Введение

Основной целью курсового проекта является тепловой поверочный расчет котла КЕ-25-14-225С, с целью определения теплотехнических свойств сжигаемого топлива и КПД котла. Для этого в процессе выполнения работы были собраны все необходимые данные (расчетные характеристики топлива, технические характеристики котла) которые необходимы для расчетов. На основе этих расчетов будет определена пригодность расчетного топлива для сжигания в данном котле.

В заключении будет сделан подробный анализ полученных результатов.

Технические характеристики котла КЕ-25-14-225С

Общие положения

Котёл КЕ-25-14-225С производительностью 25 т/ч с рабочим давлением 1,4 МПа (Рис. 1.1) предназначен для производства перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Технические характеристики котла представлены в таблице 1.1.

Рисунок 1.1 - Паровой котёл КЕ-25-14-225С

Топочная камера котла шириной 2710 мм полностью экранирована трубами диаметром 51х2,5 мм (степень экранирования ~ 0,8). Трубы всех экранов приварены к верхним и нижним камерам диаметром 219х8 мм. Топочная камера по глубине разделена на два блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Верхние камеры боковых экранов в целях увеличения проходного сечения на входе в пучок расположены ассиметрично относительно оси котла. Шаг труб боковых и фронтового экранов 55 мм, шаг труб заднего экрана 100 мм. Трубы заднего экрана выделяют из топочного объёма камеру догорания. На наклонном участке труб уложен слой огнеупорного кирпича толщиной 65 мм. Объём топочной камеры 61 м 3 .

Для улучшения циркуляционных характеристик фронтового экрана на нем устанавливаются шесть рециркуляционных труб диаметром 76х3 мм. Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева 91 м 2 .

Третьим поставочным блоком котла является блок конвективного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) внутренним диаметром 1000 мм. Длина верхнего барабана 7000 мм, нижнего - 5500 мм. Толщина стенки барабана котлов с рабочим давлением 1,4 МПа - 13 мм, материал - сталь 16ГС. Ширина конвективного пучка по осям крайних труб 2320 мм.

Поперечный шаг труб в пучке составляет 110 мм (за исключением среднего, равного 120 мм), продольный - 95 мм. Площадь поверхности нагрева конвективного пучка равна 395 м 2 .

Первые три ряда труб на входе в котельный пучок имеют шахматное расположение с поперечным шагом 220 мм. Увеличение шага в два раза по сравнению с остальными рядами позволяет увеличить проходное сечение на входе в пучок, частично перекрытое потолком топочной камеры.

Все блоки котла КЕ-25-14-225С (два топочных и один конвективный) собираются на отдельных опорных рамах. На раму передаётся через опоры камер экранов и барабана вес элементов блока котла под давлением, вес обвязочного каркаса, а так же вес обмуровки с обшивкой. Распределение нагрузок на фундамент котла представлено на рис. 1.2.

При транспортировке объёмных блоков котла КЕ-25-14-225С для большей жесткости их по торцевым стенкам приварены раскосы из швеллеров, которые после монтажа котла срезаются.

Площадки котла КЕ-25-14-225С расположены на местах, необходимых для обслуживания арматуры котла.

Рисунок 1.2 - Распределение нагрузок на фундамент котла КЕ-25-14-225С

Сепарационное устройство располагается в верхнем барабане. Первичная сепарация осуществляется в отбойных щитах с козырьками. Окончательно очищается пар от влаги горизонтальным жалюзийным сепаратором, расположенным на расстоянии 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями диаметром 8 мм.

Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м 2 , обеспечивающего подогрев воздуха до 145 0 С, и установленного следом за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м 2 .

Для сжигания каменных и бурых углей под котлом устанавливается механическая топка ТЧЗМ-2,7/5,6 которая состоит из чешуйчатой цепной решетки обратного хода и двух пневмомеханических забрасывателей с пластинчатым питателем ЗП-600. Активная площадь зеркала горения равна 13,4 м 2 . Топочные устройства ТЧЗМ-2,7/5,6 предназначены для сжигания каменных и бурых углей с максимальным размером куска до 50 мм и с содержанием мелочи 0-6 мм не более 50%. Допустимая влажность каменного угля не более 8%, бурого - не более 40%.

Решётка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, обеспечивающего регулирование 8 ступеней скорости движения в пределах 2,4-18 м/ч, или ПТБ-1200, который имеет бесступенчатое регулирование частоты вращения изменением числа оборотов двигателя постоянно тока. Скорость движения решетки с приводом ПТБ-1200 изменяется в пределах 0,92-18,4 м/ч.

Котел оборудован системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам диаметра 76х3 мм через заднюю стенку. Шесть сопл острого дутья диаметром 29 мм расположены в задней стенке топки на высоте 1150 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м 3 /ч и полным напором 3,8 кПа (380 кгс/м 2).

