Паровой котёл ДЕ-16-14 ГМ-О (ДЕ-16-14-225 ГМ-О)* – котёл, основными элементами которого являются верхний и нижний барабаны, топка, образованная экранированными стенками, горелка и пучок вертикальных труб между барабанами. Это газомазутные вертикально-водотрубные котлы, предназначенные для выработки насыщенного пара при сжигании природного газа, мазута, легкого жидкого топлива для технологических нужд промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Расшифровка наименования котла ДЕ-16-14ГМ-О (ДЕ-16-14-225ГМ-О)*:
ДЕ – тип котла; 16 - паропроизводительность (т/ч); 14 – абсолютное давление пара (кгс/см 2); ГМ - котел для сжигания газообразного топлива / жидкого топлива (дизельное и печное бытовое топливо, мазут, нефть); 225 – температура перегретого пара, °С (в случае отсутствия цифры – пар насыщенный); О - котел, поставляемый в обшивке и изоляции.

Цена: 5 298 200 рублей, 5 557 800 рублей (*)

Котлы серии ДЕ сконструированы Бийскими котельщиками специально для работы на жидком топливе. Геометрия данных котлов считается наиболее простой-D- образная топка с вертикальным конвективным пучком- и все! Исключением являются котлы мощностью 16 тонн пара/в час и выше имеющие экраны, опускные и перепускные трубы. Котлы типа ДЕ являются прародителями котлов ДСЕ.

Котлы ДЕ выпускаются следующих типоразмеров:

ДЕ 4-14 ГМ-О
ДЕ 6,5-14 ГМ-О
ДЕ 10-14 ГМ-О
ДЕ 16-14 ГМ-О
ДЕ 25-14 ГМ-О

Может иметь литеру ГМ- вид топлива- газомазутный
Либо ГМ-О- котел газомазутный в обшивке и изоляции. Котлы паровые ДЕ - это котлы работающие на жидком топливе с боковым расположением барабанов и, как сказано выше, D- образной топкой полностью экранированной. Паропроизводительностью от 4 до 25 тонн пара/в час, давлением 1,4 МПа и температурой перегретого пара 194 `C. Возможна комплектация пароперегревателем. Характеристики котла могут достигать по давлению до 2,4 МПа и температуре до 380 `C. Котлы данной серии имеют возможность перевода в водогрейный режим.
Топочная камера котлов ДЕ размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой и боковой экраны, образующие топочную камеру.
У котлов данной серии диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами соответственно 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазовые затворы (лазы). Изготовляются барабаны для котлов с рабочим давлением 1,4 и 2,4 МПа из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 14 и 24 мм.
Котлы производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения. В котлах производительностью 16 и 25 т/ч применено двухступенчатое испарение. 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 котлов производительностью 4; 6,5 и 10 т/ч выполнен змеевиком из труб. На котлах производительностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый из двух рядов труб.
Расшифровка типоразмера котла. ДЕ 10-14-250 ГМ-О:

10-мощность-10 тонн пара/в час.
14-давление-1,4 МПа.
250-температура перегретого пара-250 `C
ГМ- вид топлива: ГМ- жидкое топливо (газ, мазут и т.д.), О-котел в обшивке и изоляции.

НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Котлы ДЕ - двухбарабанные, вертикально-водо­трубные предназначены для выра­ботки насыщенного или слабоперегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Основные технические характеристики котла ДЕ-16-14ГМО приведены в таблице.

Цена
4 800 000 руб.

Технические характеристики моделей

Котел ДЕ-16-14ГМО
Паропроизводительность, т/ч 16
Рабочее давление (избыточное) пара на выходе, МПа (кг/см?) 1,3 (13)
Температура перегретого пара на выходе, ?С 194
Температура питательной воды, ?С 100
Расчетный КПД (газ), % 93
Расчетный КПД (мазут), % 90
Расход расчетного топлива (газ), м?/ч 1141
Расход расчетного топлива (мазут), м?/ч 1088
Общая поверхность нагрева котла, м? 193
Поверхность нагрева пароперегревателя -
Водяной объем котла, м? 13,3
Паровой объем котла, м? 2,3
Запас воды в водоуказательном стекле по макс. уровню, мин 3,9
Общее количество труб конвективного пучка, шт 532
Габариты транспортабельного блока, ДхШхВ, мм 7180х3030х4032
Габариты компоновки, ДхШхВ, мм 8655х5240х6072
Длина котла (с лестницами и площадками), мм 6478
Ширина котла, мм 4300
Высота котла, мм 5050
Масса транспортабельного блока котла, кг 19130
Масса котла в объеме заводской поставки, кг 20750
Базовая комплектация в сборе Блок котла в обшивке и изоляции, лестницы, площадки, горелка ГМ-10
Дополнительная комплектация:
Экономайзер БВЭС-IV-1
Экономайзер ЭБ1-330
Вентилятор ВДН-9-1500
Дымосос ДН-11,2-1500
Ящик №1 Арматура для котла ДЕ-16-14ГМО
Ящик №2 Приборы безопасности для котла ДЕ-16-14ГМО

ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Топочная камера котлов размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, разваль­цованными в верхнем и нижнем барабанах. Шири­на топочной камеры по осям боковых экранных труб одинакова для всех котлов - 1790 мм. Глуби­на топочной камеры: 1930 - 6960 мм. Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру.

Трубы газоплотной перегородки и правого бокового экрана, образующего также под и потолок топочной каме­ры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана приварива­ются к верхнему и нижнему коллекторам Ф 159х6 мм. Трубы фронтового экрана котла ДЕ-16-14ГМО развальцованы в верхнем и нижнем барабанах.

Во всех типоразмерах котлов ДЕ диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между осями барабанов 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной до­роге). Длина цилиндрической части барабанов котла производительностью

10 т/ч - 6000 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днище каждого из них имеются лазовые затворы. Изготов­ляются барабаны для котлов с рабочим абсолютным давлением 1,4 и 2,4 МПа (14 и 24 кгс/см 2) из стального листа по ГОСТ 5520-79 из стали марок 16ГС и 09Г2С ГОСТ 19281-89 и имеют толщину стенки, соответственно 13 и 22 мм.

В водяном пространстве верхнего барабана на­ходятся питательная труба и труба для ввода фос­фатов, в паровом объеме - сепарационные устрой­ства. В нижнем барабане размещается устройство для парового прогрева воды в барабане при рас­топке и патрубки для спуска воды, у котлов про­изводительностью 16 т/ч - перфорированные трубы для периодической продувки.

В котлах паропроизводительностью 16 т/ч примене­но двухступенчатое испарение. 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.

Конвективный пучок отделен от топочной каме­ры газоплотной перегородкой, в задней части кото­рой имеется окно для входа газов в пучок. Перего­родка выполнена из вплотную поставленных с ша­гом 5 = 55 мм и сваренных между собой труб Ф 51х2,5 мм. При вводе в барабаны и трубы они разводятся в два ряда. Места разводки уплотня­ются металлическими проставками и шамотобетоном. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубами Ф 51 х 2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, попе­речный шаг 110 мм (за исключением среднего, рав­ного 120 мм).

Котлы ДЕ-16-14ГМО ступенчатых перегородок в пучке не имеют, а необходимый уровень скоростей газов поддержи­вается изменением ширины пучка от 890 до 1000 мм. Дымовые газы проходят по всему сечению конвективного пучка и выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещен над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.

Все типоразмеры котлов имеют одинаковую циркуляционную схему. Контуры боковых экранов и конвективного пучка всех типоразмеров котлов а также фронтового экрана котлов паропроизво­дительностью 16 т/ч замкнуты непосредствен­но на барабаны; контуры заднего экрана всех кот­лов соединяются с барабаном через промежуточные коллекторы: нижний - раз­дающий (горизонтальный) и верхний - собираю­щий (наклонный). Концы промежуточных коллек­торов со стороны противоположной барабанам объ­единены необогреваемой рециркуляционной трубой Ф 76 х 3,5 мм.

