Технические характеристики котла де 16 14. Двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Магнитогорский Государственный Технический Университет им.Г.И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра

курсовая Работа

по дисциплине: «Теплогенерирующие установки»

на тему: «Тепловой расчет котла ДЕ-16-14ГМ»

Исполнитель: Пивкин А.А., студент 4 курса, группы СО-12

Руководитель: Трубицына Г.Н., канд. техн. наук., доцент

Работа допущена к защите «»20г.

(подпись)

Работа защищена «»20г. с оценкой

(подпись)

Магнитогорск 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

Им. Г. И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и

Водоснабжение, водоотведение»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Студенту

(фамилия имя отчество)

Исходные данные:

Сроки сдачи: « » 20 г

Руководитель: / /

Задание получил: / /

(подпись) (расшифровка подписи)

Магнитогорск 2016

ЗАДАНИЕ

Необходимо произвести поверочный расчет котельного агрегата типа ДЕ-16 с элементами конструктивного расчета отдельных поверхностей нагрева (водяного экономайзера). Основной целью поверочного расчета является определение основных показателей работы котельного агрегата, а также конструктивных мероприятий, обеспечивающих высокую надежность и экономичность его эксплуатации при заданных условиях.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Котельный агрегат ДЕ-16-14 ГМ на газовом и жидком топливе, марки ГМ (газо-мазутная горелка), РФ, саратовская обл., природный газ из газопровода Саратов - Горький.

Таблица 1

Конструктивные характеристики парового котла типа ДЕ-16-14 ГМ

Бийского котельного завода

№	Наименование показателя	Значение
	Паропроизводительность,
	Давление пара на выходе из котла, (кгс/см 2)
	Температура пара,
	Температура питательной воды,
	Температура уходящих топочных газов,
	Вид расчетного топлива	Природный газ
	Расход топлива
	Тип топочного устройства	ТЛЗМ
	Площадь поверхности зеркала горения, м 2	6,39
	Объем топочной камеры, м 3	22,5
	Радиационная площадь поверхности нагрева, м 2	30,3
	Площадь поверхности нагрева конвективного пучка, м 2	207,3
	Наружный диаметр труб конвективного пучка, м	0,051
	Поперечный шаг труб, м	0,11
	Продольный шаг труб, м	0,09
	Число рядов труб, шт
	Длина одной трубы водяного экономайзера, м	1,5
	КПД котла брутто,
	Габаритные размеры котла мм: длина ширина высота	8655 5205 6050

Таблица 2

Рабочая масса топлива

УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОТЛА ДЕ-16-14 ГМ

2.1.Общий видкотла

Чертеж продольного разреза котла ДЕ-16 приведен в приложении 1.

2.2. Описание

Паровой котёл ДЕ-16-14 ГМ газомазутный вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией типа Е (ДЕ) производительностью - 16 тон насыщенного пара (194 °С) в час, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отоп­ления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла ДЕ в виде латинской "D" образованна экранными трубами, размещается с права от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Основными составными частями котла ДЕ-16-14ГМ являются верхний и нижний барабаны, трубная система котла ДЕ состоит из конвективного пучка, заднего фронтового и бокового экрана, образующие топочную камеру котла ДЕ-16-14 ГМ.

Котел ДЕ-16 14 ГМ паропроизводительностью до 16 т/ч с диаметром верхнего и нижнего барабанов - 1000 мм. Расстояние между барабанами соответственно 1700 мм и 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазы с затворами (крышка лаза). Изготовляются барабаны для котлов с рабочим давлением 1,4 МПа (абс) из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 мм.

Парового котел ДЕ-16 14 ГМ производительностью 16 и 25 т/ч с двухступенчатой схемой испарения. Во вторую ступень испарения вынесена задняя часть экранов топки и часть конвективного пучка, расположенная в зоне с более высокой температурой газов. Контуры второй ступени испарения имеют не обогреваемую опускную систему.

На котлах производительностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый из двух рядов труб..

Поставляются котел ДЕ-16-14 ГМ как блоком так и россыпью; верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости - пароперегреватель), опорную раму, изоляцию и обшивку.

В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются стальные БВЭС или чугунные ЭБ экономайзеры.

Паровой котел ДЕ 16 14 ГМ оборудованы системами очистки поверхностей нагрева с применением ГУВ (генератор ударных волн).

Неподвижными опорами котлов являются передние опоры нижнего барабана. Средняя и задние опоры нижнего барабана подвижные и имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к опорной раме на период транспортировки.

Котел ДЕ-16-14 ГМ снабжен двумя пружинными предохранительными клапа­нами 17с28нж, один из которых является контроль­ным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла и любой из них может быть вы­бран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном яв­ляется клапан выходного коллектора пере­гревателя.

Номинальная паропроизводительность и параметры пара (соответствующие ГОСТ 3619-82) обеспечиваются при температуре питательной воды 100°С при сжигании топлив: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м3) и мазута марок М40 и М100 по ГОСТ 10588-75.

