Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт металлургии и материаловедения

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

«Тепловой расчет водотрубного котла-утилизатора конвективного типа »

Выполнил: ст. гр. МТ – 082

Соколова А.Ю.

Проверил: к.т.н.,доцент

Соловьев А.К.

Новокузнецк

2011

Содержание

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

1 Исходные данные для расчета………………………………………………….6

2 Расчет предвключенного испарительного пакета…………………………….9

3 Расчет пароперегревателя……………………………………………………..14

4 Расчет испарительных секций………………………………………………...18

5 Расчет водяного экономайзера………………………………………………..22

6 Определение паропроизводительности котла и температуры перегрева пара…………………………………………………………………………….....26

Список литературы………………………………………………………………27

Введение

Котлы-утилизаторы предназначены для получения бестопливного пара за счёт использования тепла отходящих газов различных тех­нологических установок, в том числе печей. В чёрной металлургии температура уходящих газов в разных печах составляет от 500°С до 1800°С. В соответствии с этим различают котлы утилизаторы радиа­ционного, радиационно-конвективного и конвективного типов.

Котлы первых двух типов применяют при высоких температурах уходящих газов (более 900°С). Эти котлы снабжаются радиаци­онной камерой, за которой размещается пароперегреватель, а далее конвективные испарительные поверхности. При наличии в подводи­мых к котлу технологических газах горючих составляющих органи­зуется их предварительное дожигание.

Наибольшее распространение в чёрной металлургии получили котлы-утилизаторы конвективного типа. Их устанавливают за мартеновскими, нагревательными, обжиговыми и другими печами. Эти котлы предназначены для утилизации тепла дымовых газов с темпе­ратурой от 600°С до 850°С.

По компоновке поверхностей нагрева и газового тракта различают конвективные газотрубные и водотрубные котлы-утилизаторы.

Основная особенность газотрубных котлов-утилизаторов заключается в движении газов внутри труб, образующих поверхности на­грева котла. В водотрубных котлах-утилизаторах по газоходам котла движутся уходящие газы печей, а испарительные трубчатые поверх­ности, выполненные из змеевиковых пакетов, размещаются в газохо­дах на пути газов. Внутри труб циркулирует паро-водяная смесь.

Компоновка поверхностей нагрева в конвективных котлах-утилизаторах горизонтальная, башенная, а у большинства П-образная.

На рисунке 1 представлена схема водотрубного котла-утилизатора П-образной компоновки. Котлы однобарабанные, бара­бан котлов сварной, внутренний диаметр 1508мм, толщина стенки обечайки 36мм, материал - сталь 20К. Внутри барабана 1 имеются паросепарационные циклоны. По ходу газов последовательно распо­ложены первая секция испарительной поверхности 2, пароперегрева­тель 3, вторая 4, третья 5, иногда четвёртая 6 секции испарительной поверхности и водяной экономайзер 7, 8. Все поверхности нагрева изготовлены из труб диаметром 32мм (сталь 20). Применение труб малого диаметра вызвано необходимостью при конвективной теплоотдаче разместить большую поверхность нагрева в относительно не­больших габаритах котла. В свою очередь это приводит к повышен­ному сопротивлению как по пароводяному, так и по газовому тракту.

1 -барабан котла; 2 - первый (предвключенный) испарительный пакет; 3 - пароперегреватель; 4, 5, б второй, третий, четвёртый испарительный пакет; 7, 8 - водяной экономайзер; 9 -циркуляционный насос; 10-насыщенный пар; 11 -перегретый пар; 12 - питательная вода.

Рисунок 1 - Принципиальная схема водотрубного котла-утилизатора П - образной компоновки

Циркуляция в котле-утилизаторе многократно принудительная. , На опускной трубе устанавливают циркуляционные насосы 9. Аэро­динамическое сопротивление в конвективных котлах - утилизаторах составляет от 1,0 кПа до 1,5 кПа. Тяга обеспечивается дымососом, рассчитанным на сопротивление всей системы печь - котёл - газо очистка. Во избежание коррозии хвостовых поверхностей нагрева га­зы за котлом - утилизатором имеют температуру не ниже 200 -230°С.

В настоящее время выпускается серия унифицированных котлов типа КУ-60, КУ-80, КУ-100, КУ-125 и КУ-150, устанавливаемых за печами заводов чёрной металлургии. Первая цифра в маркировке означает объём уходящих газов печи в тысячах кубических метров в час, предназначенных для утилизации их тепла. Паропроизводительность котлов составляет от 12 (КУ-60) до 50,5 (КУ-150) тонн папа в час.

Котлы-утилизаторы с горизонтальной компоновкой поверхностей нагрева имеют следующие недостатки: занимают много места в цехе; осложнена очистка поверхности нагрева, в частности нельзя ус­тановить дробеочистку; затруднена уборка сброшенной пыли и т.п. В связи с этим эти котлы сейчас не устанавливают, а старые реконст­руируют. Котлы (КУ-10Б) вертикальной компоновки (башенные) наи­более рационально размещаются на производственных площадях, удобны в обслуживании при парной установке и позволяют обеспе­чить утилизацию уходящих газов мощных печей.

Котлы рассчитаны на получение пара с давлением 1,8 МПа и 4,5 МПа и температурой перегрева от 340°С до 400°С. Такой пар исполь­зуется для привода паровых турбин коксовых эксгаустеров, турбо­компрессоров и турбовоздуходувок, турбонасосов и турбогенерато­ров небольшой мощности.

Целью расчёта котлов-утилизаторов является определение ко­личества и температуры производимого пара.