Тепловой расчет парового котла

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Техническая  характеристика котельного агрегата……………………..5

2.Основные мероприятия по внутрикотловым устройствам,               обеспечивающие форсировку паровых нагрузок котлов среднего давления…………………………………………………………………8

3.Тепловой расчет парового котла

3.1.Расчет толщины стенки экранной трубы……………………..…..12

3.2.Расчет толщины стенки трубы пароперегревателя…………..…..14

3.3.Расчет толщины стенки трубы экономайзера………………..…..16

3.4.Расчет на прочность коллектора экранных труб……………..….17

3.5.Расчет на прочность днища коллектора экранных труб…….…..19

3.6.Расчет на прочность коллектора труб пароперегревателя……..20

3.7.Расчет днища коллектора труб пароперегревателя………….….22

3.8.Расчет на прочность коллектора труб экономайзера………..….23

3.9.Расчет днища коллектора труб экономайзера……………………25

Заключение………………………………...……………………………….26

Литература………………………………………………………………….27

 

       

 

Введение

В данном проекте выполняется проверочно-конструкторский  расчет парового котла БКЗ-75-39ФБ. Цель расчета: определить температуры и  скорости газов по всему тракту. 

Котельный агрегат блочной конструкции  типа БКЗ-75-39ФБ предназначен для работы на бурых и каменных углях, торфе, антрацитовом штыбе и тощих углях. Котел – однобарабанный, с естественной циркуляцией, выполнен по П-образной схеме. Топочная камера объемом 460,2 м2 полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм, а при работе котла на АШ и торфе – частично в нижней части трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 4 мм, расположенными с шагом 75 и 90 мм. Трубы фронтового, заднего экранов и нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон. Экраны разделены на 12 самостоятельных циркуляционных контуров по числу постановочных блоков топки.

Для сжигания каменных углей топка котла оборудуется  тремя пылеугольными горелками, расположенными с фронта котла и  четырьмя, но расположенными по две  на каждой боковой стенке.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм. И толщиной стенки 36 мм выполнен из стали 16ГС. В барабане имеется чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) оборудованные внутрибарабанными циклонами, третья ступень вынесена в выносные циклоны, пар из которых поступает в барабан.

Пароперегреватель – конвективный, вертикального исполнения, змеевиковый с коридорным расположением  труб (первые четыре ряда первой ступени  фестонированы), выполнен из двух блоков, расположенных в поворотном газоходе между топкой и опускным газоходом. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем.

Экономайзер стальной трубчатый с шахматным  расположением труб кипящего типа, гладкотрубный.

Воздухоподогреватель  стальной трубчатый вертикального  типа с шахматным расположением  труб.

Каркас  котла металлический, сварной конструкции  с обшивкой. Обмуровка трехслойная  в виде плит облегченного типа, закрепляемых на каркасе.

 

1.Техническая характеристика котельного  агрегата

Котельный агрегат БКЗ 75-39 ФБ 3х ступенчатого испарения имеет следующую характеристику:

1. Паропроизводительность котла – 75 т/час;
2. Давление в барабане – 43 ати;
3. Давление за пароперегревателем – 39 ати;
4. Температура перегретого пара – 440 °С;
5. Пароперегреватель вертикальный поточно-противоточный двух ступенчатый. Пароохладитель поверхностный служит для регулировки температуры перегретого пара. Устанавливается в рассечку между первой и второй ступенью пароперегревателя. Охлаждающая способность пароохладителя 25-30 °С. Расход воды на пароохладитель составляет 35-40 т/час;
6. Водяной экономайзер, служит для подогрева питательной воды перед барабаном котла;
7. Температура питательной воды – 145 °С;
8. Полная поверхность стен топки – 370 м²

Радиационная  поверхность – 326 м²

Объем топочной камеры – 454 м³

Поверхность нагрева фестона – 62 м²

Поверхность нагрева Iст. пароперегревателя – 220 м²

Поверхность нагрева II ст. пароперегревателя – 500 м²

Поверхность нагрева Iст. водяного экономайзера – 2190 м²

Поверхность нагрева IIст. водяного экономайзера – 240 м²

Поверхность нагрева Iст. воздухоподогревателя – 1710/610 м²

Поверхность нагрева IIст. воздухоподогревателя – 1300 м²;

