Как рассчитать мощность котла отопления. Паропроизводительность котла расчет

Расчет параметров парового котла

Расчет параметров парового котла

Задание на проект

Тип котлаКЕ 4 - 14С

тип топкиТЧ прямого хода

производительностьD = 6,5 т/ч = 1,11 кг/с

давление пара в барабанеР = 1,4 МПа

температура питательной воды:

до экономайзера60оС

за экономайзером150оС

температура воздуха поступающего в топку:

до воздухоподогревателя25оС

за воздухоподогревателя120оС

топливо КУ - ГО

состав топлива:

Wp7,5с32kp0,6op0,6г80,9г5,7г1,0г11,5

низшая теплота сгоранияQнр = 6240 ккал/кг = 26126 кДж/кг

приведенная влажность на 1000 ккал Wп = 1,36 %

приведенная зольность на 1000 ккалАп = 1,76 %

выход летучих в-в на горючую массуVг = 40,0 %

температура плавления золыt1 = 1100 (1050-1250)2 = 1200 (1000-1370)3 = 1250 (1150-1430)

теоретически необходимое кол-во воздуха

для сжигания 1 кг топливаVо = 6,88 м3/кгоRO2 (CO2+SO2) = 1,24оh3O = 0,74оN2 = 5,45оГ = 7,43

Введение

Паровые котлы типа КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч

Паровые котлы с естественной циркуляцией КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч со слоевыми механическими топками типа ТЧ предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Техническая характеристика приведена в табл.1

Котел типа КЕ состоит из котла, топочного устройства, экономайзера, арматуры, гарнитуры, устройства для подвода воздуха в топку, устройства для удаления отходящих газов.

Топочная камера образована боковыми экранами, фронтовой и задней стенками. Топочная камера котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч разделена кирпичной стенкой на топку глубиной 1605-2105 мм и камеру догорания глубиной 360-745 мм, которая позволяет повысить КПД котла снижением механического недожога. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла асимметричные. Под камеры догорания наклонен таким образом, чтобы основная масса падающих в камеру кусков топлива скатывалась на решетку.

В котлах применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная вода из экономайзера подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной.

Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла.

Котлы с решеткой и экономайзером оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400 мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Доступ к эжекторам возврата уноса для осмотра и ремонта возможен через люки, расположенные на боковых стенках. В местах установки люков трубы крайнего ряда пучка вводятся не в коллектор, а в нижний барабан.

За котельными агрегатами в случае сжигания каменных и бурых углей с приведенной влажностью Wпр < 8 устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью Wпр = 8 - трубчатые воздухоподогреватели.

Площадки котлов типа КЕ расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котлов. Основные площадки котлов: боковая площадка для обслуживания водоуказательных приборов; боковая площадка для обслуживания предохранительных клапанов и запорной арматуры на барабане котла; площадка на задней стенке котла для обслуживания продувочной линии из верхнего барабана и для доступа в верхний барабан при ремонте котла. На боковые площадки ведут лестницы, на заднюю площадку - спуск (короткая лестница) с верхней боковой площадки.

Каждый котел типа КЕ паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч оснащен контрольно-измерительными приборами и арматурой. Котлы оборудованы двумя предохранительными клапанами, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателями контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане каждого котла установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане устанавливается следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм.

У котлов производительностью от 2,5 до 10 т/ч через патрубок периодической продувки осуществляются периодическая и непрерывная продувки. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору.

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

Котлы типа КЕ обеспечивают устойчивую работу в диапазоне от 25 до 100% номинальной паропроизводительности. Надежность котлов характеризуется следующими показателями:

Средняя наработка на отказ, ч 3000

Средний ресурс между капитальными ремонтами, лет 3

Средний срок службы до списания, лет 20

Испытания и опыт эксплуатации большого числа котлов типа КЕ подтвердили их надежную работу на пониженном, по сравнению с номинальным, давлении. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается, что подтверждено сравнительными тепловыми расчетами котлов на номинальном и пониженном давлении. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара, котлы типа КЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении обеспечивают такую же производительность, как и при давлении 1,4 МПа.

При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны регулироваться на фактическое рабочее давление.

Таблица 1

Технические данные котлов КЕ 4 - 14С завода Бийскэнергомаш

Обозначение (заводское)Вид топливаПаропро- изводитель- ность т/чДавление пара, МПа(кг/см2)Темпера- тура, C°Габариты котла, мм (длина х ширина х высота)КЕ 4-14С-Окаменный, бурый уголь 41,4(14)1947940х4640х5190КЕ 4 -14-225С-Окаменный, бурый уголь41,4(14)2257940х4910х5190КЕ 4-14МТОдревесные отходы, газ, мазут41,4(14)19410700х5050х7490

Котел паровой типа КЕ 4 т/ч

Таблица 2

Заводское обозначение котлаКонструктивные размеры котлов, ммL1L2L3L4L5L6L7nКЕ 4-14С-О3000794055501958802580464081. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица 3

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

наим. показателяобозн.Формула или обоснованиеразмер-ностьтопкаКПВЭКкоэф. расхода воздуха-1,41,51,6средний коэф. расхода воздуха-1,41,451,55действительный объем водяных паровVh3OVоh3O+0,0161(-1) Vом3/кг0,7840,7900,800действительный объем азотаVN2VоN2 + (- 1) Vом3/кг8,2028,5469,234действительный объем газовVГ(VоRO2 + VоN2 + Vоh3O)+(- 1) Vом3/кг10,18210,52611,214объемные доли трехатомных газовrRO2VоRO2 / VГ-0,1220,1180,111объемные доли водяных паровrh3OVоh3O / VГ-0,07660,0750,0713суммарная объемная доля излучающих газовrп rh3O + rRO2-0,1990,1930,182доля золы топлива, уносимая с продуктами сгоранияаунпо табл. 2.3 [1]-0,95 массовый расход газов при сжига-нии 1 кг топливаG1-0,01Ар+1,306 Vокг/кг13,4713,9214,82концентрация частиц золы 0,01 (Ар аун) _ Gгкг/кг7,7610-37,5110-37,0510-3

2. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Таблица 4

Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания

t оСIог кДж/кгIов кДж/кгIзл кДж/кгIГ = IоГ + (a-1) IоВ + IЗЛ, кДж/кгтопкаКПВЭК301026909100207718308,51503161276313,02004279371817,7615663273005426469827,678024006590569837,694775007792672448,1112026009027775858,61296470010291879669,5138791475980011568986080,31559216578900128491094891,21732010001413912041102,91905811001545813134115,02082612001680614256127,92263613001813715378141,32443014001949016496160,92624915002085417618181,82808416002221918740197,32991317002360519887215,03177518002498321039229,53362819002638122190244,23550120002777923337260,237375

3. Тепловой баланс котла и расход топлива

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся состоянию котельного агрегата на 1 кг твердого топлива при 0 оС и давлении 0,1 МПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

100 = q2 + q3 + q4 + q5 + q6, %

где q2, q3, q4, q5, q6 - потери теплоты в процентах.

