Тепловой и аэродинамический расчёт котельного агрегата ДКВР - 2,5 - 14С

1 Описание конструкции котельного агрегата
2 Материальный баланс процесса горения
3 Тепловой баланс котла
4 Расчет теплообмена в топочной камере
5 Расчёт конвективных поверхностей нагрева
6 Расчёт водяного экономайзера
7 Аэродинамический расчёт котла
8 Выбор тягодутьевых устройств
Литература

Первые паровые котлы в начале XIX в. вырабатывали пар давлением 0,5—0,6 МПа и имели производительность сотни килограммов в час. В настоящее время для произ¬водства пара применяются котлы, вырабатывающие пар с давлением до 25 МПа (и даже до 31 МПа) и температу¬рой до 570 °С и производительностью до 4000 т/ч.
Интенсивное развитие котельной техники было вызвано ростом промышленного произ-водства и концентрацией вы¬работки электроэнергии в основном на паротурбинных электро-станциях. Созданная за годы советской власти котлостроительная промышленность, имеющая котельные заводы, специализированные научно-исследовательские институты и другие орга-низации, обеспечивает производство современных котлов, необходимых для страны и для экспорта их за рубеж.
Современная котельная установка является сложным сооружением, состоящим из боль-шого количества различ¬ного оборудования и строительных конструкций, связан¬ных в единое целое общей технологической схемой произ¬водства пара.

Содержание в рабочей массе
-золы
-влаги

21,8

%

13,0

Расход топлива
311
кг/ч
Тип топочного устройства
ЗП РПК- 2
-
Поверхность площади зеркала горения
2,817
м2
Объём топочной камеры
10,47
м3
Теплонапряжение объёма топочной камеры
183
кВт/ м3
Радиационная площадь поверхности нагрева
19,12
м2
Температура газов на выходе из топочной камеры
720
ºС
Площадь поверхности нагрева конвективного пучка
66,5
м2
Температура газов за котлом
307
ºС
Длина цилиндрической части барабанов
3490
мм
Тип чугунного водяного экономайзера
ЭП- 2- 142
-
Площадь поверхности нагрева чугунного экономайзера
141,6
м2
Температура уходящих газов
160
ºС
КПД котла брутто
83,3
%
Газовое сопротивление котла
546
Па
Габариты котла
-длина
-ширина
-высота
3795

мм

2580

4580

Масса в объёме поставки заводом
9000
кг

Продолжение таблицы 2

Наименование
Величина
Размерность
Удельная нагрузка
-зеркала горения
-топочного объема

230- 250

кВт/ м2

230- 250
кВт/ м3
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
1,6- 1,7
-
Поте.
...

2 Материальный баланс процесса горения

По заданному виду топлива ( каменный уголь Волынского ГСШ) определяем элементарный состав и другие характеристики данного топлива и заносим их в таблицу.
Таблица 3

Aр, %
Spор+к, %
Cр, %
Hр, %
Oр, %
Nр, %
Wр, %
Qрн,МДж/кг
19,8
2,6
55,5
3,7
7,5
0,9
10
21,44

В соответствии с данными таблицы 3 рассчитываем:
1 Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания:
Vºв= (Cр + 0,375 Spор+к) + 0,265 Hр - 0,033 Oр;
Vºв= ( 55,5 + 0,375·2,6) + 0,265·3,7 – 0,0333·7,5 = 5,75 м3/кг;
2 Теоретический объём азота в продуктах сгорания:
VºN2 = Vºв + 0,8· ;
VºN2 = 5,75 + 0,8· = 4,55 м3/кг;
3 Теоретический объём водяных паров:
VºН2О =;
VºН2О = м3/кг;
4 Теоретический объём трёхатомных газов:
VRO2 =;
VRO2 = м3/кг;
Исходя из табличных значений, принимаем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки αт = α׳=1,6. Величины присосов воздуха выбираем по таблице 3-4 [1]: Δα Iкп = 0,05;
Δα IIкп = 0,1; Δα эк = 0,1.
...

3 Тепловой баланс котла

При тепловом расчёте котельного агрегата тепловой баланс составляется для определения к.п.д. брутто и расчётного расхода топлива. Для нахождения значений этих величин составим сводную таблицу 6, куда занесем все параметры и формулы, необходимые для их определения.

Таблица 6

N0 п/п
Определяемая величина
Обозначение
Размерность
Источник определения
Расчёт
1
Расчётная располагаемая теплота

Теплота сгорания топлива

Характеристики топлива

Физическая теплота топлива

Энтальпия теоретического объёма воздуха в воздухоподогреватель

По температуре воздуха на входе в воздухоподогреватель (табл.3-3 [1])

2
К.п.д.
...

4 Расчет теплообмена в топочной камере

При выполнении расчёта топочной камеры определяются температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решётки и топочного объёма при известных значениях объёма топочной камеры, степени её экранирования и площади лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также конструктивных характеристик труб экранных и конвективных поверхностей нагрева ( диаметра труб, расстояния между осями труб s1 и между рядами s2). Расчёт сведем в таблицу 7, где найдём все необходимые характеристики топочной камеры.
...

5 Расчёт конвективных поверхностей нагрева

При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Расчёт выполняется для 1 кг сжигаемого твёрдого топлива при нормальных условиях. Расчёт сведем в таблицу 8 и 9, где найдём все необходимые характеристики конвективных поверхностей нагрева.

6 Расчёт водяного экономайзера

В промышленных котлах, работающих при давлении пара до 2,6 МПа и паропроизводительности до 20 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только чугунного водяного экономайзера. Для котлового агрегата ДКВР-2,5-14С используется водяной экономайзер типа ЭТ-2-17 с трубами системы ВТИ длиной 2 м. Характеристики труб приведём в таблице 10.

Таблица 10

N0 п/п
Определяемая величина
Обозначение
Размерность
Источник определения
Расчёт
1
Поверхность нагрева одной трубы

м2
Характеристики труб

2
Живое сечение труб

м2
Характеристики труб

3
Количество труб в ряду

-
Характеристики труб

При установке водяного экономайзера рекомендуется следующая последовательность его расчёта.
...