9. Теоретическая температура в топке – 1969 °С

Температура газов на выходе из топки – 992 °С

Температура газов перед Iст. пароперегревателя – 945 °С

Температура газов перед IIст. пароперегревателя – 792 °С

Температура газов перед Iст. водяного экономайзера – 588 °С

Температура газов перед IIст. водяного экономайзера – 439 °С

Температура газов перед Iст. воздухоподогревателя – 342 °С

Температура газов перед IIст. воздухоподогревателя – 234 °С

Температура уходящих газов – 131 °С

10. Температура пара на выходе из Iст. пароперегревателя – 335 °С

Температура воздуха на выходе из Iст. воздухоподогревателя – 172 °С

Температура воздуха на выходе из IIст. воздухоподогревателя – 309 °С

Температура воды на выходе после Iст. водяного экономайзера – 196 °С

11. Коэффициент избытка воздуха по газоходам в топке, за фестоном – 1,2

За пароперегревателем Iст. – 1,225

За пароперегревателем IIст. – 1,25

За I ст. водяного экономайзера – 1,27

За II ст. водяного экономайзера – 1.32

За I ст. воздухоподогревателя – 1,34

За II ст. воздухоподогревателя – 1,39

Присос воздуха  в топке – 0,1

В системе  пылеприготовления – 0,03

В пароперегревателе  – 0,05

Во II ст. водяного экономайзера – 0,02

Во II ст. воздухоподогревателя – 0,02

В I ст. водяного экономайзера – 0,05

В Iст. воздухоподогревателя – 0,05

Итого по котлоагрегату (за минусом топки и пылесистемы) 0,19

12. Тепловой баланс котлоагрегата:

Потеря тепла  с уходящими газами – 5,4%

Потеря тепла  от химического недожима - 0,5%

Потеря тепла  от механического недожима – 2,5%

Потеря тепла  в окружающую среду – 0,8%

Всего – 9,2%

КПД котла  – 90,8

13. Часовой расход топлива на котел при номинальной паропроизводительности составляет – 11013 кг/час
14. Система пылеприготовления индивидуальная с прямым вдуванием сушильный, агент, смесь горючего и слабо подогретого воздуха.

Тонина помола – 23%

Температура смеси за мельницей - 80°С

Температура слабо подогретого  воздуха - 72°С

Размер кусков перед мельницей  – 20мм

Тип мельницы ММТ – 1050/800

Число мельниц на котел – 2

15. Баланс воздуха. 30% от общего количества воздуха выходящего из воздухоподогревателя, идет на систему пылеприготовления (первичный воздух). 70% составляет вторичный воздух, идущий в горелки. Если принять за 100% количество воздуха поступающего в мельницу, то доля присадки слабо подогретого воздуха составляет – 20%.
16. Сопротивление газового тракта котлоагрегата:

Сопротивление фестона – 0,6

Сопротивление пароперегревателя – 4,8

Сопротивление I ст. водяного экономайзера – 23,3 

Сопротивление II ст. водяного экономайзера – 10,4    

Сопротивление I ст. воздухоподогревателя – 41,5 

Сопротивление II ст. воздухоподогревателя – 15,4

Общее сопротивление  газового тракта – 97,1

Сопротивление тракта от воздухоподогревателя до золоуловителя  составляет 4,6

Сопротивление тракта от золоуловителя до дымососа 3,2

17. Дымосос:

Подольского котельного завода тип – Д18х2 п = 580 об/мин

Производительность  – 127510 м³/час

Полный напор 232 мм в ст.

Воздушное сопротивление  воздухоподогревателя 50 мм в ст

Дутьевой  вентилятор  ВД-18

Производительность  – 82400 м³/час

Полный напор  – 256

Число оборотов – 585 об/мин

 

2. Основные  мероприятия по внутрикотловым устройствам, обеспечивающие форсировку паровых нагрузок котлов среднего давления.