Котёл снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. Схема расположения арматуры котла представлена на рис. 1.3.

Котёл имеет два предохранительных клапана, один из которых контрольный. В котлах с пароперегревателем контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя.

На котле устанавливается один водоуказательный прибор прямого действия и два сниженных указателя уровня, из которых одни поставляется комплекте с котлом, а второй - с автоматикой. На верхнем барабане котла установлен манометр, а при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане размещается главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды и ввода химикатов. На заднем днище верхнего барабана на патрубке непрерывной продувки установлены запорный и регулирующий вентили. На днище нижнего барабана установлены вентиль и обратный клапан на патрубке прогрева, на патрубке периодической продувки установлены два запорных вентиля или запорный и регулирующий вентили.

Рисунок 1.3 - Схема расположения арматуры котла КЕ-25-14-225С: 1кп - Периодическая продувка; 2п - Насыщенный пар; 1к - Котловая вода; 1п - Питательная вода; 1кн - непрерывная продувка; 1ф - ввод фосфатов; 2но - отбор проб пара; 1ко - отбор проб воды; 2нс - пар на собственные нужды

На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлено по два запорных вентиля. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору.

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; на питательной линии, идущей через экономайзер, перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

Обмуровка топочных блоков котла состоит из слоя шамотобетона толщиной 25 мм по металлической сетке и известково-кремнеземистых плит толщиной 105 мм.

Обмуровка боковых стен конвективного блока котла состоит из плит толщиной 105 мм газоуплотнительной штукатурки из асбозуритосовелитовой мастики по сетке толщиной 17 мм.

Обмуровка задней стенки предусмотрена толщиной 100 мм. Материал обмуровки - асбовермикулитовые плиты.

Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ-2х6х7.

Нормы качества питательной воды и пара должны соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75. Солесодержание котловой воды первой ступени испарения не должно быть более 3000 мг/кг для котлов без пароперегревателя и не более 2000 мг/кг - для котлов с пароперегревателем. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика парового котла КЕ-25-14-225С

Паропроизводительность, т/ч
Давление пара, МПа (кгс/см2) абс.
Температура насыщенного (перегретого) пара, ОС
Температура питательной воды, ОС
Радиационная поверхность нагрева, м2
Конвективная поверхность нагрева, м2
Поверхность нагрева пароперегревателя, м2
Водяной объём котла, м3
Паровой объём котла, м3
КПД на буром угле, %
Внутренний диаметр барабанов, мм
Толщина стенки барабанов, мм
Длина цилиндрической части верхнего барабана, мм
Длина цилиндрической части нижнего барабана, мм
Габаритные размеры котла, мм
Число транспортабельных блоков, шт
Масса котла в объеме заводской, кг
Удельный расчетный расход условного топлива, кг/(т*ч-1)
	ТЧЗМ-2.7/5.6

Паровой котёл КЕ-25-14-225С производительностью 25 т/ч со слоевым топочным устройством выпускается ПО “Бийскэнергомаш” в соответствии с ТУ 108.778-89.

Котлы серии КЕ - это по сути современное продолжение котлов ДКВр. В основном это твердотопливные котлы с естественной циркуляцией, работающие на каменном и буром угле, а также многотопливные (лузга, щепа, древесные отходы и фрезерный торф). Исключением является котел КЕ-35-24 ГМ, работающий на жидком топливе.

Предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара для технологических нужд промышленных предприятий, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Котловая ячейка на базе котла КЕ состоит из блока котла, топочного устройства, экономайзера, арматуры, гарнитуры, устройства для подвода воздуха в топку, устройства для удаления отходящих газов. котел топливо сжигание отходы

Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку и камеру догорания, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога.

В котлах применена схема одноступенчатого испарения (зеркало испарения в верхнем барабане котла). Вода циркулирует следующим образом: питательная подогретая вода подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода поступает 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. По экранным трубам происходит естественный подъем пароводяной смеси в верхний барабан.

Котлы КЕ выпускаются следующих типоразмеров: КЕ 2,5-14КЕ 4-14КЕ 6,5-14КЕ 10-14КЕ 25-14КЕ 35-24 ГМ

Котлы КЕ, работающие на угле, оснащаются следующими видами топок: ПТЛ-РПК, ТЧЗМ, ТЛЗМ и ТЧМ.

Расшифровка типоразмера котла КЕ-25-24-350 С:

мощность 25 т пара/ч,

давление пара 2,5 МПа ,

температура перегретого пара 350 о С,

вид топлива: С - уголь.