В качестве первичных сепарационных устройств первой ступени испарения используются установ­ленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепа­рационных устройств первой ступени котла ДЕ-16-14ГМО применяется горизонталь­ный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист. Сепарационными устройствами второй ступени испа­рения являются продольные щиты, обеспечиваю­щие движение пароводяной смеси сначала на то­рец, а затем вдоль барабана к поперечной перего­родке, разделяющей отсеки. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно над поперечной перегородкой, а по воде — через подпиточную трубу Ф 89 - 108 мм, располо­женную в водяном объеме.

На котлах производительностью 16 т/ч пароперегреватель вертикальный, дренируе­мый, из двух рядов труб Ф 51х2,5 мм, трубы на­ружного ряда при вводе в коллекторы Ф 159 мм обсажены до Д 38 мм.

Плотное экранирование боковых стен (относи­тельный шаг труб а=1,08), потолка и пода топоч­ной камеры позволяют на котлах применить лег­кую изоляцию в два - три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 15-20 мм. Для котлов ДЕ-16-14ГМО обмуровка фронтовой стены выполнена из шамотного кирпича толщиной 125 мм и несколь­ких слоев изоляционных плит толщиной 175 мм, общая толщина обмуровки фронтовой стены 300 мм. Обмуровка задней стены состоит из слоя ша­мотного кирпича толщиной 65 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм; общая толщина обмуровки составляет 265 мм. Для умень­шения присосов в газовый тракт котла снаружи изоляция покрывается металлической листовой об­шивкой толщиной 2 мм, которая приварена к об­вязочному каркасу. Раскроенные листы обшивки поставляются заводом пакетами. Применение натрубной обмуровки при плотном шаге труб позво­ляет улучшить динамические характеристики кот­лов и значительно уменьшить потери тепла в окру­жающую среду, а также потери при пусках и ос­тановах.

В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются проверенные длительным опы­том эксплуатации стандартные чугунные экономай­зеры ЭБ.

Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами, расположенными с левой стороны котла. Для обдувки котлов используется насыщен­ный или перегретый пар с давлением не менее 0,7 МПа (7 кгс/см 2).

Все котлы имеют опорную раму, на которую передается масса элементов котла, работающих под давлением, масса котловой воды, а также мас­са обвязочного каркаса, натрубной обмуровки и обшивки. 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.

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

Номинальная паропроизводительность и пара­метры пара, соответствующие ГОСТ 3619-89,

обеспечиваются при температуре питательной воды­ 100°С при сжигании топлив: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300 - 36000 кДж/кг (7000 - 8600 ккал/м 3) и мазута марок 40 и 100 по ГОСТ 10588-75.

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

Котлы ДЕ-16-14ГМО могут работать в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа (7-14 кгс/см 2). С уменьшением рабочего давления КПД котла не уменьшается.

В котельных, предназначенных для производ­ства насыщенного пара без предъявления жестких требований к его качеству, паропроизводительность котлов типа ДЕ при пониженном до 0,7 МПа (7 кгс/см 2) давлений может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа (14 кгс/см 2).

Для котлов типа Е (ДЕ) пропускная способ­ность предохранительных клапанов соответствует номинальной производительности котла при абсо­лютном давлении не ниже 0,8 МПа (8 кгс/см 2). В случае, если соединенное с котлом теплоиспользующее оборудование имеет предельное рабочее дав­ление меньше указанных выше величин, для защи­ты этого оборудования следует установить на нем дополнительные предохранительные клапаны. При работе на пониженном давлении предохранитель­ные клапаны на котле и дополнительные предохра­нительные клапаны, устанавливаемые на оборудо­вании, должны быть отрегулированы на фактичес­кое рабочее давление.

С понижением давления в котлах до 0,7 МПа (7 кгс/см 2) изменений в комплектации котлов эко­номайзерами производить не требуется, так как в этом случае недогрев воды в питательных эконо­майзерах до температуры насыщения пара в котле составляет более 20° С, что удовлетворяет требова­ниям правил Ростехнадзора.