Диапазон регулирования 20-100% от номинальной паропроизводительности. До­пускается кратковременная работа с нагрузкой 110%. Поддержание температуры пере­грева у котлов с пароперегревателями обес­печивается в диапазоне нагрузок 70-100%.

Котёл ДЕ-16-14 ГМ может работать в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа.

В котельных, предназначенных для про­изводства насыщенного пара без предъяв­ления жестких требований к его качеству, паропроизводительность котлов типа Е (ДЕ) при пониженном до 0,7 МПа давлении может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа.

Для котла ДЕ-16-14 ГМ пропускная способность предохранительных клапанов 17с28нж соответствует номинальной производительности котла при давлении не ниже 0,8 МПа (абс).

Нормы качества питательной воды и па­ра должны соответствовать требованиям регламентируемым правилами «Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору» России.

Средний срок службы котлов между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 ч/г - 3 года, средний срок службы до списания не менее - 20 лет.

Паровой котел ДЕ-16-14 ГМ, может использоваться в качестве водогрейного (по технической документации предприятия).

2.3.Трубная система котла ДЕ-16-14 ГМ

Конвективные трубы ДЕ-16-14 ГМ и экранные трубы ДЕ-16 14 ГМ изготавливается исключительно из бесшовной котловой трубы диаметром 51 мм толщина стенки 2,5 мм. Поскольку сварной шов может стать концентратором внутренних напряжений и привести к снижению коррозионной стойкости, прочности и даже к разрушению изделия. Производится труба котловая методом холодного или горячего деформирования, что обеспечивает отличный по качеству и долговечности результат. Для конвективной трубы ДЕ-16-14 ГМ и экранной трубы ДЕ-16 14 ГМ применяется ГОСТ 8734-75 или ГОСТ 8731-74 (марки стали: Ст10, Ст15, Ст20, Ст25 и толщиной стенки соответственно от 2,5 до 13 мм). Как правило, конвективные трубы ДЕ-16-14 ГМ и экранные трубы ДЕ-16 14 ГМ эксплуатируется в условиях высоких и сверхкритических параметров пара. В таком случае используется подвид котельного трубопроката: трубы для паровых котлов, они как нельзя лучше удовлетворяют данным условиям. Труба для трубной системы котла ДЕ-16 14 ГМ изготавливаются методом горячей прокатки на непрерывном стане и методом горячего прессования, что обеспечивает отличный результат при любой температуре. Топочная камера котла ДЕ-16 14 ГМ сформирована из экранных труб развальцованных в верхнем и нижнем барабане котла ДЕ-16 14 ГМ в виде латинской буквы "D".

2.4. Барабан котла ДЕ-16

Барабан котла ДЕ-16 рабочее давление 1,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 и 22 мм соответственно. Технология изготовления барабанов котла ДЕ-16-14 аналогична первоначально заводской технологии; раскрой листового метала, обработка кромки листа под сварку, прокатка листов вальцами для получения обечаек будущего барабана котла ДЕ-16 14 ГМ, сварка обечаек и донышек под флюсом с применением сварочного автомата, сверление отверстий под котловую трубу ø 51 мм, методом фрезерования с последующей накаткой отверстия, что при вальцовки трубы в барабане при монтаже котла ДЕ-16-14 ГМ, даёт более надёжное соединение при проверки гидравлическим испытанием котла ДЕ-16 14 ГМ. Контроль сварных швов обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики барабана котла ДЕ-16 14 ГМ. Как готовому изделию барабану котла ДЕ-4 присваивается и набивается заводской номер, ставятся клейма с приложением сертификата и разрешения на применение "РОСТЕХНАДЗОРА". Для осмотра барабанов котлов ДЕ и расположенных в них устройств, а также для чистки труб шарошками на задних днищах расположены лазы; у котлов ДЕ-16 и ДЕ-10 с длинным барабаном, имеется ещё лаз на переднем днище верхнего барабана.

На верхней образующей верхнего барабана котла ДЕ-16-14 приварены патрубки для установки предохранительных клапанов, главного парового вентиля или задвижки, вентилей для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды (обдувка).

В водяном пространстве верхнего барабана котла ДЕ-16 находится питательная труба, в паровом объёме барабана - паросепарационное устройство. В нижнем барабане котла ДЕ-16 14 ГМ, размещается перфорированная труба для продувки, устройство для прогрева барабана при растопке (для котлов производительностью от 16 т/ч и выше) и штуцер для спуска воды.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане котла ДЕ-16 устанавливаются два указателя уровня.

На переднем днище верхнего барабана котла ДЕ-16 установлено два штуцера для отбора импульсов уровня воды на автоматику котла.

2.5. Автоматика котла ДЕ-16-14 ГМ

Функции автоматики котла:

1.Измерение и сигнализация: автоматики котла ДЕВ-16 14 ГМ с применением световой и звуковой сигнализации при отклонении технологических параметров от нормы.

2.Розжиг и останов котла: автоматика водогрейного котла ДЕ-16 14 ГМ в автоматическом режиме проводит розжиг и останов котла, без участия обслуживающего персонала, что соответствует требованиям правил ПБ 12-529-03.