Отличие многотопливных котлов КЕ от аналогичных котлов ДКВр - это наличие подсветки - дополнительной подпитки жидким топливом, для улучшения розжига и сохранения заданных характеристик котлоагрегата.

Многотопливные котлы КЕ работающие на лузге, щепе, древесных отходах и фрезерном топливе оснащаются топочным устройством с предтопком скоростного горения.

Расшифровка типоразмера котла КЕ 10-14 МТ-О:

мощность 10 т пара/ч,

давление пара 1,4 МПа,

вид топлива: МТ - многотопливные,

топочное устройство: О - предтопок скоростного горения.

Рис. 1.

Существуют разработки котловых ячеек на базе котла КЕ, работающих на бытовых отходах (мусоросжигающие).

Мусоросжигающий паровой котел КЕ-6,5-14-225 ТБО мощностью 6,5т пара/ч предназначен для сжигания несортированных твердых бытовых отходов (ТБО) в количестве 3 т/ч. Котел вырабатывает перегретый пар (возможен вариант выработки насыщенного пара) для обеспечения технологических нужд предприятия или для целей обеспечения отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

По сравнению с аналогичными котлами КЕ мусоросжигающий котел имеет значительно большие габаритные размеры:

Таблица 1

В топке котла с вращающейся валковой колосниковой решеткой сжигаются ТБО с теплотой сгорания от 800 ккал/кг (3,4 МДж) до 2500 ккал/кг (10,5 МДж). Для стабилизации горения влажных ТБО при теплоте сгорания ниже 1700 ккал/кг (6,8 МДж) над валковой решеткой установлены две газовые горелки Г-1,0К. Для увеличения паропроизводительности, стабилизации параметров пара и выработки пара при отсутствии и малом количестве ТБО установлены две горелки Г-1,0К.

Котел КЕ6,5-14-225ТБО - двухбарабанный вертикально-водотрубный, газоплотный с увеличенным (по сравнению с остальными котлами такого типа) конвективным пучком. Омывание конвективных поверхностей продольное. Радиационные и боковые поверхности нагрева выполнены в виде цельносварных панелей из труб.

Котел имеет два вертикальных газохода, образованных газоплотными панелями. В качестве хвостовой поверхности нагрева применен стальной экономайзер, выполненный в виде плоских змеевиков из труб.

Очистка поверхностей нагрева от отложений производится с помощью установки газоимпульсной очистки. Зола из бункеров под котлом удаляется специальной системой в шлаковыгружатель топки.

Валковая колосниковая решетка состоит из шести валков диам. 1,5 м, вращающихся со скоростью до 2 ч-1. ТБО в топку подаются специальным загрузчиком, приводимым в движение с помощью гидроцилиндров.

Начальная подсушка ТБО осуществляется на наклонной неподвижной колосниковой решетке, под которую подается горячий воздух, подогреваемый в отдельно стоящем муфеле за счет сжигания газа. Такой же воздух подается под первые два валка. Горячий воздух способствует полному выжигу и термическому обезвреживанию ТБО. Зола и шлак из топки удаляются шлаковыгружателем.

Очистка дымовых газов от выносимой пыли осуществляется в электрофильтре.

Котел изготовляется по ТУ 24.03.1533--89.

Техническая характеристика котла КЕ6,5-14-225ТБО

Паропроизводительность, т/ч 6,5

Давление пара, МПа (кгс/см 2) 1,4 (14)

Температура пара, °С 225

Площадь поверхностей нагрева, м 2:

радиационной 97,2

конвективной 253,9

пароперегревателя 25,1

Тип топочного устройства:

колосниковая валковая решетка,

газовые горелки Г-1,0К (5 шт)

Топливо: твердые бытовые отходы (ТБО)

Дополнительное топливо: газ, мазут

Влажность ТБО, % 20-60

Зольность ТБО, % До 35

Теплота сгорания ТБО, МДж/кг (ккал/кг) 3,4-10,5 (800-2500)

КПД котла, % 72,5

Температура уходящих газов, °С 250

Коэффициент избытка воздуха в топке 1,5-2,0

NОх 500/500 SОх 260/80 HCl 100/50 HF 15/2 Пыль 8000/30 Удельный расход дополнительного топлива, т у.т./ч ТБО, не более:

при влажности ТБО 60% 0,12

при влажности ТБО 40% 0,06

при влажности ТБО ниже 40% 0,0

Габаритные размеры котла с топкой, мм:

глубина 11050

ширина по осям колонн 4000

высота до оси барабана 18340

Задание

2. Расчет топлива по воздуху

3.2 Расчет теплообмена в топке

3.3 Расчет теплообмена в конвективной поверхности

3.4 Расчет экономайзера

4. Окончательный тепловой баланс

Библиографический список

Задание

Выполнить проект стационарного парового котла в соответствии со следующими данными:

тип котла КЕ-25-14С

полная производительность насыщенного пара, D , кг/с 6,94

рабочее давление (избыточное), Р , МПа 1,5

температура питательной воды:

до экономайзера, t пв1, ºС 90

за экономайзером, t пв2, ºС 170

температура воздуха, поступающего в топку:

до воздухоподогревателя, t в1, ºС 25

за воздухоподогревателем, t в2, ºС 180

топливо КУ - ДО

состав топлива: Сг = 76,9%

Нг = 5,4%г = 0,6%

Ог = 16,0%г = 1,1%

зольность топлива Ас = 23%

влажность топлива Wp = 7,5%

коэффициент избытка воздуха α = 1,28.

