Паровой котел ДЕ 6,5-14 ГМ
Обмуровочные и изоляционные
материалы заводом не поставляются.
Для уменьшения присосов снаружи
изоляция покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая
приваривается к обвязочному каркасу.
Опорная рама воспринимает нагрузку
от элементов котла, работающих под давлением котловой воды, а также обвязочного
каркаса над трубной изоляции и обшивки.
Нагрузка от элементов котла,
работающих под давлением, и котловой воды передается на опорную раму через
нижний барабан.
Для установки нижнего барабана в
конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечная балка с
опорными подушками, а также опоры – две справа от барабана (со стороны топки)
на поперечных балках и слева от барабана на продольной балке и две слева от барабана
на продольной балке.
Нижний барабан на фронте котла
закрепляется неподвижно посредством приварки барабана к подушке поперечной
балки опорной рамы и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта
котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. На заднем днище нижнего
барабана устанавливается репер для контроля за перемещением барабана (котла).
Установка реперов для контроля за тепловым расширением котлов в вертикальном и
поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает
свободное тепловое перемещение в этих направлениях.
Для сжигания топочного мазута и
природного газа на котлах устанавливаются газомазутные горелки ГМ завода
«Ильмарине» (г. Таллинн).
Основными узлами горелок типа ГМ
являются: газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха,
форсуночный узел с основной и резервной паромеханической форсункой и захлопками
для закрывания форсуночного клапана при снятии форсунок.
На фронте горелки предусмотрена
установка смотрового окна это запально-защитное устройство ЗЗУ-4, которое в
комплект горелки не входит и поставляется по отдельным заказам.
Котлы являются сейсмостойкими при
сейсмическом воздействии интенсивностью до 9 баллов ( по шкале MSK-64)
включительно.
Каждый котел комплектуется двумя
пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.
На котлах без пароперегревателя оба
клапана устанавливаются на верхнем барабане котла, и любой из них может быть
контрольным. Предохранительные клапаны подбираются заводом – изготовителем котла,
поставляются комплектно с котлом и имеют свой паспорт.
На котлах предусматриваются два
водоуказательных прибора прямого действия, которые присоединяются к трубкам,
идущим из парового и водяного объемов верхнего барабана.
Котлы комплектуются необходимым
количеством манометром, дренажной и сливной арматурой. Арматура и контрольно –
измерительные приборы устанавливаются согласно схеме арматуры, приведенной в
чертежах общего вида котлов. Котлы должны быть снабжены необходимыми приборами
безопасности согласно правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и
водогрейных котлов.
2. Расчет процесса
горения
2.1 Общие сведения
Производится
поверочный расчет из выбранного котлоагрегата ДЕ 6,5 -14.
Основные
характеристики котлоагрегата:
1.
Номинальная
паропроизводительность – 6,5 т/час,
2.
Избыточное
давление насыщенного пара – 1,3 МПа.
В
качестве топлива используется природный газ газопровода “Джаркак – Ташкент” со
следующим объемным составом (%).
CH4 (Метан) – 95,5
C2H6 (Этан) – 2,7
C3H8 (Пропан) – 0,4
C4H10 (Бутан) – 0,2
C5H12 (Пентан) – 0,1
N2 (Азот) – 1,0
CO2 (Диоксид углерода) – 0,1
Низшая теплота сгорания газа Qнр=36680 кДж/м3,
Температура уходящих газов tух=101°С.
2.2
Расчет
объемов воздуха и продуктов сгорания
Все
расчеты выполняются по формулам с источника (1).
