Расчетно-графическая работ

По дисциплине «Газифицированные котельные агрегаты»
на тему: Расчет котельной установки
Котел ДКВР 2,5-13
Qзим = 12
Qлет = 5

Выполнил: Кудряшов Т.Д.
Проверил: Иванова Л.А.

Барнаул 2013
Содержание

1. Месторождение
2.Общий вид котла
3.Характеристики котла
4.Расчетно-вычислительная часть

Тюменское газовое месторождение

Газовые месторождения севера Тюменской области существенно отличаются от известных разрабатываемых месторождений как по запасам газа, так и по способу освоения. В условиях таких месторождений отклонения от оптимальной организации работ в области управления и регулирования разработки могут привести к значительному народнохозяйственному ущербу.
Нагазовых месторождениях севера Тюменской области средние пластовые давления на разных участках месторождения различаются существенно. Оценки обводнения при этом следует проводить индивидуально для каждого блока. При расположении скважин в купольной части структуры, как, например, на месторождении Медвежье, среднее пластовое давление по условной зоне дренирования отличается от пластовых давлений в центральной и периферийной частях рассматриваемой зоны. Пластовые давления в центральной части условной зоны дренирования УКПГ-2 ( там, где выходят на поверхность ГВК нижние интервалы) и периферийной части УКПГ-2 ( там, где выходят на поверхность ГВК верхние интервалы) различались на 1 - 1 2 МПа. Это соизмеримо с общим снижением давления в рассматриваемой зоне.
Для большинствагазовых месторождений севера Тюменской области образование дополнительной депрессионной воронки в результате кустового размещения скважин составляет 2 - f6 атм. Углубление депрессионных воронок, связанных с зональным отбором газа и кустовым размещением, при сохранении запланированных деби-тов продолжается, если не предусмотрено перераспределение отборов газа и дебитов скважин.
Анализ структурных картгазовых месторождений севера Тюменской области Медвежьего, Уренгойского и других указывает на близость формы изогипс к эллипсовидной. На этом основании в качестве геологического объекта в расчетной модели берется пласт, изогилсы которого имеют форму подобных эллипсов, ограничивающих площади той же величины, что и реальные изогилсы. Соответственно этому после выгоризонталивания реального пласта модельный геологический объект, модельная природная заготовка конструируемой модельной рабочей пластовой фильтрационной системы принимает форму эллипсовидно-цилиндрического пласта, в котором фронт вытеснения газа водой проходит семейство вертикально поставленных эллипсовидных цилиндров. Высота и ширина пласта в модели определяется по размерам реального пласта, исходя из посылки объемного изоморфизма.
Однако почти на всехгазовых месторождениях севера Тюменской области нефть является весьма дефицитной. Доставка ее на место работ в условиях бездорожья только для применения в данных ограниченных целях, естественно, не рациональна.
Высокодебитные скважины будут применяться при разработкегазовых месторождений севера Тюменской области, где на базе уникальных месторождений намечается создание сверхмощных промыслов с годовым отбором каждого 70 - 100 млрд. м3 и более. Уже введено в эксплуатацию месторождение Медвежье, и его разработка осуществляется скважинами с начальным дебитом 1 5 млн. м3 в сутки и более. Такие дебиты получены по скважинам, находящимся в менее продуктивной части залежи. Поэтому есть все основания считать, что начальные дебиты скважин месторождений севера Тюменской области будут 1 5 - 2 млн. м3 в сутки и б

Общий вид котла

Характеристика котла

Паровой котел ДКВр-2,5 13 ГМ двухбарабанный, вертикально-водотрубный предназначены для, выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленного предприятия, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Котел ДКВр 2,5 13 ГМ имеет экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. Для устранения затягивания пламени в пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом топочная камера котла ДКВр-2,5; ДКВр-4; ДКВр-6,5 делится шамотной перегородкой на две части: собственную топку и камеру догорания. На котлах ДКВр-10 камера догорания отделена от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядом труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания. Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка которая делит пучок на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучке при поперечном омывание труб.

Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла - асимметричные.

При наличие пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб. Котлы имеют два барабана - верхний (длинный) и нижний (короткий) - и трубную систему. Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб шарошками на днищах имеются овальные лазы размером 325х400 мм.

Барабаны котла ДКВр-2,5-13 ГМ, рабочим давлением 1,4 или 2,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 или 20 мм соответственно. Контроль качества продукции, обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики сварных швов барабана. На котел ДКВр-2,5 13 ГМ выписывается паспорт, присваивается номер котла. В паспорт котла заносится вся первичная документация на комплектующие (барабаны, трубная система, камерой экранов, трубная арматура), сертификаты и разрешения на применение выданное "Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору " с приложением актов УЗД.

Экранные и кипятильные пучки котла ДКВр-2,5 13 ГМ изготавливаются из стальных бесшовных труб Ø 51 мм стенка 2,5 мм. Для удаления шламов в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцера Ø 32х3 мм.

Пароперегреватели котлов ДКВр, расположенные в первом по ходу газов га­зоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.

Пароперегреватели - одноходовые по пару - обеспечивают получение перегрето­го пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верх­нему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвиж­ной.

Котел ДКВр-2,5 13 ГМ имеет следующую циркуляцион­ную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным ли­ниям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-10 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - из опускных труб нижнего барабана. Парово­дяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан. Все котлы в верхнем барабане снабжены внутрибарабанным паросепарационным устройствами для получения пара.

Паровой котел ДКВр 2,5 13 ГМ, по­ставка которого может осуществляться од­ним транспортабельным блоком и в разоб­ранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката. Паровой котёл ДКВр-10-13 ГМ опорной ра­мы не имеют. Неподвижной, жестко за­крепленной точкой котла является перед­няя опора нижнего барабана. Остальные опоры нижнего барабана и камер боковых экранов выполнены скользящими. Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обдувочному каркасу. Ка­меры боковых экранов крепятся к опорной раме.

Котел снабжен контрольно-измеритель­ными приборами и необходимой арматурой. На паровой котел ДКВр-2,5-13 ГМ устанавливается сле­дующая арматура: предохранительные кла­пана; манометры и трехходовые краны к ним; рамки указателей уровня со стеклами «Клингера» и запорными устройствами указателей уровня; запорные вентили, регулирующий и обратные клапана пи­тания котлов; запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора пита­ния и пароперегревателя; запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателя); запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с па­роперегревателями); запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего бараба­на при растопке котлов (для котлов ДКВр-10); вентили для спуска воды из нижнего барабана; запорные вентили на линии ввода химикатов; вентили для отбора проб пара. Для котлов типа ДКВр-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана.

Для обслуживания газоходов на паровом котле ДКВр-2,5-13 ГМ устанавливается чугунная гарнитура.

Многочисленные испытания и длитель­ный опыт эксплуатации большого числа котлов ДКВр подтвердили их надежную работу на пониженном по сравнению с но­минальным давлении. Минимальное допу­стимое давление (абсолютное) в котле ДКВр-2,5 13 ГМ равно 0,7 МПа (7 кгс/см²). При более низ­ком давлении значительно возрастает влаж­ность вырабатываемого котлами пара, а при сжигании сернистых топлив (Sпр > 0,2%) наблюдается низкотемпературная коррозия. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтвержде­но сравнительными тепловыми расчетами кот­лов на номинальном и пониженном давлениях. Элементы котлов рассчитаны на рабочее дав­ление 1,4 МПа (14 кгс/см²), безопасность их работы обеспечивается установленными на котле предохранительными клапанами.

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 более 20°С, что удовлетворяет требованиям правил Госгортехнадзора.

В котле ДКВр-2,5 13 ГМ, при сжига­нии газа и мазута применяются двухзонные вихревые газомазутные горелки типа ГМГ (по 2 горелки на котле).