3.Регулирование процесса горения: автоматическое регулирование подачи топлива в топку котла в зависимости от температуры воды на выходе из котла;

4.Разряжение: автоматика котла ДЕВ 16 14 ГМ обеспечивает регулирование разрежения в топке котла, соотношения «топливо-воздух» с помощью МЭО либо частотных преобразователей установленных на вентиляторе (ВДН) и дымососе (ДН).

5.Защита: автоматика водогрейного котла ДЕ-16 14 ГМ обеспечивает останов котла в случае изменения заданных технологических параметров:

● при повышение температуры воды на выходе из котла,

● при понижение давления воздуха,

● при отклонение давления газа перед горелкой,

● при уменьшении разрежения в топке котла,

● при отклонение давления воды на выходе из котла,

● при понижении давления топлива перед горелкой,

● при понижении расхода воды через котёл,

● при погасании факела горелки,

● при исчезновении напряжения в цепях защиты,

● при аварийном останове вентилятора и дымососа,

6.Измерение и сигнализация: автоматика котла ДЕВ-16-14 ГМ, обеспечивает измерение и сигнализацию параметров работы котла:

● давление воды на входе в котёл;

● давление воды на выходе в котёл,

● температура воды на входе в котёл,

● температура воды на выходе в котёл,

● давление воздуха перед горелкой,

● разрежения в топке котла,

● расход воды через котёл,

● температура уходящих газов.

7.Управление "Верхний уровень" (опция): при оснащении системы автоматики водогрейного котла ДЕ 16 14 ГМ управлением средствами «верхнего уровня», реализуется;

● представление информации о работе котла на экран монитора компьютера в виде мнемосхем и графиков,

● управление котлом,

● архивирование и регистрация параметров.

В автоматики котла ДЕВ-16-14 ГМ по требованию ПБ 10-574-03, установлен электронный самописец - четырёхканальный «Термодат17М5», фиксирующий первопричину аварии.

Водяной экономайзер

Экономайзеры чугунные

Водяной экономайзер представляет собой трубчатый теплообменник, в котором питательная вода перед поступлением в котел подогревается до температуры 30 – 40 о С ниже температуры кипения, чтобы предотвратить парообразование и гидравлические удары внутри него. Подогрев происходит за счет теплоты уходящих газов, тем самым повышая КПД котельного агрегата.

Модификации

Пример условного обозначения чугунных экономайзеров:

ЭБ1-300И(П) – экономайзерный блок с одной колонкой, площадью поверхности нагрева 300 м 2 и газоимпульсной (И) или паровой (П) очисткой.

Рис 1. Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер.

А – продольный разрез; Б – поперечный разрез;1 – заслонка; 2 – обдувочное устройство; 3 – чугунные оребрённые трубы; 4 – газоход.

В паровых котлах температура тепловоспринимающей стенки по всему агрегату почти одинакова и немного превышает температуру кипения. По мере повышения давления пара температура стенки повышается, что приводит к повышению температуры уходящих газов. Выпускать в атмосферу газы с такой высокой температурой нерационально. К устройствам, предназначенным решить эту проблему, относятся экономайзеры.

Экономайзеры чугунные блочные применяется в качестве хвостовых поверхностей нагрева паровых стационарных котлов типов ДЕ, КЕ и ДКВР.

Экономайзеры устанавливаются индивидуально на котел или на группу котлов низкого давления (до 2,4 МПа) и малой мощности и могут отключаться от котлов как по газовому, так и по водяному тракту.

Экономайзеры данного типа выполняют из чугунных ребристых труб с фланцами, которые соединяют между собой с помощью чугунных калачей (дуг). Длина оребрённых чугунных труб экономайзера составляет 2 или 3 м, диаметр труб - 76х8 мм, присоединительный фланец квадратный размером 150 х 150 мм. Полная площадь поверхности нагрева трубы, составляет соответственно 2,95; 4,49 м 2 .

Рис. 2. Детали чугунного водяного экономайзера.

А – ребристая труба; Б – соединение труб с помощью калача (дуги).

Число труб в пакете в горизонтальной плоскости определяется исходя из скорости продуктов сгорания, обычно в диапазоне 6-9 м/с; число горизонтальных рядов определяется потребной общей поверхностью нагрева.

Вода движется последовательно по всем трубам снизу вверх, а продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб сверху вниз. При такой схеме движения воды (подъёмном), обеспечивается лучшее удаление воздушных пузырьков. Для удаления возможных отложений, наружные поверхности экономайзеров периодически при помощи обдувочных аппаратов подвергают обдувке паром (П) или сжатым воздухом (газоимпульсная (И) очистка).

Рис. 5. Движение воды и продуктов сгорания в экономайзере.

Для обеспечения надежной эксплуатации на входе и выходе устанавливают необходимую арматуру - предохранительные клапаны и запорные вентили, термометры, манометр, спускной вентиль, обратный клапан, а в верхней точке экономайзера - вантузы для удаления воздуха.

