Производственно-отопительная котельная с паровыми котлами котёл ДКВР-6,5(13) (двухбарабанный котёл с естественной циркуляцией)

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Тепловые и электрические станции»

Курсовой проект

«Производственно-отопительная котельная с паровыми котлами»

Выполнил: ст. гр.

                                                                                 

                                                 Проверил:

Минск - 2015

Содержание:

Введение…..............................................................................................................3

1.Исходные данные …………………………………………………………...4

2.Расчет объёмов, энтальпии воздуха и продуктов сгорания………………5                                 

3.Тепловой баланс котла ……………………………………………………...7

4.Тепловой расчет топки………………………………………………………8                                   

5.Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева теплогенератора ……………………………………………………………………..11

6.Конструктивный расчет водяного экономайзера ………………………..14                                     

7.Аэродинамический расчёт теплогенерирующей установки .Расчет газового тракта ……………………………………………………………………….16

8.Выбор дымососа и вентилятора……………………………………….…..21                                                        

9.Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми котлами…………………………………………………………………………………23                                

10.Расчёт водоподготовительной установки котельной……………….…..30

11.Расчет технико-экономических показателей работы котельной……....33                                               

Литература……………………………………………………………………….37                                                                                                                                           

Приложение   

 Введение

Согласно заданию по курсовой работе, проектируемым объектом является стационарный паровой котёл ДКВР-6,5(13) (двухбарабанный котёл с естественной циркуляцией).

В данной курсовой работе производится расчёт материального баланса процесса горения и теплового баланса теплогенератора. Целью теплового расчёта является по принятой конструкции и размерам котельного агрегата для заданных нагрузке и вида топлива определяют температуру воды, пара, воздуха и газов на границах между отдельными поверхностями нагрева, коэффициент полезного действия топлива, расход топлива, расход и скорости воздуха и дымовых  газов.

Также производится аэродинамический расчёт теплогенерирующей установки, целью которого является выбор необходимых тягодутьевых устройств на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушных трактах.

1. Исходные данные

Согласно заданию по курсовой работе, тип котла - ДКВР 6,5 - 13 со следующими характеристиками:

Таблица 1.1

Паропроизводительность, т/ч	D = 6,5
Рабочее давление, кг/см2	P = 14
Температура пара, оС	Насыщенный
Объём топки с камерой догарания,м3	Vт = 11,8
Поверхность нагрева экранов, м2	НΛ = 28
Поверхность нагрева конвективного пучка, м2	Нкп = 67
Диаметр экранных и кипятильных труб, мм	dэ =51*2,5
Шаг труб экрана, мм	Sэ= 50
Продольный шаг труб конвективного пучка,    мм	S1  = 90
Поперечный шаг труб конвективного пучка, мм	S2 = 110

Топливом для работы котельной является мазут «Сернистый» со следующими основными параметрами:

Таблица 1.2

Основные характеристики топлива

Вид топлива	Состав, %							Низшая теплота сгорания, ,кДж/кг
	C2 H6	C3 H8	C4 H10	CH4	C5 H12	N2	СO2
Гополево Полтава	5,2	1,7	0,5	89,7	0,1	2,7	0,1	37460

2. Расчет объёмов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

2.1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива (коэффициент избытка воздуха a = 1) определяется:

V^о = 0,0889(C^P +0,375 S^p_o+k )+0,265 H_p-0,0333 O_p, м³/кг;

V^о = 0,1*

(89,7+0,375*1,4)+0,265*11,2- 0,0333*0,5=10 м³/м³.

Теоретические объёмы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (a= 1) определяются по следующим формулам:

Теоретический объём азота:

= 0,79 V^o +0,8 N_Р /100, м³/кг;

= 0,79 *10 + 0,8*0,5 /100=7,93, м³/кг.

Объём трёхатомных газов:

= 0,01866 ( С^р+0,375 S^p_o+k), м³/кг ;

= 0,01866 ( 89,7+0,375*1,4)=1,08; м³/кг .