Котлы типа ДКВр, работающие на ма­зуте, комплектуются чугунными экономай­зерами, при использовании только природ­ного газа для комплектации котлов могут использоваться стальные экономайзеры.

Расчетно-вычислительная часть

CO2	CH4	C2H6	C3H6	C4H10	N2
0,4	95,1	1,1	0,3	0,1

 

 

Паропроизводительность

Рабочее давление пара мПа

Температура

Площадь поверхности нагрева

Диаметр экранных и кипятильных труб

Размеры котла

Высота котла до штуцера на верхнем барабане

пара

Питательной воды

Общ.

Конв.

Рад.

Длина

ширина

2,5

1,3

74,5

16,5

51x2,5

 

Тепловая мощность котельной
Qлет = 5
Qзим = 12

Определение расхода пара и кол-во котлов работающих в котельной.
Полный расход вырабатываемого пара определяется по формуле

Dзим

Dлет =

Определяем энтальпию пара (j) по таблице
Энтальпия питательной воды зависит от количества возвращаемого конденсата.
Принимаем количество возвращаемого конденсата 80% с t= С и 20% подпиточной воды с температурой С
j пит. Воды определяем по формуле
j пит. Воды = 4,19(0,8x90+0,2x5)= 305,9 кДж/кг
j пара = 665,6x4,19= 2788,9 кДж/кг

 

x 3600 = 17280 = 17 т/ч

x 3600 = 7249 = 7 т/ч

Определяем количество рабочих котлов в зимний и летний период

nзим = = = 7

nлет = = = 3
Следовательно в котельной будет установлено 7 котлов, а летом законсервированно 4.
Определяем кол-во воздуха для горения и кол-во дымовых газов.
Для этого надо вычислить коэфф. Избытка воздуха в топке, в котле и в дымовой трубе.
т = 1,15
т + 0,1 = 1,15 + 0,1 = 1,25
+0,1 = 1,25 + 0,1 = 1,35
Определяем теоретически необходимое кол-во воздуха для горения газа по формуле 3.
= 0,0476 [0,5CO + 0,5H2 + 1,5H2S + ∑ ( m + ) CmHn – O2]
= 0,0476[0,5x0+0,5x0+1,5x0+(1+ )x95,1 + (2+ )x1,1 + (3+ )x 0,3 + (4+ ) x 0,1 = 190,2 + 3,85 + 13,5 + 0,65 = 208,2 x 0,0476 = 9,91032 = 9,9

 

 

Расчет состава и кол-ва дымовых газов

Показатели	Формулы для расчета	Значения показателей при коэфф. Избытка воздуха
т
1. Обьем сухих газов /кг	= 0,0186( + 0,375 )+( – 0,21)	9,3	10,2	11,2
2. Обьем водяных паров /кг	= 0,111 + 0,0124 + 0,016 + 1,24	0,18	0,19	0,21
3. Общий обьем газов /кг	= +	9,48	10,39	11,41

Vcr = ( т-0,21)Vo = (1,15 – 0,21)x9,9 = 9,3
= ( -0,21)Vo = (1,25 – 0,21)x9,9 = 10,2
= ( -0,21)Vo = (1,35 – 0,21)x9,9 = 11,2
Vвп = 0,016 т Vo = 0,016x1,15x9,9 = 0,18
= 0,016 Vo = 0,016x1,25x9,9 = 0,19
= 0,016 Vo = 0,016x1,35x9,9 = 0,21
Vo = Vcr + Vв.п. = 9,3 + 0,18 = 9,48
= 10,2 + 0,19 = 10,39
= 11,2 + 0,21 = 11,41

Определение КПД котельной установки
Определение потери тепла с уходящими газами

tух = С
Сс.г. = 1,8375
Св.п. = 1,5223
Vс.г. = 10,2
Vв = 0,19

x 100 = 11,8%

 

Составим тепловой баланс котельной установки. Потери тепла от химического недожега составляют в норме = 15%
Потеритепла через обмуровку котла в окружающую среду составляют
= 1, 71

