Тепловой расчет котла КЕ-10-14

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное Бюджетное  Общеобразовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

 «Магнитогорский Государственный  Технический Университет им.Г.И.  Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

 

Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и

водоснабжение, водоотведение»

 

 

курсовая  Работа

 

 

 

по дисциплине: «Теплогенерирующие установки»

на тему:          «Тепловой расчет котла КЕ-10-14»

 

 

 

 

Исполнитель: Смольникова П.В., студент 3 курса, группы СО-10

Руководитель: Трубицына Г.Н., канд. техн. наук., доцент

 

 

 

Работа допущена к защите « »  20    г.     

                       (подпись)

Работа защищена   « »  20    г. с оценкой    

      (подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск  2013

 

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный  технический университет 

им. Г. И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

 

 

 

 

 

Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и

водоснабжение, водоотведение»

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Тема:

 

Студенту

(фамилия  имя отчество)

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

 

 

Сроки  сдачи: «             »                     20     г

Руководитель:                               /                                                  /

(подпись)                         (расшифровка подписи)

 

      Задание получил:                              /                                                  /

   (подпись)                         (расшифровка подписи)

 

Магнитогорск 20

Оглавление

 

ЗАДАНИЕ	3
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ	3
2.УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОТЛА  КЕ-10-14 С (ТЛЗМ)	5
2.1. Общий вид	5
2.2. Описание	5
2.3.Трубная система котла КЕ-10	7
2.4. Барабан котла КЕ-10	8
2.5. Автоматика котла КЕ-10-14С	8
2.6.Водяной экономайзер	9
2.6.1. Экономайзеры чугунные	9
2.6.2. Модификации	9
2.6.3. Характеристика чугунных экономайзеров  И(П)	11
3.РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ЭНТАЛЬПИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА	12
3.1. Расчет объемов продуктов  сгорания и воздуха.	12
3.2. Расчет продуктов сгорания в поверхностях нагрева	13
3.3. Расчет энтальпий продуктов  сгорания и воздуха	15
4.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА	16

 

ЗАДАНИЕ

 

 

Необходимо произвести поверочный расчет котельного агрегата типа КЕ-10 с элементами конструктивного расчета отдельных поверхностей нагрева (водяного экономайзера). Основной целью поверочного расчета является определение основных показателей работы котельного агрегата, а также конструктивных мероприятий, обеспечивающих высокую надежность и экономичность его эксплуатации при заданных условиях.

 

 

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

 

Котельный агрегат КЕ-10-14С на твердом топливе, марки Г (каменные угли газовые), РФ, Ростовской обл., Донецкого угольного бассейна,  класса – отсев. [1, таблицы стр.152]

Таблица 1

Конструктивные характеристики парового котла типа КЕ-10-14С

Бийского  котельного завода [2, табл.8.21]

 

№	Наименование показателя	Значение
1	Паропроизводительность,
2	Давление пара на выходе из котла, (кгс/см2)
3	Температура пара,
4	Температура питательной воды,
5	Температура уходящих топочных газов,
6	Вид расчетного топлива	Донецкий каменный уголь
7	Расход топлива
8	Тип топочного устройства	ТЛЗМ
9	Поверхность площади зеркала горения, м2	6,39
10	Объем топочной камеры, м3	22,6
11	Радиационная площадь поверхности  нагрева, м2	30,3
12	Площадь поверхности нагрева конвективного  пучка, м2	207,3
13	КПД котла брутто,
14	Габаритные размеры котламм: длина  ширина  высота	6325  3205  4740

 

Таблица 2

Рабочая масса топлива [1, таблицы стр.152-153]

 

WP	AP	SРк	SРор	CP	HP	NP	OP	SРл (SРк+ SРор)
11 %	26,7 %	1,9 %	1,2 %	49,2 %	3,4 %	1 %	5,6 %	3,1 %

 

2.УСТРОЙСТВО И РАБОТА  КОТЛА КЕ-10-14С

 

 

2.1.Общий вид [6, http://biek.ru/ke-10-14_mt-o]

 

2.2. Описание [6, http://biek.ru/ke-10-14_mt-o]

 

 

 Паровой котёл  КЕ-10-14 С с естественной циркуляцией  производительностью от 2,5 до 10 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 котла КЕ-10-14 С образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов КЕ паропроизводительностью  от 2,5 до 10 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. Пол камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.

В котлах  КЕ 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.

Блоки котлов типа КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч опираются камерами боковых экранов на продольные швеллеры. Камеры приварены к швеллерам по всей длине. В области конвективного пучка блок котла опирается на задние и передние поперечные балки. Поперечные балки крепятся к продольным швеллерам. Передняя балка крепится неподвижно, задняя - подвижно.

Обвязочный  каркас котлов серии КЕ устанавливается  на уголках, приваренных вдоль камер  боковых экранов по всей длине.

Для возможности перемещения элементов блоков котла КЕ-10-14 в заданном направлении часть опор выполнена подвижными. Они имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к раме.

Котёл КЕ-10-14 с топкой ТЛЗМ-2-2,7/3,0 паропроизводительностью - 10 т/ч оборудованы стационарным устройством очистки поверхностей нагрева согласно проекту завода. 

В качестве топочного устройства, для сжигания отечественных каменных и бурых углей, устанавливаются топки типа ТЛЗМ с пневмомеханическими забрасывателями и моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода. Рама решетки служит опорой коллекторов боковых экранов котлов.

Котел КЕ-10-14 с топкой ТЛЗМ-2-2,7/3,0 комплектуется  с питателем топлива ленточный ПТЛ-400, ПТЛ-600 и решеткой с поворотными колосниками.

За  котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью W < 8 устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью W ≥ 8 - трубчатые воздухоподогреватели.

Площадки  котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла.

На  боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку - спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.

Каждый  котел типа Е (КЕ) паропроизводительностью  от 2,5 до 10 т/ч оснащен контрольно-измерительными приборами и арматурой.

Котлы КЕ-10-14 с топкой ТЛЗМ-2-2,7/3,0 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 от 2,5 до 10 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.

Котёл КЕ-10-14 с топкой ТЛЗМ-2-2,7/3,0 обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Надежность котлов характеризуется следующими показателями:

 

Средняя наработка на отказ,  ч	3000
Средний ресурс между кап.ремонтами, лет	3
Средний срок службы до списания, лет	20

Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котёл КЕ-10-14 с топкой ТЛЗМ-2-2,7/3,0 при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котла КЕ 10 14 с топкой ТЛЗМ 2 2,7/3,0 пропускная способность предохранительных клапанов соответствует номинальной паропроизводительности при абсолютном давлении 1,0 МПа.

При работе на пониженном давлении предохранительные  клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа комплектация котлов экономайзерами не изменяется, так как в этом случае недогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.

 

2.3.Трубная система котла КЕ-10 [6, http://biek.ru/ke-10]

 

• Трубы и камеры котлов КЕ-10  изготовляются из углеродистой    стали    10   и   20 (ГОСТ 1050-60).
• Экраны и конвективные пучки выполняются из стальных бесшовных труб диаметром 51 мм и толщиной стенки 2,5 мм с радиусом сгиба 400 мм, при котором очистка внутренней поверхности  труб  шарошками  не представляет затруднений.
• Боковые экраны КЕ 10  выполнены с шагом 80 мм. В котлах, имеющих фронтовой и задний экраны, шаг труб принят 130 мм. 
• Камеры    изготовляются    из    труб    диаметром 219 мм с толщиной стенки 8 мм для котлов на давление 13 атм, 10 мм - на давление 23 атм и 15 мм на давление 39 атм. 
• Котельные пучки всех котлов имеют   коридорное   расположение    труб.    Ширина конвективного  пучка   котлов  производительностью 2,5 и 4 т/ч - 2100 мм, производительностью  6,5  и 10 т/ч - 2730 мм,   а   котлов   производительностью 20 т/ч  в   передней   части - 2730 мм,   в   задней - 2100 мм.