Рис. 6. Схема включения чугунного экономайзера.

1 – барабан котла;
2 – запорный вентиль;
3 – обратный клапан;
4 – вентиль на сгонной линии; 5 – предохранительный клапан; 6 – вентиль воздушника; 7 – чугунный водяной экономайзер; 8 – дренажный вентиль.

Чугунные экономайзеры поставляют или в виде отдельных деталей со сборкой на месте монтажа, или в виде транспортабельных блоков в облегченной обмуровке с металлической обшивкой.

Экономайзеры ЭБ2-94И(П) – ЭБ2-236И(П) поставляются одним блоком, ЭБ1-300И(П) и ЭБ1-330И(П) – двумя блоками, ЭБ1-646И(П) и ЭБ1-808И(П) – тремя блоками.

Достоинство чугунных экономайзеров: применение чугуна в поверхностях нагрева и соединительных деталях значительно увеличивает срок службы из-за устойчивости его против коррозии, как по внутренней, так и по внешней поверхности.

ИНСТРУКЦИЯ

По безопасной эксплуатации парового котла ДЕ-16-14 ГМО

на газообразном и жидком топливе

Главный энергетик Комаров В.М.

Начальник котельной Степанов В.В.

Ответственный за

производственный контроль Макаров С.А.

“СОГЛАСОВАНО”

Начальник отдела

Охраны труда Новосельский Д.В.

Введение 2

Описание и основные параметры котла ДЕ-16-14-ГМО 2

Устройство котла ДЕ-16-14-ГМО 2

Техническое описание основного и вспомогательного оборудования котла ДЕ-16-14-ГМО 5

1.Общие положения 7

2.Система управления и контрольно-измерительные приборы 7

3.Осмотр и подготовка котла к работе 8

4.Осмотр и подготовка вспомогательного оборудования 9

5.Осмотр и подготовка газового оборудования 9

6.Осмотр и подготовка мазутного оборудования 9

7.Подготовка контрольно-измерительных приборов и автоматики регулирования 10

8.Растопка котла на газе 10

9.Подъем давления пара в барабане котла 11

10.Включение котла в работу 13

11.Контроль и регулирование работы котла на газе 13

12.Плановая остановка котла на газе 14

13.Аварийная остановка котла на газе 15

14.Растопка котла на мазуте 16

15.Контроль и регулирование работы котла на газе 17

16.Плановая остановка котла, работающего на мазуте 19

17.Аварийная остановка котла на мазуте 20

18.Основные требования правил охраны труда при обслуживании котла 20

ВВЕДЕНИЕ

Данная инструкция предназначена для руководства операторам котлов типа ДЕ-16-14ГМО. Инструкция составлена на основании “Правил устройства безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов”, “Правил безопасности систем газоснабжения и газопотребления” (ПБ 12-529-03), типовой инструкции для персонала котельной, требований охраны труда.

К обслуживанию котлов могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные по соответствующим программам, аттестованные и имеющие удостоверения на право обслуживания котлов, газового оборудования, трубопроводов, теплоэнергетического оборудования.

ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОТЛА ДЕ-16-14 ГМО

Паровой котёл ДЕ-16-14 ГМО паропроизводительностью 16т/час и рабочим абсолютным давлением в барабане 14 кг/см 2 предназначен для выработки пара, идущего на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Котёл ДЕ 16-14 ГМ размещён в здании кор.19-20 и оснащён следующим вспомогательным оборудованием:

Экономайзером (тип ЭБ1-300 И) для подогрева питательной воды,

Дутьевым вентилятором ВДН-9-1500,

Дымососом ДН-13,5-750,

Горелкой ГМ-10,

Автоматикой безопасности и регулирования ”Контур”,

и предназначен для сжигания природного газа и мазута.

Основные характеристики и параметры котлов, вспомогательного оборудования приведены в таблице №1.

Характеристики топлива (газ, мазут) приведены в таблице №2,3.

Нормы качества питательной воды приведены в таблице №4.

УСТРОЙСТВО КОТЛА ДЕ-16-14 ГМО

Котёл двух барабанный, вертикально-водотрубный, выполнен по конструктивной схеме “D”, характерной особенностью которой является боковое расположение топочной камеры относительно конвективной части котла.

Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газо-плотная перегородка), правый и задний топочные экраны, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки.

Внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000мм.

Длина цилиндрической части барабанов 6000мм. Расстояние между осями барабанов 2750мм.

Барабаны изготавливаются из стали марки 16ГС и 09ГС2С или с сочетанием этих марок и имеют стенки 13мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах имеются лазы.

Конвективный пучок образован коридорно-расположенными по всей длине цилиндрической части барабанов вертикальными трубами 51х2,5мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам. Ширина конвективного пучка составляет 1000мм.

Продольный шаг труб конвективного пучка-90мм, поперечный-110мм (кроме среднего, расположенного по оси барабанов шага, равного120мм). Трубы наружного ряда конвективного пучка устанавливаются с продольным шагом 55мм, на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

Конвективный пучок отделён от топочной камеры газо-плотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок.

Трубы газо-плотной перегородки, трубы правого экрана, образующие под и потолок топочной камеры, а также трубы экранирования фронтовой стенки вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны.

Высота топочной камеры составляет 2400 мм, ширина –1790 мм и глубина 6960мм.

Трубы правого топочного экрана Ø 51х2,5 мм устанавливаются с шагом 55 мм, на вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда отверстий.

Экранирование фронтовой стенки выполняется из труб Ø 51х2,5 .

Газоплотная перегородка изготовлена из труб Ø 51х2,5 , установленных с шагом 55 мм.

На вводе в барабаны трубы также разводятся в два ряда отверстий. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими вставками. Участки разводки труб на вводе в барабаны уплотняются приваренными к трубам металлическими пластинами и шамотобетоном.

Основная часть конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой.

Для увеличения прочности вальцовочных соединений в стенках барабана в отверстиях, просверленных под вальцуемые трубы, накатано по одному кольцевому углублению. При вальцовке металл трубы заполняет углубления, создавая лабиринтное соединение. Трубы заднего экрана топки Ø 51х2,5мм, установленные с шагом 75мм привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана Ø 159х6мм, которые в свою очередь привариваются к верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются не обогреваемой рециркуляционной трубой Ø 76х3,5мм; для защиты рециркуляционных труб и коллекторов от теплового излучения в конце топочной камеры устанавливаются две трубы Ø 51х2,5мм, присоединяемые к барабанам вальцовкой.

Котлы ДЕ-14 ГМ выполнены с двухступенчатой схемой испарения. Во вторую ступень испарения, при помощи поперечных перегородок в барабанах, включена задняя часть левого и правого экранов топки, задний экран и часть конвективного пучка, расположенная в зоне с более высокой температурой газов.

Питание второй ступени испарения осуществляется из первой ступени по перепускной трубе Ø 108 (103)мм, проходящей через поперечную разделительную перегородку барабана.

Контур второй ступени испарения имеет не обогреваемые опускные трубы Ø 159х4,5мм.

Опускным звеном первой ступени испарения являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

В водном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и отбойные щиты, в паровом объёме – сепарационные устройства.

В нижнем барабане размещается устройство для парового прогрева воды при растопке, перфорированный трубопровод продувки и патрубки для спуска воды.

В качестве сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане отбойные щиты и направляющие козырьки, обеспечивающие подачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств, применяются дырчатый лист и жалюзийный сепаратор.

Отбойные щиты, направляющие козырьки, жалюзийные сепараторы и дырчатые листы выполняются съёмными для возможности полного контроля и ремонта вальцовочных труб с барабаном и самого барабана. Все сепарационные устройства крепятся к полухомутам, приваренным к барабану, с помощью шпилек и гаек. Разборка и сборка жалюзийных сепараторов и дырчатых листов выполняется поэлементно. Разборка отбойных щитов начинается с нижнего щита. Сборка сепарационных устройств осуществляется в обратной последовательности.

При сборке паро-сепарационных устройств следует обратить особое внимание на создание плотности в местах соединений отбойных щитов между собой и в местах крепления их к полухомутам, а также в местах присоединения направляющих козырьков к полосе со шпильками, установить новые паронитовые прокладки, смазанные графитом.

Котёл имеет непрерывную продувку из второй ступени испарения (солевой отсек) верхнего барабана, периодическую продувку из чистого и солевого отсеков нижнего барабана и нижнего коллектора заднего экрана.

Выход дымовых газов из котла осуществляется через окно расположенное в левой боковой стенке котла в конце (по ходу газов) конвективного пучка.

На котле имеются два лючка гляделки: один на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры.

Лазом в топку может служить отверстие взрывного клапана или фурма горелки.

На котле установлено пять взрывных клапанов; один на фронтовой стенке, два на газоходе котла и два на газоходе экономайзера (вход, выход).

Плотное экранирование боковых стенок, потолка и пода топочной камеры позволяет применить на котлах легкую изоляцию толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона толщиной 15-20 мм, нанесенного по сетке. В качестве изоляции применяются асбестовермикулитовые плиты.

Обмуровка боковой стены выполнена из огнеупорного шамотного кирпича класса А или Б,

диатомового кирпича, изоляционных плит, обмуровка задней стенки – из огнеупорного кирпича и изоляционных плит.

Для уменьшения присосов воздуха изоляция снаружи покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм.

В качестве изоляции на котлах поставляемых заводом в изоляции и обшивке применяется муллитокремнеземнистый войлок МКРВ-200 ГОСТ 23619-79 и минеральная вата повышенной температуростойкости ТУ 36.16.22-31-89, укладываемые между плотными ограждающими поверхностями нагрева и обшивкой котла.

Для уплотнения межтрубных зазоров при входе в барабаны, во взрывных клапанах, фланцах горелки крышах пазов и других узлах используется асбестовый картон КАОН-1-5 ГОСТ 2850-80 и асбестовый шнур ШАОН 22 ГОСТ 1779-83. Листы обшивки имеют толщину 3мм.

