Выполнить тепловой и гидравлический расчет экономайзера парового котла

Обновлено: 17.05.2024

Расчет змеевикового экономайзера

Из этого уравнения следует, что при нахождении поверхности теплообмена задача сводится к вычислению коэффициента теплопередачи и усредненного по всей поверхности температурного напора.

Для плоской стенки, например, коэффициент теплопередачи находим из уравнения

Коэффициенты теплоотдачи могут учитывать не только конвективную теплопередачу, но и теплопередачу излучением. В этом случае, например, .

Член в знаменателе представляет собой полное термическое сопротивление теплопроводности твердой стенки, разделяющей теплоносители. Разделяющая стенка может быть как многослойной, так и однородной.

Гидравлическое сопротивление элементов теплообменного аппарата. Полный перепад давления, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, определяется формулой

где - сумма сопротивления трения на всех участках поверхности теплообмена (каналов, пучков труб, стенок и др.);

- сумма потерь давления в местных сопротивлениях;

- сумма потерь давления, обусловленных ускорением потока;

- суммарная затрата давления на преодоление самотяги.

Потери давление на преодоление сил трения при течении несжимаемой жидкости в каналах на участке безотрывного движения в общем случае рассчитывается по формуле

где l- полная длина канала;

d- гидравлический диаметр, который в общем случае ищется как (f- поперечное сечение канала; u- периметр поперечного сечения);

- средняя плотность жидкости или газа в канале, кг/м3, и средняя скорость, м/с;

- коэффициент сопротивления трения. Он является безразмерной величиной, характеризующей отношение сил трения и инерционный сил потока и остается постоянным для канала l>30d; если l<30d, необходимо учитывать изменение его на входном участке канала;

измеряется в паскалях.

Коэффициент сопротивления трения зависит от режима движения потока и поэтому при ламинарном и турбулентном течении определяется по-разному.

Местные сопротивления определяются по формуле

где - коэффициент местного сопротивления;

измеряется в Па.

Коэффициент местного сопротивления зависит от характера препятствия, которым вызываются указанные сопротивления.

Потеря давления, обусловленная ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала,

где - скорость, м/с; и плотность газа, кг/м3; соответственно во входном и выходном сечениях потока.

Для капельных жидкостей , Па, мало по сравнению с общим сопротивлением потока, и это сопротивление можно не принимать во внимание.

Если аппарат сообщается с окружающей средой, необходимо учитывать сопротивление самотяги. Это сопротивление можно вычислить по формуле

где h- расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя, м;

- средние плотности теплоносителя и окружающего воздуха, кг/м3;

измеряется в паскалях.

Для получения полного сопротивления теплообменного устройства выбранной конструкции и с конкретным теплоносителем полученные составляющие подставляются в уравнение (13).

Расчет мощности, необходимой для перемещения жидкости. Гидравлическое сопротивление , подсчитанное по формуле (13), предопределяет мощность, необходимую для перемещения теплоносителя через теплообменный аппарат.

Мощность N, Вт, на валу насоса или вентилятора определяется по формуле

где V - объемный расход жидкости, м3/с;

G- массовый расход жидкости, кг/с;

- полное сопротивление, Па;

- плотность жидкости или газа, кг/м3;

- КПД насоса или вентилятора.

При выборе оптимальных форм и размеров поверхности нагрева теплообменника принимают найвыгоднейшее соотношение между поверхностью теплообмена и расходом энергии на движение теплоносителей. Добиваются, чтобы указанное соотношение было оптимальным, т.е. экономически наиболее выгодным. Это соотношение устанавливается на основе технико-экономических расчетов.

Выполнить конструктивный, тепловой, гидравлический и аэродинамический расчеты змеевикового экономайзера парового котла для подогрева питательной воды в количестве от температуры до . Вода движется на встречу дымовых газов.

Вода движется снизу вверх по стальным трубам диаметром со средней скоростью

Дымовые газы движутся сверху вниз в межтрубном пространстве со средней скоростью в узком сечении трубного пучка Расход газов Температура газов на выходе в экономайзер Трубы расположены в шахматном порядке с шагом поперек потока газов и вдоль потока

Тепловой расчет

Среднеарифметическая температура воды:

При этой температуре физические свойства воды равны соответственно:

Количество передаваемой теплоты:

Число Рейнольдса для потока воды:

Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для воды определяем по формуле, в который, учитывая, что коэффициент теплоотдачи со стороны воды намного больше коэффициента теплоотдачи со стороны газов и, следовательно, температура стенки трубы близка к температуре воды, полагаем

Для определения температуры газов на выходе из экономайзера примем в первом приближении теплоемкость газа Тогда

При этой температуре и в результате второго приближения

При температуре физические свойства дымовых газов данного состава равны соответственно:

Число Рейнольдса для потока газов

Найдем число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенкам труб.