= 4,8%
для котлов сжигающих газ и равны 0
= 100 – ( + + )
= 100 – ( 11,8 +1,5 + 4,8) = 81, 9

Вычислим часовой расход сжигаемого топлива для зимнего и летнего периода

x100 x 100 = 1494

x 100 = x 100 = 622

Расчет тягодутьевых устройств

Дымовые газы от каждого котла отходят в общий дымоходсоединенный с дымовой трубой. Дымовые трубы бывают: 1) стальные, высотой 30-50 метров; 2) кирпичные, высотой от 70 метров; 3) железо-бетонные высотой от 100 и более метров.
Определяем площадь дымового сечения дымовой трубы

= 1,02
= = 1,14
для определения высоты дымовой трубы найдем суммарное газовое сопротивление всех элементов которые создают препятствия при движении дымовых газов от топки в трубу
= + + + +
к расчету принимаем: сопротивление в топке 30 Па, сопротивление в борове 20 Па, сопротивление в топке 30 Па
= 20 Па
= 15 Па
= 25 Па
= 0,0041 - 3 = 0,0041 - 3 = 3,806
Полное газовое сопротивление в котельной установке принимается с запасом 20%
= ( + + + + ) x 1,2 = = (30+3,806+20+15+25) x 1,2 = 112,56
тяга создаваемая дымовой трубой определяется по формуле
S = x q( - )
Определяем требуемую высоту трубы для летнего периода
H = 28,6
где – темперетура нагруженного воздуха для лет. Периода =
- температура уходящих газов
– атмосферное давление = 100 000 Па
S – тяга создаваемая дымовой трубой, всегда должна быть равна или больше суммы газового сопротивления всей котельной
H = 28,6 = 32
Если высота трубы превышает 30 метров, то принимаем искусственную тягу, подбираем дымосос.
= 32488

Дымосос ДН – 12,5
Дымососы ДН12,5 используются для создания тяги в котлах, системах вентиляции и кондиционирования и т.д. Запыленность перемещаемой среды не должна превышать 0,1 грамма на кубометр.
Вентиляторы Дн 12,5 чаще всего заказываются самого простого первого исполнения (рабочее колесо дымососа и улитка насажены непосредственно на вал электродвигателя). При таком конструктивном исполнении важно знать лишь направление вращения улитки, угол поворота неважен, так как его выставляют по месту при монтаже.
Электродвигатели, которые используются с ДН12,5 стандартно имеют мощность 30,75 или 90 киловатт.
Производительность – 39100 /ч
Полное давление – 3,36 КПа
Максимальный КПД – 83
Мощность на валу – 75
Частота вращения – 1500
Температура – 100

Подбираем вентилятор который нагнетает воздух в топку.

= 20080 /ч

Вентилятор ВДН – 12,5

Дутьевые вентиляторы ВДН 12,5 используются для создания тяги в котлах, системах вентиляции и кондиционирования и т.д. Запыленность среды, перемещаемой ВДН 12,5 не должна превышать 0,1 грамма на кубометр.
Электродвигатели, которые используются с дутьевыми вентиляторами ВДН12,5 стандартно имеют мощность 30,75 или 90 киловатт.
Производительность – 26100 /ч
Полное давление – 2,32 кПа
Максимальный КПД – 83%
Мощность на валу – 40 (55) кВт
Частота вращения – 1000 об/мин
Температура - С

Расчет питательных устройств
Для подачи воды в котлы установлены 2 насоса: рабочий и резервный. Производительность насоса должна быть не менее 110%
= 1,1x = 1,1x17000 кг/ч = 18700 = 18,7 т.
Давление Н, создаваемое насосом определяем по формуле
Н = +
Н = 1300 150кПа = 1450кПа

Насос ЦВ – 6,3/160
Подача – 22,7
Полный напор – 1,57
Частота вращения – 2900 об/мин
Мощность эл.двигателя – 40 кВт