеристика топлива
Топливом для проектируемого котла является попутный газ, газопровода «Кумертау – Ишимбай – Магнитогорск». Расчетные характеристики газа на сухую массу принимаются по таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные характеристики газообразного топлива
| Газопровод | Состав газа по объему, % | Низшая теплота сгорания,  , кДж/м3 | Плотность ρ при 0°С и 101,3 кПа, кг/м3 | |||||||||||
| СН4 | С2Н6 | С3Н8 | С4Н10 | С5Н12 | С6Н14 | СО | СО2 | N2 | O2 | H2S | H2 | |||
| Кумертау – Ишимбай - Магнитогорск | 81,7 | 5,3 | 2,9 | 0,9 | 0,3 | - | - | - | 8,8 | 0,1 | - | - | 36 800 | 0,858 |
2.2 Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания
Все котлы типа Е, кроме котла Е-25 имеют один конвективный пучок.
Присосы воздуха по газовому тракту принимаем по таблице 2.
Таблица 2 – Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла.
| Показатель | Условное обозначение | Величина |
| 1. Коэффициент избытка воздуха в топке | αТ | 1,05 |
| 2. Присосы | ||
| в топку | Δ αТ | 0,07 |
| в конвективный пучок | Δ αК.Π. | 0,05 |
| в экономайзер и газоходы за котлом | Δ αЭК | 0,10 |
Присосы в газоходах за котлом оцениваем по ориентировочной длине газохода – 5 м.
Таблица 3 – Избытки воздуха и присосы по газоходам
| Наименование газохода | α'' | Δα | αср |
| 1. Топка | 1,12 | 0,07 | 1,085 |
| 2. Конвективный пучок | 1,17 | 0,05 | 1,145 |
| 3. Экономайзер и газоходы за котлом | 1,27 | 0,10 | 1,22 |
Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м3 газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 101,3 кПа).
Теоретически объемы воздуха и продуктов сгорания топлива при полном его сгорании (α = 1) принимаются по таблице 4.
Таблица 4 – Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания
| Наименование величины | Условное обозначение | Величина, м3/м3 |
| 1. Теоретический объем воздуха |  | 9,74 |
| 2. Теоретические объемы сгорания: | ||
| трехатомных газов |  | 1,06 |
| азота |  | 7,79 |
| водных паров |  | 2,13 |
Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1 определяются для каждого газохода по формулам приведенным в таблице 5.