Реконструкция котельной Речицкого пивзавода

t_k = 195,04 °С, [1]стр.47:

                 T_min = (1000 - 300) / [ln (1000 – 195,04) / (300 – 195,04)] = 344 °С

                 T_max = (1000 - 500) / [ln (1000 – 195,04) / (500 – 195,04)] = 515 °С

Q_{т min} = (81,915 ∙ 63,3 ∙ 344 ∙3,6) / 459,62 = 13971,05 кДж/кг;

           Q_{т max} = (85,366 ∙ 63,3 ∙ 515 ∙ 3,6) / 459,62 = 21792,14 кДж/кг.

12. По принятым двум значениям температуры ₁” и ₂” и полученным двум значениям Q_т и Q_б производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов    сгорания после поверхности нагрева. Для этого строится зависимость Q =f( "), показанная на рис.2[приложение]. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания ²_кп1 , которую следовало бы принять при расчете.

13. Определив температуру _кп1 = 370 °С, находим по рис.1 [приложение] h²_кп = 7000 кДж/кг.

14. Количество тепла переданное в первом конвективном пучке

Q_кп =

∙ (h¢_кп - h²_кп + ∙ h⁰_прс  )

Q_кп = 0,985 ∙ (23500 – 7000 + 0,05 ∙ 392,44) = 16271,89 кДж/кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ ХВОСТОВЫХ  ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

 

3.1. Конструктивный  расчет водяного экономайзера

 

       В промышленных  паровых котлах, работающих при  давлении пара до 2,5 МПа, чаще  всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении — стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.                      

      При установке  только водяного экономайзера  рекомендуется такая последовательность  его расчета:

1.  По уравнению теплового баланса  определяем  количество теплоты (кДж/кг), которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

 

Q_эк=

∙ (h¢_эк-h²_эк+ _эк∙ h⁰_прc)

 где  — коэффициент сохранения теплоты (табл.5) при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности; h¢_эк— энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется из рис.1[приложение   ] по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг; h^²_эк — энтальпия уходящих газов, определяется из табл.5 по принятой в начале расчета температуре уходящих газов, кДж/кг; _эк— присос воздуха в экономайзер, принимается по табл.3; h⁰_прc — энтальпия теоретического количества воздуха, при температуре воздуха Tв = 30(°С)  определяется по формуле: h⁰_прc=V⁰_В ∙ C_В ∙ Tв

h⁰_прc=9,91∙ 1,32 ∙ 30 = 392,436 кДж/кг

h¢_эк=h²_кп=7000 кДж/кг     

h²_эк=h_ух=3165 кДж/кг         

=0,985

Q_эк = 0,985 ∙ (7000-3165+0,05∙392,436 )=3796,8 кДж/к

2. Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера (кДж/кг):

h_в= B_р∙ Q_эк / (D ∙ 1000) + h_п.в

h_в= 459,6 2∙3796,8 / (6,5∙ 1000) + 4,19 ∙ 30 = 394,17  кДж/кг

где:  h_п.в — энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг; D - паропроизводительность котла, кг/ч.

3.   По энтальпии воды после экономайзера и давлению ее из таблиц для воды и водяного пара определяем температуру воды после экономайзера t_в.

t_в= h_в / C_в = 394,17 / 4,1989 = 93,9  °С

      Т.к полученная  температура воды оказалась более  чем на 20 °С ниже  температуры  при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный  водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.

4. Выбираем конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ приведены в табл. 6.3.[2] Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть не менее 3 и не более 10.

                                                    F_тр= 0,120м²;

                                                    H_тр= 2,95 м².

5.  Определяем площадь экономайзера и среднеарифметическую температуру продуктов сгорания по формулам: F_эк= B_р∙ V_г( +273) / (W_г ∙ 273 ∙ 3600),

где: W_г -предварительно принятая скорость продуктов сгорания , W_г=6 м/с ;        V_г –объём  дымовых газов за  экономайзером (табл.3).

                  = ( ¢+ ²) / 2 ,

где: Q¢= Q²_кп2 –до экономайзера;

      Q²= Q_ух =200°С- на выходе из экономайзера.

= (370+200) / 2=285 °С.

