Курсовой проект - Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е - 75

Подождите немного. Документ загружается.

Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

Ивановский Государственный Энергетический

Университет

Кафедра ТЭС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема курсового проекта:

Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е - 75 -

40К.

Выполнил студент гр.3-1:

Юганов В.Ю.

Проверил преподаватель:

Муромкин Ю.Н.

Иваново 1999 г.

Аннотация.

Краткое описание котла.

Парогенератор Е - 75 - 40К рассчитан на сжигание отходов

гидролизного производства ( лигнин, последрожжевая упаренная бражка,

метанольно - эфиро - альдегидные фракции -- МЭАФ), предусмотрено

сжигание высокосернистого мазута.

Топочная камера объёмом 454 м

полностью экранированна трубами 

60 Х 3 и  60 Х 4 мм с шагами 75 и 90 мм. Экраны разделены на 12

самостоятельных циркуляционных контуров ( по количеству блоков

камеры ).

Для сжигания лигнина топку оборудуют двумя мельницами-

вентиляторами, которые располагают с фронта парогенератора; для

сжигания последрожжевой упаренной бражки и МЭАФ в топке устанавливают

четыре специальные горелки и располагают их соосно на боковых стенах,

а для сжигания мазута топку оборудуют четырьмя мазутными горелками,

которые располагают также соосно на боковых стенах.

Схема испарения - трёхступенчатая. В барабане расположен чистый

отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени ( по

торцам барабана). Третья ступень внесена в выносные циклоны 377 мм.

Пароперегреватель - вертикальный, змеевиковый, двухступенчатый,

конвективный, с коридорным расположением труб  38 Х 3 мм.

Поверхностный пароохладитель установлен между ступенями “в рассечку”.

Экономайзер - стальной, змеевиковый, кипящий, двухступенчатый,

трёхблочный, с шахматным расположением труб  32 Х 3 мм, поперечным

шагом 40 мм и продольным - 60 мм. Расположен “в рассечку“ с

воздухоподогревателем.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, двухступенчатый,

трёхблочный, четырёхходовой ( по воздуху); выполнен из труб  40 Х 1,5

мм. Поперечный шаг труб: первой ступени - 70 мм, второй ступени - 60

мм; продольный шаг: первой ступени - 45 мм; второй ступени - 42 мм.

Пароперегреватели.

Изготовляются в виде змеевиков из стальных цельнотянутых труб с

наружным диаметром d= 32, 38 и 42 мм. Радиус изгиба не менее 2d.

Змеевики перегревателей делают одинарными и сдвоенными. Последние

позволяют разместить большую поверхность нагрева пароперегревателя в

том же объёме газохода.

Пароперегреватели выполняют с вертикальным и горизонтальным

расположениями змеевиков. Концы змеевиков приваривают к коллекторам.

Коллекторы обычно выполняют круглыми с наружным диаметром 180, 216 и

250 мм. В некоторых парогенераторах выходные концы змеевиков

пароперегревателя присоединены непосредственно к барабану.

Способ крепления змеевиков зависит от конструкции

пароперегревателя. Вертикальные змеевики на тягах подвешивают к

потолочным балкам каркаса. Верхние изгибы змеевиков охватывают

хомутами, последние шарнирно прикреплены к тягам. Для фиксации

расстояния между змеевиками служат дистанционные гребёнки, в пазы

которых заходят нижние изгибы змеевиков; горизонтальные фигурные

пластины, устанавливаемые в верхней и нижней частях змеевиков,

предназначены для фиксации их положения в направлении движения газа.

Змеевики горизонтальных пароперегревателей обычно закрепляют на

подвесных трубах, охлаждаемых паром. Трубы горизонтальных змеевиков

опираются на скобы, приваренные к подвесным трубам, проложенным между

змеевиками. По длине каждого змеевика установлено по три опоры: две

концевые и одна промежуточная. Подвесные трубы на тягах и подвесках

прикреплены к каркасу парогенератора.

В средней части пароперегревателя установлена вертикальная

перегородка, служащая для направления потока газов поперёк пучка труб

пароперегревателя. Перегородки состоят из набора стальных вертикальных

пластин, через пазы которых проходят трубы пароперегревателя. Полосами

пластины соединяются в пакеты. Перегородка висит на трубах. Её

положение фиксируется косынками, приваренными к трубам. Нижний конец

перегородки свободно опирается на кладку газохода пароперегревателя.

