Главная | О нас | Обратная связь Автоматизация Автостроение Антропология Археология Архитектура Астрономия Предпринимательство Биология Биотехнология Ботаника Бухгалтерский учет Генетика География Геология Государство Демография Деревообработка Журналистика и СМИ Зоология Изобретательство Иностранные языки Информатика Информационные системы Искусство История Кинематография Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Математический анализ Материаловедение Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика ОБЖ Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Программирование Производство Промышленность Психология Радио Разное Социология Спорт Статистика Строительство Теология Технологии Туризм Усадьба Физика Физиология Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электротехника Останов паровых котлов. 2019-10-11 298 Обсуждений (0) Останов паровых котлов. 0.00 из 5.00 0 оценок Скачать документ ⇐ Предыдущая12 1. Нормальный (плановый) останов котла производится тогда, когда параметры снижают плавно, чтобы . 2. Аварийный, когда котел немедленно останавливается при резком снижении паропроизводительности.   Плановый останов. 1. Снижается нагрузка до ; 2. Срабатывается угольная пыль в бункере, или отключается котел от газовой магистрали; 3. Отключают котел от паровой магистрали; 4. Котел подпитывается до верхнего предельного уровня в барабане; 5. На 15 минут открывается линия продувки пароперегревателя. Через 10 и 20 часов продувку повторяют. При Р<5 ат, продувку осуществляют через расширитель. После погасания факелов и вентиляции газоходов в течении 10 минут дымосос останавливают, и расхолаживание ведут естественным путем. Скорость снижения температуры 1-1,5  в минуту. Контролируют температуру стенки барабана. При  и температуре 70-80  открывают дренажи 3 и трубную систему опорожняют.   Аварийный останов. Котел аварийно останавливается, когда: 1. Уровень воды в барабане выходит за допустимые пределы. 2. Расход среды в ПК прекращается более чем на 30 сек. 3. Когда выходят из строя измерительные диафрагмы и водоуказательные колонки. 4. При погасании факела в топке, пожаре в газоходах. 5. При останове вентилятора, дымососа, паровой турбины.     Расчетная часть.   1. Составление расчетно-технологической схемы трактов паро­вого котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. 1.1.  Расчетно-технологическая схема трактов парового котла со­ставляется на основе чертежей парового котла и задания на проектиро­вание. На рис.3 приведена схема парового котла Е-75-40 ГМ.   1.2.  Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки αт’’ принимают для всех паровых котлов равной 1,2 при использовании твердых топлив. По [1, табл. 1.1] находятся для заданного парового кот­ла значения присосов воздуха в газоходы, вычисляются величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения и заполняется табл. 1.1.   Таблица 1.1 Избытки воздуха и присосы по газоходам № п./п. Газоходы Коэффициент избытка воздуха за газоходом α" Величина присоса Δα Средний коэффициент из-бытка воздуха в газоходе α 1 Топка и фестон α"т = α"ф = αт = 1.1 Δαт = 0.05 αт = αт" = 1.15 2 Пароперег­реватель α"пе=α"т+Δα пе=1.13 Δαпе = 0.03 αпе = (αпе" + αт")/2 = 1.115 3 Экономай­зер α"эк=α"пе+Δα эк=1.15 Δαэк = 0.02 αэк = (αэк" + αпе")/2 = 1.14 4 Воздухоподогреватель α"вп=αух=α"эк+Δαвп=1.18 Δαвп = 0.03 αвп = (αух" + αэк")/2 = 1.165   2. Топливо и продукты горения.   