стационарный паровой котел тепловой

1. Характеристика котлоагрегата

Паровой котел КЕ-25-14С, с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками предназначен для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Топочная камера котлов серии КЕ образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 25 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 котле КЕ-25-14С 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.

Блок котла КЕ-25-14С, опирается 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 котла КЕ-25-14С устанавливается на уголках, приваренных вдоль камер боковых экранов по всей длине.

Для возможности перемещения элементов блоков котла КЕ-25-14С в заданном направлении часть опор выполнена подвижными. Они имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к раме.

Котлы КЕ с решеткой и экономайзером поставляются заказчику одним транспортабельным блоком. Он 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.

Паровой котел КЕ-25-14С оборудован стационарным устройством очистки поверхностей нагрева согласно проекту завода.

Паровой котёл КЕ-25-14С комплектуется топкой типа ЗП-РПК с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками.

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью W < 8 устанавливаются водяные экономайзеры.

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.

Котел КЕ-25-14 С оборудован 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 котла КЕ-25-14С, через патрубок для 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.

Паровой котел КЕ-25-14С обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. 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, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котлов типа КЕ 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.

1.1 Техническая характеристика котла КЕ-25-14С

Паропроизводительность D = 25 т/ч .

Давление Р = 24 кгс/см 2.

Температура пара t = (194÷225) ºС.

Радиационная (лучевоспринимающая) поверхность нагрева Н л = 92,1 м 2.

Конвективная поверхность нагрева Н к = 418 м 2.

Тип топочного устройства ТЧЗ-2700/5600.

Площадь зеркала горения 13,4 м 2.

Габаритные размеры котла (с площадками и лестницами):

длина 13,6 м ;

ширина 6,0 м ;

высота 6,0 м .

Масса котла 39212 кг.

2. Расчет топлива по воздуху

2.1 Определение количества продуктов сгорания

Расчет количества продуктов сгорания основан на стехиометрических соотношениях и выполняется с целью определения количества газов, образующихся при сгорании топлива заданного состава при заданном коэффициенте избытка воздуха. Все расчеты объема воздуха и продуктов сгорания ведутся на 1 кг топлива.

Ар = Ас (100 - Wр) /100,

Ар = 2,3∙ (100 - 7,5) /100 = 21,3%.

Так как по заданию задан элементарный состав горючей массы топлива, то необходимо пересчитать горючую массу в сухую.

Коэффициент пересчета горючей массы в рабочую

(100 - Wр - Ар) /100 = (100 - 7,5 - 21,3) /100 = 0,71.

Рабочая масса составляющих элементов топлива

Ср = 76,9 ∙ 0,71 = 54,6%, Нр = 5,4 ∙ 0,71 = 3,9%,р = 0,6 ∙ 0,71 = 0,5%,

Ор = 16,0 ∙ 0,71 = 11,4%,р = 1,1 ∙ 0,71 = 0,8%.

Проверка:

р + Нр + Sр + Ор + Nр + Ар + Wр = 100%,

6 + 3,9 + 0,5 + 11,4 + 0,8 + 21,3 + 7,5 = 100%.

Теоретически необходимое количество сухого воздуха

o = 0,089 (Cp + 0,375Sр) + 0,267Нp - 0,033Оp; о = 0,089∙ (54,6 + 0,375 ∙ 0,5) + 0,267 ∙ 3,9 - 0,033 ∙ 11,4 = 5,54 м 3/кг.

Объем трехатомных газов

V = 0,01866 (Ср + 0,375Sр); = 0,01866∙ (54,6 + 0,375 ∙ 0,5) = 1,02 м 3/кг.

Теоретический объем азота

0,79Vo + 0,008Np; V = 0,79 ∙ 5,54 + 0,008 ∙ 0,8 = 4,38 м 3/кг.

Теоретический объем водяных паров

0,112Нр + 0,0124Wр + 0,016Vо; = 0,112 ∙ 3,9 + 0,0124 ∙ 7,5 + 0,016 ∙ 5,54 = 0,61 м 3/кг.