Экономайзеры.

В промышленных парогенераторах применяются стальные гладкотрубные

экономайзеры кипящего типа и чугунные ребристые экономайзеры не

кипящего типа. Последние устанавливаются только в парогенераторах с

давлением в барабане Р

< 2.3 Мпа.

Чугунные ребристые экономайзеры с концевыми прямоугольными

фланцами, образующими металлическую стенку, опираются на горизонтальные

балки, связанные с колоннами каркаса. Стенки из прямоугольных фланцев

ограничивают газоход с двух сторон. Для уплотнения газохода между

прямоугольными фланцами в специальные пазы закладывают асбестовый шнур

и наружная поверхность стенки вместе с соединительными калачами

торкретируется теплоизоляционной массой.

Для обеспечения эффективной очитки количество горизонтальных рядов

ребристых труб принимается не более 8 - 10. При большем количестве

горизонтальных рядов экономайзер разделяют на отдельные группы по 6 - 8

рядов, между которыми оставляют разрывы для размещения устройств

обмывки или обдувки и смотровых окон.

Для промышленных парогенераторов ДКВр ЦКТИ разработаны типовые

чугунные ребристые экономайзеры.

Стальные экономайзеры изготовляются из стальных цельнотянутых труб

с наружным диаметром 28, 30, 32 и 38 мм. Змеевики, как правило,

выполняются одинарными. Верхние и нижние концы змеевиков приваривают к

цилиндрическим коллекторам с наружным диаметром 180, 216 и 250 мм.

Змеевики стальных гладкотрубных экономайзеров крепят к балкам

каркаса с помощью специальных опорных стоек или подвесов. Опорные

стойки выполняются из уголков с вырезами, в которые укладываются трубы,

или из сдвоенных штампованных полос с выемками для труб. Опорные стойки

опираются на полые стальные балки. Подвесы выполняют из листового

железа и прикрепляют к балкам снизу. Охлаждение балок производится

воздухом, движение которого за счёт естественной циркуляции.

Воздухоподогреватели.

В промышленных парогенераторах применяются трубчатые

рекуперативные и вращающиеся регенеративные воздухоподогреватели типа

Юнгетрем. Стальные трубчатые воздухоподогреватели обычно выполняются из

вертикальных труб наружным диаметром 33, 38, 42, 46 и 51 мм.

Трубчатые воздухоподогреватели нижней опорной плоскостью обычно

опираются на рамную конструкцию, связанную с колоннами каркаса. Для

свободного расширения труб и корпуса воздухоподогревателя

предусматривается подвижное крепление его верхней части. Достигается

это установкой двух компенсаторов: компенсатора для компенсации

удлинении трубной системы относительно корпуса воздухоподогревателя и

компенсатора для компенсации удлинении корпуса и обшивки кубов

воздухоподогревателя относительно каркаса парогенератора. Также в

конструкции воздухоподогревателя предусматривается специальный фартук,

который защищает компенсаторы от эолового заноса.

Каркас парогенератора.

Каркас парогенератора представляет собой пространственную рамную

металлическую конструкцию. Он воспринимает нагрузку от всех элементов

агрегата и передаёт её на фундамент.

Каркас состоит из несущих колон, опорных балок и вспомогательных

стоек и ригелей, служащих для связи элементов каркаса и обвязки кладки.

В парогенераторах малой и средней мощности колоны каркаса и основные

несущие балки обычно выполняются составными из двутавров или швеллеров

с номерами профиля от 14 до 24 и выше. Нижние концы несущих колон имеют

опорные башмаки, состоящие из опорной плиты, уголков, швеллеров и

косынок. Опорные башмаки колон анкерными болтами крепятся к фундаменту.

Все несущие элементы каркаса ( колонны, балки) обычно размещают

снаружи обмуровки в целях предохранения их от нагревания и появления

дополнительных напряжений от термических расширений.

Некоторые парогенераторы малой мощности, например ДКВр с низкой

компоновкой, не имеют несущего каркаса: масса парогенератора передаётся

непосредственно на опорную раму. Каркас этих парогенераторов,

называемый обвязочным, служит для дополнительного крепления и обвязки

обмуровки.

Применяются два способа крепления барабана к каркасу

парогенератора: на опорах и на шарнирных тягах. При первом способе

барабан своими концами устанавливается на опоры, закреплённые на

опорных балках каркаса. Для обеспечения свободного температурного

расширения барабана при его нагревании одна опора делается подвижной.

Подушка подвижной опоры опирается на ролики. Барабан, подвешенный на

шарнирных тягах, также имеет возможность свободного расширения.

Эксплуатация котлоагрегата.

Целью эксплуатации является обеспечение длительной и надёжной

работы котла с максимальным КПД, и с соблюдением диспетчерского графика

эксплуатации котла. Для обеспечения данных условий котельный агрегат

оборудуют контрольно-измерительными приборами, системами сигнализации,

защитами систем автоматического управления ( САУ).

Рассмотрим пуск барабанного котла для ТЭС с поперечными связями из

различных тепловых состояний. Тепловое состояние котельного агрегата

определяется Р

, рассмотрим состояния котельного агрегата:

1) Холодное состояние Р

= 0; ( наблюдается при простое котла

более 1 суток).

2) Неостывшее состояние Р

> 1,3 Мпа.

3) Горячее состояние Р

 1,3 Мпа.

Пуск барабанного котла состоит из трёх этапов:

1) Подготовительные операции.

2) Этап подъёма параметров.

3) Включение котельного агрегата в параллельную работу.

Рассмотрим три этапа необходимые для пуска барабанного котла:

1) Подготовительные операции.

Подготовительные операции проводят с целью подготовки котла к

работе, проверки исправности систем основного и вспомогательного

оборудования. Действия начинаются с подачи команды начальнику смены

станции ( НСС) по которой о предстоящем пуске оповещается оперативный

персонал: котлотурбинного цеха, топливно-транспортного цеха, цеха ХВО,

электро цеха, цех тепловой автоматизации и измерений. Осуществляется

проверка комплектности и исправности щита управления котлом,

тягодутьевых машин, мельничного оборудования, систем пылеприготовления,

производится осмотр котла в процессе которого, закрываются лазы,

контролируется исправность лестничных площадок, освещения, качество

тепловой изоляции, исправность предохранительных клапанов котла, водо-

указывающих колонок. Открываются вентили к контрольно-измерительным

приборам ( КИП), воздушникам, открывается главная паровая задвижка № 1

( ГПЗ № 1) и дренаж перед ГПЗ № 2.

После осмотра котла, следующий этап подготовительной операции

является прокрутка арматуры. Прокрутка арматуры производится для

арматуры с электроприводом, при этом необходимо по месту оценить

исправное, правильное срабатывание концевиков для запорной арматуры.

Для регулированной арматуры проверяется соответствие истинного

состояние арматуры с показаниями указателя положения

Заполнение котла водой. При этом котёл, как правило, запитывается

через нижние точки экранов и через водяной экономайзер. Для заполнения

используется деаэрированная вода. Воздух удаляется через воздушники 1,5

- 2,5 часа.

Котёл заполняется под растопочный уровень, который ниже среднего

уровня на 50 мм. После заполнения котла водой и прокрутки арматуры

приступают к опробованию защит. Для этого 6 кВт оборудование

( дымососы, дутьевые вентиляторы, мельницы) переводят в испытательное

положение, т.е. включают лишь цепи низкого напряжения на щите

управления, высокое напряжение не подаётся.

Котёл оборудуется защитами которые срабатывают на останов котла и

защиты которые срабатывают на разгрузку котла.

Защиты на останов:

1) Глубокая перепитка котла и упуск уровня ( по уровню воды Н

ур

= +200, -150).

2) По снижению давления газа, по снижению давления мазута, если

котёл работает на одном виде топлива.

3) По снижению давления воздуха перед горелкой.

4) При останове 2-ух дутьевых вентиляторов или 2-ух дымососов.

5) При снижении t

пе

ниже предельного значения.

6) При погасании факела.

7) При повышении давления пара выше предельного значения.

Защиты на разгрузку котла:

1) При останове 1-ного дутьевого вентилятора или 1-ного

дымососа.

2) При повышении t

пе

При срабатывании защит на разгрузку котла отключается часть

горелочных устройств. При неисправности любой из защит эксплуатация

котла запрещена.

Совместно с защитами проверяются блокировки. Блокировки необходимы

для того чтобы исключить неправильные действия персонала. Например:

нельзя включить дутьевой вентилятор, если не включен соответствующий

дымосос; нельзя подать топливо в горелку без включения защитно-

запального устройства ( ЗЗУ); нельзя подать топливо в газовое кольцо до

осуществления вентиляции в топке и т.д.

После проверки исправности защит 6 кВт оборудование переводится в

рабочее положение и производится вентиляция топки ( 10 - 15 минут).

Готовится к работе мазутное кольцо котла. После окончания вентиляции

отбирается проба воздуха из верхней части топки, для контроля СН

( СН

не должно превышать 1%).

2) Этап подъёма параметров.

Начинается с розжига растопочных горелок. При розжиге 1-ой горелки

начинается процесс парообразования, при появлении пара из воздушников,

воздушники закрываются.

Котёл работает на продувку и часть пара проходит в дренажи для

прогрева. При повышении Р

пар

до 1-3 атм. Производится продувка нижних

точек, производится сверка уровня, производится подтяжка фланцевых

соединений, устранение неплотностей.

На этапе подъёма параметров контрольная разница температур нижней

образующей барабана t= t

низ

- t

верх

 40 - 60

С, dt

низ

/d не должно

превышать 30

С за 30 минут.

При достижении Р

=1,3 МПа производится переход от работы на

продувку пароперегревателя ( ПП) на подачу пара в растопочно-

охлаждающую установку ( РОУ).

При достижении параметров пара близких к Р

, t

и параметров

близких к параметрам в паровой магистрали, производят подготовку

включения котла в паровую магистраль. Для этого отбирается качество

пара, производится сверка уровня, контролируется отсутствие течей и

парений и работа основного вспомогательного оборудования. Оповещается

оперативный персонал турбинного цеха о включении котла в параллельную

работу.

3) Включение котельного агрегата в параллельную работу.

Включение котла в общестанционную паровую магистраль

осуществляется открытием на байпасе и ГПЗ №2, с соответствующим

прикрытием задвижек на входе в РОУ. После полного открытия байпаса,

открывается задвижка ГПЗ №2, подача пара на РОУ прекращается. Параметры

котла должны точно соответствовать режимной карте.

Останов котлоагрегата.

Различают остановы в резерв, останов в длительный резерв с

консервацией, останов в ремонт, останов в ремонт с принудительным

расхолаживанием и аварийный останов котлоагрегата . Рассмотрим плановый

останов котлоагрегата в резерв. Суть данного режима - как можно дольше

сохранить тепло аккумулированное поверхностями нагрева.

Последовательность операций:

Разгрузка котла до минимально-допустимой паропроизводительности по

условиям циркуляции:

min

= ( 0,3 - 0,4) Д

ном.

Производится останов ключом останова котла, при этом закрываются

задвижки ГПЗ №1 и ГПЗ №2. Котёл подпитывается до верхнего допустимого

уровня, прекращается подача топлива на горелки. Давление в котле

поддерживается открыванием задвижек ПП №1 и ПП№2. Сохраняется условие:

t= t

низ

- t

верх

< 80

Скорость охлаждения не должна превышать 20

С в 10 минут нижней

образующей t

низ

Отключают непрерывную продувку, впрыски, пробоодборные точки.

Осуществляется вентиляция топки и газоходов не более 10 минут,

после чего дутьевой вентилятор и дымосос останавливаются и закрываются

их направляющие аппараты для дутьевых машин. В процессе останова

осуществляют подпитку барабана. Через 4 часа продувают нижние точки

котла.

Составление расчетно-технологической схемы парового котла.

Выбор коэффициентов избытка воздуха.

Расчётно-технологическую схему трактов парового котла с отражением

компоновки поверхностей нагрева составляем на основе чертежей парового

котла и задания на проектирование.

Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки 

”

при

использовании твердого топлива принимаем равной 1,2. По таблице 1.1[ 1]

находим значения присосов воздуха в газоходы, вычисляем величины

коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их среднее

значения и заполняем таблицу 1.

Избытки воздуха и присосы по газоходам.

Таблица 1.