В связи с тем, что число рядов труб вдоль потока неизвестно, расчет ведем для третьего ряда труб. При шахматном расположении для чистых труб по формуле

В промышленных условиях вследствие загрязнения котельных поверхностей нагрева интенсивность теплообмена снижается. Для учета этого полагаем:

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от потока газов к стенкам труб. Средняя длина луча

Произведение среднего пути луча на парциальное давление двуокиси углерода и водяных паров

Степень черноты дымовых газов при средней температуре газов () находим по графикам:

Учитывая, что , принимаем При этой температуре с помощью тех же графиков находим поглощательную способность газов при температуре поверхности труб:

Эффективная степень черноты оболочки

Плотность теплового потока, обусловленная излучением,

Коэффициент теплоотдачи, обусловленный излучением,

Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенкам труб

Находим средний температурный напор, приближенно принимая схему движений теплоносителей за противоточную:

Конструктивный расчет

Площадь поверхности нагрева экономайзера

Число параллельно включенных змеевиков

Длина отдельной секции (змеевика)

Аэродинамический расчет

Целью аэродинамического расчета является выбор необходимых тяговых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном тракте. При отсутствии воздушного тракта в экономайзере расчет ведется по газовому тракту.

Потери напора по газовому тракту экономайзера:

где - сопротивление поперечно омываемых трубных пучков.

- сопротивление трения, т. е. Сопротивление при течении потока в прямом канале постоянного сечения, в том числе при продольном омывании пучка труб.

Сопротивление трения возникает при движении потока в газовоздухопроводах, в продольном омываемых трубчатых поверхностях нагрева. Для обычных аэродинамических расчетов можно не учитывать поправку на теплообмен и вести расчет по формуле:

Эквивалентный диаметр для круглого сечения равен внутреннему диаметру трубы, а для некруглого сечения определяется по формуле:

Для поперечно омываемых пучков гладких труб живое сечение канала:

Полный периметр сечения, омываемый текущей средой:

Зная число Рейнольдса для потока газов, которое было определено в тепловом расчете, находим з

Тепловой и гидродинамический расчет экономайзера

Геометрическая характеристика экономайзера. Выбор живых сечений для потоков воды и газа. Определение коэффициента оребрения труб и поверхности теплообмена. Потери трения при движении воды в трубах. Гидродинамический расчет сопротивления теплообменника.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	03.10.2014
Размер файла	465,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Тепловой расчет

1.1 Расчет геометрических характеристик экономайзера

1.1.1 Определение живых сечений для потоков воды и газа

1.1.2 Определение коэффициента оребрения труб

1.1.3 Определение поверхности теплообмена по воде и газу

1.2 Расчет коэффициентов теплоотдачи

1.2.1 Определение средних значений температуры воды и газа

1.2.2 Определение коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воде

1.2.3 Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией от газа к оребренным трубкам

1.2.4 Определение коэффициента теплоотдачи излучением от газовой среды к оребренным трубам

1.3 Расчет теплового потока по уравнению теплопередачи

1.4 Определение теплового потока, переданного от газа к воде

2. Гидродинамический расчет

2.1 Полное сопротивление теплообменника по тракту каждого теплоносителя

2.2 Потери трения и охлаждения газа

2.3 Потери трения при движении воды в трубах

2.4 Потери напора, связанные с местными сопротивлениями при движении воды в трубах

В соответствии с методическими указаниями выбираем вариант конструкции экономайзера - экономайзер типа ВТИ, вариант исходных данных для заданной конструкции экономайзера - вариант №3.

В данной курсовой работе проводится поверочный расчёт экономайзера типа ВТИ, схема которого представлена на рисунке 1.

Экономайзер представляет собою теплообменный аппарат рекуперативного типа, предназначенный для нагревания воды с использованием теплоты уходящих газов из парового котла или какого-либо технологического агрегата.