Таблица 5

Тепловой баланс котла и расход топлива

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеРасчетЗначе-ниеРазмер-ностьПотери тепла от химической неполноты сгорания топливаq3по табл. 2.3 [1] 0,5%Потери тепла от механической неполноты сгорания топливаq4по табл. 2.3 [1]3,0%Потери тепла с уходящими газамиq2 (Iух-aух Iох) (100-q4) Qрн(6527-1,6909) (100-3,0) / 2612618,77%энтальпия уходя-щих газов при tухIухпо табл. 46527кДж/кгкоэф. избытка воздуха в уходящих газахaухпо табл. 31,6энтальпия холод-ного воздуха, при tхв=30оIохвпо табл. 4909кДж/кгПотери тепла от наружного охлажденияq5по рис. 3.1 [1]2,3%доля шлакоулавливания в топочной камереашл1 - аун1 - 0,950,05энтальпия шлака(ct)шлпо табл. 3.1 [1]1470кДж/кгПотери с физичес-кой теплотой шлакаq6 ашл (ct)шл Ар _ Qрн 0,05 1470 11 _ 262160,03%КПД котлоагрегата100 - (q2+q3+q4+q5+q6)100-(18,77+0,5+ 3,0+2,3+0,03)75,4%Коэффициент сохранения тепла 1 - q5 _ + q5 1 - 2,3 _ 75,4 + 2,30,97%энтальпия перегретого параiппПо табл.3308кДж /кгэнтальпия питательной водыiпвПо табл.419кДж/кгРасход топливаВ D (iпп - iпв) _ ? Qрн1,8 (3308 - 419) 0,754 262160,325кг/сРасчетный расход топливаВрВ (1 - 0,01 q4)0,325(1-0,013,0)0,315кг/с

. Тепловой расчет топочной камеры

Таблица 6

Тепловой расчет топочной камеры

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеРасчетЗначе-ниеРазмер-ностьОбъем топкVтпринимаем конструктивно14,77м3Полная площадь поверностей топкиFсм _____ 6 3 Vт2 _____ 6 3 ? 14.77236,12м2Радиационная площадь поверхности нагреваHлпринимаем конструктивно24,78м2Степень экранирования?эHл / Fсм24,78 / 36,120,69температуру воздуха на входе в воздухоподогревательt`вппо табл. 1.4 [1]45оСтемпературу подогрева воздухаtгвпо табл. 1.5 [1]350оСэнтальпия горячего воздухаIогвпо табл. 44208кДж/кгТепло вносимое воздухом в топкуQвIогвт42081,45891кДж/кгПолезное тепловы-деление в топкеQтQнр(100-q3-q4-q6) / /(100-q4)+ Qв21216(100-0,5+3+ +0,03)/(100-3)+589126991кДж/кгТеоретическая температура горенияtтеорпо табл. 41943оСОтносит. положение горелокxгпринимаем конструктивно0,14Коэф. ядра факелаМ0,59-0,5хг0,59-0,50,140,52Теплонапряжение стен топкиQ/FсмВрQт/Fсм0,31526991/36,12235,39кВт/м2Эффективная толщи-на излучающего слояs3,6Vт/Fсм3,614,77/36,121,47мПроизведение PhsPhsPrns10,1991,470,3бармКоэф. ослабления лучей:Принимаем t"=1000oCтрехатомными газамикrпо номограмме0,71/бармзоловыми частицамикзлпо номограмме6,41/бармостатками коксаккпо номограмме11/бармбезразмерные величиныx1 x20,5 0,03Оптическая толщинаkps(кrrn+кзл?зл+ккх1ч2) РS(0,70,199+6,4 7,7610-3+ 10,50,03) 11,470,3бармСтепень черноты факелааф1-е-kps1-e-0,30,26Коэф. тепловой эффективностиYхx0,990,60,59Степень черноты топкиат аф _ аф+(1-аф) Y 0,26 _ 0,26+(1-0,26) 0,590,37Температура газов на выходе из топкиt"тпо номограмме945oCЭнтальпия газов на выходе из топкиI"тпо табл. 413494кДж/кгТепло, передаваемое топке излучениемQтл? (Qт- I"т)0,97(26991-13494)13092кДж/кг

5. Расчет конвективного пучка

Таблица 7

Расчет конвективного пучка

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеЗначение приРазмер-ность400 оС300 оС200 оСПолная поверхн. КПНконструктивно147,8м2Диаметр трубdконструктивно51х2,5ммОтносительный шаг поперечныхS1/dконструктивно2,16ммОтносительный шаг продольныхS2/dконструктивно1,76ммЖивое сечение газовFконструктивно1,24м2Эффективная тощина излучающего слояS0,9d(4 S1S2_)-1 p d20,18мТемпература газов перед КПt'rиз расчета топки t'r= t"т945oCЭнтальпия газов перед КПI'rиз расчета топки I'r= I"т13494кДж/кгТемпература газов за КПt"rПринимаем предварительно400300t"rПринимаем предварительноЭнтальпия газов за КПI"rпо табл. 465905426I"rпо табл. 4Тепловосприятие по балансуQб(I'r- I"r)66977826Qб?(I'r- I"r)Температ. насыщенияtsпо табл. 194oCСредняя температура газовtrср(t'r+t"r)/2673623trср(t'r+t"r)/2Средний температурный напорDt Dtб-Dtм _ ln Dtб/Dtт421,5329Dt Dtб-Dtм _ ln Dtб/DtтСредняя скорость газов в пучкеWr ВрVг (trср+273) F 2739,268,77Wr ВрVг (trср+273) F 273Коэф. теплоотдачи конвекциейпо рис. 2 [2]7573?kпо рис. 2 [2]Произведение PhsPhsPrns0,035бармКоэф. ослабл. лучей:трехатомными газамикrпо номограмме1,251,4кrпо номограммезоловыми частицамикзлпо номограмме9,910,7кзлпо номограммеОптическая толщинаkps(кrrn+кзл?зл) РS0,0510,061kps(кrrn+кзл?зл) РSСтепень черноты газового потокааг1-е-kps0,0480,058аг1-е-kpsТемпература загрязненной стенкиt3ts+Dt615,5523t3ts+DtКоэф. теплоотдачи излучениемпо рис. 4 [2]4,514,28?л?л=?н+аи+сг по рис. 4 [2]Коэф. тепловой эффективностиy0,65Коэф. теплоотдачик51,650,2кy(?k+?л)Тепловосприятие КП по ур-ию теплообменаQт кDtН10-3 Вр102057749Qт кDtН10-3 ВрДействительная температ. за КПt"кп305oCДействительная энтальпия за КПI"кппо табл. 47835кДж/кгДействительное тепловосприятие по балансуQбд?(I'r- I"КП)5556кДж/кг

Действительная температура за КП

6. Расчет экономайзера

паровой котел сгорание тепловой

Таблица 8

Расчет экономайзера

Рассчитываемая величинаОбозна-чениеФормула или обоснованиеРасчетЗначе-ниеРазмер-ностьТемпература газов на выходеt'гиз расчета КП t'г=t"кп305oCЭнтальпия газов на входеI'гиз расчета КП I'г=I"кп7835кДж/кгТемпература воды на входе в экономайзерt'пвпо условию60oCЭнтальпия воды на входе в экономайзерi'пвi'пв4,19251.4кДж/кгТемпература газов на выходеt"гt"г=tух200oCЭнтальпия газов на выходеI"гпо табл. 46327кДж/кгПрисос воздухаDaпо табл. 30,1-Тепловосприятие по балансуQб?(I'r - I"r+DaIохв)0,97(7835-6327+0,1909)1599кДж/кгЭнтальпия воды на выходеi"пвi'пв+QбВр/Д251.4+15990,315/1,4454кДж/кгТемпература воды на выходеt"пвi"пв /4,19454/4,19108oCТемпературный напор на входе газовDt't'г- t"пв305-108197oCТемпературный напор на выходе газовDt"t"г- t'пв200-60140oCСредний температурный напорDt(Dt'+Dt")/2(197+140)/2168.5oCСредняя температура газовtгср(t'г+ t"г)/2(305+200)/2252,5oCСредняя температура водыtпвср(t'пв+ t"пв)/2(69+108)/284oCТемпература загрязненной стенкиtзtгср+25132+25157oCОбъем газов на 1 кг топливаVгпо табл. 311,214м3/кгСредняя скорость газовWг5 - 128м/сЖивое сечение для прохода газовF ВрVг (tгср+273)_ Wг 2730,31511,214(252,5+273) 8 2730,84м2Требуемое живое сечение для прохода газовFтрконструктивно0,12м2Число труб в горизонтальном рядуnF/Fтр0,84/0,127шт.Коэф. теплоотдачиkk=kнсv181,0518,9Вт/мКПоверхность обмена по уровню теплобмен.H QбВр103_ k Dt 14050,315103_ 18,9110,5212м2Требуемая поверхность нагрева со стороны газовHтрконструктивно2,95м2Общее число трубNН/Нтр212/2,9571,8шт.Число рядов труб по вертикалиnN/n71,8/710шт.

