Котел ДЕ-4-14-195

Содержание

1 Общая часть                                                                                                       4

1.1 Назначение и устройство котельного  агрегата                                              4

1.2 Основные правила обслуживания котлов                                                     5

2 Расчетная часть проекта                                                                                   7

2.1 Исходные данные                                                                                              7

2.2 Расчет объемов воздуха и  продуктов сгорания                                              8

2.3 Построение J-t диаграммы                                                                              13

2.4 Расчет теплового баланса  расхода топлива                                                   15

2.5 Расчет теплообмена в топочной  камере                                                         20

2.6 Расчет теплообмена в конвективных  поверхностях                                      28

2.7 Расчет поверхностей нагрева  экономайзера                                                  33

2.8 Проверка правильности теплового  баланса котлоагрегата                          37

Вывод                                                                                                                 38

Список использованных источников                                                               39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть

1. Назначение и устройство котельного агрегата

Паровые котлы с естественной циркуляцией  КЕ производительностью 4 т/ч со слоевыми механическими топками предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 4 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605-2105 мм и камеру догорания глубиной 360-745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.В котлах применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла.  Котлы с решеткой и экономайзером поставляются одним транспортабельным блоком. Они оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в

 

 

нижний барабан.Котлы оборудованы двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе

пароперегревателя.На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя) вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм. 
 У котлов производительностью 4 т/ч через патрубок периодической продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. Вместо паровой обдувки может быть поставлена газоимпульсная или генератор ударных волн (ГУВ).На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

 

1.2 Основные правила обслуживания котлов

Экплуатация котельных должна обеспечить,бесперебойную,экономичную выработку необходимого количетсва  пара требуемых параметров и безопасные условия работы для персонала.Для выполнения указанных требований эксплуатация котельных агрегатов должна вестись в соответствии с имеющимися законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей».Кроме того, должны соблюдаться правила обслуживания и инструкции заводопоставщиков оборудования.Для каждой котельной должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования котельной, ремонту, технике безопасности,предупреждению и ликвидации аварий. Эксплуатация котельной должна вестись на основе производственных заданий,составляемых, исходя из установленного плана выработки пара, удельного расхода топлива и расхода электроэнергии на собственные нужды. В котельной должны быть: оперативный журнал ,в который заносят распоряжения и записи дежурного персонала о работе оборудования, а также ремонтная книга, в которую заносят сведения о замечаниях дефекта оборудования и проведенных мероприятиях по их устранению.В котельной должны должны вестись: первичная отчетность,которая состоит из суточных ведомостей по работе котельных агрегатов и записей регистрирующих приборов, и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котельной за определенный период, используемая для оценки выполнения плана. Каждому котельному агрегату и элементу оборудования присваивается определенный номер; все коммуникации в котельной окрашивают в определенной ,условный цвет.Устройство котельных должно соответствовать правилам Госгортехнадзора ,требованиям техники безопасности,санитарно-техническим нормам, требованийям пожарной безопасности.Эксплуатация котельного агрегата разделяется на следующие периоды: подготовка и пуск в работу, обслуживание во время работы, остановка работающегот агрегата; содержание в нерабочем состоянии, ремонт агрегата.Порядок пуска котельного агрегата устанавливается инструкцией и производится за исключением аварийных случаев ,по указанию начальника котельной.Перед растопкой производят растопку котельного агрегата, чтобы убедиться в его исправности и готовности к пуску.В частности, необходимо проверить исправности систем пылеприготовления,топки,обмуровки котельного агрегата,всей арматуры и гарнитуры. При пуске котельного агрегата  после монтажа или капитального ремонта , производится  его щелочение с последующим остановом для очистки , промывки и осмотра.Наполнение котла производится водой должностного качества при температурах в её пределах 50-90 ⁰ C.

 

     2  Расчетная часть проекта

    2.1  Исходные  данные

Тип котла: ДЕ – 4 – 14

Пар – насыщенный 195ºС

Величина продувки –3 %

Топливо: газ Шебелинка-Брянск-Москва

СН₄=94,1

С₂Н₆= 3,1

С₃Н₈=0,6

С₄Н₁₀=0,2

С₅Н₁₂=0,8

N₂=1,2

О^p = 15,60

Q=37870

 

        Теплотворная способность топлива, кДж/кг

   Q^Р_Н = 0,126СО+0,108Н₂+0,358СН₄+0,637С₂Н₆+0,912С₃Н₈+1,186С₄Н₁₀+1,46С₅Н₁₂

Q^p_H = 0,358*94,1+0,637*3,1+0,912*0,6+1,186*0,2+1,46*0,8=37,61 МДж/нм³

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2  Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица1 Объемы воздуха и продукты сгорания