Газы (продукты горения органического топлива) двигаются в экономайзере сверху - вниз, а нагреваемая в трубах вода - снизу вверх, кроме того, трубы располагаются горизонтально, т.е. имеет место противоточно-перекрестное движение воды и газов.

Экономайзер ВТИ выполнен из литых чугунных оребренных труб. На концах трубы имеют квадратные фланцы, которые при сборке экономайзера образуют две стенки газохода.

Газоплотность этих стенок обеспечивается прокладкой уплотнительного шнура в торцевые канавки фланцев. Таким образом, в экономайзерах этого типа используется коридорный пучок труб.

Один размер газохода определяется длиной трубы за вычетом толщины двух фланцев, а шаг труб по фронту и в глубину пучка определяется размером фланца.

Второй размер газохода определяется числом труб в горизонтальном ряду n и шагом S 1 .

Рисунок 1 - Схема экономайзер

В экономайзере ВТИ, предназначенном для технологических котлов средней производительности, вода из нижнего коллектора поступает параллельно в n труб с внутренним диаметром d 1 =60мм .

Задача 1-10-2-6

Выполнить тепловой и гидравлический расчет экономайзера парового котла, состоящего из двух параллельно включенных половин с двухсторонним движением воды. Поверхность нагрева – плоские змеевики из труб 32 × 3,5 мм Ст.20. Расположение труб – шахматное: s₁/d₁ = 2,5; s₂/d₁ = 2,1. Расход продуктов сгорания G₁ – 450 кг/с, их температура перед экономайзером t’₁ = 610 ℃. Давление и температура воды на входе p₂ = 16 МПа и t’₂ = 165 ℃. Температура воды на выходе t’’₂ = 315 ℃. Расход воды G₂ = 100 кг/с. Размеры конвективной шахты a_ш = 20,1 м, b_ш = 10 м (длина коллектора). Продукты сгорания содержат по объему 13 % CO₂ и 9 % H₂O. Найти площадь поверхности теплообмена F, а также гидравлическое сопротивления по газу и по воде Δp₁ и Δp₂ (см. рисунок).

Поверочный тепловой расчет парового котла

Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	30.07.2019
Размер файла	986,1 K

Мурманский государственный технический университет

Институт арктических технологий

ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВОГО КОТЛА

по дисциплине «Теплотехника»

1. Описание котельного агрегата

2. Описание горелочных устройств

3. Обоснование температуры уходящих газов

4. Выбор и описание принятых к установке хвостовых поверхностей нагрева

5. Конструктивные характеристики котлоагрегата

6. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Построение i-t диаграммы

7. Предварительный тепловой баланс котла

8. Расчёт теплообмена в топочной камере

9. Расчёт теплообмена конвективной поверхности нагрева

10. Окончательный тепловой баланс котла

11. Конструктивная схема котла

Выполнить ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ стационарного парового котла в соответствии со следующими данными, приведёнными в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Характеристика топлива

Таблица 2 - Характеристика котла

1. Описание котельного агрегата

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

Диаметр верхнего и нижнего барабанов: 1000 мм. Расстояние между барабанами соответственно 1700 мм и 2750 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазы с затворами (крышка лаза). Барабаны для котла с рабочим давлением 1,4 МПа (абс) изготавливаются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 мм.

Котёл ДЕ-16-14ГМ имеет двухступенчатую схему 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 необогреваемую опускную систему.

Пароперегреватель вертикальный, дренируемый из двух рядов труб.

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

Паровой котел ДЕ-16-14ГМ оборудован системой 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.

Котёл ДЕ-16-14ГМ 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.

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-16-14ГМ 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-16-14ГМ 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 службы по экологическому, технологическому и атомному надзору» России.

Солесодержание котловой воды в первой ступени испарения котлов без пароперегревателя должно быть не более 3000 мг/кг, для котлов с пароперегревателем - не более 2000 мг/кг. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.

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 котёл ДЕ-16-14ГМ может использоваться в качестве водогрейного.

Внешний вид котла ДЕ-16-14ГМ без обмуровки показан на рисунке 1.

Общая схема котла представлена на рисунке 2.

Рисунок 1. Внешний вид котла ДЕ-16-14ГМ без обмуровки

Рисунок 2. Общая схема котла ДЕ-16-14ГМ с обмуровкой и без обмуровки

2. Описание горелочных устройств

Газомазутная горелка ГМ-10 (см. рисунок 3) предназначена для раздельного сжигания жидкого и газообразного топлива и применяется на котлах типа Е (ДЕ). Число обозначает номинальную тепловую мощность горелки в Гкал/ч.

