Реконструкция парового котла ПК-19

Содержание Введение…………………………………………………………………………..3 Задание……………………………………………………………………………7

1. Принципиальная схема котла ПК-19……………………………………..…9
2. Выбор расчетных характеристик………………………………….…….….10
3. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания…………..…11
4. Определение КПД и расхода топлива………………………….……….….16 5. Расчет топки………………………………………………….…….……..….18 6. Расчет фестона………………………………………………….……..……..29 7. Расчет пароперегревателя……………………………………….…………..34
8. Расчет первой ступени воздухоподогревателя…………………………….43
9. Расчет первой ступени экономайзера………………………………...…….50 10.Расчет второй ступени воздухоподогревателя…………………………….58 11.Расчет второй ступени экономайзера………………………………………64 12.Тепловой баланс котлоагрегата………………………………………...…..70 Список использованной литературы……………………………………….….72 Приложения……………………………………………………………………..73

 

Введение

Паровой котёл представляет собой системы поверхностей нагрева для производства пара из непрерывно поступающей в него воды, путём использования теплоты, выделяющейся при сжигании топлива, которое подаётся в топку вместе с необходимым для горения воздухом. Поступающая в паровой котёл питательная вода подогревается до температуры насыщения, испаряется, а выделившийся из котловой воды насыщений пар перегревается.

При сжигании топлива образуются продукты сгорания, которые в поверхностях нагрева отдают теплоту воде и пару. После поверхностей нагрева продукты сгорания при относительно низкой температуре удаляются из котла в атмосферу. В результате горения твёрдого топлива остаются также зола и шлак, которые также удаляются из агрегата.

В соответствии с законами фазового перехода получение перегретого пара характеризуется последовательным протеканием следующих процессов: подогрева питательной воды до температуры насыщения, парообразования и, наконец, перегрева насыщенного пара до заданной температуры. Эти процессы имеют чёткие границы протекания и осуществляются в трёх группах поверхностей нагрева. Подогрев воды до температуры насыщения происходит в экономайзере, образование пара в испарительных поверхностях нагрева, перегрев пара в пароперегревателе.

Агрегаты, в парообразующих трубах которых движение рабочего тела создаётся под воздействием напора циркуляции, естественно возникающего при обогреве этих труб, получили название паровых котлов с естественной циркуляцией.

Агрегаты, в которых движение рабочего тела осуществляется принудительно, например насосом, называются котлами с принудительной циркуляцией.

Отличительной особенностью паровых котлов с естественной и многократной принудительной циркуляцией является наличие барабана –

ёмкости, позволяющей организовать циркуляцию в замкнутой гидравлической

 

системе и обеспечить отделение воды от пара. Прямоточные котлы не имеют барабана, и через парообразующие трубы рабочее тело проходит однократно.

Паровые котлы могут иметь П-,Т-,N-,U-образную, четырех ходовую и башенную компоновки. В отечественной энергетике наиболее широкое применение получили котлы с П-образным профилем.

Топочные камеры, делятся на топки с твердым и жидким шлакоудалением. Отличительной особенностью топок с твёрдым шлакоудалением является наличие в нижней части топки холодной воронки, образованной путём сближения фронтального и заднего экранов с большим уклоном.

В данном курсовом проекте производится конструктивный тепловой расчёт барабанного котла с твёрдым шлакоудалением ПК-19.

Он предназначен для работы с твёрдым топливом. Котёл имеет П- образный профиль – это две вертикальные призматические шахты, соединённые вверху горизонтальным газоходом. Первая шахта – большая по размерам – является топочной камерой. В топочной камере по всему периметру и вдоль всей высоты стен располагаются трубные плоские системы – топочные экраны. Диаметр труб: 76 мм. Они получают теплоту прямым излучением от факела и являются радиационными поверхностями нагрева. Продолжением труб заднего экрана является фестон. Он образуется из экранных труб путём разведения их вдоль потока газов.

Из фестона теплоноситель поступает в барабан. Для исключения возможности образования накипи в барабане необходимо, чтобы концентрация солей в воде была меньше критической, при которой начинается их выпадение из раствора. С целью поддержания требуемой концентрации солей из котла продувкой выводится некоторая часть воды и вместе с ней удаляются соли в таком количестве, в каком они поступают с питательной водой. Применяют непрерывную и периодическую продувки котла. В данном котле применена непрерывная продувка величиной 2,5%.

 

Вторая вертикальная шахта и соединяющий её с топочной камерой горизонтальный газоход служат для размещения поверхностей нагрева, получающих теплоту конвекцией, и поэтому называются конвективными газоходами, а сама вертикальная шахта – конвективной шахтой. Поверхности нагрева, размещённые в конвективных газоходах, получили название конвективных.

В горизонтальном газоходе расположен конвективный пароперегреватель

– поверхность нагрева, в которой пар доводится до необходимой температуры. Он выполнен из стальных труб диаметром 38 мм и толщиной 4,5 мм. Из труб пароперегревателя образуют змеевики. Концы змеевиков приваривают к коллекторам круглого сечения. Пароперегреватель является двухступенчатым и выполнен по противоточно-прямоточной схеме. Первая ступень по ходу пара является однозаходной, вторая – двузаходная.

Дальнейшая утилизация теплоты осуществляется в низкотемпературных поверхностях нагрева, расположенных в конвективной шахте. Ими являются воздухоподогреватель и экономайзер. В данном котле компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева – двухступенчатая.