2.1. Установка улиточных внутрибарабанных циклонов вместо тангенциальных

 

Как правило, у котлов среднего давления в барабане котла в качестве первичных СУ устанавливаются внутрибарабанные циклоны. Котельные заводы устанавливают циклоны с тангенциальным вводом пароводяной смеси. Акционерным обществом "Фирма ОРГРЭС" были разработаны и испытаны улиточные циклоны с "колпаком" над корпусом циклона, которые имеют допустимые паровые нагрузки на 25% выше, чем у тангенциальных. За счет только замены тангенциальных циклонов на улиточные конструкции ОРГРЭС допустимые паровые нагрузки котлов можно в среднем увеличить приблизительно на 25%.

 

2.2. Установка глухих отбойных  козырьков над внутрибарабанными циклонами вместо жалюзи

 

Котельные заводы при проектировании циклонов часто практиковали установку над  циклонами жалюзи (котлы БКЗ-75-39, ГМ-50-1 и др.). Применение жалюзи приводит к вероятности "прострела" парового объема каплями влаги и попадания большого количества влаги непосредственно в зону отвода пара из барабана. Особенно ухудшается работа циклонов при зашламлении или короблении части жалюзи. АО "Фирма ОРГРЭС" при проектировании циклонов применяет вместо жалюзи глухие отбойные козырьки и перфорированные диски, которые исключают "прострел" парового объема. Кроме того, пароводяная смесь из циклона сначала поворачивает к зеркалу испарения, а затем, только еще раз повернув, направляется в зону отвода пара из барабана. Эти два дополнительных поворота приводят к сепарации из пара значительного количества капель влаги, вынесенных из циклона.

 

2.3. Установка в водяном объеме  внутрибарабанных циклонов крестовин вместо лопастных вставок

 

Внутрибарабанные циклоны, как правило, проектируются с установкой в водяном объеме лопастных вставок. Применение лопастных вставок при определенных условиях (лопастные вставки могут нормально работать только при кратностях циркуляции через циклон не более 5-8) приводит к переполнению циклонов и, как следствие, к резкому ухудшению качества пара циклонов и котла. Вместо лопастных вставок АО "Фирма ОРГРЭС" применяет простые по конструкции крестовины, что, как правило, всегда приводит к улучшению качества пара котлов.

 

2.4. Демонтаж жалюзийных сепараторов  пара

 

В сепарационных  схемах котлов среднего давления котельными заводами практикуется применение жалюзийных сепараторов пара перед дырчатыми  потолочными листами (котлы БКЗ-75-39, ГМ-50-1 и др.). Основные недостатки при  установке жалюзи:

1. Применение  жалюзи приводит к уменьшению  высоты парового сепарационного  объема приблизительно на 30—100 мм. Увеличение высоты парового объема  за счет демонтажа жалюзи (работа  гравитационной сепарации) иногда  перекрывает выигрыш от применения  жалюзи (работа инерционной сепарации).

2. В течение  продолжительного времени эксплуатации  котла жалюзи зашламляются и корродируются, что приводит к увеличению скоростей пара между пластинами, ухудшению их работы за счет дополнительного срыва стекающих капель, пленок с волн жалюзи.

3. Применение  жалюзи в сепарационной схеме  приводит при работе котла  с резко переменными нагрузками  или посадками давления к вероятности  возникновения мощного броска  влаги из барабана.

Все приведенные  выше недостатки в работе жалюзи послужили  причиной отказа АО "Фирма ОРГРЭС" от применения жалюзи в сепарационных  схемах котлов или их демонтажа на действующих котлах.

 

2.5. Снижение солесодержания котловой  воды

 

При повышении  солесодержания котловой воды (KB) практически у всех СУ происходит понижение допустимых (по качеству пара) паровых нагрузок. В связи с этим при снижении солесодержания KB допустимые паровые нагрузки котла можно повысить. Так как весь пар котла, как правило, отводится из чистого отсека, то снижение солесодержания в этом отсеке приводит к улучшению качества пара котла и возможности форсировки паровых нагрузок. Основные способы снижения солесодержания KB:

ликвидация  перебросов (перетоков) KB из солевого отсека в чистый;