Поставляются котлы в собранном виде одним транспортабельным блоком, включающим в себя верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и кон­вективного пучка (в случае необходимости паро­перегреватель), опорную раму, обвязочный каркас, обшивку, изоляцию, горелку.

Основными элементами котлов являются:

1.Верхний и нижний барабаны;

3.Левый топочный экран - газоплотный;

5.Правый топочный экран, трубы которого выполнены в виде и перекрывают потолок и нижнюю часть топки (под);

5.Фронтовой экран;

6.Задний экран;

7.Два коллектора заднего топочного экрана, выполнены 0 159*6 мм;

8.Конвективный пучок труб;

9.Обмуровка;

10.Металлический каркас;

11.Металлическая обшивка;

12.Гарнитура;

13.Арматура;

14.Контрольно-измерительные приборы;

15.Три опускные трубы, 0 159*6 мм у котлов паропроизводительностью до 16 т/ч и 0 219*6 мм у котлов ДЕ-25-14;

16.Рециркуляционная труба заднего экрана;

17.Обдувочное устройство расположено с левой стороны конвективного пучка;

18.Трубопроводы котла.

Барабаны котлов выполнены, из качественной стали марки 16 ГС, внутренний диаметр 1000 мм. Толщина стенок барабанов 13 мм. Конвективный пучок выполнен по всей длине барабанов из труб диаметром 51ˣ2,5 мм. Левый топочный экран выполнен из труб 0 51*4 мм. Правый топочный экран, фронтовой и задний экраны выполнены из труб d = 51˟2,5 мм. Два коллектора заднего экрана выполнены из труб d = 159ˣ6 мм. Рециркуляционная труба выполнена трубой диаметром 76ˣ3,5 мм. Три опускные трубы - диаметром 259ˣ6 мм (котлы ДЕ-25-14).

Длина цилиндрической части барабанов увеличивается от 2250 мм для котлов ДЕ-4-14 до 7500 мм для котлов ДЕ-25-14. Межцентровое расстояние барабанов - 2750 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах барабанов имеются лазы.

Ширина конвективного пучка составляет 890 мм для котлов 4; 6.5 и 16 т. пара и 1000 мм для котлов паропроизводительностью 10 и 25 т. пара в час.

Шаг труб конвективного пучка вдоль барабанов 90 мм, поперечный -110 мм. Средний ряд труб конвективного пучка по оси барабанов имеет шаг -120 мм. Трубы наружного ряда конвективного пучка имеют продольный шаг -55 мм. На вводе в барабаны трубы разведены в два ряда.

В конвективных пучках котлов паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т. пара в час для обеспечения необходимых скоростей дымовых газов устанавливаются продольные, стальные перегородки

Котлы паропроизводительностью 16 и 25 тонн пара в час перегородок в конвективном пучке не имеют, а скорость движения дымовых газов поддерживается изменением ширины конвективного пучка (1000 мм).

Конвективный пучок от топочной камеры отделен газоплотным левым топочным экраном. Газоплотность обеспечивается приводкой металлических пластин между труб по всей их высоте от нижнего барабана до верхнего барабана.

В задней части левого топочного экрана металлические пластины (проставки) не устанавливают трубы задней части конвективного пучка выполнены коридорно и образуют «окна» для поступления дымовых газов из топки в конвективный пучок.


Участки разводки экранных труб на вводе в барабаны уплотняются шамотобетоном.


Трубы правого топочного экрана образуют под и потолок топки.

Трубы фронтового экрана в количестве 4-х или 2-х (различные модификации котлов) окаймляют горелочную амбразуру справа и слева и вводятся в верхний и нижний барабаны (см. на рисунке).

Котел ДЕ-25-14 ГМ (Вид сзади)

Поперечное сечение топочной камеры для всех котлов одинаково. Средняя высота топочной камеры составляет 2400 мм, ширина 1790 мм. Глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов от 1930 мм для котлов ДЕ-4-14 до 6960 мм для котлов 25 тонн пара в час.

Основная часть труб конвективного пучка, правого топочного экрана, а также трубы фронтового экрана присоединяются к барабанам развальцовкой.