7. Сводная таблица теплового расчета парогенератора

Таблица 9

Сводная таблица теплового расчета парогенератора

ВеличинаразмерностьтопкаКПВЭКтемпература газов на входеoC30945305температура газов на выходеoC945305200ТепловосприятиекДж/кг1309255561599температура теплоносителя на входеoC100194164температура теплоносителя на выходеoC194164100скорость газовм/с8,778

8. Проверочный расчет

Проведем проверочный расчет:

нр h / 100 = (Qлг + Qбкп + Qбвэк) (1 - q4 / 100)

75,4 / 100 = (13092 + 5556 + 1599) (1 - 3 / 100)

= 19639

(19699 - 19639) 100 % = 0,3 %

Ошибка составляет 0,3 %

Литература

1. "Расчет топки": Методические указания к курсовому проекту по курсу "Котельные установки" для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УПИ им.С.М.Кирова, 1991.

. "Расчет конвективных поверхностей котла": Методические указания к курсовому проекту по курсу "Теплогенераторные установки" для студентов специальности 29.07 и 10.07. Екатеринбург, изд. УГТУ-УПИ, 1994.

. Сидельников Л.Н, Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1988.

. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

. http:/www.kotel.ru - официальный сайт завода "Бийскэнергомаш

diplomba.ru

Расчет мощности котла отопления - основные формулы с примерами

Одним из основных условий комфорта в квартире является отопительная система. А вид этого отопления, наряду с оборудованием для него, должны быть учтены еще на начальных этапах строительства дома. Дабы отопление в доме было максимально эффективным, необходимо правильно рассчитать требуемую мощность котла в зависимости от обогреваемой площади.

Именно о том, как правильно сделать расчет мощности котла отопления, и пойдет речь в сегодняшней статье. Отопительные системы бывают разные, все они имеют свои особенности, которые следует учесть во время вычислений.

Содержание статьи:

Формулы и коэфиценты расчета

До того как приступить непосредственно к расчетам мощности, давайте для начала рассмотрим, какие показатели будут использоваться.

1. Мощность отопителя на 10 метров квадратных, которая определяется с учетом климатических особенностей конкретного региона (Wуд):— для городов, расположенных на севере, она составляет примерно 1.5-2 киловатта;— для тех, кто расположен на юге – 0.7-0.9 киловатта;— и для городов Московской области – 1.2-1.5 киловатта.
2. Площадь отапливаемого помещения – обозначается буквой S.

Ниже приведена формула расчета:

Важно! Существует и более простой способ подобных вычислений, в котором Wуд будет равняться единице. Следовательно, мощность котла будет становить 10 киловатт на 100 метров квадратных. Но если делать все таким образом, то к итоговому результату необходимо добавить еще порядка 15%, дабы значение было более объективным.

Таблица мощности и затрат на отопления

Образец расчета

Как мы выяснили, формула для того, чтобы сделать расчет мощности котла отопления, очень простая. Но мы все равно приведем один пример ее практичного использования.

Мы имеем следующие условия. Площадь помещения, которое необходимо будет отопить, составить 100 метров квадратных. Наш регион – Москва, следовательно, удельная мощность составить 1.2 киловатта. Если мы поставим все это в нашу формулу, то получатся следующие данные.

Как производить расчет мощности различных типов котлов

То, насколько эффективная отопительная система, будет в первую очередь зависеть от того, какого она типа. И, конечно же, на нее будет влиять правильность произведенных расчетов касаемо необходимой мощности отопительного котла. Если же такие расчеты покажут необъективные данные, то в скором будущем вас будут ждать неизбежные проблемы.

Если теплоотдача прибора будет меньше необходимого минимума, то в зимнее время в доме будет холодно. Если же его производительность будет излишней, то это не приведет ни к чему, кроме как к излишним затратам энергии, а следовательно, и ваших денег.

Дабы избежать подобных неприятностей, вам потребуются только знания касаемо того, как рассчитывается мощность котла. Также учтите тот факт, что существуют различные типы отопления, в зависимости от используемого топлива. Вот они:

1. На твердом топливе.
2. Электрические.
3. На жидком топливе.
4. Газовые.

При выборе той или иной системы люди зачастую основываются на особенностях конкретного региона, а также на стоимости оборудования.

Котлы на твердом топливе

Дабы рассчитать мощность котла на твердом топливе, вы должны учесть особенности, которые характерны для данного типа оборудования.

1. Относительно низкая популярность.
2. Потребность в дополнительном пространстве для того, чтобы хранить топливо.
3. Доступность.
4. Процедура эксплуатации проходит весьма экономично.
5. Такие котлы могут функционировать автономно, по крайней мере, большая часть современных приборов предусматривает это.

Помимо этого, еще одним фактором, который нужно учесть, делая расчет мощности котла отопления, является то, что температура получается циклично. Иными словами, в помещении, отапливаемом такой системой, температура в течение дня может колебаться с зазором в 5 градусов.

Важно! Именно по этой причине твердотопливные котлы едва ли можно назвать наилучшими, а если есть возможность, то от их покупки лучше вообще отказаться. Но если такой возможности нет, у вас есть два способа того, как частично оградить себя от таких проблем.

1. Использовать теплоаккумуляторы, объем которых может достигать 10 метров кубических. Они подсоединяются к системе отопления и существенно сокращают теплопотери, что позитивно сказывается на затратах на отопление.
2. Соорудить термобаллон, необходимый для контроля подачи воздуха. Благодаря ему время горения увеличивается, а количество топок, следовательно, снижается.

Благодаря всему этому необходимая вам производительность котла снижается. Также все это следует учесть при расчетах.

Электрические котлы

Все котлы, работающие на электрической энергии, отличаются следующими особенностями.

1. Они компактны.
2. Топливо для них – электричество – стоит дорого.
3. Управлять ими крайне просто.
4. При перебоях в сети возможны проблемы с их функционированием.
5. Они экологически безопасны.

Собственно, это все, что вам нужно помнить при вычислении необходимой мощности для котла, работающего на электроэнергии.

Котлы на жидком топливе

А теперь поговорим о жидкотопливных котлах. В целом, они характеризуются следующими особенностями.

1. Такие котлы не являются экологически безопасными.
2. Для них используется весьма дорогостоящий тип топлива.
3. Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
4. Еще одна особенность – повышенная пожаробезопасность.
5. При их установке вы должны позаботиться о еще одном помещении, в котором в будущем будет храниться топливо.

На этом особенности жидкотопливных котлов закончились.

Газовые котлы

Последний тип котлов, о которых мы поговорим сегодня – это газовые приборы. Они в большинстве своем – наиболее оптимальный вариант при установке системы обогрева. Расчет мощности котлов отопления данного типа невозможно сделать, не учтя следующие его особенности.

1. Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
2. Они экономичны.
3. Они не требуют дополнительного места для того, чтобы хранить топливо.
4. Стоимость самого топлива для них (газа) относительно невысокая.
5. Наконец, их эксплуатация отличается повышенной безопасностью.

Все, с котлами мы более-менее разобрались, теперь порассуждаем о том, как вычислить мощность для радиаторов в отопительной системе.

Как рассчитывается мощность радиаторов

Давайте припустим, что вы, к примеру, намерились установить отопительные радиаторы своими руками. Разумеется, их предварительно следует приобрести. Более того, при покупке вы должны выбрать именно ту модель, которая вам больше всего подойдет.

Все вычисления касаемо радиаторов также довольно просты. В качестве примера мы будем рассматривать комнату, площадь которой будет составлять 14 метров квадратных, а высота – 3 метра.

Читайте так же, о том как рассчитать количество секций радиатора

1. Прежде всего, нам необходимо определить объем данной комнаты. Для этого нужно умножить высоту комнаты на ее площадь, в итоге мы получаем 42 метра кубических.

Важно! Вам следует учесть тот факт, что для отопления одного кубометра в средней полосе нашей страны требуется примерно 41 ватт.

2. Получается, что для того чтобы определить производительность радиаторов, мы должны умножить эту мощность (это 41 ватт) на общий объем помещения. Что у нас получается? Все правильно – 1 722 ватта.
3. Идем дальше. Теперь нам нужно определить, какое количество секций должно быть у радиатора. Это очень легко сделать, и все потому, что теплоотдача у любого радиатора, будь он изготовлен из алюминия или биметаллических сплавов, равняется 150 ваттам.
4. Именно по этой причине полученную ранее производительность требуется поделить на 150. Округляем полученную цифру до 11 – получаем нужную нам производительность.



5. Не забываем прибавить еще 15% к полученной нами цифре. Эта нехитрая манипуляция позволит вас сгладить рост требуемой производительности в периоды, когда морозы особенно суровы. После этого у нас получается 1.68, но мы, опять же, округляем этот показатель до 2.
6. Наконец, добавляем 2 до 11 – и у нас получается 13, следовательно, для нашей комнаты на 14 метров квадратных необходимы радиаторы по 13 секций каждый.

В качестве заключения

Вот мы с вами и выяснили, как правильно производится расчет мощности котла отопления, захватив сюда и радиаторы. Если вы будете четко следовать этим советам, то в итоге у вас будет весьма эффективная отопительная система, которая в то же время не будет отличаться «расточительностью». На этом все, удачи вам и теплых зим!

Вам может понравиться

v-teplo.ru

Тепловой расчет паровых котлов — методика и пример гидравлического расчета

Гидравлический расчет контура с естественной циркуляцией парового котла

Исходными данными к расчету являются результаты теплового расчета и конструкторская проработка котла.

Содержание материала

В ходе расчета будет выполнено:

• определение тепловосприятия панелей;
• выбор расчетного контура;
• расчет контура циркуляции;
• оценка надежности контура циркуляции

Проблема надежности охлаждаемых рабочей средой поверхностей нагрева котельных агрегатов является одной из важнейших в современной теплоэнергетике. С увеличением мощности котельного агрегата и его размеров возрастают неизбежные отклонения режимов его отдельных частей от расчетных, увеличивая тем самым вероятность их повреждений. Выполнение оборудования электростанций в виде отдельных блоков приводит к остановке энергоблока практически при каждом повреждении трубной системы котельного агрегата.

Развитие современной теплоэнергетики и энергомашиностроения характеризуется широким внедрением в практику мощных энергетических блоков с паровыми котлами большой паропроизводительности на докритические и сверхкритические давления пара. Для инженеров-теплоэнергетиков очень важно знать законы гидродинамики и теплообмена, для того, чтобы обеспечить надежную работу котельных агрегатов. Знание закономерностей протекания этих процессов позволит вырабатывать и поддерживать надежные режимы работы паровых котлов в эксплуатационных условиях, которые становятся сложнее с каждым годом. Это связано с использования различных топлив, в том числе низкосортных.[1]

Расчет начинается с разделения экранов топочной камеры на испарительные панели.

Для этого определяем:

• Количество экранных труб, принадлежащих одной плоскости фронтового (тыльного) экрана

• Количество экранных труб фронтового экрана

zф=z1+2·zск, шт.

• Количество экранных труб тыльного экрана

zтыл=zф, шт.

• Расстояние по осям крайних труб бокового экрана

С= bт–2 А, мм.

• Количество труб одного бокового экрана

• Общее количество экранных труб, расположенных в топочной камере

Разделение стен топочной камеры на испарительные панели показано на рисунке 1.

Рисунок 1- Разделение стен топочной камеры на панели

Экран делим на число панелей и определяем количество экранных труб, принадлежащих каждой панели в  отдельности.

Согласно [2, стр. 81] при эскизном проектировании для котлов среднего давления рекомендуется принимать площадь внутреннего поперечного сечения опускного звена в диапазоне

Распределение тепловой нагрузки по контурам

Исходные данные для расчета естественной циркуляции

Исходными данными для расчета естественной циркуляции являются результаты тепловых расчетов испарительных поверхностей нагрева котла.

Величины ат, bт, h3, lпод, Fгор-л, lфр, lтыл, h2, bл были найдены ранее в расчете топочной камеры.

Находим площади экранов F (фронтового, тыльного, боковых стен, потолка, выходного окна), коэффициент тепловой эффективности для поверхности нагрева ψ. Отсюда определяем эффективную тепловоспринимающую поверхность потолочного пароперегревателя

Суммарная тепловоспринимающая эффективная поверхность

Средняя удельная тепловая нагрузка радиационных поверхностей нагрева топки [3, стр. 223]

Выбираем тип горелок и расположение на стенах топки

Тепловая нагрузка потолочного экрана (пароперегревательная поверхность)

Определяем распределение тепловосприятий по стенам топочной камеры, где необходимо учесть расположение горелочных устройств, тепловая нагрузка по стенам должна быть равномерной   [1, стр. 32].

Коэффициент неравномерности тепловосприятий по стенам топочной камеры (для тыльной, фронтовой и боковых стен равны), [1, стр. 31]

Тепловая нагрузка экрана

qл.вшпп – удельная тепловая нагрузка выходного окна, в этой величине учитывается неравномерность тепловосприятия по высоте и коэффициент тепловой эффективности выходного окна.

Проверка тепловых нагрузок в экранах топочной камеры

Невязка:

Определение тепловосприятия панелей фронтового экрана, тыльного и боковых панелей

Фронтовой экран состоит из четырех панелей рис 1.

Согласно [1, стр. 33], коэффициент неравномерности тепловой нагрузки по ширине стены топочной камеры, составит.

Эффективная тепловоспринимающая поверхность нагрева панели экрана

Поскольку котел симметричен, панели эффективные поверхности нагрева.

Тепловосприятие экрана

Определение тепловосприятий панелей боковых экранов

Эскиз бокового экрана представлен на рисунке 2

Рисунок 2 — Эскиз бокового экрана

Проверка паропроизводительности котла

Суммарное тепловосприятие

Паропроизводительность всех контуров

Так как вся питательная вода после экономайзера поступает на промывочный щит, часть пара пойдет на подогрев воды в барабане до кипения. Поэтому в пароперегреватель будет поступать

Разверка паропроизводительности экранов

Обоснование выбора расчетного контура циркуляции

Выбираем по тепловосприятию и ожидаемому сопротивлению панели.

Применяем следующую градацию по ожидаемым гидравлическим сопротивлениям: среднее, очень высокое.

Чем меньше расход в контуре, тем менее он надежен. Проведя анализ выбираем для расчета контур экрана который является самым ненадежным.

Эскиз расчетного контура циркуляции на рисунке 3

Рисунок 3 — эскиз расчетного контура

Расчет естественной циркуляции в расчетном контуре

Согласно [1, стр. 10], участок звена выделяется в отдельный, если:

1. угол наклона отличается более чем на 20о от угла наклона остальной части трубы при высоте участка не менее 10% высоты контура;
2. удельные тепловосприятия отличаются более чем на 30% от среднего значения при высоте такого участка не менее 10% высоты контура;
3. диаметр участка отличается от остальной части трубы, или раздающие и собирающие тройники;
4. есть не обогреваемые участки высотой более 5% высоты контура.

