Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла БКЗ-75-39

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ

Имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

 

Теплоэнергетический факультет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

Оценка за проект:

Члены комиссии:

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине: «Котельные установки и парогенераторы»

на тему: Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла

140104. 000 000. 008 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент        Савкин А.В.

Группа        Т-36022

Преподаватель      Павлюк Е.Ю.

 

 

 

 

 

 

г. Екатеринбург

2009 г.

Содержание

• Задание на курсовой проект..........................................................................3
• Описание котла...............................................................................................4
• Объемы газов, объемные доли трехатомных газов.....................................6
• Энтальпии продуктов сгорания.....................................................................7
• Составление теплового баланса, расчет расхода топлива...........................8
• Расчёт топочной камеры...............................................................................10
• Расчет фестона...............................................................................................13
• Расчет пароперегревателя.............................................................................15
• Расчет первой части пароперегревателя.....................................................17
• Расчет второй части пароперегревателя.....................................................19
• Расчет второй ступени водяного экономайзера.........................................21
• Расчет второй ступени воздухоподогревателя...........................................24
• Расчет первой ступени водяного экономайзера.........................................27
• Расчет первой ступени воздухоподогревателя...........................................29
• Аэродинамический расчет............................................................................32
• Плотность дымовых газов.............................................................................32
• Расчет газового тракта...................................................................................33
• Расчет воздушного тракта.............................................................................38
• Список литературы........................................................................................40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовой проект

 

Выполнить поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла

Тип кота: БКЗ-75-39

Паропроизводительность: D=75т/ч

Давление перегретого  пара: P=4,0 МПа

Температура перегретого  пара: t_пп = 430⁰С

Температура питательной  воды: t_пв = 135⁰С

Топливо: Донецкий Д

 

   Характеристики  топлива:

Состав топлива, %:

W^р=13

A^р=27,8

S^р=44,1

C^р=3,3

H^р=0,9

N^р=2,9

O^р=8

 

Низшая теплота сгорания Q_н^р=17250 кДж/кг

Выход летучих на горючую  массу V^daf=43%

 

  Объемы воздуха  и продуктов сгорания топлива,  м³/кг:

V_в⁰=4,625

V_RO2⁰=0,843

V_H2O⁰=0,602

V_N2⁰=3,661

V_г⁰=5,106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание котла

Котел БКЗ-75-39ФБ предназначен для получения перегретого пара, используемого в промышленности, строительстве, на транспорте, в коммунальном, сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды, отопление, вентиляцию, а также для малых электростанций.

Паровой котел БКЗ-75-39ФБ рассчитан на работу на бурых, каменных углях, торфе. Котел работает на уравновешенной тяге.

Вертикально-водотрубный  однобарабанный котел с естественной циркуляцией выполнен по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева. Диапазон изменения паропроизводительности 70-100% от номинальной. Топочная камера с твердым шлакоудалением экранирована трубами ø 60х3 мм. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части камеры трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон.

Для сжигания каменных углей  топочная камера котла БКЗ-75-39ФБ оборудуется тремя пылеугольными вихревыми горелками, расположенными соосно по две встречно на боковых стенах.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм с толщиной стенки 40 мм выполняется из стали 20К. В барабане имеется отсек первой ступени испарения и два отсека второй ступени испарения по торцам барабана, оборудованные внутрибарабанными циклонами. Третья ступень испарения состоит из двух выносных циклонов с диаметром 337 мм. Пар из циклонов поступает в барабан.

Качество питательной  воды должно соответствовать требованиям ГОСТ 20995-75. При работе с продувкой, равной 5% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать по общему солесодержанию 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней ступени испарения до 6000 мг/кг и в чистом отсеке – до 1000 мг/кг.

Пароперегреватель –  конвективный, змеевиковый, вертикальный с коридорным расположением труб ø 38х3 мм (сталь 20); выполнен из двух блоков, расположенных за фестоном в поворотном газоходе между топкой и конвективным газоходом. Температура перегрева пара регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя.

Водяной экономайзер  – кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, выполнен из труб ø 32х3 мм - расположение труб – шахматное. Водяной экономайзер состоит из 2-х ступеней, смонтированных "в рассечку" с воздухоподогревателем. Первая ступень по ходу воды выполнена из двух блоков, вторая - из одного.

Трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа выполнен из труб ø 40х1,6 мм, имеет четыре хода по воздушной стороне. Состоит из трех блоков.

Котел оборудован устройством  для дробевой очистки труб поверхностей нагрева водяного экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя.

Каркас котла –  металлический, сварной конструкции, с обшивкой. Обмуровка – трехслойная, выполнена из плит облегченного типа, закрепленных на каркасе котла. Толщина обмуровки составляет 265 мм, в местах не закрытых трубами,- 320 мм.

Котел снабжен всей необходимой регулирующей запорной арматурой, устройствами для контроля температуры и давления пара и уровня воды в барабане.

Для удобства обслуживания и ремонта котел оборудован помостами  и лестницами, а топочная камера и конвективные газоходы – лазами и гляделками.

Котел БКЗ-75-39ФБ изготавливается производственным объединением «Белгородский завод энергетического машиностроения» в соответствии с ОСТ 24.030.46 – 74 и поставляется транспортабельными блоками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Объемы газов, объемные доли трехатомных газов

Рассчитываемая  величина	Размер- ность	Топка, фестон	пп1	пп2	вэк2	взп2	вэк1	взп1
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью, α	-	1,2	1,215	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Средний коэффициент избытка воздуха, αср	-	1,2	1,2075	1,2225	1,24	1,265	1,29	1,315
Объем водяных паров, V(H2O)	м3/кг	0,617	0,617	0,619	0,620	0,622	0,624	0,625
Объем продуктов сгорания, Vг	м3/кг	6,046	6,082	6,152	6,234	6,352	6,469	6,587
Объемная доля трехатомных газов, r(R2O)	-	0,139	0,139	0,137	0,135	0,133	0,130	0,128
Объемная доля водяных паров, r(H2O)	-	0,102	0,101	0,101	0,1
Суммарная объемная доля излучающих газов, rп	-	0,241	0,240	0,238	0,235
Концентрация золы μ=Ар*αун/(100*Gг)	кг/кг	0,033	0,033	0,033	0,032

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Энтальпии продуктов  сгорания

t,˚С	I0г, кДж/кг	I0в, кДж/кг	Iзл, кДж/кг	α=1,2	α=1,215	α=1,23	α=1,25	α=1,28	α=1,3	α=1,33
				I	I	I	I	I	I	I
100	711,7	613,8	21,3	855,8	865,0	874,2	886,5	904,9	917,2	935,6
200	1442,1	1235,0	44,7	1733,8	1752,3	1770,8	1795,5	1832,6	1857,3	1894,3
300	2195,9	1864,0	69,7	2638,4	2666,4	2694,4	2731,6	2787,6	2824,8	2880,8
400	2967,9	2506,9	95,1	3564,4	3602,0	3639,6	3689,7	3764,9	3815,1	3890,3
500	3762,9	3168,3	121	4517,5	4565,1	4612,6	4675,9	4771,0	4834,4	4929,4
600	4579,5	3839,0	147,9	5495,2	5552,8	5610,4	5687,1	5802,3	5879,1	5994,3
700	5415,8	4528,1	174,8	6496,2	6564,1	6632,1	6722,6	6858,5	6949,0	7084,9
800	6266,5	5221,9	202,6	7513,5	7591,8	7670,1	7774,6	7931,2	8035,7	8192,3
900	7137,6	5934,2	231,1	8555,5	8644,5	8733,5	8852,2	9030,3	9148,9	9327,0
1000	8021,5	6651,1	259,9	9611,6	9711,4	9811,1	9944,1	10143,7	10276,7	10476,2
1100	8909,8	7377,3	289,7	10675,0	10785,7	10896,3	11043,9	11265,2	11412,7	11634,1
1200	9816,7	8112,7	318,5	11757,7	11879,4
1300	10705,4	8852,8	359,4	12835,3	12001,1
1400	11626,8	9602,1	418,1	13965,3
1500	12556,7	10356,0	464,6	15092,4
1600	13493,7	11114,5	495,5	16212,0
1700	14441,2	11873,1	545,1	17360,9
1800	15391,7	12636,2	577,3	18496,2
1900	16344,0	13408,7	630,4	19656,1
2000	17303,1	14181,1	663,4	20802,8
2100	18267,4	14958,1		21259,0
2200	19232,9	15735,2		22379,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составление теплового  баланса, расчет расхода топлива.

Рассчитываемая величина	Обозначение		Размерность	Формула или обоснование	Расчёт	Значение
Располагаемое тепло топлива	Qpp		кДж/кг			17250,00
Низшая теплота сгорания	Qрн		кДж/кг			17250,00
Температура уходящих газов	υ ух		оС	принимается		131,00
Энтальпия  уходящих газов	I ух		кДж/кг	по таблице 2		1232,78
Температура холодного воздуха	t хв		оС	принимается		30,00
Энтальпия холодного воздуха	I хв		кДж/кг	по таблице 2		184,13
Потери:
от химической неполноты сгорания	q 3		%	табл. 18 [1]		0,00
от механической неполноты сгорания	q 4		%	табл. 18 [1]		1,50
с уходящими газами	q 2		%	((I ух-a ух*Io xв)*(100-q 4))/Qpp	((1232,78-1,33*184,13)*(100-1,5))/17250	5,64
в окружающую среду	q 5		%	рис. 5.1 [1]		0,80
Потери с физическим теплом шлаков	q6		%	ашл(сt)шлАр/Qрр	Ар<Qнр/400	0,00
сумма тепловых потерь	∑q		%	q 2+q 3+q 5+q 6	1,5+5,64+0,8	7,94
КПД КА	h ка		%	100-∑q	100-7,94	92,06
Расход первичного пара	D пп		кг/с	задано		20,83
Давление п/пара за КА	Р п		МПа	задано		40,00
Температура там же	t пп		0С	задано		430,00
Энтальпия перегретого пара	i пп		кДж/кг	по таблице  свойств воды и пара		3285,00
Давление пит. воды	Р пв		МПа	задано		40,00
Тем-ра пит. воды	t пв		0С	задано		135,00
Энтальпия питательной воды	i пв		кДж/кг	по таблице свойств  воды и пара		570,00
Энтальпия котловой воды	i'		кДж/кг	по таблице свойств  воды и пара		1087,00
Полный расход топлива	В		кг/с	(Dпп(iпп-iпв)+Dпр(i'-iпв))/(Qрр*ήка)	(20,83*(3285-570)+0,05*20,83*(1087-570))/(17250*0,9206)	3,60
Расчетный расход топлива	Вр		кг/с	В(1-q4*0,01)		3,54
Коэф. сохранения тепла	φ		-	1-q 5/(η ка+q 5)	1-0,8/ (0,92+0,8)	0,99