Теоретическое количество влажного воздуха

овл = V + 0,016Vо; (2.8), V = 0,61 + 0,016 ∙ 5,54 = 0,70 м 3/кг.

Избыточный объем воздуха

и = (α - 1) Vо; и = 0,28 ∙ 5,54 = 1,55 м 3/кг.

Полный объем продуктов сгорания

г = V+ V + V+ Vи; г = 1,02 + 4,38 + 0,61 + 1,55 = 7,56 м 3/кг.

Объемная доля трехатомных газов

V/Vг; = 1,02/7,56 = 0,135.

Объемная доля водяных паров

V/Vг; r = 0,70/7,56 = 0,093.

Суммарная доля водяных паров и трехатомных газов

п = r+ r,п = 0,093 + 0,135 = 0,228.

Давление в топке котла принимаем равным Рт = 0,1 МПа.

Парциальное давление трехатомных газов

Р= 0,135 ∙ 0,1 = 0,014 МПа .

Парциальное давление водяных паров

Р = 0,093 ∙ 0,1 = 0,009 МПа .

Суммарное парциальное давление

Рп = Р+ Р; Рп = 0,014 + 0,009 = 0,023 МПа.

2.2 Определение энтальпии продуктов сгорания

Дымовые газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, в рабочем процессе парового котла являются теплоносителем. Количество теплоты, отдаваемое газами, удобно рассчитывать по изменению энтальпии дымовых газов.

Энтальпией дымовых газов по какой-либо температуре называется количество теплоты, расходуемое на нагрев газов, полученных от сгорания одного килограмма топлива от 0º до этой температуры при постоянном давлении газов в топке.

Энтальпию продуктов сгорания определяем в диапазоне температур 0…2200ºС с интервалом в 100ºС. Расчет ведем в табличной форме (табл.2.1).

Исходными данными для расчета являются объемы газов, составляющих продукты сгорания, их объемные изобарные теплоемкости, коэффициент избытка воздуха и температура газов.

Средние изобарные теплоемкости газов берем из справочных таблиц.

Теоретическое количество газов определяем по формуле

I = ΣVct =VC+ VC + VC) t .

Теоретическую энтальпию влажного воздуха определяем по формуле

VoCввt .

г = I + (α - 1) I.

Таблица 2.1 Расчет энтальпии продуктов сгорания

t ºСV= 1,02 м 3/кг V= 4,38 м 3/кг V= 0,61 м 3/кг Io, кДж/кг Влажный воздух (α - 1) Ioвв, кДж/кг Iг, кДж/кг СRO2, кДж/ (м 3∙К) V RO2СRO2, кДж/ (м 3∙К) СN, кДж/ (м 3∙К) VoNСN, кДж/ (м 3∙К) СH2O, кДж/ (м 3∙К) Vo H2OСH2O, кДж/ (м 3∙К) Свв, кДж/ (м 3∙К) Ioвв, кДж/кг 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 22001,599 1,700 1,787 1,822 1,929 1,988 2,041 2,088 2,131 2,169 2, 203 2,234 2,263 2,289 2,313 2,335 2,355 2,374 2,391 2,407 2,422 2,435 2,4481,631 1,734 1,823 1,920 1,968 2,028 2,082 2,130 2,174 2,212 2,247 2,279 2,308 2,335 2,359 2,382 2,402 2,421 2,439 2,455 2,470 2,484 2,4971,294 1,295 1,299 1,306 1,316 1,327 1,340 1,353 1,367 1,379 1,391 1,403 1,414 1,425 1,434 1,444 1,452 1,461 1,469 1,475 1,482 1,489 1,4955,668 5,672 5,690 5,720 5,764 5,812 5,869 5,926 5,987 6,040 6,093 6,145 6, 193 6,242 6,281 6,325 6,360 6,399 6,434 6,461 6,491 6,522 6,5481,494 1,505 1,522 1,542 1,566 1,589 1,614 1,641 1,668 1,695 1,722 1,750 1,776 1,802 1,828 1,852 1,876 1,899 1,921 1,942 1,962 1,982 2,0000,911 0,918 0,928 0,941 0,955 0,969 0,985 1,001 1,017 1,034 1,050 1,068 1,083 1,099 1,115 1,130 1,144 1,158 1,182 1,185 1, 197 1, 209 1,2200 832 1688 2574 3475 4405 5362 6340 7342 8357 9390 10441 11501 12579 13657 14756 15850 16963 18081 19192 20316 21452 225831,318 1,324 1,331 1,342 1,354 1,368 1,382 1,397 1,414 1,424 1,437 1,449 1,461 1,472 1,483 1,492 1,501 1,510 1,517 1,525 1,532 1,539 1,5460 733 1475 2230 3000 3789 4594 5418 6267 7100 7961 8830 9713 10601 11502 12399 13305 14221 15128 16052 16975 17905 188430 205 413 624 840 1061 1286 1517 1755 1988 2229 2472 2720 2968 3221 3472 3725 3982 4236 4495 4753 5013 52760 1037 2101 3198 4315 5466 6648 7857 9097 10345 11619 12913 14221 15547 16878 18228 19575 20945 22317 23687 25069 26465 27859

Теоретическую энтальпию влажного воздуха определяем по формуле

I = VoCввt .