Трубы газоплотной перегородки, а также часть труб правого топочного экрана и наружного ряда конвективного пучка привариваются к барабанам электросваркой.

Трубы заднего экрана топки привариваются к нижнему и верхнему коллекторам 0 159*6 мм. Коллекторы в свою очередь привариваются к верхнему и нижнему барабанам.

Концы коллекторов со стороны противоположной барабанов соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой 0 76*3,5 мм.

На всех котлах для защиты от перегрева со стороны топки рециркуляционной трубы и коллекторов и труб заднего экрана, в топочной камере устанавливаются две тубы 0 51 *2,5 мм, присоединяемые к барабанам развальцовкой (см. рис. № 2 стр. 6).

В котлах ДЕ паропроизводительностью до 10 т/ч выделяют четыре циркуляционных контура:

Контур циркуляции воды конвективного пучка и левого топочного экрана;

Контур циркуляционной воды правого топочного экрана;

Контур циркуляции воды фронтового экрана;

Контур циркуляции воды заднего топочного экрана.

В котлах ДЕ-16-14 и ДЕ-25-14 имеющих внутри барабанов перегородки и 2-х ступенчатое испарение, циркуляция воды значительно сложнее.

Котлы паропроизводительностью 4; 6,5 и 10т пара в час работают с одноступенчатым испарением. В котлах паропроизводительностью 16 и 25 т пара в час применено 2-х ступенчатое испарение. В этих целях в барабанах выполнены металлические перегородки делящие барабаны на два отсека: большой отсек - чистовой и малый отсек- солевой. В верхнем барабане перегородка выполнена не сплошная, то есть не на весь диаметр барабана.

В нижнем барабане перегородка установлена сплошная.

Во вторую ступень испарения при помощи поперечных перегородок в барабанах вынесены:

Задняя часть левого и правого экранов топки;

Задний экран;

Часть конвективного пучка труб, расположенных в зоне с более высокими температурами дымовых газов.

Питание водой второй ступени верхнего барабана осуществляется по переливной трубе 0133 мм длиной не менее 2-х метров, проходящей через разделительную перегородку верхнего барабана.

Контур второй ступени испарения имеет три опускные необогреваемые трубы 0159*6 мм, у котлов ДЕ паропроизводительностью до 16 т пара в час и 0 219*6 мм у котлов ДЕ-25-14.

Опускная система контура солевого отсека состоит из необогреваемых труб. Опускная система первой ступени испарения состоит из последних по ходу газов рядов труб конвективного пучка.

В паровом объеме верхнего барабана размещены сепарационные устройства: дырчатый металлический лист и пластинчатые сепараторы.

В водяном объеме верхнего барабана находится питательная труба, труба для ввода химреагентов. Направляющие щиты и козырьки для очистки пара от солей жесткости.

В верхнем барабане котла также расположены успокоительные колонки и импульсные трубки из чистового и солевого отсеков к указателям уровня воды.

Указатели уровня воды присоединяются к трубам (импульсные трубы) идущим из парового и водяного объемов из чистового и солевого отсеков верхнего барабана.

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московская академия коммунального хозяйства и строительства

Факультет инженерных систем и экологии

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Курсовой проект

дисциплина: Теплогенерирующие установки

на тему: Тепловой расчет котла ДЕ16 - 14ГМ

Москва, 2011

Введение

Газомазутный вертикально-водотрубный паровой котел типа ДЕ16 т/ч предназначен для выработки насыщенного и слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла размещается сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубками, развальцованными верхнем и нижнем барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранных труб - 1790 мм. Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру. Трубы правого бокового экрана, образующего также пол и потолок топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Трубы фронтового экрана развальцованы в верхнем и нижнем барабанах. Диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами по вертикали 2750 мм. Длина цилиндрической части барабанов - 7500 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днище каждого из них имеются специальные лазы. Материал барабанов для котлов с рабочим давлением 1,36 МПа и 2,36 МПа сталь 16ГС, толщина стенки соответственно 13 и 22 мм. В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба и труба для ввода фосфатов, в паровом объёме - сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются перфорированные трубы для продувки, устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды.