Выпускается горелка ГМ-10 правого направления вращения воздуха. Правым направлением горелки ГМ-10 считается направление вращения воздуха по часовой стрелке (правое - П) если смотреть на горелку с фронта котла.

Основными элементами горелки ГМ 10 являются: паромеханическая форсунка, газовая часть, лопаточный завихритель воздуха, опора.

Паромеханическая форсунка ГМ-10 служит для распыливания жидкого топлива и состоит из топливного ствола, паровой трубы, топливного завихрителя, парового завихрителя, распределительной шайбы, накидной гайки, корпуса, фланца, скобы и винта.

Топливный завихритель форсунки, паровой завихритель форсунки, распределительная шайба форсунки и накидная гайка форсунки образуют распыливающую головку форсунки. Паровой завихритель форсунки имеет тангенциальные каналы для закручивания парового потока, камеру завихрения и выходное отверстие.

Жидкое топливо и пар форсунки подаются в топливный и паровой каналы фланца и дальше в каналы в корпусе форсунки. Далее из корпуса жидкое топливо попадает в топливный ствол, а пар в кольцевой канал между наружной поверхностью топливного ствола и внутренней поверхностью паровой трубы.

В распыливающей головке паромеханической форсунки жидкое топливо через отверстия распределительной шайбы поступает в кольцевой канал топливного завихрителя и далее, по тангенциальным каналам, попадает в камеру завихрения, приобретая поступательно-вращательное движение. Выходя из сопла топливного завихрителя в виде пленки, жидкое топливо распадается на мелкие капли, образуя конус распыла. Пар, выходя закрученным потоком из завихрителя форсунки участвует в процессе распыливания топлива. Направление закручивания топлива, пара и воздуха предусмотрено в одну сторону.

Рабочей поверхностью распределительной шайбы форсунки ГМ-10 является поверхность, к которой примыкает топливный завихритель. Необходимая плотность прилегания между топливным завихрителем, паровым завихрителем и распределительной шайбой достигается за счёт высокой четкости обработки, прилегающих поверхностей деталей форсунки ГМ-10.

Топливный завихритель, паровой завихритель и распределительная шайба форсунки ГМ-10 для увеличения износостойкости изготавливаются из стали ХВГ с последующей термообработкой.

Регулировать глубину вхождения форсунки ГМ-10 относительно воздушного завихрителя и менять угол относительно оси горелки ГМ-10 или топки котла ДЕ при проведении пусконаладочных работ позволяет крепление фланца.

Таблица 3 - Технические характеристики горелки ГМ-10

Номинальная тепловая мощность, МВт (Гкал/ч)

Коэффициент рабочего регулирования по тепловой мощности

Номинальное давление газа перед горелкой, кПа (кгс/см 2 )

Номинальное давление мазута перед горелкой, Мпа (кгс/см 2 )

Номинальный расход газа, м 3 /ч

Номинальный расход мазута, кг/ч

Аэродинамическое сопротивление горелки при t_В=30°С, кПА (кгс/см 2 )

Коэффициент избытка воздуха за топкой при сжигании мазута (газа)

Давление пара на распыливание, Мпа (кгс/см 2 )

Удельный расход пара на распыливание, кг/кг, не более

Габаритные размеры (LxBxH), мм

805 x 885 x 885

Применяемость к котлам

Рисунок 3. Газомазутная горелка типа ГМ-10

тепловой расчет паровой котел

На фронтальной плоскости горелки ГМ-10 имеются газоподводящий патрубок и патрубки для установки запально-защитного устройства и фотодатчика. Газовая часть горелки ГМ-10 представляет собой устройство, состоящее из газового кольцевого коллектора с газовыводящими отверстиями и подводящей трубы. Кольцевой коллектор горелки ГМ-10 в сечении имеет прямоугольную форму. К торцу газового коллектора присоединен обтекатель для плавного входа воздуха в воздухо-направляющее устройство (ВНУ).

Внутри газового коллектора горелки ГМ-10 приварена разделительная обечайка, позволяющая равномерно распределять газ по коллектору при наличии одной газоподводящей трубы и сравнительно высокой скорости газа на входе в коллектор. Газовыводящие отверстия в коллекторе расположены в один ряд. Расположение газовых отверстий рассчитаны с учётом оптимального поступления газовых струй в воздушный поток.

