2.Технологическая часть

Паровой котёл - установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды (котёл отопительный). По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть подразделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи. По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией. Паровые котлы серии "Е" предназначены для получения насыщенного пара. Они надежны, просты в эксплуатации, автоматизированы, экономичны. Паровые котлы серии Е имеют модификации для работы на мазуте, газе, угле. К примеру, паровой котёл "Е"-1,0-0,9 или "Е"-1/9 рассчитан на мазутное топливо.

Котлы Е-1/9-1, Е-1/9-1М и Е-1/9-1Г объединены общей конструктивной схемой. Котлы этой группы, имеющие паропроизводительность 1000 кг/ч, предназначены для работы на твердом (антрацит АС и AM) топливе, мазуте Ml00 и природном газе соответственно и служат для удовлетворения потребностей предприятий в насыщенном паре влажностью до 3% для покрытия технологических и теплофикационных нагрузок. Паровой котел Е-1/9-1 состоит из верхнего и нижнего барабанов, расположенных на одной вертикальной оси. Барабаны соединены между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность нагрева. Топочная камера экранирована двумя боковыми настенными экранами и потолочным экраном. Боковые экраны выполнены из прямых труб, объединяемых верхними и нижними коллекторами, вваренными в верхний и нижний барабаны соответственно. Потолочный экран частично охватывает и фронт котла, образованный фронтовым коллектором и вваренным в него пакетом изогнутых труб (повторяющих очертания фронта и потолка топочной камеры), которые присоединены сваркой непосредственно к верхнему барабану. Вода из верхнего барабана котла в нижний поступает по последним рядам труб конвективного пучка, расположенным в зоне пониженных температур продуктов сгорания топлива. Питание боковых экранов водой осуществляется из нижнего бара-сана котла по нижним коллекторам. Потолочный экран питается от фронтового коллектора, в который вода поступает по соединительным трубам из нижних коллекторов боковых экранов. Характерной особенностью циркуляционной схемы котла является отсутствие необогреваемых питательных и отводящих труб экранов. Ввод питательной воды выполнен в верхний барабан котла, внутри которого установлена распределительная труба. Продувка котла предусматривается через штуцеры в нижнем барабане, в нижних коллекторах бокового экрана и во фронтовом коллекторе. Для обеспечения устойчивой циркуляции и равномерного прогрева элементов котла при растопке из холодного состояния предусмотрен подвод пара от постороннего источника в нижний барабан. Пароводяная эмульсия из топочных экранов и конвективного пучка поступает в верхний барабан, где от пара отделяются частицы воды. Необходимая сухость пара обеспечивается сепарационными устройствами, устанавливаемыми в верхнем барабане. На днище верхнего барабана размещены патрубки для присоединения водоуказательных приборов и уровнемерной колонки сигнализатора предельных уровней и автоматики безопасности. По верхней образующей верхнего барабана размещены два пружинных предохранительных клапана. Верхний и нижний барабаны снабжены круглыми люками, которые обеспечивают доступ для осмотра и очистки внутренней поверхности барабанов и труб конвективного пучка. Для обеспечения доступа при осмотре и очистке внутренних поверхностей все коллекторы снабжены в торцевой части лючками. Топочная камера котла — прямоугольной формы, что позволяет применять различные механические топочные устройства. Поперечное смывание труб конвективного пучка топочными газами с требуемой скоростью достигается установкой в нем двух газовых перегородок из жаростойкой стали.