Котлы паропроизводительностью 16 т/ч имеет непрерывную продувку из второй ступени испарения (соленый отсек) верхнего барабана и периодическую продувку из нижнего барабана нижнего коллектора заднего экрана в случае его наличия. Котлы ДЕ16-14ГМ выполнены с двухступенчатой схемой испарения. Во вторую ступень испарения при помощи поперечных перегородок в барабанах включена задняя часть правого и левого экранов топки, задний экран и часть конвективного пучка, расположенного в зоне с более высокой температурой газов. Питание второй ступени испарения осуществляется из первой по перепускной трубе диаметром 108 мм, проходящей через поперечную разделительную перегородку верхнего барабана. Контур второй ступени испарения имеет необогреваемые опускные трубы диаметром 159x4,5 мм. Опускным звеном циркуляционных контуров котлов и первой ступени испарения являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка. Конвективный пучок от топочной камеры отделён газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Перегородка выполнена из вплотную поставленных (S=55 мм.) и сваренных между собой труб диаметром 51 х 2,5 мм. При вводе в барабаны трубы разводятся в два ряда. Места разводки уплотняются металлическими проставками и шамобетоном. Выход дымовых газов из котлов осуществляется через окно в левой боковой стенке в конце конвективного пучка. Все типоразмеры котлов имеют одинаковую циркуляционную схему. Контур боковых экранов и конвективного пучка замкнуты непосредственно на барабан.

Пароперегреватель вертикальный, дренируемый из двух рядов труб диаметром 51 х 2,5 мм.

Обмуровка фронтовой стены выполнена из шамотного кирпича толщиной 125 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 175 мм, общая толщина обмуровки фронтовой стены 300 мм обмуровка задней стены состоит из слоя шамотного кирпича толщиной 65 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм. Общая толщина обмуровки составляет 265 мм. для уменьшения присосов газовый тракт котла снаружи изоляции покрывается металлической листовой обшивкой толщиной 2 мм, которая приварена к обвязочному каркасу.

В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются чугунные экономайзеры из труб ВТИ.

Котлы оборудованы стационарными обдувочными аппаратами, расположенными от них с левой стороны. Для обдувки котлов используется насыщенный или перегретый пар давлением не менее 0,7 МПа.

Каждый котел ДЕ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным.

Диапазон регулирования нагрузок 20-100% номинальной паропроизводительностью. Допускается работа с нагрузкой 110% номинальной паропроизводительности.

Исходные данные

Паропроизводительностью - 16 т/ч (4,44 кг/с)

Давление - 1,4 МПа (14 атм)

Температура питательной воды - 95°С

Вид топлива - мазут малосернистый.

Температура воздуха на входе в котел -

Теплоемкость воздуха при -

Температура уходящих газов - 200°С

Сухой остаток исходной воды - 400 мг/кг

Процент возврата конденсата - 50 %.

Конструктивные характеристики котельного агрегата ДЕ16-14ГМ:

Объем топки по чертежам

Полная поверхность стен топки по чертежам

Лучевоспринимающая поверхность топки

Диаметр труб конвектива

Шаг труб поперечный

Шаг труб продольный

Средняя высота труб

Ширина газохода

Средняя высота газохода

Число труб в ряду газохода

Число рядов труб газохода

Сечение для прохода газов газохода

Поверхность нагрева пучка

1.
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Низшая теплотворная способность жидкого топлива:

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 мі топлива:

Теоретическое количество образующихся продуктов сгорания при сжигании жидкого топлива при коэффициенте избытка воздуха :

Трехатомных газов:

двухатомных газов:

водяных паров:

При коэффициенте избытка воздуха >1

Значение коэффициента избытка воздуха в топке:

Газоход котла:

Экономайзер:

Объём избыточного воздуха в продуктах сгорания по элементам котла составит:


Газоход

Экономайзер

Избыточный объём водяных паров в продуктах сгорания по элементам котла:

Газоход

Экономайзер

Действительный суммарный объём дымовых газов по элементам котла:

Газоход

Экономайзер

Объемная доля трехатомных газов по элементам котла:

Газоход

Экономайзер

Объемная доля водяных паров по элементам котла:


Газоход

Экономайзер

Суммарная объемная доля по элементам котла:


Газоход

Экономайзер

2. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

где , , , - удельные теплоёмкости соответственно трёхатомных газов, водяных паров, двухатомных газов (азота) и воздуха, ,, их значения приведены таблице.