2.2.1
Определяем
теоретический объем воздуха V0, м3/м3,
необходимого для полного сгорания при сжигании газа:
V0=0,0476 [0,5 СО+0,5Н2+1,5Н2S+∑(m
+)СmНn-О2]
Где: m – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
V0=0,0476[(1+)95,5+(2+)2,7+(3+ )0,4+(4+ )0,2+(5+ )0,1]=
=0,0476[191+8,1+2,4+1,3+0,8]=9,7
2.2.2 Определяем теоретический объем азота V0N2,
м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа:
V0N2=0,79 V0
+
V0N2=0,79 * 9,7+=7,7
2.2.3 Определяем объём трехатомных газов VRO2, м3/м3, в продуктах сгорания
при сжигании газа:
VRO2=0,01(СО2+СО+Н2S+∑
m СmНn).
VRO2=0,01(0,1+(1*95,5+2*2,7+3*0,4+4*0,2+5*0,1)=1,035
2.2.4 Определяем теоретический объём водяных паров V0H2O, м3/м3, в продуктах сгорания
при сжигании газа:
V0H2O=0,01(Н2S+Н2+∑ СmНn+0,124dг.тл)+0,0161
V0
где: dг.тл –
влагосодержание газообразного топлива, отнесенного к 1 м3 сухого
газа, г/м3, dг.тл =10
V0H2O=0,01( *95,5+ *2,7+ *0,4+ *0,2+ *0,1+0,124*10)+
+0,0161*9,7=2,195
2.2.5 Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе для каждой
поверхности нагрева.
где: a′–
коэффициент избытка воздуха перед газохода;
a″– коэффициент избытка воздуха после газохода.
a″ = a′+ Da
где:
Da
– присос воздуха в поверхность нагрева,
По
таблице 3,1 источник 1 для котла ДЕ 6,5 -14 присос воздуха составляет:
-
топка DaТ
=0,05
(α”т=1,1)
-
первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева Da1кп=0,05
(α”1кп=1,15)
-
второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева Da2кп=0,1
(α”2кп=1,25)
-
водяной экономайзер (чугунный) Daвэ=0,08
(α”вэ =1,35)
Средний
коэффициент избытка воздуха:
- топка
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
- водяной экономайзер
Определяем избыточное количество воздуха Vвизб, м3/м3, для каждого газохода:
Vвизб = V0 (aср –1)
- топка
Vвизб (т)= 9,7(1,075
–1)=0,73
- первый котельный пучок конвективной
поверхности нагрева
Vвизб(1кп) = 9,7 (1,125 –1)=1,2
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
Vвизб(2кп) = 9,7(1,2 –1)=1,94
- водяной экономайзер
Vвизб(вэ) = 9,7 (1,3 –1)=2,91
2.27 Определяем действительный объём водяных паров VH2O, м3/м3, для газа
V H2O=V0H2O + 0,0161 (aср–1) V0
- топка VТ H2O=2,195 +
0,0161 (1,075–1) 9,7=2,207
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
V1кп H2O=2,195 + 0,0161 (1,125–1) 9,7=2,215
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
V2кп H2O=2,195 + 0,0161 (1,2–1) 9,7=2,226
- водяной экономайзер
Vвэ H2O=2,195 + 0,0161 (1,3–1) 9,7=2,24
2.2.8 Определяем действительный суммарный объём продуктов сгорания Vг, м3/м3, для газа:
Vг= VRO2 + V0N2 +(αср-1)V0 + VH2O+ 0,0161 (aср–1) V0
- топка Vтг= 1,035 + 7,7 +(1,075-1)9,7 + 2,195
+ 0,0161 (1,075–1) 9,7=11,67
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
V1кп г= 1,035 + 7,7
+(1,125-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,125–1) 9,7=12,155
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрев
V2кп г= 1,035 + 7,7
+(1,2-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,2–1) 9,7=12,885
- водяной экономайзер
Vвэ г= 1,035 + 7,7
+(1,3-1)9,7 + 2,195 + 0,0161 (1,3–1) 9,7=13,89
2.2.9 Определяем объемные доли
трехатомных газов rRO2 и водяных паров rH2O, а также
суммарную объемную долю rп
rRO2=
VRO2 / Vг ; rH2O= VH2O / Vг
; rп = rRO2+ rH2O
- топка
rт RO2= 1,035 / 11,67= 0,089; rH2O= 2,195 / 11,67=0,188; rп = 0,089+ 0,188=0,277
- первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева
r1кп RO2= 1,035 / 12,155=0,085; rH2O= 2,195 / 12,155=0,181; rп = 0,085+ 0,181=0,266
- второй котельный пучок конвективной поверхности нагрева
r2кп RO2= 1,035 / 12,885=0,080; rH2O= 2,195 / 12,885=0,17; rп = 0,080+ 0,170=0,25
- водяной экономайзер
rвэ RO2= 1,035 / 13,89=0,075; rH2O= 2,195 / 13,89=0,16; rп = 0,075+ 0,16=0,235
2.2.10
Теоретический объем продуктов сгорания V0 г (м3/м3):
V°
г= V° RO2 + V0N2 + V° H2O
V°
г= 1,035 + 7,7 + 2,195 =10,93
Все
расчетные данные заносятся в таблицу 1.