Обмуровка котлов Е-1/9-1 - комбинированная из огнеупорного кирпича и изоляционных вулканитовых или совслитовых плит. Поверхности, непосредственно соприкасающиеся с горячими газами, выполнены огнеупорным кирпичом, далее изоляционными плитами, пустоты в слое огнеупорного кирпича заполняются жаропрочным бетоном, а в слоях изоляционных плит — водным раствором совелита. Прилегание обмуровки к барабанам и коллекторам выполнено через прокладки из листового асбеста. Свобода тепловых расширений элементов обмуровки обеспечивается температурными швами, заполненными шнуровым асбестом. Обмуровка котлов для жидкого и газообразного топлива отличается от обмуровки котлов для твердого топлива наличием пода, находящегося в зоне высоких температур. Поэтому под выполняют из двух слоев: в первый укладывают диатомовый кирпич, во второй — огнеупорный. Наружную поверхность котла покрывают декоративной обшивкой из тонколистовой стали, которую крепят к специальному каркасу, изготавливаемому из уголка; кроме улучшения эстетического вида, обшивка предохраняет поверхность обмуровки и изоляции от разрушения и повышает газовую плотность котла. В топках котлов, предназначенных для работы на твердом топливе, применена ручная колосниковая решетка, имеющая четыре качающихся и два неподвижных колосника. На каждые два качающихся колосника имеется отдельный ручной привод механизма поворота. Топочный объем ограничивается колосниковой решеткой, боковыми и потолочными экранами и передним рядом труб конвективного пучка. Выступающая в топку часть нижнего барабана защищается от перегрева огнеупорным бетоном. На фронте котла установлены топочная дверца и дверца зольника. Воздух, необходимый для горения топлива, подается под колосниковую решетку, а воздух, поступающий без предварительного подогрева. предохраняет колосниковую решетку от перегрева. В зольном пространстве размещен коллектор подпаривания. Топочный объем котлов, работающих на жидком и газообразном топливе, ограничивается подом топки, боковыми и потолочным экранами и передним рядом труб конвективного пучка.

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Цель курсоквого проектирования− обобщение и систематизация знаний, полученых учащимися при изучение предметов общетематического и специального циклов, приобретение ими навыков самостоятельной работы по проектированию котельных установок , а также подготовка учащихся к выполнению дипломного проекта.

2.1 Исходные данные для расчета продуктов сгорания топлива.

1.Расчётные характеристики топлива (табл.2.1;2.2 л.1.) Топка камерная, вид топлива: Джаркак-Ташкент, состав топлива СН₄=98,9; С₂Н₆=0,3; С₄Н₁₀=0,1; С₅Н₁₂=0;N₂=0,4; CO₂=0,2;C₃H₈=0,1; Q^с_н=35,88

2. Коэффициент избытка воздуха α_т=1,05 (табл. 3.2 л.1.)

3. Составные части котла: верхний и нижний барабаны, конвективный пучек, фронтовые, боковые и задние экраны, образующие топочную камеру.

0,1 ; 0,05; 0,1; 0,1

1.05+0.1=1,2

1.15+0.03=1,4

4.Средний коэффициент избытка воздуха:

25

2.2 Расчёт объёмов и продуктов сгорания топлива.

Теоретический объём воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м³ топлива (м³/м³)

Теоретический объём сухих трёхатомных газов в продуктах сгорания топлива (м³/м³)

Теоретический объём водяных паров (м³/м³)

Теоретический объём азота (м³/м³)

При расчётах в формулы вводятся содержания компонентов топлива в объёмных процентах. Величины m и n равны соответственно числам атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав данного топлива.

влагосодержание газообразного топлива 1 сухого газа, принимается

Действительный объём водяных паров (м³/м³)

Суммарный объём продуктов сгорания (м³/м³)

Парциальное давление трёхатомных газов и водяных паров

Наименование величин и расчётная формула	Размерность	=9,7	=1,03	=7,6	= 2,2
Коэффициент избытка воздуха за газоходом α//г	−	1,15	1,2	1,4	1,4
Величина присосов	−	0,05	0,05	0,1	0,1
Ср. коэффициентизбытка воздуха в газоходах	−	1,125	1,175	1,25	1,35
Действительный объём вод паров	м3/м3	2,02	2,03	2,04	2,05
Суммарный объём продуктов сгорания	м3/м3	11,53	11,996	12,693	13,624
Порциальное давление трёхатомных газов	−	0,087	0,083	0,079	0,073
Порциальное давление вод паров	−	0,175	0,17	0,16	0,15
Общая объёмная доля вод. Паров и трехатом. Газов	−	0,26	0,253	0,239	0,223

Парциальные давления численно равны объёмным долям

Общая объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров

Результаты расчёта объёмов продуктов сгорания и парциальных давлений сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трёхатомных газов.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

Энтальпия сгорания определяется на 1 м³ сухого газообразного топлива по формуле:

Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур (100−2200^оС)

(кДж/м³)

Энтальпия теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур (100−2200^оС)

(кДж/м³)

Топка:

Пароперегреватель

1 Конвективная поверхность: