Описание парового котла ДКВР 6,5-14.

Введение

Испытания котельных установок в эксплуатационных условиях могут иметь различные задачи и выполняться самостоятельно или как часть комплекса исследовательских работ. Независимо от поставленных задач, при испытаниях стремятся получить основные параметры, характеризующие надежность и экономичность котельной установки.

В эксплуатационных условиях наиболее часто проводятся приемочные, режимно-наладочные и контрольно-балансовые испытания.

Приемочные испытания чаще всего проводятся на головных образцах котлоагрегатов для проверки показателей, гарантированных поставщиком оборудования. Режимно-наладочные и контрольно-балансовые испытания проводятся на оборудовании, принятом в эксплуатацию. Основной целью режимно-наладочных испытаний является выбор оптимальных режимов работы оборудования, а контрольно-балансовых – проверка действующих режимных карт и качества работы обслуживающего персонала.

При проведении режимно-наладочных и контрольно-балансовых испытаний основные опыты выполняются как балансовые с целью определения потерь теплоты в котлоагрегате. Обработка результатов этих опытов позволяет получить основные технико-экономические показатели котельного агрегата.

Задачей данной курсовой работы является выполнение по данным результатов испытаний теплотехнических расчетов, характеризующих топливо и продукты горения, определение коэффициента избытка воздуха и присосов воздуха в газоходы котла, составление теплового баланса котельного агрегата с определением отдельных потерь и к.п.д. методами прямого и обратного баланса.

1. Описание парового котла ДКВР 6,5-14.

Котлы ДКВР состоят из следующих основных частей: двух барабанов (верхний и нижний); экранных труб; экранных коллекторов ( камер ).

Барабаны котлов на давление 14 кгс/см² имеют одинаковый внутренний диаметр ( 1000 мм ) при толщине стенок  13 мм.

Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-6,5 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.

Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 6,5-14 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.

Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.

 Вода поступает в боковые экраны  одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.

Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 51´2.5 мм.

В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан вальцованы.

Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 ¸130 мм.

Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 51´2.5 мм.

Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.

Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.

Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом (Q₄ - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.

2. Техническая характеристика ПК ДКВР 6,5 - 14 .

· Паропроизводительность, т/ч – 6,5

· Рабочее давление, МПа ( кгс/см² ) - 1.37 ( 14 )

· Площадь поверхности нагрева, м² :

- экранов - 49.6;

- пучков - 202;    

- общая - 251.6.

· Объем котла, м³ :

   - водяной - 8.6;

   - паровой - 2.7;

   - питательный - 0.6.

· Количество горелок - 2

· Расположение - в один ярус

· Сопротивление газового тракта, кгс / см² - 32

· Внутренний диаметр барабанов, мм - 1000

· Толщина стенок барабанов, мм - 13/20

· Длина цилиндрической части барабана, мм :

   - верхнего - 6235

   - нижнего - 3000

· Диаметр экранных и кипятильных труб, мм - 51´2.5  

· Шаг труб боковых экранов, мм - 80

· Шаг труб фронтового и заднего экранов, мм - 130

· Продольный шаг труб конвективного пучка, мм - 100

· Поперечный шаг труб конвективного пучка, мм - 110

· Общее число труб конвективного пучка - 616

· Ширина котла в тяжелой обмуровке, мм - 3830

· Длина котла в тяжелой обмуровке, мм - 6860

· Высота до штуцера на верхнем барабане, мм - 6315

· Температура пара, ⁰С - 92

· Поверхность нагрева экономайзера, м² - 330

· Топливо – Ленинградский смешанный газ.

3.Тепловой баланс котлоагрегата ДКВР 6,5 - 14

Составление теплового баланса и расчет отдельных потерь теплоты производится в следующем порядке:

Приводится расчёт только для первого опыта, для остальных опытов расчеты выполняются аналогично, данные по расчётам представлены в таблице 1.

1. По результатам анализа продуктов горения определяется содержание , % (при полном горении):

.