Если эти условия не выполняются, то участок в отдельный не выделяется, а примыкает к участку выше.

Тепловая нагрузка расчетного контура циркуляции

Согласно [1, стр. 11] полной высотой циркуляционного контура  называется высота от уровня воды в барабане до оси нижнего коллектора, отделяющего подъемное звено от опускного

Ноп, м

Примечание – В расчете принято, что средний уровень воды в барабане ниже его горизонтальной оси на 150 мм (Рисунок 3).

4.8 Высота экранных труб до обогрева (рисуно 3)

Ндо, м.

Отношение Hдо/Hоп

Если высота участка до обогрева меньше чем 5%, то он   не выделяется в отдельный, если больше то выделяется в отдельный.

Аналогично проверяются отношение всех участков к высоте опускного звена: Нпод, Hуч , Н2, Н3, Н4, H5, H6

Рассчитываем распределение тепловосприятий по участкам расчетного контура.

Для определения сопротивления расчетного контура находим шероховатость труб и коэффициенты сопротивления опускного звена.

Материал, из которого изготовлены трубы циркуляционного контура (принимается по прототипу) – углеродистая сталь марки 20.

Далее расчеты производим для скоростей 1; 1,5; 2 м/с, где определяем:

— движущий напор в экранных и пароотводящих трубах;

— потери давления в экранных и пароотводящих трубах;

Разница между движущим напором и потерями давления, дает полезный напор звена Sзв.

Графическое определение полезного напора в экране и расхода в контуре представлено на рисунке №4.

Рисунок 4 — определение полезного напора в экране и расхода в контуре.

На основании проведенных расчетов, строятся циркуляционные характеристики экрана, пароотводящих труб, подъемного звена в целом в координатах S – Gц; строятся характеристики сопротивлений опускного звена и водоперепускных труб в координатах . Точка пересечения циркуляционной характеристики звена с характеристикой сопротивлений опускного звена дает расчетный расход в контуре Gц, которому будет соответствовать расчетный полезный напор в экране Sрасч (рисунок 4).

Определение надежности естественной циркуляции в расчетном контуре

Согласно [1, ст.84,85] полученные при расчётах циркуляции, значения расчётного полезного напоров в экранных трубах и расхода воды в контуре не определяют надёжность работы контура, они лишь позволяют провести проверку ряда положений и критериев, к которым относятся:

• Отсутствие застоя и опрокидывания циркуляции;
• Отсутствие нарушений нормальной работы опускных звеньев каждого контура;
• Обеспечение надежной циркуляции при нестационарных режимах работы котла;
• Допустимые температурные режимы обогреваемых участков контуров.

Оценка последних двух критериев в данной работе не проводится.

Появление свободного уровня в слабообогреваемой трубе невозможно, т.к. имеется верхний собирающий коллектор у экранных труб, а также экранные трубы не располагаются выше уровня воды в циклоне.

Проверка отсутствия застоя в слабообогреваемой экранной трубе.

Находим Среднюю приведенную скорость пара на участках

Определяем расчетную высоту экономайзерного участка и средняя приведенная скорость пара в экране

Находим среднее напорное паросодержание застоя [1, с.89], φзаст и полезный напор застоя

Коэффициент запаса по застою

Если  >1,1 то согласно [2, с.23] застоя циркуляции в слабообогреваемой трубе экрана не будет, если меньше то будет.

Проверка отсутствия опрокидывания циркуляции в слабообогреваемой экранной трубе

Средняя приведенная скорость пара в подъемном звене при обратном движении среды

Средняя приведенная скорость пара в подъемном звене при обратном движении среды

Суммарный коэффициент сопротивления экрана

Удельный коэффициент сопротивления экранных труб

Zэкр/Hэкр

Удельный напор опрокидывания в слабообогреваемой экранной трубе [2, ном.14] Sудопр

Полезный напор опрокидывания в слабообогреваемой экранной трубе

Sопр= Sудопр хНэкр, Па

Коэффициент запаса по опрокидыванию циркуляции

Если kопр>1,1 [2, с.24] опрокидывание циркуляции в слабообогреваемой трубе не будет.

Ввиду того, что вся питательная вода подается на барботажную промывку пара, недогрев в барабане принимается равным нулю.

Максимально допустимая скорость входа в опускные звенья

Где =0,65м — высота уровня воды в барабане,

=0,25- средний коэффициент сопротивления входа в трубу из барабана [1, стр. 211].

Действительная скорость входа в опускные трубы при расчетном режиме

Если wпроп>wопд, то кавитации на входе в опускные трубы не будет.

Отношение минимальной высоты уровня воды в барабане над входом в опускную трубу к диаметру трубы

hур/dоп

должно превышать допустимые значения по [1, рис. 6.9]. Чтобы опасность захвата пара вихревыми воронками отсутствовала при всех режимах.

 Список использованных источников

1. И.К.Лебедев Гидродинамика паровых котлов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 240 с., ил.

2. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод)/ О.М.Балдина, В.А.Локшин, Д.Ф.Петерсон и др. – М.: Энергия, 1978. – 256 с., ил.

3. С.Л.Ривкин, А.А.Александров Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 424 с.,ил.

4. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод / Издание 3-е, переработанное и дополненное – СПб: Издательство НПО ЦКТИ, 1998г. – 257 с., с ил.

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

helpinginer.ru

2.2Экономичность работы парового котла

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом и суммой полезно использованного теплаи тепловых потерь,,,и. На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Расчет этого пункта по .

1) Располагаемое тепло 1 м3 газообразного топлива:

где - низшая теплота сгорания сухой массы газообразного топлива

- физическое тепло топлива,

сТЛ – теплоёмкость рабочего топлива

2) Потеря тепла с уходящими газами:

низшая теплота сгорания

Энтальпию уходящих газов определяем по , интерполируя данные из ранее полученной таблицы 5:

Энтальпию теоретически необходимого количества воздуха на входе в РВП определяем по :

Теплоемкость ищем интерполяцией по таблице V:

Энтальпия воздуха, присасываемого в газоходы котла:

3) КПД котла брутто:

Где потери тепла от химического недожога по газу принимаем по таблице ХХ:

Механический недожог у газа отсутствует,

Потери тепла в окружающую среду:

,

2 способ:Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла(%), невелики и с ростом производительности котла уменьшаются: ([1], стр.30, рис. 5.1)

при ,

Потеря тепла на охлаждение не включенных в циркуляционную схему котла панелей и балок топки:

Полное количество тепла, использованное в котле:

-количество выработанного пара:

-энтальпия перегретого пара по таблице ХХV:

-энтальпия питательной воды по таблице ХХIV:

-количество насыщенного пара, отданного до перегревателя:

-энтальпия насыщенного пара по таблице XXIII по давлению в барабане

:

-расход воды на продувку не учитывается, т.к. она составляет меньше 2% от производительности (1%).

Если объем топочной камеры и ее высота: ;, то:

4. Расход топлива, подаваемого в топочную камеру парового котла, определяется из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле:

где - расчетная паропроизводительность котла, равная;

- энтальпия перегретого пара, равная [(3), табл.XXV по 5600С и 15,6 МПа];

- энтальпия питательной воды, равная [(3), табл.XXIV по 2300С и 15,6 МПа];

- энтальпия воды на линии насыщения при давлении в барабане парового котла, равная [(3), табл.XXIII по 15,6МПа];

- расход продувочной воды из барабана парового котла, принимаем ,

где - относительная величина непрерывной продувки котла, принимаемая равнойсогласно рекомендации на [(2), стр.50], тогда

.

Тогда

.

5. Расчетный расход сгоревшего топлива:

.

2.3 Тепловой расчет топочной камеры

Расчет этого пункта по .

Радиационные свойства продуктов сгорания:

1) Зададимся температурой газов на выходе из топочной камеры .

2)Критерий поглощательной способности:

3)Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания:

- давление в топочной камере

- для топки из вышестоящей таблицы:

- температура газов на выходе из топки:

- эффективная толщина излучающего слоя топки:

где и- объем и поверхность стен топки.

4)Коэффициент поглощения лучей частицами сажи:

Отношение углерода и водорода в рабочей массе топлива:

5) Коэффициент поглощения топочной среды:

- при сжигании природного газа .

Расчет суммарного теплообмена в топке:

1)Безразмерная температура газов на выходе из топочной камеры:

- коэффициент, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно уровня расположения горелок:

- параметр забалластированности топочных газов

- относительный уровень расположения горелок:

-уровень расположения горелок в ярусе:

- эффективное значение критерия Бугера:

2) Критерий радиационного теплообмена:

- коэффициент сохранения тепла:

.

- поверхность стен топки:.

- коэффициент излучения абсолютно черного тела

- cредняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

- тепло, вносимое в топку воздухом:

- энтальпия горячего воздуха:

- энтальпия холодного воздуха

- полезное тепловыделение в топке:

- энтальпия продуктов сгорания при температуре на выходе из топки [табл.5]:

- адиабатическая температура горения определяется интерполяцией, принимая .

3. Коэффициент тепловой эффективности экранов:

- угловой коэффициент экранов:

- коэффициент снижения тепловосприятия экрана при загрязнении:

[(1), стр.42, табл.6-3]

4. Тогда температура газов на выходе из топки:

5. Общее количество тепла, переданное излучением от газов к поверхности топки:

Среднее тепловое напряжение экранов топки:

Полученная из расчета температура газов на выходе отличается от принятой на 4,70С, что соответствует допустимой погрешности - 300С. Уточнение расчета не требуется.

studfiles.net

2/ Расчет паропроизводительности УК. Использование утилизационных котлов

Похожие главы из других работ:

Водно-химический комплекс ТЭЦ-440

Расчёт схемы подпитки теплосети. Расчет Na-катионитных фильтров

Необходимая площадь фильтрования: , м2, де Q = 326 м3/ч -- производительность фильтров без учета расхода воды на их собственные нужды; = 30 м/ч -- скорость фильтрования. Число установленных фильтров m = 3 одинакового диаметра...

Монтаж и расчет конструктивных элементов воздушных линий электропередачи

7.Расчёт закрепления опор в грунте. Выбор и расчёт фундаментов

В курсовом проекте производится выбор и расчет фундамента для металлической опоры...

Проект электроснабжения цеха обработки древесины

2.12 Расчет и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Токи К.З. и их расчёт

Так как сеть выше 1 кВ, то расчет сопротивления цепи К.З. ведем в базисных величинах, при этом учитываем только индуктивное сопротивление основных элементов. 10/0,4 кВ трансформатор на S= 1600 кВА. КЛ=0...

Проектирование воздушных линий электропередач

3.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЛЭП И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

3.1 Расчет потерь напряжения в ЛЭП Определим потери напряжения на участках: ,% где - удельное активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км; - длина участка ЛЭП, км; - активная и реактивная мощности на участках ЛЭП, соответственно, МВА, МВАр. 3.1...

Проектирование системы электроснабжения цеха

6. Расчет распределительной сети, выбор и расчет защитных устройств на стороне низкого напряжения

Расчет цеховой распределительной сети сводится к выбору стандартных сечений токопроводов по техническим и экономическим соображениям. Исходными данными для расчета служат определенные ранее нагрузки и схема силовой сети...

Проектирование трансформатора силового ТМ-400/10-66У1

6. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

а) поверочный тепловой расчет обмоток; б) расчет системы охлаждения (бака, радиаторов, охладителей)...

Разработка электропривода механизма подъёма грузового лифта

1. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Расчёт времён работы на каждом участке работы лифта Время пуска до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения от установившейся скорости до остановки , (1.1) где - заданная скорость движения, ; - допустимое ускорение,...

Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами

1.2 Расчет толщины изоляции. Расчет зависимости напряженности электрического поля в толще изоляционного слоя

Изоляция силового кабеля выполнена из ПВХ пластиката. ПВХ пластикат - смеси поливинилхлорида, которые обеспечивают длительное сохранение физических свойств изолятора: высокого удельного сопротивления...

Расчет рабочего контура ядерной энергетической установки

3. Определение расхода пара на главную турбину, паропроизводительности парогенератора и мощности ядерного реактора. КПД ЯЭУ брутто

Значения расходов рабочего тела в различных ветвях рабочего контура определяются при решении системы уравнений тепловых балансов, составленных для теплообменных аппаратов контура. При этом следует иметь ввиду одно важное обстоятельство...

Расчет режимов работы выпрямителя

2. Расчет рабочего номинального режима выпрямителя и расчет для заданного б

Номинальный режим выпрямителя характеризуется номинальной нагрузкой и углом управления вентилями a=0. С изменением a происходит регулировка выходного напряжения, и режим работы выпрямителя изменяется. Рис.2...

Расчет силового трансформатора

6. Тепловой расчет и расчет системы охлождения

...

Расчет электроснабжения термического цеха

6. Выбор ячейки 6 - 10 кВ, расчет сечения высоковольтного кабеля, расчет уставок защит на стороне 6 - 10 кВ

Расчетный ток кабеля 6 кВ в нормальном режиме Кабель с бумажной изоляцией марки ААБ (алюминиевые жилы, бумажная изоляция, алюминиевая оболочка, бронированный), проложен в земле...

Релейная защита и автоматика параллельных ЛЭП с двусторонним питанием

3.2. Расчет допустимости НАПВ для параллельных ЛЭП. Выбор типа АПВ. Расчет параметров срабатывания пусковых и контрольных органов АПВ.

3.3. Выбор типа фиксирующих приборов для определения места повреждения на параллельных ЛЭП. Краткое описание принципа действия и алгоритма определения места повреждения. Выбор уставок срабатывания фиксирующих приборов...

Электрооборудование предприятия "Апатит"

2.8 Расчёт токов КЗ, расчёт сечения и выбор проводников в сети ВН

1.Ток нагрузки кабеля ВН от ЦПП до УПП: где: =1...

Электроснабжение цеха №17 ремонтно-механического завода

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ

...

fis.bobrodobro.ru

Расчет котла

ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»

Кафедра судовых энергетических установок и теплоэнергетики

Курсовая работа

по дисциплине

Судовые котельные установки

Выполнил: студент группы

05-СЭ Горлушин О.А.

Проверил: Резник В.М.

Калининград 2009г.

Задание на курсовую работу по дисциплине Судовые котельные установки

Паропроизводительность котла – 3000 т/ч=0,833 кг/с

Давление пара в котле – 8 бар=0,8 МПа

КПД котла – 0,86

Температура питательной воды – 80°С

Марка топлива – Мазут флотский Ф5

Прототип – КВ с экономайзером

Описание конструкции. Вспомогательные котлы

Для судовых вспомогательных паровых котлов (ВПК) характерно большое разнообразие типов, широкий диапазон параметров и паропроизводительности. При проектировании ВПК стремятся максимально упростить их конструкцию с целью повышения надежности, поскольку они в течение рейса работают непродолжительное время. Годовая наработка обычно составляет 700—1500 ч. Характеристики некоторых наиболее распространённых на флоте типов ВПК приведены в различных источниках.

На многих морских судах установлены вспомогательные котлы типа КАВ 1,6/7, поперечный разрез которого представлен на рис.3.