Опорная рама воспринимает нагрузку от элементов котла, работающих под давлением котловой воды, а также обвязочного каркаса,изоляции и обшивки.

Нагрузка от элементов котла, работающих под давлением, и котловой воды передаётся на опорную раму через нижний барабан.

Для установки нижнего барабана в конструкции опорной рамы предусмотрены фронтовая и задняя поперечные балки с опорными подушками, а также опоры – две справа от барабана (со стороны топки) на поперечных балках и две слева от барабана на продольной балке.

Нижний барабан на фронте котла закрепляется неподвижно, посредством приварки барабана к поперечной балке опорной рамы, через кольцо и неподвижными опорами. Каркас и обшивка со стороны фронта котла крепятся к нижнему барабану также неподвижно. Тепловое расширение нижнего барабана предусмотрено в сторону заднего днища, для чего задние опоры выполнены подвижными. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для контроля над тепловым расширением барабана (котла). Установка реперов для контроля над тепловым расширением котла в вертикальном и поперечном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает тепловое перемещение в этих направлениях.

Для сжигания жидкого топлива и природного газа на котле установлена одна газо-мазутная горелка ГМ-10 (табл.1) .

Основными узлами горелки являются: газовая часть, лопаточный аппарат для завихрения воздуха, форсуночный узел с основной и резервной форсунками и захлопками, служащими для закрытия отверстий снятой форсунки.

На фронте горелки предусмотрена установка гляделки и запально-защитного устройства (ЗЗУ).

Камера сгорания защищена от излучения факела огнеупорной кладкой из шамота класса А. Амбразура горелки ГМ-10 конического типа, угол раскрытия 25 град. на сторону.

Горелка ГМ-10-прямоточно-вихревая.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНОГО И

ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЛА ДЕ-16-14ГМО

Газомазутный вертикально-водотрубный котёл, предназначенный для выработки насыщенного или перегретого до 225 °С пара, используемого на технологические нужды, отполение, вентиляцию и горячее водоснабжение. Отличительной особенностью котла, как и всей серии паровых котлов ДЕ, является расположение топочной камеры сбоку конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.

Общий вид котла ДЕ-16-14 ГМ-О

Базовая и дополнительная комплектации котла ДЕ-16-14 ГМ-О

Описание и принципы работы парового котла ДЕ-16-14 ГМ-О

Котлы типа ДЕ (Е) состоят из верхнего и нижнего барабанов, трубной системы и комплектующих. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стальные или чугунные экономайзеры. Котлы могут комплектоваться как отечественными, так и импортными горелками. Котлы типа ДЕ могут оборудоваться системой очистки поверхностей нагрева.

Для всех типоразмеров котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Поперечное сечение топочной камеры также одинаково для всех котлов. Однако, глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.

Топочная камера котлов ДЕ размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Топочный блок образуется конвективным пучком, фронтовым, боковым и задним экранами. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Для поддержания необходимого уровня скорости газов в конвективных пучках устанавливаются продольные ступенчатые перегородки, изменяется ширина пучка. Дымовые газы, проходя по всему сечению конвективного пучка, выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещён над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода сульфатов, в паровом объёме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды, перфорированные трубы непрерывной продувки.

В котлах типа ДЕ применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная подогретая вода подается в верхний барабан под уровень воды. В нижний барабан вода поступает по экранным трубам. Из нижнего барабана вода поступает в конвективный пучок, под нагревом превращаясь в пароводяную смесь, поднимается в верхний барабан.

На верхнем барабане котла устанавливается следующая арматура: главная паровая задвижка, клапаны для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. Каждый котел снабжен манометром, двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным клапаном. Для удобства обслуживания котлы ДЕ оснащаются лестницами и площадками.

Технические характеристики ДЕ-16-14 ГМ-О

Введение

1. Принципиальное устройство котла

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

1 Состав и теплота сгорания топлива

2.2 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха по отдельным газоходам

3 Объемы воздуха и продуктов сгорания

4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

3. Тепловой баланс котла и расход топлива

3.1 Тепловой баланс котла

2 Тепловые потери и КПД котла

3 Полезная мощность котла и расход топлива

4. Поверочный расчет теплообмена в топочной камере

4.1 Общие указания

4.2Радиационные свойства продуктов сгорания

4.3 Расчет суммарного теплообмена в топке

3.1 Общие указания

3.2 Полезное тепловыделение в топке

3.3 Расчет температуры газов на выходе из топки

4.3.4 Проверка точности расчета температуры продуктов сгорания на выходе из топки θ´´Т

3.5 Тепловосприятие топки

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Тепловая энергия является одним из основных видов энергии, необходимых для обеспечения жизнедеятельности человека. Тепловую энергию в основном используют для получения электрической энергии, для технологических нужд предприятий различного назначения, для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и обеспечивающих ее доставку потребителю в виде водяного пара или горячей воды, называют системами теплоснабжения.