№

п/п Газоходы

Коэф. Избытка

воздуха по

газоходам

Величина

присоса 

”

Средний коэф.

избытка

воздуха в

газоходе 

1 Топка и фестон 

”

=

”

=

=1,2 

=0,1 

=

”

=1,2

2 Пароперегревател



пе

”

=

”

+

пе

==1,23 

пе

=0,03 

пе

= (

пе

”



”

)/ 2= 1,215

3 Экономайзер 

эк

”

=

пе

”

+

эк

==1,25 

эк

=0,02 

эк

=(

эк

”

+ 

пе

”

2=1,242

4 Воздухоподогрева

тель



вп

”

=

ух

=

эк

”

+

вп

=1,28



вп

=0,03 

вп

=(

ух

”



эк

”

)/2=1,265

Топливо и продукты горения.

Топливо: Межреченский Г ( 31).

= 8 %

= 25,8 %

= 2,3 %

= 0,8 %

= 53,7 %

= 3,6 %

= 0,7 %

= 5,1 %

+ A

+ S

= 100%

8 + 25,8 + 2,3 + 0,8 + 53,7 + 3,6 + 0,7 + 5,1 = 100 %

= 5150 ккал/кг

= 38 %

= 1130

= 5,66 м

/кг

RO2

= 1,02 м

/кг

= 4,48 м

/кг

H2O

= 0,59 м

/кг

= (W

 1000)/ Q

= (8  1000)/ 5150 = 1,553 (% кг 10

)/ ккал

= (A

 1000)/ Q

= (25,8 1000)/ 5150 = 5,009 (% кг 10

)/ ккал

Объёмы и масса продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных

паров, концентрация золы.

Таблица №2.

Величина Топка и

фестон

Пароперегрев

атель

Экономай-

зер

Воздухоподог

реватель

Коэф.

Избытка

воздуха за

газоходом



”

1,1 1,13 1,21 1,27

Коэф.

Избытка

воздуха в

газоходе



1,1 1,115 1,17 1,24

H2O

за 2,165 - - 2,191

ср - 2,167 2,176 2,187

за 11,637 - - 13,281

ср - 11,782 12,314 12,992

RO2

за 0,0859 - - 0,0753

ср - 0,0849 0,0812 0,0769

H2O

за 0,1847 - - 0,1619

ср - 0,1825 0,1746 0,1655

за 0,2706 - - 0,2372

ср - 0,2674 0,2558 0,2424

за 14,398 - - 16,512

ср - 14,585 15,269 16,139



зл

за 0,0006598 - - 0,00057

ср - 0,00065 0,00062 0,000588



за 1,2372 - - 1,243

ср - 1,2379 1,2399 1,242

Расчётные величины для таблицы №2.

H2O

= V

H2O

+ 0,016  ( - 1) V

;

= V

RO2

+ V

H2O

+ ( - 1) V

;

RO2

= V

RO2

/ V

;

H2O

= V

H2O

/ V

;

= r

RO2

+ r

H2O

;

= 1 - (A

/100) + 1,306   V

;



зл

= (a

ун

 A

)/(100  G

) ;



= G

/ V

;

ун

принимаем равной 0,95 (a

ун

= 0,95).

Проверка условия:

( 1000  a

ун

 A

)/ Q

> 6 ;

( 1000  0,95  25,8) / 5150 = 4,759 < 6

Так как 4,759 < 6, из этого следует что мы J

зл

не учитываем.

Энтальпия воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.

Таблица 3.

Газоход температура

газа ,

(-1)

= J

(-1) J

 J

2200 5457 4597 919.4 6376.4 319.2

2100 5183 4371 874.2 6057.2 320.4

2000 4908 4144 828.8 5736.8 318.2

1900 4635 3918 783.6 5418.6 315.2

Топка 1800 4365 3691 738.2 5103.2 312.2

и 1700 4097 3470 694 4791 311

фестон 1600 3830 3250 650 4480 310.2

при 1500 3564 3029 605.8 4169.8 306.2



”

=1,2 1400 3302 2808 561.6 3863.6 308.2

1300 3038 2587 517.4 3555.4 303

1200 2778 2372 474.4 3252.4 296

Курсовой проект - Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е - 75 - 40К

Подождите немного. Документ загружается.