Полученное по анализу продуктов горения значение сравнивается с табличными данными. Заметное расхождение между значениями , подсчитанными по анализу продуктов горения, и табличными данными (более 0,3 %) указывает на ошибку анализа или на отклонение сжигаемого топлива от усредненных данных.

2.  Определяется коэффициент, показывающий увеличение объема продуктов горения вследствие содержания в них избыточного воздуха по отношению к объему сухих продуктов горения в теоретических условиях:

,

3. Подсчитывается потеря теплоты с уходящими газами (в процентах), если :

%

4. Вычисляется потеря теплоты от химической неполноты горения (в процентах):

где - низшая теплота сгорания рабочего топлива, отнесенная к 1 м³ (при нормальных условиях)  сухих  продуктов  сгорания,  образующихся при сжигании топлива в теоретических условиях.

- содержание окиси углерода, водорода и метана в уходящих продуктах горения по данным анализа, %.

5. Определяется коэффициент избытка воздуха по данным газового анализа для всех видов топлива по уточненной углекислотной или кислородной формуле:

,

где - приближенное число коэффициента избытка воздуха, подсчитанное по кислородной формуле:

,

где - содержание в продуктах   горения   кислорода;

-поправочный  коэффициент, определяется  из графика  на  рис. 1 по приближенному значению коэффициента избытка воздуха ().

Рис. 1 – Поправочный коэффициент для определения коэффициента  избытка воздуха (1-все твердые топлива; 2-мазут; 3-природные и нефтяные газы)

6. Потеря теплоты в окружающую среду при работе котельных агрегатов на всех видах топлива с номинальной нагрузкой определяется по графику (рис. 2). При нагрузках, отличающихся от номинальной, потеря теплоты в окружающую среду (в процентах) подсчитывается по формуле:

 %,

%,

где - номинальная нагрузка котла, т/ч;

- действительная нагрузка котла при испытании, т/ч.

 

Рис. 2. Графики для определения потери теплоты в окружающую среду:

а) - для паровых котлов; б) - для водогрейных и малых паровых котлов

1 - собственно котел; 2 – котел с хвостовыми поверхностями;

3 – без экономайзера; 4 – с экономайзером

7. Уравнение теплового баланса котельного агрегата в следующем виде:

.

Нахождение  по методу обратного баланса:

 %.

Нахождение  по методу прямого баланса:

 %.