Теоретический объём водяных паров:

 = 0,111 H_p +0,0124 W^p+0,0161 V^о, м³/кг,      

= 0,111*11,2+0,0124*3+0,0161*10 =2,21 м³/кг.

Таблица 2.1

Объёмы газов, объёмные доли трёхатомных газов

Величины	Размерность	V0 =10    V0 N2=7,93   VRO2=1,08   V 0  H2O=2,21    Vг=11,22
		Газоходы
		Топка	I котельный пучок	II котельный пучок	Водяной экономайзер
Коэффициент избытка воздуха за газоходы,  α	-	=1,1	αI кп =1,15	αII кп =1,25	αВЭ = αYX =1,35
Средние значения коэффициента избытка воздуха в газоходах, αСР	-	=1,1	=1,125	=1,2	=1,3
Объём водяных паров	м3/кг	2,2261	2,2301	2,2422	2,2583
Объём дымовых газов VГ = V+ V+ V + (  -1) Vо	м3/кг	12,2361	12,4901	13,2522	14,2683
Объёмна доля сухих трёхатомных газов	-	0,0883	0.0865	0,0815	0,0757
Объёмная доля водяных паров	-	0,1819	0,1786	0,1692	0,1583
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров	-	0,2702	0,2650	0,2507	0,2340

2.2. Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания

         Энтальпии дымовых газов на 1 кг  топлива подсчитываются по формуле:

  кДж/кг ,                            где  - энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α =1  и температуре газов ,  ⁰С;  кДж/кг ;

 - энтальпия теоретически необходимого воздуха при нормальных условиях, кДж/кг .

Рассчитанные значения и   для газообразных топлив в табл.1.6[1] .

Значения энтальпий продуктов сгорания сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Энтальпия  продуктов  сгорания  ( таблица)

,оС	,	,	=  + ( -1)
			Топка =1,1		1 конвективный пучок,  αI кп =1,15		2 конвективный пучок,αII кп =1,25		Водяной экономайзер,  αВЭ = αYX =1,35
100	1520	1327					1852	3904 4084 4269	1984	4176 4366 4566
300	4746	4040					5756		6160
500	8123	6867			9153	3973 4183 4308 4402	9840		10526
700	11651	9832	12634	4031	13126		14109		15092
900	15380	12856	16666	4150 4242 4360 4427 4498	17308
1100	19215	16006	20816		21616
1300	23138	19199	25058		26018
1500	27170	22478	29418
1700	31269	25754	33844
1900	35435	29072	38342

На основании таблицы, строим график –  (приложение 1).

3.Тепловой баланс котла

На основании теплового баланса вычисляются КПД котла и необходимый расход топлива.

 3.1. Располагаемое тепло на 1 кг твердого топлива определяется по формуле :

для газа- = =37460 , кДж/кг.

3.2. Потеря тепла с уходящими газами определяется как :

где   -энтальпия уходящих газов при соответствующем избытке воздуха   и температуре определяется  =162^оС  по  –  диаграмме, кДж/кг,

=3200 кДж/кг;

 – энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха, определяется как :

== 1,35*29,3*10 = 396 , кДж/кг ;

 - потеря от механической неполноты сгорания, %. При сжигании газообразныых топлив =0.

 , % .

3.3. Потеря тепла от химической неполноты сгорания q₃ :

принимаем q₃ = 0,5 , %.

3.4. Потеря тепла от наружного охлаждения q₅ :

в соответствии с рис.2.1.[1] q₅ = 2,2 , % .

3.5. Потеря с физическим теплом шлака q_6шл определяется как :

принимаем .

3.6. Коэффициент полезного действия котла (брутто) определяется как :

                                          

                                            .

3.7. Коэффициент сохранения тепла находится по формуле :

.

3.8. Тепло, полезно отданное в котле определяется в общем случае из выражения :

 , кВт , где  D_нп – количество выработанного насыщенного пара , кг/с , D_нп =1,8  кг/с;

h_нп – энтальпия насыщенного пара, определяемая по давлению в барабане котла, h_нп=664,16*4,19=2782,83, кДж/кг ;

h_пв - энтальпия питательной воды , кДж/кг, h_пв=100*4,19=419