Наименование величины	Ед.изме-рения	Коэффициент избытка воздуха
		αт	αI	αII	αxn
1	2	3	4	5	6
1.Величина избытка воздуха d		1,05	1,15	1,25	1,35
2.Теоретические объемы	м3/ м3
а. трехатомных газов V0RО2	Нм3/ кг	1,07
б.двухатомных газов V0R2	Нм3/ кг	7,9
в. водяных паров V0Н2О	Нм3/ кг	2,23
г. воздуха V0	Нм3/ кг	10,01
3. Объем избыточного воздуха Vв=α V0	Нм3/ кг	10,5	11,5	12,5	13,5
4. Действительные объемы	м3/ м3
А. двухатомных газов VR2	Нм3/ кг	8,4	9,4	10,4	11,4
Б. водяных паров VН2О	Нм3/ кг	2,24	2,25	2,27	2,29
5. Объем сухих газов Vc.г. =   V0RО2 + VR2	Нм3/ кг	9,47	10,47	11,47	12,49
6. Объем дымовых газов Vд.г. =   Vc.г. + VН2О	Нм3/ кг	11,71	12,72	13,47	14,78
7. Объемные доли компонентов Ґ RO2 = V0RО2 Vд.г. Ґ H2O = V H2O Vд.г. Ґп = Ґ RO2 + Ґ H2O		0,09	0,08	0,078	0,72
		0,19	0,18	0,17	0,16
		0,28	0,26	0,25	0,23

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Теоретически необходимый объем воздуха, Нм³/ м³

V⁰=0,0476[0,5(СО+Н₂)+1,5Н₂S+∑(m+())С_mH_n-O₂

V⁰=0,0476[

Теоретические объемы продуктов горения

  Объем трехатомных газов, Нм³/ м³

                          V⁰_RO2 = 0,01(∑m*C_mH_n)                                           (3)               

    V⁰_RO2 = 0,01(1*94,1+2*3,1+3*0,6+4*0,2+5*0,8)=1,07

  Объем двухатомных газов, Нм³/ м³

                                  V⁰_R2 = 0,79 V⁰+0,01 N₂               (4)

    V⁰_R2 = 0,79 ∙10,01+0,01 ∙1,2=7,9

  Объем водяных паров, Нм³/ м³

  V⁰_H2O =0,01( ∑( *C_mH_n)+0,124d_гм ) +0,0161V⁰                                       (5)          

  V⁰_H2O=0,01[(+0,0161*10,01=2,23

        Характеристика горения при α >1.                                                                                                                                                                                   

  1. Объем воздуха, Нм³/ нм³

                                                V_в=α *V⁰                                                                             (6)                                                          

     V_в=1,05* =10,5

                                                   V_в=1,15 *=11,5

                                                   V_в=1,25*=12,5

      V_в=1,35*=13,5

 

  Объем двухатомных газов, Нм³/ нм³

                                   V_R2 = V⁰_R2 + (α – 1) V⁰                     (7)

V_R2 =  7,9+ (1,05-1)*=8,4

V_R2 = 7,9+ (1,15-1) * =9,4

V_R2 = 7,9+ (1,25-1)* =10,4

V_R2= 7,9+ (1,35-1) * 4,23=11,4

   

  Объем водяных паров, Нм³/ кг

                         V_H2О = V⁰_H2O + 0,0161 (α – 1) V⁰                   (8)

     V_H2O = 2,23+0, 0161(1,05-1)∙ =2,24

 

     V_H2O = 2,23+0, 0161(1,15-1)∙ =2,25

 

     V_H2O = 2,23+0, 0161(1,25-1)∙ =2,27

 

V_H2O = 2,23+0, 0161(1,35-1)∙ =2,29

 

Объем сухих газов, Нм³/ кг

                                      V_сг. = V⁰_RO2 + V_R2        (9)           

    V_сг. =  1,07+8,4=9,47

        V_сг. = 1,07+9,4=10,47

    V_сг. 1,07+10,4=11,47

    V_сг. = 1,07+11,4=12,49

                                                                                                     

    Объем дымовых газов, Нм³/ кг

                                      V_д.г. = Vс.г + V_H20                                                         (10)

     V_{д г} = 9,47+2,24=11,71

V_{д. г} =10,47+2,25=12,72

V_{д. г} =11,47+2,27=13,74

V_д.г = 12,49+2,29=14,78

 

 

 

 

 

Объемные доли компонентов,       

                                    r_RO2 = V⁰_RO2 / V_дг                                                                         (11)                     

     r_RO2 =1,07/11,71=0,09

     r_RO2 =1,07/12,72=0,08

      r_RO2 =1,07/13,74=0,078

      r_RO2 =1,07/14,78=0,072

                                             r_H2O = V_Н2О / V_дг                                                                             (12)                                            

    

r_H2O = =0,19

    r_H2O = =0,18

    r_H20 =₌₀,17

    r_H2O = =0,16

                                         

                                            r_n= r _RО2+ r_H20                                                                                                (13)                                 

 

 

 

r_n= 0,09+0,19=0,28

r_n= 0,08+0,18=0,26

r_n= 0,078+0,17=0,25

r_n= 0,072+0,16 =0,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Расчет теплообмена в топочной камере

Наименование	Обозначение	Расчетная фор-ла или способ определения	Ед. измерения	Расчет
1	2	3	4	5
1. Объем топочной камеры	Vт	По чертежу	м3	8,01
2. Лучевоспринимающая поверхность  нагрева	Нл	По таблице 2.9 [1]	м2	21,81
3. Диаметр экранных труб	D	По таблице 2.9 [1]	Мм	51 х 2,5
4. Шаг экранных труб	S	По таблице 2.9 [1]	Мм	55
5. Расстояние от оси экрана до  стенки	ℓ	По рисунку 1 [1]	Мм	1,4 d
6.Угловой коэффициент экрана	Χ	По таблице 2.9 [1]		0,98