Завихритель лапаточный правого или левого вращения воздушного потока горелки ГМ-10 является одним из основных узлов в проточной части ВНУ горелки. Лапаточный завихритель горелки ГМ-10 состоит из профильных лопаток, внутренней и внешней обечаек. Профильные лопатки позволяют уменьшить аэродинамическое сопротивление, создаваемое в ВНУ.

Стальная сварная опора виде кольца с цилиндрическими выступами с обеих сторон предназначена для крепления горелки к фронту котла.

Горелка ГМ-10 является вихревой - практически все количество воздуха проходит через осевой завихритель.

3. Обоснование температуры уходящих газов

Потери теплоты с уходящими газами обусловлены тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры атмосферного воздуха. Потери теплоты с уходящими газами являются наибольшими из всех потерь теплоты и зависят от вида сжигаемого топлива, нагрузки котлоагрегата, температуры и объема уходящих газов, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами следует стремиться к уменьшению их объема и температуры. Однако, объём уходящих газов не может быть меньше теоретического, а температура ниже температуры точки росы, во избежание конденсата водяных паров и продуктов сгорания. Температура, при которой водяные пары в продуктах сгорания, находясь в агрегатном парциальном давлении, начинают конденсироваться, называется точкой росы.

Выбор температуры уходящих газов производится на основании технико-экономического расчёта по условию оптимального использования топлива и расхода металла на хвостовые поверхности нагрева. Во избежание низкотемпературной коррозии при температурах металла ниже температуры точки росы приходится выбирать повышенные температуры уходящих газов по сравнению с экономической выгодой или принимать специальные меры по защите воздухоподогревателя. Температуру металлической стенки следует принимать на 10°С выше температуры точки росы.

Для парогенераторов низкого давления с хвостовыми поверхностями нагрева температуру уходящих газов следует принимать в зависимости от топлива, используемого в котлоагрегате. При сжигании жидкого топлива (мазут М40) температуру уходящих газов принимаем равной 180°С.

4. Выбор и описание принятых к установке хвостовых поверхностей нагрева

В производственно-отопительных котельных устанавливаются котлоагрегаты производительностью от 2,5 до 25 т/ч. Для получения этого количества пара в топках сжигается сравнительно небольшое количество топлива и образуется небольшое количество дымовых газов. Теплота, уносимая этими газами, недостаточна для подогрева воды в водяном экономайзере и воздуха в воздухоподогревателе одновременно. Поэтому котлы типа ДЕ-16-14ГМ оборудуются только одной поверхностью нагрева. В нашем случае, с учётом вида сжигаемого топлива (мазут), более экономично в хвостовой части установить водяной экономайзер, чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию труб поверхностей нагрева котлоагрегата.

Экономайзер благодаря применению труб небольшого размера является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. Водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по расчёту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане.

В зависимости от материала, из которого изготовлен водяной экономайзер, их разделяют на чугунные и стальные. При подогреве воды в чугунных экономайзерах вода не доводится до кипения по избежание гидравлических ударов, приводящих к разрыву труб. Нагрев воды производится в чугунных экономайзерах на 20 °С, а в стальных - на 40 °С ниже температуры кипения. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котла ДЕ-16-14ГМ применяют стальные экономайзеры типа БВЭС или чугунные типа ЭБ. Воспользуемся чугунным экономайзером ЭБ-1-330И.

Рисунок 4. Общий вид экономайзера ЭБ-1-330И

Чугунный экономайзер ЭБ-1-330И (рисунок 4) служит для подогрева питательной воды в паровых и водогрейных котлах с рабочим давлением до 2,4 МПа и производительностью от 2,5 до 25 т/ч.

Водяной чугунный блочный экономайзер ЭБ-1-330И представляет собой трубчатый теплообменник, в котором питательная вода перед поступлением в котел подогревается до температуры 30 - 40 °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.

Экономайзер ЭБ-1-330И состоит из пакетов труб с оребрением, соединенных между собой и заключенных в каркас с теплоизоляционной обшивкой. Движение питательной воды в трубах, составляющих общую поверхность нагрева, - навстречу потоку дымовых газов. Применение чугуна в поверхностях нагрева и соединительных деталях значительно увеличивает срок службы по сравнению со стальными экономайзерами.

