Выход дымовых газов из котлов паропроизводительностью 6,5 т/ч осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла.
Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами завода «Ильмарине» (г. Таллин) для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений. Обдувочный аппарат имеет трубку с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть аппарата крепится к обшивке левой конвективной стенки котла, а конец обдувочной трубы поддерживается при помощи втулки, при варенной к трубе пучка. Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи.
Для обдувки котлов используется насыщенный или перегретый пар работающих котлов при давлении не менее 7 бар. (0,7 МПа).
Для удаления отложений из конвективного пучка устанавливаются люки на левой стенке котла.
У всех котлов на фронте топочной камеры имеется лаз в топку, который расположенный ниже горелочного устройства, а также три смотровых люка - два на правой боковой и один на задней стенки топочной камеры.
Взрывной клапан на котлах паропроизводительностью 6,5 т/ч 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 барабана, трубной системы, пароперегревателя (для котлов с перегревом пара) и каркаса.
Плотное экранирование боковых стенок (относительный шаг труб S=1,08), потолка и пола топочной камеры позволяет на котлах применить легкую изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона толщиной 15 – 20 мм, нанесенного по стенке.
Для изоляции предусмотрены асбестовермикулитовые 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.
Обмуровочные и изоляционные материалы заводом не поставляются.
Для уменьшения присосов снаружи изоляция покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приваривается к обвязочному каркасу.
Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением котловой воды, а также обвязочного каркаса над трубной 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 поперечная балка с опорными подушками, а также опоры – две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и слева от барабана на продольной балке и две слева от барабана на продольной балке.
Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к подушке поперечной балки опорной рамы и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля за перемещением барабана (котла). Установка реперов для контроля за тепловым расширением котлов в вертикальном и поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает свободное тепловое перемещение в этих направлениях.
Для сжигания топочного мазута и природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМ завода «Ильмарине» (г. Таллинн).
Основными узлами горелок типа ГМ являются: газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха, форсуночный узел с основной и резервной паромеханической форсункой и захлопками для закрывания форсуночного клапана при снятии форсунок.
На фронте горелки предусмотрена установка смотрового окна это запально-защитное устройство ЗЗУ-4, которое в комплект горелки не входит и поставляется по отдельным заказам.
Котлы являются сейсмостойкими при сейсмическом воздействии интенсивностью до 9 баллов ( по шкале MSK-64) включительно.
Каждый котел комплектуется двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.
На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла, и любой из них может быть контрольным. Предохранительные клапаны подбираются заводом – изготовителем котла, поставляются комплектно с котлом и имеют свой паспорт.
На котлах предусматриваются два водоуказательных прибора прямого действия, которые присоединяются к трубкам, идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана.
Котлы комплектуются необходимым количеством манометром, дренажной и сливной арматурой. Арматура и контрольно – измерительные приборы устанавливаются согласно схеме арматуры, приведенной в чертежах общего вида котлов. Котлы должны быть снабжены необходимыми приборами безопасности согласно правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
2. Расчет процесса горения
2.1 Общие сведения
Производится поверочный расчет из выбранного котлоагрегата ДЕ 6,5 -14.
Основные характеристики котлоагрегата:
1. Номинальная паропроизводительность – 6,5 т/час,
2. Избыточное давление насыщенного пара – 1,3 МПа.
В качестве топлива используется природный газ газопровода “Джаркак – Ташкент” со следующим объемным составом (%).
CH4 (Метан) – 95,5
C2H6 (Этан) – 2,7
C3H8 (Пропан) – 0,4
C4H10 (Бутан) – 0,2
C5H12 (Пентан) – 0,1
N2 (Азот) – 1,0
CO2 (Диоксид углерода) – 0,1
Низшая теплота сгорания газа Qнр=36680 кДж/м3,
Температура уходящих газов tух=101°С.
2.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
Все расчеты выполняются по формулам с источника (1).
2.2.1 Определяем теоретический объем воздуха V0, м3/м3, необходимого для полного сгорания при сжигании газа:
V0=0,0476 [0,5 СО+0,5Н2+1,5Н2S+∑(m +)СmНn-О2]
Где: m – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
V0=0,0476[(1+)95,5+(2+)2,7+(3+ )0,4+(4+ )0,2+(5+ )0,1]=
=0,0476[191+8,1+2,4+1,3+0,8]=9,7
2.2.2 Определяем теоретический объем азота V0N2, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа:
V0N2=0,79 V0 +
V0N2=0,79 * 9,7+=7,7
2.2.3 Определяем объём трехатомных газов VRO2, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа:
VRO2=0,01(СО2+СО+Н2S+∑ m СmНn).
VRO2=0,01(0,1+(1*95,5+2*2,7+3*0,4+4*0,2+5*0,1)=1,035
2.2.4 Определяем теоретический объём водяных паров V0H2O, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа:
V0H2O=0,01(Н2S+Н2+∑ СmНn+0,124dг.тл)+0,0161 V0
где: dг.тл – влагосодержание газообразного топлива, отнесенного к 1 м3 сухого газа, г/м3, dг.тл =10
V0H2O=0,01( *95,5+ *2,7+ *0,4+ *0,2+ *0,1+0,124*10)+
+0,0161*9,7=2,195
2.2.5 Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева.
где: a′– коэффициент избытка воздуха перед газохода;
a″– коэффициент избытка воздуха после газохода.
a″ = a′+ Da
где: Da – присос воздуха в поверхность нагрева,
По таблице 3,1 источник 1 для котла ДЕ 6,5 -14 присос воздуха составляет:
- топка DaТ =0,05 (α”т=1,1)
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева Da1кп=0,05 (α”1кп=1,15)
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева Da2кп=0,1 (α”2кп=1,25)
- водяной экономайзер (чугунный) Daвэ=0,08 (α”вэ =1,35)
Средний коэффициент избытка воздуха:
- топка
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
- водяной экономайзер
Определяем избыточное количество воздуха Vвизб, м3/м3, для каждого газохода:
Vвизб = V0 (aср –1)
Vвизб (т)= 9,7(1,075 –1)=0,73
Vвизб(1кп) = 9,7 (1,125 –1)=1,2
Vвизб(2кп) = 9,7(1,2 –1)=1,94
Vвизб(вэ) = 9,7 (1,3 –1)=2,91
2.27 Определяем действительный объём водяных паров VH2O, м3/м3, для газа
V H2O=V0H2O + 0,0161 (aср–1) V0
- топка VТ H2O=2,195 + 0,0161 (1,075–1) 9,7=2,207
V1кп H2O=2,195 + 0,0161 (1,125–1) 9,7=2,215
V2кп H2O=2,195 + 0,0161 (1,2–1) 9,7=2,226
Vвэ H2O=2,195 + 0,0161 (1,3–1) 9,7=2,24
2.2.8 Определяем действительный суммарный объём продуктов сгорания Vг, м3/м3, для газа:
Vг= VRO2 + V0N2 +(αср-1)V0 + VH2O+ 0,0161 (aср–1) V0
- топка Vтг= 1,035 + 7,7 +(1,075-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,075–1) 9,7=11,67
V1кп г= 1,035 + 7,7 +(1,125-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,125–1) 9,7=12,155
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрев
V2кп г= 1,035 + 7,7 +(1,2-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,2–1) 9,7=12,885
Vвэ г= 1,035 + 7,7 +(1,3-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,3–1) 9,7=13,89
2.2.9 Определяем объемные доли трехатомных газов rRO2 и водяных паров rH2O, а также суммарную объемную долю rп
rRO2= VRO2 / Vг ; rH2O= VH2O / Vг ; rп = rRO2+ rH2O
rт RO2= 1,035 / 11,67= 0,089; rH2O= 2,195 / 11,67=0,188; rп = 0,089+ 0,188=0,277
r1кп RO2= 1,035 / 12,155=0,085; rH2O= 2,195 / 12,155=0,181; rп = 0,085+ 0,181=0,266
r2кп RO2= 1,035 / 12,885=0,080; rH2O= 2,195 / 12,885=0,17; rп = 0,080+ 0,170=0,25
rвэ RO2= 1,035 / 13,89=0,075; rH2O= 2,195 / 13,89=0,16; rп = 0,075+ 0,16=0,235
2.2.10 Теоретический объем продуктов сгорания V0 г (м3/м3):
V° г= V° RO2 + V0N2 + V° H2O
V° г= 1,035 + 7,7 + 2,195 =10,93
Все расчетные данные заносятся в таблицу 1.
Таблица 1. Объемов продуктов сгорания.
Наименование величины и расчетная формула
Размерность
V0=9,7 м3/м3; V0N2=7, 7м3/м3; VRO2=1,035 м3/м3; V0H2O=2,195 м3/м3; V°г=10,93 м3/м3;
Топка
Конвективные
пучки
Водяной
Экономайзер
1
2
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева, a”
1,1
1,15
1,25
1,35
Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева, aср
1,075
1,125
1,2
1,3
Объем водяных паров VH2O=V0H2O+0,0161 (aср–1) V0
м3/м3
2,207
2,215
2,226
2,24
Объем дымовых газов Vг= VRO2 + V0N2 +(αср-1)V0 + VH2O+ +0,0161 (aср–1) V0
11,67
12,155
12,885
13,89
Объемные доли трехатомных газов rRO2= VRO2 / Vг
0,089
0,085
0,08
0,075
Объемные доли водяных паров rH2O= VH2O / Vг
0,188
0,181
0,17
0,16
Суммарная объемная доля rп = rRO2+ rH2O
0,277
0,266
0,25
0,235
3. Построение Н-Т диаграммы
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт производим для всего возможного диапазона температур после поверхностей нагрева от 100 до 21000C. Энтальпии на 1 м3 воздуха, трехатомных газов, азота, водяных паров (кДж/м3, принимаются из таблицы 3,4, источник 1.
3.1 Определяем энтальпию теоретического объема воздуха Н0в (кДж/м3), для всего выбранного диапазона температур:
Н0в=V0*(Ct) возд.
Для 100°С Н0в=9,7*133=1290,1
Для 200°С Н0в=9,7*267=2589,9
Для 300°С Н0в=9,7*404=3918,8
Для 400°С Н0в=9,7*543=5267,1
Для 500°С Н0в=9,7*686=6654,2
Для 600°С Н0в=9,7*832=8070,4
Для 700°С Н0в=9,7*982=9525,4
Для 800°С Н0в=9,7*1134=10999,8
Для 900°С Н0в=9,7*1285=12464,5
Для 1000°С Н0в=9,7*1440=13968
Для 1100°С Н0в=9,7*1600=15520
Для 1200°С Н0в=9,7*1760=17072
Для 1300°С Н0в=9,7*1919=18614,3
Для 1400°С Н0в=9,7*2083=20205,1
Для 1500°С Н0в=9,7*2247=21795,9
Для 1600°С Н0в=9,7*2411=23386,7
Для 1700°С Н0в=9,7*2574=24967,8
Для 1800°С Н0в=9,7*2738=26558,6
Для 1900°С Н0в=9,7*2906=28188,2
Для 2000°С Н0в=9,7*3074=29817,8
Для 2100°С Н0в=9,7*3242=31447,4
3.2 Определяем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания Н0г (кДж/м3), для всего выбранного диапазона температур:
Н0г =VRO2*(Ct) RO2 +V0N2*(Ct) N2+V0H2O*(Ct) H2O
Для 100°С Н0г =1,035*170+7,7*130+2,195*151=1508,15
Для 200°С Н0г =1,035*359+7,7*261+2,195*305=3050,775
Для 300°С Н0г =1,035*561 +7,7*393+2,195*464=4625,18
Для 400°С Н0г =1,035*774+7,7*528+2,195*628=6245,15
Для 500°С Н0г =1,035*999+7,7*666+2,195*797=7911,585
Для 600°С Н0г =1,035*1226+7,7*806+2,195*970=9604,25
Для 700°С Н0г =1,035*146+7,7*949+2,195*1151=11351,055
Для 800°С Н0г =1,035*1709+7,7*1096+2,195*1340=13370,4
Для 900°С Н0г =1,035*1957+7,7*1247+2,195*1529=15029,095
Для 1000°С Н0г =1,035*2209+7,7*1398+2,195*1730=16848,25
Для 1100°С Н0г =1,035*2465 +7,7*1550+2,195*1932=18727,04
Для 1200°С Н0г =1,035*2726+7,7*1701+2,195*2138=20612,02
Для 1300°С Н0г =1,035*2986+7,7*1856+2,195*2352=22544,4
Для 1400°С Н0г =1,035*3251+7,7*2016+2,195*2566=24781,28
Для 1500°С Н0г =1,035*3515+7,7*2171+2,195*2789=26476,6
Для 1600°С Н0г =1,035*3780+7,7*2331 +2,195*3010=28467,95
Для 1700°С Н0г =1,035*4049+7,7*2490+2,195*3238=30471,11
Для 1800°С Н0г =1,035*4317+7,7*2650+2,195*3469=33750,23
Для 1800°С Н0г =1,035*4586+7,7*2814+2,195*3700=34535,8
Для 2000°С Н0г =1,035*4859+7,7*2973+2,195*3939=36567,175
Для 2100°С Н0г =1,035*5132+7,7*3137+2,195*4175=38630,645
3.3 Определяем энтальпию избыточного количества воздуха Нвизб (кДж/м3), для всего выбранного диапазона температур:
Нвизб = (α -1) Н0в
Где: α- коэффициент избытка воздуха после газохода
Верх топочной камеры
Для 800°С Нвизб = (1,1-1) 10999,8=1099,98
Для 900°С Нвизб = (1,1-1) 12464,5=1246,45
Для 1000°С Нвизб = (1,1-1) 13968=1396,8
Для 1100°С Нвизб = (1,1-1) 15520=1552
Для 1200°С Нвизб = (1,1-1) 17072=1707,2
Для 1300°С Нвизб = (1,1-1) 18614,3=1861,43
Для 1400°С Нвизб = (1,1-1) 20205,1=2020,51
Для 1500°С Нвизб = (1,1-1) 21795,9=2179,59
Для 1600°С Нвизб = (1,1-1) 23386,7=2338,67
Для 1700°С Нвизб = (1,1-1) 24967,8=2496,78
Для 1800°С Нвизб. = (1,1-1) 26558,6=2655,86
Для 1900°С Нвизб = (1,1-1) 28188,2=2818,82
Для 2000°С Нвизб = (1,1-1) 29817,8=2981,78
Для 2100°С Нвизб = (1,1-1) 31447,4=3144,74
1-й конвективный пучок
Для 300°С Нвизб = (1,15-1) 3918,8=587,82
Для 400°С Нвизб = (1,15-1) 5267,1=790,065
Страницы: 1, 2, 3, 4