Котел этого типа состоит из парового коллектора 1, водяного коллектора 5 и трубной системы, собранных в сварном металлическом каркасе, образующем совместно с обшивкой газо-плотный кожух. Паровой коллектор покрыт тепловой изоляцией 2. Котел имеет один циркуляционный контур, парообразование происходит в экранных трубах 6 и трубах конвективного пучка 3. Три ряда труб 7, расположенных в шахматном порядке за экраном, являются опускными. Все трубы имеют диаметр 29 мм и толщину 2,5 мм. Общее число труб 492 шт., суммарная длина 980,3 м, масса 1600 кг.

Экран образован одним сплошным рядом труб, концы которых у коллекторов разведены в два ряда. Крепление всех труб в паровом и водяном коллекторах выполнено вальцеванием. Паровой и водяной коллекторы выполнены сварными со штампованными днищами. На заднем днище парового коллектора и обоих днищах водяного коллектора предусмотрены лазовые отверстия размером 3ООх400 мм. В паровом коллекторе установлен потолочный дырчатый щит, предназначенный для выравнивания нагрузки парового объема. В водяном объеме коллектора расположен дырчатый щит, служащий для выравнивания паровой нагрузки зеркала испарения.

Форсуночное устройство 4 состоит из паро-механической форсунки, тангенциального лопаточного ВНУ и подвижного запального устройства. Котел может работать на дизельном или моторном топливе и на мазуте.

Растопка котла производится на дизельном топливе. Пар на распыл тяжелого топлива подводится из парового коллектора котла. Воздух, необходимый для горения, подается вентилятором в кожух и по каналам, ограниченным стенками внутренней 8 и наружной 9 обшивки, поступает к ВНУ. Такая компоновка стен защищает машинное помещение от проникновения в него продуктов сгорания и уменьшает тепловые потери в окружающую среду. На входе воздуха в кожух котла установлен шибер, управляемый системой регулирования. Регулирование расхода топлива достигается изменением его давления перед форсункой. Котел может эксплуатироваться без постоянной вахты, пуск котла ВПК, вырабатывающие перегретый пар и имеющие высокую паропроизводительность, применяются на крупнотоннажных танкерах и балкерах, где пар используется для привода турбин различного назначения. Кроме того, в ряде случаев ВПК применяются также в качестве генераторов инертных газов, предназначенных для заполнения грузовых танков.

Для получения насыщенного пара, используемого потребителями различного назначения (системой теплоснабжения, насосами с паровым приводом, системой подогрева груза и др.), на современных отечественных судах применяют водотрубные автоматизированные котлоагрегаты типов КАВ и КВА. Выбор марки котлоагрегата определяется необходимыми паропроизводительностью и давлением пара.

В системах горячего водоснабжения используются автоматизированные водогрейные котлоагрегаты типа КОАВ. На крупных теплоходах и газотурбоходах, а также в качестве резервных на паротурбоходах устанавливают более мощные паровые котлы типа КВ. В отличие от КАВ они имеют воздухоподогреватель, экономайзер или пароперегреватель. Некоторые из ПК этого типа используются как генераторы инертных газов для заполнения грузовых цистерн при перевозке нефти и нефтепродуктов.

Котлы типа КАВ полностью автоматизированы и рассчитаны на эксплуатацию без постоянной вахты. В них сжигают различные виды топлива: дизельное, моторное и мазуты. При нагрузках до 20 % номинальной подача топлива в топку регулируется позиционно (включено—выключено). При нагрузках более 20 % осуществляется плавное (пропорциональное) регулирование, т. е. расход топлива и соответствующее ему количество воздуха изменяются пропорционально паропроизводительности; при этом давление пара поддерживается постоянным. В зависимости от условий размещения котлоагрегаты могут быть правой или левой модели, что определяется расположением выходного патрубка газохода (смотреть на переднюю стенку).

На рис. представлена схема вспомогательного котла КАВ 6,3/7.

Рис. Схема внешнего вида парового котла КАВ 6,3 7

В состав котла КАВ 6,3/7 входят следующие элементы: собственно паровой котел; топливная, воздушная и питательная системы; системы автоматического управления, защиты и сигнализации; система зажигания топлива; контрольно-измерительные приборы. Непосредственно на наружной обшивке установлены топливный блок 3, регулирующий блок 2, кнопочный пост «пуск-стоп» и другие устройства системы автоматического управления, а также приборы теплотехнического контроля.

Рис. Поперечный разрез парового котла КАВ 6,3 7

Парогенератор (ПГ) снабжен топочным устройством 10 с паромеханической форсункой. Крышка 11 закрывает смотровое отверстие. На пароводяном коллекторе располагаются стопорный клапан 6, главный 4 и импульсный 5 предохранительные клапаны, питательный клапан 7, водоуказатель 8, импульсный генератор 9 термогидравлического регулятора питания, клапан верхнего продувания и другая арматура. На водяном коллекторе 12 находятся клапаны нижнего продувания. Котёл крепят к судовому фундаменту с помощью четырех опор 13 и переходных стульев 1. Две опоры приварены к водяному коллектору 12, две другие — к кожуху. Питательный насос, вентилятор и блок автоматического управления (БАУ) монтируют вблизи ПГ на отдельных фундаментах.

Все паровые котлы типа КАВ аналогичны по конструкции, но имеют различные теплотехнические и массовые характеристики, габариты и состав арматуры.

На рис. 5 изображен поперечный разрез котла КАВ 6,3/7. Корпус котла состоит из парообразующих труб конвективного пучка17, экрана 11, трех рядов опускных труб 10, пароводяного 1 и водяного 12 коллекторов. Пучки 17 и 10 имеют шахматное строение. У котла типа КАВ паропроизводительностью D < 4 т/ч размер всех труб равен 29х2,5 мм. В котлах с D > 4 т/ч размер опускных труб 44,5х3 мм. Крепление труб в коллекторах (узел II) выполнено путем раздачи концов труб специальным инструментом — вальцовкой.

Коллекторы 1 и 12 сварные и состоят из обечаек и двух приварных штампованных днищ. На заднем днище пароводяного коллектора и на обоих днищах водяного коллектора сделаны овальные лазовые отверстия 13, закрываемые изнутри крышками с помощью двух наружных скоб, шпилек и гаек. К стенкам коллекторов приварены штуцера, патрубки и другие элементы для присоединения труб, арматуры и стенок кожуха.

Кожух котла сварной, газоплотный, образован двойными фронтовыми (передней, задней), боковыми и потолочной стенками, выполненными из листового и профильного проката. Наружные 15 и внутренние 16 стенки кожуха образуют межкожуховое пространство (МКП), через которое проходит воздух перед поступлением в топку. Такое устройство стен защищает котельное отделение от проникновения в него продуктов сгорания и уменьшает тепловые потери от наружного охлаждения. Жесткость конструкции кожуха обеспечивается установкой распорных скоб 5, трубных связей 2 и перегородок 4. На внутренних и наружных стенках кожуха имеются окна, плотно закрываемые крышками 14 с помощью задраек 18. Окна служат для доступа к трубным поверхностям нагрева и в МКП. На задних стенках кожуха расположено лазовое отверстие для проникновения внутрь топки.

С целью наблюдения за горением и состоянием кладки в передней и задней стенках кожуха сделаны отверстия 3, соединенные патрубком с головкой специального смотрового устройства. Корпус головки, где находится обойма с двумя синими жаростойкими стеклами, имеет внутреннюю и наружную крышки, защищающие стекла от перегрева из топки и от механических повреждений снаружи. Кирпичная кладка передней 7 и задней стенок в районе топки и частично в районе трубного пучка выполнена из огнеупорных шамотных кирпичей, установленных на слой асбестового картона. Для кладки используют кирпичи: квадратные с центральными и смещенными отверстиями для болтов, фасонные для фурмы 6 и смотровых устройств и трехгранные. В районе топки кирпичи крепят к внутренним стенкам болтами 19, головки которых утапливают в отверстие кирпича, а затем замазывают раствором мертеля.