Энтальпию газов определяем по формуле

г = I + (α - 1) I.

По результатам расчетов (табл.2.1) строим диаграмму зависимости энтальпии газов I 1 от их температуры t (рис.2.1).

Рис.2.1 - Диаграмма зависимости энтальпии газов от их температуры

3. Поверочный тепловой расчет

3.1 Предварительный тепловой баланс

При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котел, называют располагаемой теплотой. Между теплотой, поступившей в котел и покинувшей его, должно существовать равенство (баланс). Теплота, покинувшая котел, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара заданных параметров.

Тепловой баланс котла составляется применительно к одному килограмму топлива при установившемся (стационарном) режиме работы котла.

Низшую теплота сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле Менделеева:

нр = 339Ср + 1030Нр - 109 (Ор - Sр) - 25Wр,нр = 339 ∙ 54,6 + 1030 ∙ 3,9 - 109∙ (11,4 - 0,5) - 25 ∙ 7,5 = 21151 кДж/кг.

Коэффициент полезного действия котла (принимаем по прототипу)

η" = 92%.

КЕ-25-14 С - паровой твердотопливный котел с естественной циркуляцией со слоевыми механическими топками. Используется для выработки насыщенного пара температурой 194 °С на технологические нужды промышленных предприятий, а так же в системах отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. Состоит из двух барабанов - верхнего и нижнего, экранированной топочной камеры и конвективного пучка. Котел может поставляться тремя транспортабельными блоками с запорной арматурой и гарнитурой в пределах котла, лестницами и площадками.

Технические характеристики котла КЕ-25-14 С

Наименование показателя	Значение
Тип котла	Паровой
Вид расчетного топлива	Каменный уголь, бурый уголь
Паропроиз-ть, т/ч	25
Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см 2)	1,3 (13,0)
Температура пара на выходе, °С	насыщенный, 194
Температура питательной воды, °С	100
Расчетный КПД, %	86
Расход расчетного топлива, кг/ч	3116
Расход расчетного топлива (2), кг/ч	5492
Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм	5350x3214x3992/ 5910x3220x2940/ 5910x3220x3310
Габариты компоновки, LxBxH, мм	12640х5622х7660
Масса транспортабельного блока котла, кг	15998 / 4450 / 4348

Комплектация парового котла КЕ-25-14

Устройство и принципы работы КЕ-25-14 С (КЕ-25-14С-О)

У котлов КЕ-25-14С(ТЧЗМ) диаметр нижнего и верхнего барабанов составляет 1000 мм. Межцентровое расстояние установки барабанов - 2750 мм.

На задних днищах верхних и нижних барабанов, а также на переднем днище верхнего барабана размещены лазы для внутреннего осмотра котла.

Для котлов КЕ-25-14С(ТЧЗМ) применяется двухступенчатая схема испарения.

Пароперегреватели устанавливаются в начале конвективного пучка. Насыщенный пар направляется в первую часть коллектора из верхнего барабана по пароперепускным трубам. Выход перегретого пара осуществляется из второй части верхнего коллектора.

Для сжигания топлива котёл снабжается топочным устройством типа ТЧЗМ с пневмомеханическими забрасывателями и чешуйчатой цепной решёткой.

Котёл КЕ-25-14С(ТЧЗМ) снабжён устройством возврата уноса, возвращающего в топку для дожигания, оседающий в газоходе, унос. В топочных камерах струи острого дутья образуют газовые вихри в вертикальной плоскости, способствующие сепарации и многократной циркуляции уноса, что ведёт к уменьшению химического недожога и улучшению выгорания мелочи во взвешенном состоянии.

Котёл комплектуется необходимым количеством арматуры и контрольно-измерительными приборами.

Основные площадки, необходимые для обслуживания арматуры котла:

Боковые площадки – обслуживание водоуказательных приборов, предохранительных клапанов, запорной арматуры на верхнем барабане;

Площадки на задней стенке – обслуживание продувочной линии, доступ в верхний барабан при ремонте котла.

Перевод парового котла КЕ-25-14С(ТЧЗМ) в водогрейный режим позволяет, кроме повышения производительности котельных установок и уменьшения затрат на собственные нужды, связанные с эксплуатацией питательных насосов, теплообменников сетевой воды и оборудования непрерывной продувки, а также сокращения расходов на подготовку воды, существенно снижать расход топлива.