2.1. Для заданного вида и марки топлива из таблиц [1, П.1 и П.2] описываем элементарный состав рабочей массы:     1. Величина теплоты сгорания Q н р = ккал/кг. 2. Приведенная влажность 3. Приведенная зольность 4. Для контроля проверяется баланс элементарного состава:   2.2. Теоретические объемы воздуха V° и продуктов горения VRO2,. ,VN2o, VH2Oo при α = 1 выписываются согласно приложению из [1, табл. П.1] для твердых топлив:   V° = 10,45 м3/кг; VRO2 = 1,57 м3/кг; VN2o = 8,25 м3/кг; VоH2O = 1,45 м3/кг.   2.3. При α > 1 объемы продуктов горения Vг , объемные доли трехатомных газов и водяных паров rRO2 , rH2O, безразмерную концентрацию золы μзл, массу газов Gг, их плотность ρг рассчитываются по всем газоходам для средних и конечных значений α и сводятся в табл. 2.1.   Таблица 2.1 Объемы и массы продуктов горения, доли трехатомных газов и водяных паров, концентрация золы.   № п/п Величина Единицы Vo=10,45; VRO2=1,57; VN2o=8,25; VH2Oo=1,45,45; Ap=0 Газоходы Топка и фестон Пароперег-реватель Эконо-майзер Воздухопо-догреватель 1 Коэффициент избытка воздуха за газоходом α” - 1.1 1.13 1.15 1.18 2 Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе α - 1.1 1.115 1.14 1.165 3 VH2O=VH2Oo+0,016(α-1)Vo за м3/кг 1,4668 - - 1,4803 ср. - 1,4693 1,4736 1,5778 4 Vг=VRO2+VN2o+VH2O+ (α-1)Vo за м3/кг 12,3318 - - 13,1813 ср. - 12,4911 12,7566 13,0221 5 за - 0,1273 - - 0.1191 ср. - 0.1257 0.1231 0.1206 6 за - 0.1189 - - 0.1123 ср. - 0.1176 0.1155 0.1135 7 rп = rRO2 + rH2O за - 0.2462 - - 0.2314 ср. - 0.2433 0.2386 0.2341 8 Gг = 1-Aр/100+1,306aVo за кг/кг 16,0115 - - 17,1033 ср. - 16,2162 16,5741 16,8986 9 за кг/кг 0.0001 - - 0.0001 ср. - 0.0001 0.0001 0.0001 10 rг = Gг/Vг за кг/м3 1.2984 - - 1.2975 ср. - 1.2982 1.2933 1.2977   2.4. Энтальпии воздуха и продуктов горения Iвo, Iгo при α = l для табличных значений рабочей массы твердых и жидких топлив и сухой массы газовых топлив берут соответственно из [1, табл. П.З (стр.21-29) и П.4 (стр. 30-32)] во всем диапазоне температур газов Vг (100-2200°C).   2.5. Энтальпии продуктов горения при α > 1 рассчитываются по формуле (ккал/кг, ккал/м3):                           (2.1)   Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведенная зольностьуноса золы из топки (% кг/ккал): . В данном случае энтальпия золы не учитывается.   2.6. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.2, по которой строится диаграмма Iг - νг (р.4).     Таблица 2.2. Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.   Газоход Температура газов 1 2 3 4 5 6 7 Топка              и фестон	2200	10035	8484	848,4	1088,34	507
2100	9528	8066	806,6	1033,4
					505
2000	9023	7648	764,8	9787,8
					498
1900	8525	7230	723,0	9248
					496
1800	8022	6812	681,2	8703,2
					494
1700	7528	6465	640,5	8168,5
					492
1600	7036	5997	599,7	7635,7
					490
1500	6546	5590	559	7105
					482
1400	6064	5182	518,2	6582,2
					480
1300	5578	4775	477,5	6055,5
					477
1200	5101	4378	437,8	5538,8
					466
1100	4635	3981	398,1	5033,1
					462
1000	4173	3584	358,4	4531,4
					461
900	3712	3197	319,7	4031,7
Пароперегре-ватель	700	2811	2445	317,85	3128,85	432
	600	2379	2071	269,32	2648,2
						421
	500	1958	1707	221,91	2179,91
						413
	400	1545	1351	175,63	1720,63
Экономайзер	500	1958	1707	256,05	2214,05	413
	400	1545	1351	202,65	264,8
						421
	300	1142	1005	150,75	1291,75
Воздухопо-догреватель	300	1142	10005	180,9	1322,9	396
	200	752	664	119,52	871,52
						380
	100	372	330	54,9	431,4