Энтальпия воздуха на входе в котел:

Энтальпия теоретически необходимого объема воздуха.

Топочная камера:

Газоход котла:

Экономайзер:

Энтальпия теоретически необходимого объема продуктов сгорания.

Топочная камера:

Газоход котла:

Экономайзер:

Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха .

где - энтальпия избыточного воздуха при температуре, соответствующей температуре продуктов сгорания.

Топочная камера:

Газоход котла:

Экономайзер:

3. Расчетный тепловой баланс и расход топлива

Тепловым балансом котельного агрегата называют равенство между поступившей в него теплотой и суммой выработанной полезной теплоты и теплоты, израсходованной на покрытие тепловых потерь. Поступившую в котельный агрегат теплоту называют располагаемой теплотой.

где - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг;

Теплота, внесенная в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата, кДж/кг:

где - коэффициент избытка воздуха;

Теплосодержание теоретически необходимого количества воздуха на входе в котельный агрегат и холодного воздуха, кДж/кг;

Физическая теплота, внесенная топливом, кДж/кг:


где - удельная теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг·К);

Температура топлива, єС, (для мазута принимается в зависимости от его вязкости 90-130 єС:

Теплота, вносимая в агрегат при паровом распыле жидкого топлива, кДж/кг:

где - энтальпия пара, идущего на распыление топлива, кДж/кг.

На котлах серии ДЕ установлены газомазутные горелки типа ГМГм, с паромеханическим распылением с незначительным расходом пара, поэтому величиной можно пренебречь.

Тепловой баланс составляется для котельного агрегата на 1 кг жидкого или 1 м3 газообразного топлива при нормальных условиях.

Уравнение теплового баланса:

где - полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, кДж/кг;

Потеря теплоты с уходящими продуктами горения, кДж/кг:


где - энтальпия уходящих газов, определяемая по h-t диаграмме, при соответствующих значениях коэффициента избытка воздуха за котлом выбранной температуре уходящих газов, кДж/кг;

Энтальпия теоретически необходимого объема холодного воздуха, определяемая при температуре воздуха, поступающей в котел .

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг;

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания, имеет место только при сжигании твердого топлива;

Потеря теплоты в окружающую среду (от наружного охлаждения), кДж/кг;

Физическая теплота, внесенная топливом при сжигании топлива. Можно не учитывать.

Расчет теплового баланса котельного агрегата.

Энтальпия воздуха на входе в котел при теплоемкости воздуха на входе в котел:

Энтальпия уходящих газов:

Потери тепла с уходящими газами:

Потери тепла от химической теплоты сгорания по нормативному методу:

Потери тепла от механического недожога по нормативному методу:

Потери тепла от потерь в окружающую среду по нормативному методу:

Сумма тепловых потерь:

КПД котла:

Расчет топлива.

Паропроизводительность котла - .

Температура питательной воды на входе в водяной экономайзер:

Энтальпия питательной воды на входе в водяной экономайзер:

Энтальпия пара за котлом:

Полезная мощность котла:

Расход топлива:

Коэффициент сохранения тепла в топке:

4. Поверочный расчет топочной камеры

Поверочный расчет топки котельного агрегата производиться с целью определения параметров, характеризующих тепловые режимы работы топки. Проверяется соответствие температуры продуктов сгорания на выходе из топки условиям эксплуатации.

Температура уходящих газов:

Полная площадь стен топки (суммарная площадь всех поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры (экранированных и неэкранированных стен, свода, выходного окна, пола и т.д.)):

Площадь лучевоспринимающей поверхности топки:

Объем топочной камеры:

Степень экранирования топки:

воздух сгорание тепловой котел


Коэффициент загрязнения или закрытия экранов (учитывает снижение тепловосприятия экранов вследствие их загрязнений или закрытия огнеупорной массой их поверхности):

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности всей топки:

Параметр поля температур в топке:

Эффективная толщина излучающего слоя:

Полезное тепловыделение в топке:

Теоретическая (адиабатная) температура горения по графику h-t диаграммы:

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

где - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки при принятой температуре сгорания за топкой с последующим уточнением.

Давление в топочной камере (для топок, работающих без наддува) принимается - .

Суммарное парциональное давление трехатомных газов в топке:

Объемная доля водяных паров топки - :


Степень черноты несветящейся части пламени:

где , - содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива;

Коэффициент избытка воздуха в топке.

Коэффициент ослабления светящейся частью газомазутного пламени:

Степень черноты светящейся части пламени:

Степень черноты топки.

где - коэффициент заполнения объема топки светящимся пламенем (зависит от теплового напряжения объема топки и вида сжимаемого топлива, так, для независимо от нагрузки для жидкого топлива. При , для жидкого топлива).

При значении коэффициент :

Так как разница расчетной температуры и предварительно задавшиеся больше 50єС, проводится повторный расчет задавшись полученным расчетным значением.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

Коэффициент ослабления лучей несветящейся частью топочной среды:

Степень черноты несветящейся части пламени:

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

Коэффициент ослабления светящейся частью газомазутного пламени:

Степень черноты светящейся части пламени:

Степень черноты топки.

где - эффективная степень черноты топки:

Расчетная температура уходящих газов на выходе из топки:


Температура попадает в интервал , считаем её действительной.

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки -

Тепло, переданное излучением:

Удельная нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева:

5. Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева

Задаемся двумя значениями температур продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха в газоходе котла: :

Теплота, отданная продуктами сгорания:

где - коэффициент сохранения тепла;

присос воздуха в конвективную поверхность нагрева, определяемый как разность коэффициентов избытка воздуха на входе и выходе из неё;

энтальпия присасываемого воздуха в конвективную поверхность, при температуре воздуха ;

Энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева при ;

Энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяемая для двух предварительно принятых температур после конвективной поверхности нагрева:

Температурный напор в газоходе:


где - температура продуктов сгорания перед расчетным газоходом;

- температура охлаждающей среды, для паровых котлов принимается равной температуре кипения воды при действительном давлении в котле (Приложение 1 - таблица насыщенного водяного пара).

Средняя температура продуктов сгорания в газоходе:

Средняя скорость продуктов сгорания в газоходе:


где - расход топлива;

- действительный суммарный объем дымовых газов в газоходе образующийся при сгорании 1 кг жидкого топлива при соответствующем коэффициенте избытка воздуха;

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при поперечном омывании гладких труб.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева:


где - поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяется при поперечном омывании коридорных пучков по номограмме (Рис.3 «Учебно-методического пособия к выполнению курсовой работы»);

Поправка на компоновку пучка, определяется по номограмме (Рис.3 «Учебно-методического пособия к выполнению курсовой работы»):

Коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока, определяется при поперечном омывании коридорных пучков по номограмме (Рис.3 «Учебно-методического пособия к выполнению курсовой работы»):

при - ,

при - ;

Коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме (Рис.3 «Учебно-методического пособия к выполнению курсовой работы»):

при - ,

при - .

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

Давление в газоходе (для котлов, работающих без наддува) принимается - .

Суммарная объемная доля трехатомных газов - .

Суммарное парциональное давление трехатомных газов в газоходе:

Коэффициент ослабления трехатомными газами:

Суммарная оптическая толщина:

Степень черноты газового потока:

Температура загрязненной стенки:

где - температура охлаждающей среды, для паровых котлов принимается равной температуре кипения воды при действительном давлении в котле (Приложение 1 - таблица насыщенного водяного пара). и - энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева при при