Таблица 1 – Расчёт параметров котлоагрегата

Поз.	Величина	Способ определения	Номер опыта
1	2	3	4	5
1	Продолжительность опыта, ч	измерение	4	4,3	4,2	4	3,9
2	Топливо	-	Ленинградский смешанный газ
3	Низшая теплота сгорания газа, МДж/м3	лаб. анализ	37,5	37,5	37,5	37,5	37,5
4	Расход газа при нормальных условиях, м3/ч	измерение	875	870	733	410	281
5	Расход газа при нормальных условиях, м3/с	расчёт	0,24306	0,24167	0,20361	0,11389	0,07806
6	Температура газа, °С	измерение	15	15	15	15	15
	Давление газа, Па:	измерение
7	Перед горелкой № 1	3100	3090	2000	670	250
8	Перед горелкой № 2	3100	3100	2000	650	250
	Давление воздуха. Па:	измерение
9	Перед горелкой № 1	900	1000	550	180	10
10	Перед горелкой № 2	900	1020	550	200	10
11	Паропроизводительность котла, кг/с	измерение	2,47	2,41	2,05	1,20	0,78
12	Паропроизводительность котла, т/ч	расчёт	8,892	8,676	7,380	4,320	2,808
13	Давление пара, МПа	измерение	1,06	1,09	0,93	0,94	0,79
14	Температура питательной воды, °С	измерение	56	56	47	54	47
15	Энтальпия пара, кДж/кг	из таблиц	2779	2781	2775	2776	2769
16	Температура воздуха, °С	измерение	27	22	21	23	23
17	Разрежение, Па: в топке	измерение	26	27	25	25	25
18	за котлом	200	221	135	60	45
	Состав продуктов горения за котлом, %:	анализ продуктов горения
19	RO2		10,88	10,4	11,1	10,5	8,4
20	O2		2,76	3,41	2,07	3,17	6,76
	H2		0	0	0	0	0
21	CO		0	0	0	0	0
22	CH4		0	0	0	0	0
23	N2		86,3	86,19	86,83	86,33	84,84
23	Коэффициент избытка воздуха за котлом	по формуле	1,13635	1,17595	1,10158	1,1613	1,42605
24	Максимальное содержание RO2 в продуктах горения, %	по формуле	12,5256	12,4152	12,3132	12,3659	12,3853
25	Отношение      действительного      объема продуктов горения к теоретическому	по формуле	1,15125	1,19377	1,1093	1,17771	1,47444
25	Приближенное значение коэф. изб. воздуха	по формуле	1,15132	1,19386	1,10935	1,17779	1,47472
26	Температура уходящих газов за котлом, °С	измерение	320	314	288	227	195
27	Жаропроизводительность газа, °С	по табл.	2010	2010	2010	2010	2010
27	Поправочный коэффициент: Ка	по табл.	0,987	0,985	0,993	0,986	0,967
28	к теплоемкости продуктов горения С"		0,84	0,84	0,84	0,83	0,83
	к теплоемкости воздуха К		0,79	0,79	0,79	0,78	0,78
	к температуре воздуха l		0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
	Отношение (В) объемов сухих и влажных продуктов     горения     в     теоретических условиях	по таблицам	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Низшая теплота сгорания газа, отнесенная к   1   м3   сухих   продуктов   горения   (Р), образующихся       при       сжигании       в теоретических условиях, кДж/м3	по таблицам	4200	4200	4200	4200	4200
Потери теплоты, %
-    с уходящими газами за котлом	по формуле	13,8267	14,1400	12,2183	9,7108	9,8291
	от химического недожога	по формуле	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
	q5	по диагр.	2,1000	2,1000	2,1000	2,1000	2,1000
	-    в окружающую среду	по формуле	1,5351	1,5733	1,8496	3,1597	4,8611
	К. п. д.      (брутто)      собственно      котла, определенный по обратному балансу, %	по формуле	84,6382	84,2867	85,9321	87,1295	85,3098
	К. п. д.      (брутто)      собственно      котла, определенный по прямому балансу, %	по формуле	68,9507	67,7156	69,2175	71,6415	68,5397
	Невязка испытания, %		15,6875	16,5710	16,7146	15,4880	16,7700
	Аэродинамическое сопротивление
	горелки №1	по формуле	926	1027	575	205	35
	горелки №2	по формуле	926	1047	575	225	35
	Котла	по формуле	174	194	110	35	20

4. Построение некоторых зависимостей

Рис. 3 - Зависимость потерь тепла в окружающую среду от паропроизводительности котла

Рис.4 - Зависимость потерь тепла с уходящими газами от

паропроизводительности котла

Рис. 5 - Зависимость К.П.Д. по методу обратного баланса от паропроизводительности котла

Рис. 6 - Зависимость аэродинамического сопротивления котла от его паропроизводительности

Рис. 7 - Зависимость аэродинамического сопротивления горелок от паропроизводительности котла

Заключение

В курсовой работе по данным результатов испытаний выполнены теплотехнические расчеты, характеризующие топливо и продукты горения, определены коэффициенты избытка воздуха и присосы воздуха в газоходы котла, составлен тепловой баланс котельного агрегата с определением отдельных потерь и к.п.д.

Освоены методики обработки результатов испытаний теплотехнического оборудования предприятий, закреплены полученные знания при обработке результатов испытаний конкретного объекта – парового котельного агрегата.

Выполнены графики зависимости к.п.д., аэродинамических сопротивлений и тепловых потерь от паропроизводительности котла.