Пар в промышленности, сельском хозяйстве и коммунальном хозяйстве применяют для технологических нужд, вентиляционных установок, в сушилках, для отопления производственных и жилых помещений, а также для нагрева воды, используемой в производстве и для бытовых нужд.

Системы теплоснабжения являются важнейшей составляющей энергетического хозяйства страны. Важнейшим звеном единой системы энергосбережения служат котельные (теплогенерирующие) установки - совокупность узлов и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара или горячей воды. В качестве первичных источников энергии для теплогенерирующих установок используют органическое и ядерное топливо, солнечную и геотермальную энергию, горючие и тепловые отходы промышленных предприятий. По своему агрегатному состоянию все виды органического топлива разделяют на твердое, жидкое и газообразное. Поэтому эффективное использование этого важнейшего источника теплоты в теплогенерирующих установках является важной составной частью крупнейшей народнохозяйственной задачи по экономии топливно-энергетических ресурсов.

Снижение удельных расходов высокосерийного мазута на единицу конечной продукции достигается применением новых технологических процессов и более экономичного оборудования.

Мазутофицированные котельные агрегаты, использующие современные конструкции мазутогрелочных устройств, наиболее рационально сжигающих мазут, автоматизация процессов горения способствуют обеспечению энергосбережения.

1. ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОТЛА

Паровым котлом называется комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Это комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов топлива к воде и пару. Исходным носителем энергии, наличие которого необходимо для образования пара из воды, служит топливо.

Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке являются:

.процесс горения топлива,

2.процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой,

.процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и нагрева полученного пара.

Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующийся в топке теплоносителя. В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается пар заданного давления и температуры.

Газомазутные вертикально-водотрубные паровые котлы типа ДЕ-16т/ч предназначены для выработки насыщенного и слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котлов размещается с боку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранных труб одинакова для всех котлов - 1790 мм.

Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру.

Трубы парового бокового экрана, образующие также пол и потолоктопочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана приваривают к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159x6 мм. Трубы фронтового экрана котлов паропроизводительностью 16 т/ч приварены к коллекторам диаметром 159x6 мм.

В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба и труба для ввода фосфатов, в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещают перфорированные трубы для продувки, устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.

На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая - из нижнего коллектора заднего экрана, если задний экран имеет коллектор, если нет - периодическая продувка совмещена с непрерывной, осуществляемой из фронтового днища нижнего барабана.

Котел выполнен с одноступенчатой схемой испарения. Опускным звеном циркуляционных контуров являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.

Конвективный пучок от топочной камеры отделен газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Перегородка выполнена из вплотную поставленных (S=55 мм) и сваренных между собой труб диаметром 51х2,5 мм. При вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда. Места разводки уплотняют металлическими проставками и шамотобетоном. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами диаметром 51х2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный 110 мм. Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективных пучках котлов устанавливают продольные чугунные или ступенчатые стальные перегородки. Выход дымовых газов из котлов осуществляется через окно, расположенное на задней стенки котла.

Все типоразмеры котлов имеют одинаковую циркуляционную схему. Контуры заднего экрана всех котлов и фронтового экрана котлов соединяют с барабаном через промежуточные коллекторы: нижний - раздающий

(горизонтальный) и верхний - собирающий (наклонный). Концы промежуточных коллекторов со стороны, противоположной барабанам, объединены не обогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76х3,5 мм.

В качестве первичных сепарационных устройств 1-й ступени испарения используют установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств 1-й ступени котла используют горизонтальный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист.

Пароперегреватель котлов выполнен змеевиковым из труб диаметром 32х3 мм. Плотное экранирование боковых стен, потолка и пола топочной камеры позволяет на котлах применить легкую изоляцию в два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 15-20 мм. Обмуровку фронтовой и задней стенок выполняют по типу облегченной обмуровки: кирпич шамотный толщиной 65 мм и изоляционные плиты общей толщиной 100 мм.

Каждый котел ДЕ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольный. На котлах без пароперегревателя, оба клапана устанавливают на верхнем барабане котла, и любой из них может быть выбран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа изменений в комплектации котлов экономайзерами не требуется, так как подогрев воды в питательных экономайзерах до температуры насыщения пара в котле составляет более 200оС.

. ОБЪЕМЫ И ЭНТАЛЬПИИ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

2.1 Состав и теплота сгорания топлива

Топливо для проектируемого котла - природный или попутный газ.

Расчетные характеристики газа на сухую массу принимаются по таблице IV Приложения к «Методические указания к курсовому проекту», л.10. и заносятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Расчетные характеристики газообразного топлива

Газопровод Уренгой-Сургут-ЧелябинскСостав газа по объему, %Низшая теплота сгорания Qdi, кДж/м3Плотность при 00 и 101,3 кПа, ρ, кг/м3CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14COCO2N2О2H2SHSЗначение98,240,290,20,090,04--0,141---358000,729

2.2 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха по отдельным газоходам

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для газовых котлов небольшой производительности (меньше 45 кг/с) принять в пределах αт = 1,05¸ 1,1, принимаем αт = 1,05.