В экономайзер поступает питательная вода с температурой 215 0С,

которая подогревается до температуры, меньшей температуры насыщения. Змеевики экономайзера располагают перпендикулярно фронту котла. Экономайзер выполнен из гладких труб диаметром 32 мм и толщиной 4 мм. Компоновка экономайзера – одноходовая.

Воздухоподогреватель представляет собой систему вертикальных труб, через которые проходят продукты сгорания, а между трубами – нагреваемый воздух. Воздух, поступающий в воздухоподогреватель, имеет температуру 30 0С. Первая степень воздухоподогревателя имеет два хода по воздуху и выполнена из труб диаметром 41 мм и толщиной 1,5 мм. Вторая ступень воздухоподогревателя является одноходовой.

Расположение     труб     во     всех     поверхностях     нагрева,     кроме

пароперегревателя – шахматное, в пароперегревателе – коридорное.

 

Котёл предназначен для получения пара температурой 510 0С и давлением 9,81 МПа. Паропроизводительность котла 33,33 кг/с=120 т/ч.

 

Задание

Выполнить тепловой расчет котлоагрегата (ПК-19) в связи с переводом его на

новый состав топлива (топливо №6) при Исходные данные: 

p = 5,1%, Ap 

= 23,7%

Паропроизводительность D,кг/с………………………………………….…...33,33 давление пара р, МПа………………………………………………………..…..9,81 температура перегретого пара tп.п., С0 510

температура питательной воды tп.в., С0……………………………………..…...215

температура холодного воздуха tх.в., С0…………………………………….……30 величина непрерывной продувки П, %..................................................................2,5

№ топлива - 6

Месторождение – Донецкий бассейн. Марка топлива - Т.

Класс или продукт обогащения – Р. Состав рабочей массы топлива:

W p = 5,0%; Ap = 23,8%; S p = 2,8%;C p = 62,7%; H p = 3,1%; N p = 0,9%;O p = 1,7%.

Низшая теплота сгорания - Q p = 24,22МДж / кг

 

Выход летучих на горючую массу: V Г

Температура плавки золы:

• начало деформации t1=1060 C0
• начало размягчения t2=1200 C0

 

= 15,0% .

• начало плавкого состояния t3=1250 C0

 

 

Размеры поверхностей котлоагрегата 

Таблица 1

 

Топка	Фестон	Пароперегре- ватель 1-я ступень	Пароперегре- ватель 2-я ступень	Экономай зер 1 ступень	Экономай зер 2 ступень	Воздухопод огреватель 1 ступень	Воздухоподогр еватель 2 ступень
Vт = 700 м2	d×δ = 76×6	d×δ = 38×4,5	d×δ = 42×5	d×δ = 32×4	d×δ = 32×4	d×δ = 41×1,5	d×δ = 41×1,5
Fст =450 м2	S1 = 270 мм	S1 = 90 мм	S1 = 90 мм	S1 = 68 мм	S1 = 68 мм	S1 = 62 мм	S1 = 62 мм
d×δ = 76×6	S2 = 340 мм	S2 = 98 мм	S2 = 180 мм	S2 = 60 мм	S2 = 60 мм	S2 = 41 мм	S2 = 42 мм
Sфр = 90 мм	Z1 = 3 шт	Fпп =645 м2	Fпп =445 м2	Fэк =702 м2	Fэк =420 м2	Fвп =4920 м2	Fвп =2900 м2
Sбок= 90 мм	Fф =88 м2	–	–	–	–	–	–
Sзадн= 90 мм	–	–	–	–	–	–	–
Нл = 410 м2	–	–	–	–	–	–	–

 

1. Принципиальна схема котла ПК-19

 

 

p=9,81 МПа D=33,33кг/с

0 

Конвективный пароперегреватель

Барабан 

t=510 C 

Пар

 

 

 

 

 

Фестон 

 

 

Δαф=0 

Δαпп=0,03

 

α=1,25 

 

α=1,25 

Водяной экономайзер 2 ступени

 

 

ΔαэкII=0,02 α=1,28 

 

Воздухопод огреватель 2 ступени

ΔαВПII=0,03

Питательна я вода

 

 

tпв=2150С 

α=1,30 ΔαэкI=0,02 

Водяной экономайзер 1 ступени

 

 

 

Воздухоподо

Горячий 

Δα =0,03 

α=1,35 

греватель

воздух

tгв=3250С

 

 

Топливо

 

ВПI 

1 ступени

Холодный воздух tхв=300С

Уходящие газы

 

tуг=1250С

α=1,38

 

Зола

 

 

 

 

Рис.1. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией ПК-19

 

2. Выбор расчетных характеристик

1. Температура уходящих газов

По табл. 2.2 [3] при Р=9,81 МПа и приведенной влажности Wп=5/24,22=0,206

0

%/МДж выбираем Jух 

= 125 C.

 

2. Температура подогрева воздуха

По табл. 2.1 [3] по виду топки (с твёрдым шлакоудалением и замкнутой системе сушки топлива горячим воздухом) и виду топлива (тощий) выбираем tгв=3250С.

3. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

По табл. 2.3 [3] исходя из вида топочного устройства (камерная топка с твёрдым шлакоудалением) и виду топлива (тощий) выбираем αт=1,25.

4. Присосы воздуха в топке

По табл. 2.4 [3] исходя из вида поверхности нагрева выбираем присосы воздуха:

• в пароперегрвателе Δαпп=0,03;
• в экономайзере на каждую ступень Δαэк=0,02;
• в воздухоподогревателе на каждую ступень Δαвп=0,03;
• в топке и фестоне присосов нет;
• в пылесистеме Δαпл=0,04;