Таблица 1. Объемов продуктов
сгорания.
Наименование
величины и расчетная формула
|
Размерность
|
V0=9,7
м3/м3; V0N2=7, 7м3/м3;
VRO2=1,035 м3/м3; V0H2O=2,195
м3/м3; V°г=10,93 м3/м3;
|
Топка
|
Конвективные
пучки
|
Водяной
Экономайзер
|
1
|
2
|
Коэффициент
избытка воздуха за поверхностью нагрева, a”
|
|
1,1
|
1,15
|
1,25
|
1,35
|
Средний
коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева, aср
|
|
1,075
|
1,125
|
1,2
|
1,3
|
Объем
водяных паров VH2O=V0H2O+0,0161 (aср–1)
V0
|
м3/м3
|
2,207
|
2,215
|
2,226
|
2,24
|
Объем
дымовых газов Vг= VRO2 + V0N2
+(αср-1)V0 + VH2O+ +0,0161 (aср–1)
V0
|
м3/м3
|
11,67
|
12,155
|
12,885
|
13,89
|
Объемные
доли трехатомных газов rRO2= VRO2 / Vг
|
|
0,089
|
0,085
|
0,08
|
0,075
|
Объемные
доли водяных паров rH2O= VH2O / Vг
|
|
0,188
|
0,181
|
0,17
|
0,16
|
Суммарная
объемная доля rп = rRO2+ rH2O
|
|
0,277
|
0,266
|
0,25
|
0,235
|
3.
Построение
Н-Т диаграммы
Расчёт
энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим при действительных
коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт
производим для всего возможного диапазона температур после поверхностей нагрева
от 100 до 21000C. Энтальпии на 1 м3 воздуха, трехатомных
газов, азота, водяных паров (кДж/м3, принимаются из таблицы 3,4,
источник 1.
3.1 Определяем
энтальпию теоретического объема воздуха Н0в
(кДж/м3), для всего выбранного диапазона температур:
Н0в=V0*(Ct)
возд.