3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.

3.1. Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг твердого топлива и жидкого или на 1 нм³ газового топлива в виде (ккал/кг, ккал/нм³):

Q_р^р = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆,                     (3.1)

или в виде:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆.                        (3.2).

3.2. Учитывая, что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Q_к = 0), располагаемое тепло топлива Q_р^р определяется по формуле:

Q_p^p = Q_н^р + Q_в.вн. +i_тл ,                                         (3.3)

3.3. Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемым вне парового котла, Q_b.bh. учитывают только для высокосернистых мазутов.

3.4. Величину физического тепла топлива i_тл учитывают только для жидких топлив. Значит, в нашем случае:

Q_p^p = Q_н^p = 3740 ккал/кг                                    (3.4)

3.5. Потери тепла с химическим q₃ и механическим q₄ недожогом определяются по [1, табл. 3.1] в зависимости от вида топлива и производителъности парового котла.

В нашем случае при D=35 т/ч:

q₃ = 0.5%, q₄ = 0%.

3.6. Потеря тепла с уходящими газами находится по формуле:

где: I_хв^o = 9,5*V^o = 9,5 * 10,45= 99,279 ккал/кг.

Величина энтальпии уходящих газов I_ух определяется линейной интерполяцией по таблице 2.2 для заданной температуры уходящих газов n_yx=180^oC и коэффициенте избытка воздуха α = α^"_вп=1,18 (табл1.1).

где I_ух=597,6 ккал/кг.

Для всех паровых котлов и топлив, указанных в [1, табл П.1 и П.2], значение должно находиться в пределах 4,5-11%. В нашем случае это условие выполняется.

3.7. Потеря тепла от наружного охлаждения котла q₅ находится по [1, рис 3.1]:

q₅ = 0,75%.

3.8. Потери с физическим теплом шлака q₆ учитывают только при сжигании твердых топлив если:

.

 – не учитывается.

3.9. КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса.

η_пк = 100 - (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆),                     (3.6)

η_пк = 100 - (5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q₅, приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

               (3.7)

где: η_пк = q₁ - коэффициент полезного действия парового котла "брутто",%

3.10. Расход топлива, подаваемого в топку:

                          (3.8)

где Q_пк - количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:

                                         (3.9)

Значение энтальпии перегретого пара i_ne находится по [1, табл. П.7] по заданным давлению Р_пе и температуре t_ne пара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды - по [1, табл. П.6] по заданным температуре t_пв и давлению Р_пв питательной воды за регулятором питания котла (Р_пв=1,08Р_б, где Р_б - давление в барабане котла).

P_пв = l,08 * 44 = 47,52 кгc/cм²,

3.11. Расход топлива, найденный по (3.8), используют в расчете элементов системы пылеприготовления при выборе числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств. Но тепловой расчет парового котла, определение объемов дымовых газов и воздуха и количества тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:

. Т.к q₄=0

B_р=B

4. Выбор схемы топливосжигания.

Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.

На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.

5. Поверочный расчет топки.

Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта.

5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. На рис.5 показана схема топочной камеры. Конструктивные характеристики занесены в табл. 5.1. При расчете конструктивных размеров топки важно правильно определить “активный” объем топочной камеры. Границами объема являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном сечении – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. В котле Е-75-40 ГМ границей объема в нижней части топки является под.

5.2. Геометрические размеры, необходимые для расчетов и систематизируемые в табл. 5.1, в основном берут с чертежа, пользуясь указанными на них размерами.

Расчетную ширину фронтовой  и задней  стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а ширину боковых стен  между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой  и задней  стен топки определяют по фактическим размерам плоскости, проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.

Площадь боковой стены  в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур, пользуясь простейшими математическим приемами.

Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а длину (высоту) – по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью, являющейся продолжением ската горизонтального газохода.

Наружный диаметр труб d, шаг между ними S, число труб в экране z и расстояние от оси трубы до обмуровки e принимают по чертежу.

Таблица 5.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

Среднее значение тепловой эффективности Ψ_ср для топки в целом определяют по формуле:

,

где в знаменателе  – расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки,  (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями  ;  - площади участков стен i – ого экрана, не защищенных трубами.

Площадь стен топки:

F ^тст = F ^фст + F ^ф’ст + 2*F ^бст + F ^зст + F ^з’ст + Fок =

= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м².

Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:

ψср = [0,6045*(77,63 – 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +

+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] /276 = 0,507.

Активный объем топочной камеры определяют по формуле:

Vт = F ^бст * bт = 51,35*5,78 = 297 м³                                          (5.2)

Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:

Sт = 3,6 * Vт / F ^тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м.             (5.3)

5.3. Расчет теплообмена в топке.