F_эк= 459,62 ∙ 11,11 ∙ (285 + 273) / (6 ∙ 3600 ∙ 273) = 0,48  м² 

5.   Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания :

F_эк= Z₁ ∙ F_тр

Отсюда     Z₁= F_эк / F_тр,

Z₁=0,48 / 0,120 = 4.

Действительная площадь живого сечения для прохода продуктов  сгорания

F^ф_эк = Z₁ ∙ F_тр

F^ф_эк= 4 ∙ 0,12 = 0,48 м².

6.  Определяем  действительную скорость продуктов сгорания в экономай-зере (м/с)

W^ут_г=B_р∙ V_г∙ (

+273) / (F^ф_эк∙ 273∙3600),

W^ут_г=459,62 ∙11,11 ∙ (285+273) / (0,48 ∙ 273 ∙3 600) = 6,04 м/с.

7.  Определяем коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров:

K=K_H ∙ C_V, определяется с помощью номограммы рис.6.9[2]

K_эк= 18 Вт/(м²∙К).

8.   По известным значениям температур воды и дымовых газов определяем температурный напор:

T₁= t¢_эк-t_В = 370 – 93,9 = 276,1 °С.

T₂= t²_эк-t_пв = 200 -30 = 170 °С.

T= (276,1 -170) / [ln (276,1 / 170)] = 218,78 °С

9.  Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера (м²)

H_эк=10³ ∙ Q_эк ∙ B_р / (K ∙

T∙ 3600),

H_эк= 10³ ∙ 3796,8 ∙ 459,62 / (18 ∙ 218,78 ∙ 3600) = 123,09 м².

10. По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем  его конструктивные характеристики. Для чугунного экономайзера определяем общее число труб и число рядов по формулам:

n = h_эк / h_тр

m = n / Z₁

где: h_тр - площадь поверхности нагрева одной трубы, м² [2, табл.6.3]; Z₁ — принятое число труб в ряду.

                             n= 123,09 / 2,95 = 42

                              m= 42 / 4 = 11

 

 

3.2. Проверка  теплового баланса

     

       Проверка теплового  баланса котлоагрегата заключается  в определении невязки баланса  по уравнению:

DQ = Q_р ∙ h_ка - (Q_л + Q_кп + Q_эк)

где: Q_л , Q_кп , Q_эк — количества теплоты, воспринятые луче-воспринимающими поверхностями топки, конвективным пучком и экономайзером; в формулу подставляют значения, определенные из уравнения баланса.

        При правильном  расчете невязка не должна  превышать 0,5 %

                                                                                                                      

Q = 37310 ∙ 0,903 - (13660,6 + 16271,89 + 3796,8) = - 38,36

Q ∙ 100 / Q^р_н ∙ h_ка = -38,36 ∙ 100 / 37310 ∙ 0,903 = 0,11 %  < 0,5 %

        Расчет можно  считать оконченным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате выполненного проекта  в отопительно-производственной котельной предусматривается установка шести котлов ДЕ 6,5-14- ГМ работающих на газе. Паропроизводительность и тепловая мощность котельной полностью обеспечивают потребности производства и собственных нужд.

При выполнении данного курсового  проекта были рассчитаны тепловые нагрузки, определены параметры котельной, произведены расчёты процессов горения, теплового баланса котельных агрегатов, рассчитан расход газа на котёл, было выбрано вспомогательное оборудование.

Так же был произведены тепловые расчёты топок, газоходов котла, выполнен конструктивный расчёт экономайзера (расчёт хвостовых поверхностей котельного агрегата) и проверка теплового баланса.

 

Литература

 

1. Тепловые и атомные электростанции. М.: Энергоатомиздат. 1989 г. Под ред.  В. А. Григорьева, В. М. Зорина.

2. Р. И. Эстеркин. Котельные установки.  Курсовое и дипломное проектирование. Л.: Энергоатомиздат, 1989 г.

3. Гусев К. Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Стройиздат, 1973 г.

4. Сидельский Л. Н., Юренев В.  Н. Котельные установки промышленных  предприятий. М.: Энергоиздат, 1986 г.

5. Зах Р. Г. Котельные установки.  М.: Энергия, 1968 г.

6. К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий.  Справочник  по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1991 г.

7. Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев  и др. теплогенерирующие установки.  М.: Стройиздат, 1986 г.

8. Теплотехнический справочник. Том  2. М.: Энергоатомиздат, 1976 г.