В районе пучков труб кирпичи крепят на таврах 21 или угольниках 20. Все кирпичи скрепляют между собой раствором шамотного мертеля. Боковые и потолочные стенки, а также передние и задние стенки кожуха, свободные от кирпичной кладки, изолируют слоем асбестового картона, который со стороны газов покрыт листами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Открытые наружные поверхности коллекторов изолируют совелитовыми плитами, укладываемыми на слой совелитовой подмазки. Плиты обтягивают металлической сеткой и покрывают слоем совелитовой штукатурки. Изоляцию обечаек коллекторов закрывают оцинкованными стальными листами, на днищах пароводяного коллектора ее оклеивают тканью и окрашивают. Торцы водяного коллектора имеют патрубки, на которые устанавливают наружные крышки.

mirznanii.com

Укрупненный расчет котельного агрегата паропроизводительностью 420 т/ч

2.2. Укрупненный расчет котельного агрегата.

2.2.1 Выбор котельного агрегата

Производительность котельных агрегатов выбираем по максимальному расходу пара на турбоустановку с запасом 3%.

Параметры пара котельных агрегатов выбираем с учетом потерь давления и температуры при его транспорте.

По расходу и начальным параметрам пара на турбину, выбираем барабанный котел с естественной циркуляцией и твердым шлакоудалением типа Еп-420-140.

Технические характеристики котельного агрегата представлены в таблице 2.3     /3/.

Таблица 2.3 – Технические характеристики котельного агрегата Еп-420-140

2.2.2 Исходные данные для расчета

Целью расчета является определение коэффициента полезного действия котельного агрегата и определение расхода топлива. Топливом является Ирша-Бородинский бурый уголь.

Необходимый для расчета элементарный состав топлива представлен в таблице 2.4 выписанный из таблицы 7.8   /7/.

Таблица 2.4. – Характеристика топлива.

2.2.3 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Объемы теоретического количества воздуха и продуктов сгорания:

1. Объем воздуха:

Vов =0,0889 × (Cр + 0,375 × Sр) + 0,265 × Hр – 0,0333 × Oр =

= 0,0889 × (43,7 + 0,375 × 0,2) + 0,265 × 3 – 0,0333 × 13,5 = 4,24 нм3/кг;

2. Объем азота:

VоN2 =0,79 × Vов + 0,008 × Nр = 0,79 × 4,24 + 0,008 × 0,6 = 3,34 нм3/кг;

3. Объем трехатомных газов:

VRO2 = 0,01866 × (Cр + 0,375 × Sр) = 0,01866 × (43,7 + 0,375 × 0,2) = 0,816 нм3/кг;

4. Объем водяных паров:

Vh3O = 0,111 × Hр  + 0,0124 × Wр + 0,0161 × Vов =

= 0,111 × 3 + 0,0124 × 33 + 0,0161 × 4,24 = 0,801 нм3/кг.

Действительные объемы продуктов сгорания.

Расчет объемов продуктов сгорания в поверхностях нагрева сведу а таблицу 2.5.

Объемы газов и водяных паров определяют по среднему коэффициенту избытка воздуха в поверхности нагрева, равному полусумме значений на входе в поверхность и на выходе из нее.

Объем сухих газов определяем по формуле, нм3/кг:

Vсг = VRO2 + VоN2 + (α – 1) × Vов.

               Объем водяных паров,  нм3/кг:

Vh3O = Vоh3O + 0,0161 × (α – 1) × Vов.

Полный объем бытовых газов, нм3/кг:

VГ = VСП + Vh3O.

Объемные доли водяных паров, нм3/кг:

rRO2 = VRO2 / VГ.

Объемные доли водяных паров, нм3/кг:

rh3O = Vh3O / VГ.

Масса дымовых газов, нм3/кг:

GГ = 1 - Aр / 100 + 1,306 × α × Vов..

Концентрация золовых частиц, нм3/кг:

μзл = Aр × аун / 100 × GГ, где аун = 0,95 – доля золы уносимая газами (табл.4.6. /7/)

Таблица 2.5 – Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов  и концентрация золовых частиц.

2.2.4 Расчет энтальпий продуктов сгорания по газоходам

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания в кДж/кг при расчетной температуре Θ, ºС определяют по формулам:

Iог = VRO2 × (с · Θ)RO2 + VоN2 × (с · Θ)N2 + Vоh3O × (с · Θ)h3O

Iов = Vов × (с · Θ)в

Энтальпию продуктов сгорания:

Iг = Iог + (α – 1) × Iов + Iзл.

В приведенных формулах: С В, СRO2, Сh3O, СN2 = теплоемкости соответственно воздуха, трехатомных газов, водяных паров, азота при постоянном давлении кДж/м3·к их значения приведены в таблице 5 /6/

Iзл. –энтальпия золы.

Iзл. = (с · Θ)зл × (Aр × аун / 100), где Сзл – теплоемкость золы кДж/кг, приведены в таблице 6 /6/.

Результаты расчета энтальпий газов при действительных избытках воздуха в газоходах сводятся в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Энтальпии газов при действительных избытках воздуха в  газоходах.

2.2.5 Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой баланс составляется в расчете на 1 кг сжигаемого топлива.

Уравнение теплового баланса в относительных величинах – процентах.

q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 =100%

Потери тепла с уходящими газами зависят от заданной температуры уходящих газов и определяются по формуле:

q2 = [(Iух – αух × Iоух) × (100 – q4)] /  Qрн =

=  [(1334,95 – 1,33× 113,8) × (100 – 0,5)] /  15659 = 7,52%, где Iух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг – принимают по величине Θух;

αух – коэффициент избытка воздуха;

Iоух – энтальпия холодного воздуха, кДж/кг;

Q4 – потери с механическим недожегом, принимаем по табл 4.6  /17/;

Qрн –низная теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Потери тепла в окружающую среду  q5  принимаем в зависимости от производительности котельного агрегата (рисунок 1 /6/), q5 = 0,5%.

Коэффициент сохранения тепла

φ = 1 - q5/100 = 1 – 0,5/100 = 0,995.

Потери с теплом шлака:

q6 = (ашл × (с · Θ)зл × Aр) /Qрн = (0,05 × 560,1 × 6) /15659 = 0,01%, где ашл = 1 – аун = 1 – 0,95 = 0,05%;

(с · Θ)зл – энтальпия золы кДж/кг по табл. 11 /6/.

Сумма потерь в котельном агрегате:

Σ qi = q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = 7,52 + 0 + 0,5 + 0,5 + 0,01 = 8,53%.

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто:

ηбрпг = 100 - Σ qi = 100 – 8,53 = 91,47%.

Определение расхода топлива.

Расход топлива, подаваемого в топочную камеру котлов:

В = [Dпе × (iпе - tпв) + Dпп × (i//пп - i/пп) + Dпр × (tпр – tпв)] / ηбрпг × Qрн =

= [233,3×(3446,15–1068,5)+150,467×(3575,4–3050,3)+2,718×(1572,8–1068,5)]/0,9147×15659 =

= 43,78 кг/с, где Dпе, Dпп, Dпр – соответственно расход перегретого пара, пара на промперегрев, продувочной воды, кг/с;

Qрн – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

i//пп, i/пп _ энтальпия пара на выходе из промежуточного перегревателя и на входе в него, кДж/кг;

iпе, tпр, tпв – энтальпия перегретого пара, продувочной и питательной воды, кДж/кг.

Расчетный расход твердого топлива с учетом механической теплоты

vunivere.ru

Смотрите также

• 
  Котел факс характеристики
• 
  Котел мзк 7аж
• 
  Дебальцево котел фото
• Котел эдисон 13
• 
  Нобель котел неисправности
• 
  Фото котел тэц
• 
  Котел тпп 804
• 
  Усовершенствование котла кчм
• 
  Регенеративный воздухоподогреватель котла
• 
  Котел на горбыле
• 
  Котел газовый vektor