5.3.1. Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки  с критерием Больцмана B о, степенью черноты топки  и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:

,                         (5.4)

где θ_т^” - безразмерная температура на выходе из топки;

Т_т^” = v_т^”+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

T_a = ν_a+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

 a _т – сте­пень черноты топки;

 М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

 Во – критерий Больцмана определяется по формуле:

                              (5.5)

Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υ_т^”:

–  коэффициент сохранения тепла;

–  - расчетный расход топлива;

– - расчетная площадь стен топки;

–  - средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

–  - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

–  - средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от  до , .

5.3.2. Определяется полезное тепловосприятие в топке Q_т и соответствующая ей адиабатическая температура горения Т_а.

                       (5.7)

где Q_p^p, q₃, q₄ – по данным пункта 3, q₆ – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:

Q_в = Q_гв + Q_xв = (α_т'' - Δα_т - Δα_пл)∙I_гв^о + (Δα_т + Δα_пл)∙I_хв^о,            (5.8)

где I_гв^о и I_хв^о – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного:I⁰_гв = 636 ккал/кг; I⁰_хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. α_пл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).

Q_в = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.

Подставляя все данные в (5.7) получаем:

Qт = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии га­зов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е.  = , по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения  при

Iт=9567,8 Vа=1991^oС

5.3.3. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле

М = А – В - x_т,                                 (5.9)

где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

x_т = x_г +Δх,                                  (5.10)

где x_г = h_г/Н_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок  (от пода топки) к общей высоте топки  (от пода топки до середины выходного окна из топки); h_г=2,142м, x_г = 0.2279

X_г=0,54-0,2*0,2279=0,49

5.4.4. Степень черноты а_т и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υ_т''.

Ориентировочно примем υ_т'' = 1000°С; при этом I_т^'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υ_a до υ_т'' определяют по формуле

(Vc)ср = (Qт-I^’’т)/(υа-υ^’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)

где  – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов  , определяем по таблице 2.2 при

5.4.5. Степень черноты топки определяется по формуле

                                  (5.12)

где а_ф- эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании жидкого топлива основными излу­чающими компонентами являются трехатомные газы (С0₂ и H₂O). В этом случае а_ф определяется по формуле

                          (5.13)

k_г = 0.5 (м∙кгс/см²)^-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].

В зависимости от r_H2O = 0,182 произведение

Р_п∙S_т  = 1.05 (м∙кгс/см²),

где P_п = P*r_п = r_п = 0,27 кгc/cм² (P = 1 кгс/см²).

Пo (5.13) aф = 1 – e^{–0,2377*1*3,746} = 0,5917.

По (5.12)

K_c – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

5.4.6. Подставляя М, а_ф, а_т, (Vc)_cp в формулу (5.6), получаем:

Так как полученная υ_т^'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υ_т'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υ_т’’ = 1059°С и I_т''=4720 ккал/кг.

5.4.7. Определяется количество тепла, переданное излучением топ­ке по формуле

Q_л = φ(Q_т – I^’’_т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг    (5.15)

5.4.8. Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле

q_V = B _р * Q ^р _р / V _т = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м²*ч) (5.16)

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле

                                                 (5.17)

где f = b^ф_ст*b^б_ст = 5,87*5,02 = 29,4674 м² – сечение топки.

6. Поверочный расчет фестона.

6.1. По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.

6.2.  Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы l_i определяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S₁ равен восьми шагам заднего экра­на.

 Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду опре­деляется по формуле

F_i=a_i*b-z_1*l_inp*d,                                      (6.1)

где  – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;

 - высота газохода, м;

- ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);

- количество труб в ряду;

d -    наружный диаметр труб, м.

, , , d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:

Так как Fвx и Fвых отличаются менее чем на 25%, Fcp находится усреднени­ем:

Fср = (Fвх+Fвых)/2

Таблица 6.1.

Конструктивные размеры и характеристики фестона

6.2.2. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м²):

Hi=π*d*z_li*l_i                                          (6.2)

H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м²,

H₄ = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м².

Расчетная поверхность фестона рассчиты

2019-10-11

298

Обсуждений (0)

Останов паровых котлов. 0.00 из 5.00 0 оценок

Скачать документ