Для
100°С Н0в=9,7*133=1290,1
Для
200°С Н0в=9,7*267=2589,9
Для 300°С
Н0в=9,7*404=3918,8
Для
400°С Н0в=9,7*543=5267,1
Для
500°С Н0в=9,7*686=6654,2
Для
600°С Н0в=9,7*832=8070,4
Для
700°С Н0в=9,7*982=9525,4
Для
800°С Н0в=9,7*1134=10999,8
Для
900°С Н0в=9,7*1285=12464,5
Для 1000°С Н0в=9,7*1440=13968
Для 1100°С Н0в=9,7*1600=15520
Для 1200°С Н0в=9,7*1760=17072
Для 1300°С Н0в=9,7*1919=18614,3
Для 1400°С Н0в=9,7*2083=20205,1
Для 1500°С Н0в=9,7*2247=21795,9
Для 1600°С Н0в=9,7*2411=23386,7
Для 1700°С Н0в=9,7*2574=24967,8
Для 1800°С Н0в=9,7*2738=26558,6
Для 1900°С Н0в=9,7*2906=28188,2
Для 2000°С Н0в=9,7*3074=29817,8
Для
2100°С Н0в=9,7*3242=31447,4
3.2
Определяем энтальпию теоретического объема продуктов сгорания
Н0г (кДж/м3), для всего выбранного диапазона
температур:
Н0г =VRO2*(Ct)
RO2
+V0N2*(Ct)
N2+V0H2O*(Ct)
H2O
Для 100°С Н0г
=1,035*170+7,7*130+2,195*151=1508,15
Для 200°С Н0г
=1,035*359+7,7*261+2,195*305=3050,775
Для 300°С Н0г
=1,035*561 +7,7*393+2,195*464=4625,18
Для 400°С Н0г
=1,035*774+7,7*528+2,195*628=6245,15
Для 500°С Н0г
=1,035*999+7,7*666+2,195*797=7911,585
Для 600°С Н0г
=1,035*1226+7,7*806+2,195*970=9604,25
Для 700°С Н0г
=1,035*146+7,7*949+2,195*1151=11351,055
Для 800°С Н0г
=1,035*1709+7,7*1096+2,195*1340=13370,4
Для 900°С Н0г
=1,035*1957+7,7*1247+2,195*1529=15029,095
Для 1000°С Н0г
=1,035*2209+7,7*1398+2,195*1730=16848,25
Для 1100°С Н0г
=1,035*2465 +7,7*1550+2,195*1932=18727,04
Для 1200°С Н0г
=1,035*2726+7,7*1701+2,195*2138=20612,02
Для 1300°С Н0г
=1,035*2986+7,7*1856+2,195*2352=22544,4
Для 1400°С Н0г
=1,035*3251+7,7*2016+2,195*2566=24781,28
Для 1500°С Н0г
=1,035*3515+7,7*2171+2,195*2789=26476,6
Для 1600°С Н0г
=1,035*3780+7,7*2331 +2,195*3010=28467,95
Для 1700°С Н0г
=1,035*4049+7,7*2490+2,195*3238=30471,11
Для 1800°С Н0г
=1,035*4317+7,7*2650+2,195*3469=33750,23
Для 1800°С Н0г
=1,035*4586+7,7*2814+2,195*3700=34535,8
Для 2000°С Н0г
=1,035*4859+7,7*2973+2,195*3939=36567,175
Для
2100°С Н0г =1,035*5132+7,7*3137+2,195*4175=38630,645
3.3
Определяем энтальпию избыточного количества воздуха
Нвизб (кДж/м3), для всего выбранного
диапазона температур:
Нвизб
= (α -1) Н0в
Где:
α- коэффициент избытка воздуха после газохода
Верх топочной камеры
Для
800°С Нвизб = (1,1-1)
10999,8=1099,98
Для
900°С Нвизб = (1,1-1)
12464,5=1246,45
Для
1000°С Нвизб = (1,1-1)
13968=1396,8
Для
1100°С Нвизб = (1,1-1)
15520=1552
Для
1200°С Нвизб = (1,1-1)
17072=1707,2
Для
1300°С Нвизб = (1,1-1)
18614,3=1861,43
Для 1400°С
Нвизб = (1,1-1) 20205,1=2020,51
Для
1500°С Нвизб = (1,1-1)
21795,9=2179,59