Среднеэксплуатационный КПД котлоагрегата, использованного в качестве водогрейного, повышается на 2,0-2,5%.

Конструктивные особенности парового котла КЕ-25-14 С

Особенностью конструкции котла КЕ-25-14С(ТЧЗМ) является разделение топочной камеры по глубине на два блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Для увеличения проходного сечения верхние камеры боковых экранов на входе в пучок расположены ассиметрично относительно оси котла.

Блок конвективного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) является третьим постановочным блоком.

Котёл КЕ-25-14С(ТЧЗМ) является пролетного типа, т.е. движение газов осуществляется «напрямую» без поворотов. На задней стенке котла расположено окно для выхода газов.

У котла КЕ-25-14С(ТЧЗМ) применяется двухступенчатая схема испарения.

Для второй ступени испарения выделены трубы правого бокового экрана заднего топочного блока. В верхнем барабане устанавливается плотная поперечная перегородка на расстоянии 1245 мм от переднего торца. Из верхнего барабана вода по двум опускным необогреваемым трубам опускается в нижний коллектор правого бокового экрана и поступает по двум трубам в паровой объём между боковой поверхностью барабана и вертикальной стенкой, где и происходит предварительное разделение пара и воды.

Сепарационные устройства второй ступени состоят из четырёх пакетов жалюзийно-дроссельной стенки и занимают 1200 мм передней части барабана.

Через гидрозатвор вода отводится в водяной объём отсека, а пар проходит через жалюзийно-дроссельную стенку в паровое пространство ступени. Жалюзийно-дроссельная стенка обеспечивает выравнивание потока по длине барабана и изменение направления пара, что способствует дополнительной его сепарации. Для окончательной очистки от влаги пар проходит через перепускное окно над поперечной перегородкой в паровой объем чистого отсека.

Сжигание твёрдого топлива в котлах осуществляется в топке ТЧЗМ, состоящей из чешуйчатой решётки обратного хода и двух пневмомеханических забрасывателей с пластинчатым питателем.

Для дожигания уноса, выпадающего в конвективном пучке, котлы оборудованы системой возврата уноса и острого дутья. Воздух в систему податёся от высоконапорного вентилятора.

Котёл КЕ-25-14С(ТЧЗМ) снабжён двумя предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.

Котёл КЕ-25-14С(ТЧЗМ) оборудован водоуказательным прибором прямого действия и двумя сниженными указателями уровня, один из которых поставляется комплектно с котлом, второй – с автоматикой.

Котёл КЕ-25-14С(ТЧЗМ) поставляется заказчику тремя транспортабельными блоками (два топочных и один конвективный блоки без обшивки и изоляции) либо котел россыпью (по требованию) в комплекте с арматурой и гарнитурой в пределах котла, лестницами и площадками, пароперегревателем (по требованию). Изоляционные и обмуровочные материалы в комплект поставки не входят.

Котлы КЕ предназначены для работы на твердом топливо со слоевыми механическими топками и вырабатывают насыщенный или перегретый пар, используемый на технологические нужды промышленных предприятий, для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. По паропроизводительности котлы КЕ этого типа выпускаются 2,5; 4,0; 6,5 и 10 т/ч и объединены единой конструктивной схемой (рис. 11).

Верхний и нижний барабаны котла диаметром 1000 м размещаются друг над другом в вертикальной плоскости, они объединены трубами конвективного пучка, которые крепятся в барабанах вальцовкой. Грубы конвективного пучка установлены с шагами вдоль барабана 90 мм и поперечными 110 мм (по середине пучка 120 мм). Ширина боковых пазух 195-387 мм. Топочиая камера образована плотными боковыми экранами. Боковые экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка объе динены общими нижними коллекторами по всей длине котла. Верхние концы труб боковых экранов и боковых рядов труб конвективного пучка присоединены непосредственно к верхнему барабану. Фронтовая и задняя стенки топочной камеры выполнены из огнеупорного кирпича. С правой стороны задней стенки топочной камеры имеется окно, через которое продукты сгорания поступают в камеру догорания и далее в конвективный пучок. Под камеры догорания выполнен с уклоном в сторону топки с 1 см. чтобы попадающие в камеру догорания куски топлива скатывались па решетку. Топочные газы из камеры догорания поступают в конвективный пучок, который проходят с разворотом в горизонтальной плоскости, осуществляемым шамотной и чугунной перегородками.

Питательная вода, подогретая в водяном экономайзере, подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе и по задним трубам конвективного пучка сливается в нижний барабан. Передняя часть конвективного пучка является подъемной (кипятильной). Питание нижних коллекторов экранов и ограждающих стен конвективного пучка осуществляется по перепускным трубам из нижнего барабана и по опускным стоякам, расположенным на фронте котла. Пароводяная смесь поступает в верхний барабан под уровень воды, через которую происходит барботаж. В паровом пространстве верхнего барабана расположено сепарационное устройство, пройдя которое, пар направляется в паропровод. Конструктивная схема котлов КЕ напоминает схему котлов типа ДКВР. Особенностью котлов КЕ является наличие плотных боковых экранов и ограждающих стен конвективного пучка из труб 051X2,5 мм, расположенных с шагом 58 мм, которые в нижней части объединены коллекторами по всей длине котла.

Применение плотных экранов позволило отказаться от тяжелой обмуровки на боковых стенах и заменить ее натрубной изоляцией. Натрубная изоляция состоит из выполняемого по металлической сетке слоя шамотобетона толщиной 25 мм и нескольких слоев изоляционных плит общей толщиной 100 мм. Снаружи изоляция закрывается металлической обшивкой толщиной 2 мм, привариваемой к каркасу.Все котлы КЕ поставляются заводом-изготовителем без топочного устройства, экономайзера и обмуровки (изоляции) одним транспортабельным блоком.

котлы КЕ оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос из зольников возвращается эжекторами в топку на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу этой системы. Воздух острого дутья И в систему возврата уноса подается высоконапориым вентилятором производительностью 1000 м 3 /ч. Острое дутье осуществляется в топку через заднюю стенку топочной камеры.

На котлах типа Е(КЕ) паропроизводительностью 4,0; 6,5 и 10,0 т/ч, работающих на каменных и бурых углях, применяются топки с пневмомеханическими забрасывателями и моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода типа TJ13M. В котлах паропроизводительностью 2,5 т/ч применяются топочные устройства с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками (ЗП-РПК).

Техническая характеристика котлов КЕ приведена в табл. 9.

Котел Е-25-14Р (КЕ-25-14С) спроектирован с учетом недостатков котла ДКВР-20 и поставляется тремя блоками: два топочных блока и блок конвективного пучка. Степень экранирования топочной камеры 0,8. Трубы всех экранов объединены верхними и нижними коллекторами, выполненными из труб 219X8 мм. Каждый из боковых экранов (левый и правый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Асимметричное относительно оси котла расположение верхних коллекторов боковых экранов принято для увеличения проходного сечения газохода на входе в конвективный пучок. Трубы заднего экрана отделяют от топочной камеры камеру догорания, которая отделяется от топки перегородкой толщиной 65 мм из слоя огнеупорного кирпича, укладываемого на наклонном участке труб.

Лучшая циркуляция воды во фронтовом экране обеспечивается за счет трех рециркуляционных труб 89 X 4 мм. Объем топочной камеры составляет 61,67 м 3 . Все поверхности нагрева котла выполнены из труб 51X2,5 мм.

Конвективный блок образован верхним и нижним барабанами, объединенными трубным пучком. Завод-изготовитель отказался от пазух в конвективном пучке для размещения пароперегревателя, что улучшило условия омывания труб газами. В отличие от котла ДКВР-20 длина барабанов различна: верхнего - 7000 мм, нижнего - 5500 мм. Диаметры и толщины стенок барабанов, фасоны труб конвективного пучка (за исключением наружных боковых рядов) унифицированы с котлами типа ДКВР Продольный шаг труб в пучке принят 95 мм, поперечный 110 мм (для увеличения проходного сечения на входе в пучок частично перекрытый потолком топочной камеры). На входе в трубный пучок первые три ряда труб установлены с шахматным расположением, с поперечным шагом 220 мм. В случае применения пароперегреватель размещается вместо испарительных труб за их первыми пятью рядами. Пароперегреватель изготавливается из труб 32X3 мм. размещенных с поперечным шагом 70 мм и с продольным 75 мм, которые присоединяются к камерам 159 X 6 мм.
Очистка пара от влаги производится в сепарациоином устройстве, состоящем из отбойных щитов и козырьков, осушающих пар, и окончательно - в горизонтальном жалюзийном сепараторе. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается расположенным перед ним дырчатым листом с отверстиями диаметром 8 мм.

В котле применены одноходовой (по воздуху) воздухоподогрева тель с поверхностью нагрева 228 м 2 , в котором воздух подогревается до 145 °С, и установленный за ним чугунный экономайзер с поверхностью нагрева 646 м 2 .

При работе на каменных и бурых углях применяется топочное устройство ТЧЗ-2,7/5,6 состоящее из чешуйчатой цепной решетки обратного хода и двух пневмомеханических забрасывателей с пластинчатым питателем.