Котел типа ДЕ-16-14, кроме котла Е-25, имеет один конвективный пучок.

Присосы воздуха по газовому тракту принимаем по таблице XVII А Приложения к «Методические указания к курсовому проекту», л.10., в зависимости от типа обмуровки топочной камеры и конвективных газоходов котла.

Таблица 2.2

Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах котла

ПоказательУсловное обозначениеВеличина1. Коэффициент избытка воздуха в топкеαт1,052. Присосы: -в топку;∆αт0,05- в первый конвективный пучок и пароперегреватель;∆αк.п.l0,05-в водяной экономайзер и газоходы за котлом∆αэ к.0,1

Присосы в газоходах за котлом оценить по ориентировочной длине газохода, которую принять для всех котлов типа ДЕ-16 т/ч - 15 м.

Таблица 2.3

Избытки воздуха и присосы по газоходам котла

Наименование газоходаα´´∆ααсрТопка1,050,051,05Конвективный пучок и пароперегреватель1,10,051,075Экономайзер и газоходы за котлом1,20,11,15

Пояснения к таблице 2.3

Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева α´´газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке -с присосами в газоходах котла αт, расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.

α´´к.п.l = αт + ∆αк.п.l = α´к.п.l + ∆αк.п.l = 1,05 + 0,05 = 1,1,

α´´эк = α´к.п.l + ∆αэк = 1,1 + 0,1 =1,2.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из поверхности α´´ является коэффициентом избытка воздуха на входе в следующую поверхность нагрева α´. Средний избыток воздуха в газоходе котла:

αсрк.п.l=αТ+α´´к.п.l =αТ +∆αк.п.l 22

αсрк.п.l=1,05+ 1,1 =1,075,2

αсрэк=α´´эк+α´´к.п.l, 2

αсрэк=1,2 + 1,1 = 1,15. 2

.3 Объемы воздуха и продуктов сгорания

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м3 газообразного топлива при нормальных условиях (0°С и 101,3 кПа).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (α = 1) принимаются по таблице XIII Приложения к «Методические указания к курсовому проекту», л.10. и заносятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величиныУсловное обозначениеВеличина, м3 /м31. Теоретический объем воздухаVОН9,492. Теоретические объемы продуктов сгорания: -трехатомных газов;1,00- азота;7,51-водяных паров2,14

Объемы газов при полном сгорании топлива и α > 1 определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Действительные объемы газов (м3 /м3) и их объемные доли при α> 1

ВеличинаПоверхность нагреватопкаконвективный пучокэкономайзер12341. α= αср1,051,0751,152.= +0,0161(α-1) . VОН2,14762,15152,16293. VГН =+++(α- 1) . VОН10,772111,013311,73644. r=0,19940,19540,18435. r=0,09280,09080,08526. rп.= r+ r0,29220,28620,26957. Gr13,752614,062514,9920

Пояснения к таблице 2.5

Коэффициент избытка воздуха α= αср принимается по таблице 2.3;

= , берутся из таблицы 2.4, м3/м3;

Объем водяных паров при α> 1, м3/кг;

VГН - объем дымовых газов при α> 1, м3/кг;

r- объемная доля водяных паров;

r- объемная доля трехатомных газов;

rп - объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

Gr- масса дымовых газов:

Gr = ρc г.т.л.+dг.т.л./ 1000 + 1,306 . α . VОН, (2.1)

где ρc г.т.л.= ρ - плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м3 принимается по таблице 2.1;

dг.т.л.=10 гр./м3 - влагосодержание газообразное топлива, отнесенное к 1м3 сухого газа.

2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания считаются для каждого значения коэффициента избытка воздуха α в области, перекрывающей ожидаемый диапазон температур в газоходе.

Заполняется таблица 2.6.

Таблица 2.6

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания при α >1

Поверхности нагреваθ(t),°СIо.ГIо.В(α-1) Iо.ВIГIГкДж/м3Топка, вход в конвективный пучок и паро-перегреватель αт =200035518291011455,0536973,05-180031566259311296,5532862,554110,45160027651228081140,428791,44071,1514002380619704985,224791,24000,212002008716648832,420919,43871,810001640113649682,4517083,453835,958001281410716535,813349,83733,65Конвективный пучок и паро-перегреватель αк.п.1 =100016401136491023,67517424,675-8001281410716803,713617,73806,97560093747878590,859964,853652,8540060895144385,86474,83490,0520029712534190,053161,053313,75Экономайзер αэк. =40060895144771,66860,6-20029712534380,13351,13509,51001471126018916601691,1

Пояснения к таблице 2.6

Данные для расчета энтальпий принимаются из таблиц 2.4 и 2.6.

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов θ, °С, принимается по таблице XVI Приложения к «Методические указания к курсовому проекту», л.10. или рассчитывается по формуле:

Iо.Г = (сθ)