Для
1600°С Нвизб = (1,1-1)
23386,7=2338,67
Для
1700°С Нвизб = (1,1-1)
24967,8=2496,78
Для
1800°С Нвизб. = (1,1-1)
26558,6=2655,86
Для
1900°С Нвизб = (1,1-1)
28188,2=2818,82
Для
2000°С Нвизб = (1,1-1)
29817,8=2981,78
Для
2100°С Нвизб = (1,1-1)
31447,4=3144,74
1-й конвективный пучок
Для
300°С Нвизб = (1,15-1)
3918,8=587,82
Для
400°С Нвизб = (1,15-1)
5267,1=790,065
Для 500°С
Нвизб = (1,15-1) 6654,2=998,13
Для
600°С Нвизб = (1,15-1) 8070,4=1210,56
Для
700°С Нвизб = (1,15-1) 9525,4=1428,81
Для
800°С Нвизб = (1,15-1) 10999,8=1649,97
Для
900°С Нвизб = (1,15-1)
12464,5=1869,68
Для
1000°С Нвизб = (1,15-1) 13968=2095,2
2-й конвективныйпучок
Для 200°С Нвизб
= (1,25-1) 2589,9=647,5
Для 300°С Нвизб
= (1,25-1) 3918,8=979,7
Для 400°С Нвизб
= (1,25-1) 5267,1=1316,8
Для 500°С Нвизб
= (1,25-1) 6654,2=1663,6
Для 600°С Нвизб
= (1,25-1) 8070,4=2017,6
Для 700°С Нвизб
= (1,25-1) 9525,4=2381,35
Водяной экономайзер
Для
100°С Нвизб = (1,35-1)
1290,1=451,535
Для 200°С
Нвизб = (1,35-1) 2589,9=906,465
Для
300°С Нвизб = (1,35-1)
3918,8=1371,58
Для
400°С Нвизб = (1,35-1)
5267,1=1843,485
3.4
Определяем энтальпию продуктов сгорания Н (кДж/м3):
Н
= Н 0г+ Н визб+ Н зл
где:
Нзл – энтальпия золы и определяется по формуле;
Нзл=(Ct)
золы (Ар/100)αун
где: Ар- минеральные
примеси, при газе Ар=0
Нзл=0
Верх
топочной камеры
Для
800°С Н = 16746,74+ 1552=13096,88
Для
900°С Н = 16746,74+ 1552=14662,75
Для
1000°С Н = 16746,74+ 1552=16471,8
Для
1100°С Н = 16746,74+ 1552=18298,74
Для
1200°С Н = 18420,57+1707,2=20127,77
Для
1300°С Н = 20133,6+ 1861,43=21995,03
Для
1400°С Н = 22151,13+ 2020,51=24171,64
Для
1500°С Н = 23617,83+ 2179,59=25797,42
Для
1600°С Н = 25382,7+ 2338,67=27721,37
Для
1700°С Н = 27152,16+ 2496,78=29648,94
Для
1800°С Н = 30194,5+ 2655,86=32850,36
Для
1900°С Н = 30743,3+ 2818,82=33562,12
Для
2000°С Н = 32529,7+ 2981,78=35511,48
Для
2100°С Н = 34351,27+ 3144,74=37496,01
1-й конвективный пучок
Для
300°С Н = 4149,58+ 587,82=4737,4
Для
400°С Н = 5601,45+ 790,065=6391,52
Для
500°С Н = 7094,66+ 998,13=8092,79
Для
600°С Н = 8610+ 1210,56=9820,56
Для
700°С Н = 10171,28+ 1428,81=11600,09
Для
800°С Н = 11996,9+ 1649,97=13646,87
Для
900°С Н = 13416,3+ 1869,68 =15285,98
Для
1000°С Н = 15075+2095,2=17170,2
2-й
конвективный пучок
Для
200°С Н = 2738,15+647,5=3385,65
Для
300°С Н = 4149,58+979,7=5129,28
Для
400°С Н = 5601,45+1316,8=6918,25
Для
500°С Н = 7094,66+1663,6=8758,26
Для
600°С Н = 8610+2017,6=10627,6
Для
700°С Н = 10171,28+ 2381,35=12552,35
Водяной
экономайзер
Страницы: 1, 2, 3, 4
|