Тепловой и аэродинамический расчет парового котла ДЕ-4-14ГМ (стр. 2 из 11)
В топочной камере котла устанавливаются охлаждаемые направляющие лопатки из труб ∅ 51×2,5мм. Трубы лопаток вводятся в верхний и нижний барабаны и присоединяются к ним вальцовкой.
Трубы заднего экрана топки ∅ 51×2,5мм, установленные с шагом 75 мм, привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана ∅ 159×6 мм, которые, в свою очередь, привариваются к верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой ∅ 76×3-5мм.На котлах для защиты от теплового излучения со стороны топки рециркуляционных труб и коллекторов заднего экрана в конце топочной камеры устанавливаются две трубы ∅ 51×2,5, присоединяемые к барабанам вальцовкой.
Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения.
Опускным звеном циркуляционных контуров котла являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.
В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и направляющие щиты, в паровом – сепарационные устройства.
В нижнем барабане размещаются устройство для парового подогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.
В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты 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.
На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана.
Выход дымовых газов из котла осуществляется через окно, расположенное на задней стенки котла.
Для удаления отложений из конвективного пучка устанавливаются лючки на левой стенке котла.
Взрывной клапан на котле располагается на фронте топочной камеры над горелочным устройством.
Котлы изготавливаются на заводе в виде единого поставочного блока, смонтированного на опорной раме и состоящего из верхнего и нижнего барабанов, трубной системы, пароперегревателя (для котлов с перегревом пара) и каркаса.
Плотное экранирование боковых стенок (относительный шаг труб S=1,08), потолка и пода топочной камеры позволяет на котлах применить легкую изоляцию толщиной 100мм, укладываемую на слой шамотобетона толщиной 15—20 мм, нанесенного по сетке.
Для изоляции предусмотрены асбестовыми-кулитовые плиты или равноценные им по теплофизическим характеристикам. Обмуровка фронтовой стенки выполняется из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б, диатомового кирпича, изоляционных плит; обмуровка задней стенки из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционных плит.
Для уменьшения присосов снаружи изоляция покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2мм, которая приваривается к обвязочному каркасу.
Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением, котловой воды, а также обвязочного каркаса, натрубной изоляции и обшивки.
Нагрузка от элементов котла, работающих под давлением, и котловой воды передается на опорную раму через нижний барабан.
Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечные балки с опорными подушками, а также опоры — две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и слева от барабана на продольной балке.
На фронте горелки предусмотрена установка гляделки и запально-защитного устройства ЗЗУ-4, которое в комплект горелки не входит и поставляется по отдельным заказам. На котле предусматриваются два водоуказательных прибора прямого действия, которые присоединяются к трубам, идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана.
2 Расчёт процесса горения
Расчет процесса горения выполняем по формулам в соответствии с источником [2].
Из таблицы характеристик топлив[3] выбираем расчетные характеристики природного газа (газопровод Карабулак – Грозный):
=68,5%; 
=14,5%; 
=7,6%; 
=3,5%; 
=1,0%; 
=3,5%; 
=1,4%;Низшая теплота сгорания сухого газа
=45850 кДж/м3;Плотность газа при нормальных условиях
=1,036 кг/м3.Определяем теоретический удельный объем воздуха
, м3/м3, необходимого для полного сгорания природного газа =0,0476·[0,5·CO+0,5· 
+1,5· 
+S(m+n/4)· 
– 
], (1)где m – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
=0,0476·[0,5·0+0,5·0+1,5·0+((1+4/4)·68,5+(2+6/4)·14,5+(3+8/4)·7,6++(4+10/4)·3,5+(5+12/4)·1,0)-0]=12,21
Определяем теоретический удельный объем азота
, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа =0,79· + 
, (2) =0,79·12,21+ 
=9,68.Определяем удельный объём трехатомных газов
, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа =0,01·( 
+СО+ +Sm· ), (3) =0,01·(0,1+0+0+((1·68,5)+(2·14,5)+(3·7,6)+(4·3,5)+(5·1))=1,41Определяем теоретический удельный объём водяных паров
, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа =0,01[ + 
+ 
· +0,124· 
]+0,0161· , (4) =0,01· [0+0+(4/2)·68,5+(6/2)·14,5+(8/2)·7,6+(10/2)·3,5+(12/2)·1+0,124·10]++0,0161·12,21=2,54.
Расчетное значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки a′’T принимаем по [2]
a′’T =1,1.
Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением соответствующих присосов воздуха
a″ = a′+ Da, (5)
где a′ и a″ – коэффициент избытка воздуха перед и после газохода;
Da – присос воздуха в поверхность нагрева.
Определяем средний коэффициент избытка воздухаaср, для каждой поверхности нагрева
. (6)Определяем избыточное количество воздуха
, м3/м3, для каждого газохода