Введение

Проверочный расчет выполняют для существующих параметров. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной загрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расхода топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.

При разработке проекта реконструкции парогенератора, например, в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с перевозом на другое топливо, может требоваться изменение целого ряда элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.

Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего производится окончательный результат.

1 Технологический раздел

1.1 Краткое описание конструкции котла.

Котлы типа Е (ДЕ) предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара при работе на газе и мазуте. Изготовитель: Бийский котельный завод.

Котел Е (ДЕ)-6,5-14-225ГМ имеет два барабана одинаковой длины диаметром около 1000 мм и выполнены по конструктивной схеме «Д», характерной особенностью которой является боковое расположение конвективной части котла относительно топочной камеры. Топочная камера расположена справа от конвективного пучка по всей длине котла в виде вытянутой пространственной трапеции. Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок и образующие топочную камеру левый топочный экран (газоплотная перегородка), правый топочный экран, трубы экранирования фронтовой стенки топки и задний экран. Межцентровое расстояние установки барабанов 2750 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами диаметром 51x2,5 мм, присоединяемыми к верхнему и нижнему барабанам.

В конвективном пучке котла для поддержания необходимого уровня скоростей газов устанавливаются ступенчатые стальные перегородки.

Конвективный пучок от топки отделен газоплотной перегородкой (левым топочным экраном), в задней части которой имеется окно для выхода газов в конвективный газоход. Газоплотная перегородка выполняется из труб, установленных с шагом 55 мм. Вертикальная часть перегородки уплотняется вваренными между трубами металлическими проставками.

Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково. Средняя высота составляет 2400 мм, ширина – 1790 мм.

Основная часть труб конвективного пучка и правого топочного экрана, а также трубы экранирования фронтовой стенки топки присоединяются к барабанам вальцовкой. Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка, которые устанавливаются в отверстиях, расположенных в сварных швах или околошовной зоне, привариваются к барабанам электросваркой.

Трубы правого бокового экрана ввальцованы одним концом в верхний барабан, а другим – в нижний, образуя таким образом потолочный и подовый экраны. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича. Задний экран имеет два коллектора (диаметром 159x6 мм) – верхний и нижний, которые связаны между собой трубами заднего экрана на сварке и необогреваемой рециркуляционной трубой (диаметром 76x3,5 мм). Сами коллекторы одним концом присоединяются к верхнему и нижнему барабанам на сварке. Фронтовой экран образован четырьмя трубами, развальцованными в барабанах. В середине фронтового экрана размещена амбразура горелки типа ГМ. Температура дутьевого воздуха перед горелкой не менее 10 °С.

Выступающие в топку части барабанов защищены от излучения фасонным шамотным кирпичом или шамотно-бетонной обмазкой.

Обмуровка натрубная снаружи обшита металлическим листом для уменьшения присосов воздуха. Обдувочные устройства расположены с левой стороны на боковой стенке котла. Обдувочный аппарат имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Вращение обдувочной трубы производится вручную при помощи маховика и цепи. Для обдувки используется насыщенный или перегретый пар при давлении не менее 7 кгс/см 2 .

Выход дымовых газов из котла осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла в экономайзер.

На фронте топочной камеры котлов имеется лаз в топку, расположенный ниже топочного устройства, и три лючка-гляделки – два на правой боковой и один на задней стенках топочной камеры.

Взрывной клапан на котле располагается на фронте топочной камеры над горелочным устройством.

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

На котле предусмотрена непрерывная продувка из нижнего барабана и периодическая из нижнего коллектора заднего экрана.

В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательные трубы и направляющие щиты, в паровом объеме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды. В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие шиты и козырьки, обеспечивающие выдачу 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 съемными для возможности полного контроля и ремонта вальцовочных соединений труб с барабаном. Температура питательной воды должна быть не менее 100 °С. Котлы изготавливаются в виде единого блока, смонтированного на опорной раме, на которую передается масса элементов котла, котловой воды, каркаса, обмуровки. Нижний барабан имеет две опоры: передняя неподвижная, а задняя – подвижная, и на ней установлен репер. На верхнем барабане котла установлены два пружинных предохранительных клапана, а также котловой манометр и водоуказательные приборы.

Котел имеет четыре циркуляционных контура: 1-й – контур конвективного пучка; 2-й – правого бокового экрана; 3-й – заднего экрана; 4-й – фронтового экрана.

Читайте также: