ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
При сгорании топлива образуются дымовые газы. При полном сгорании топлива образуются углекислый газ (СО2), оксид серы (SO2), водород (Н2) и кислород (О2), а при не полном сгорании в дымовых газах содержится угарный газ (СО).
Для определения объёмов продуктов сгорания необходимо использовать формулу:
Vп.г.=V∙SO2+V∙CO2+V∙N2+V∙H2O=V∙RO2+V∙N2+V∙H2O,
где VRO2 = V∙CO2+V∙SO2 – объем сухих трехатомных газов,
VoN2 - теоретический выход азота при полном сгорании топлива.
VoH2O - теоретический выход паров воды при полном сгорании топлива.
Подставляем значения и получаем:
VRO2 = 1, 866 
+ 0, 7 
VRO2 = 1, 866 
+ 0, 7 
= 1,59 м3/ м3
Теоретический объем азота VoN2, м3/кг определяется по формуле:
VoN2 = 0, 79 ∙Voв+ 0,008∙Wp
VoN2 = 0, 79 ∙ 10,3 + 0, 008 ∙ 0, 7 = 8,06 м3/кг
Теоретический объем водяного параVoH2О м3/кг определяется по формуле:
VoH2O= 0, 111 ∙ Hp + 0, 0124 ∙Wp + 0, 00124 ∙dв∙Voв + 1, 24 ∙Gф
VoH2O=0, 111 ∙ 10,2 + 0, 0124 ∙ 3 + 0, 00124 ∙ 10 ∙10,3+ 1, 24 0,3 = 1,66 м3/кг
Оформление сводной таблицы
| Наименование величин | Формулы для расчета | Коэффициент избытка воздуха | |||||
| αт= 1, 1 | αк=1, 25 | αг= 1, 26 | |||||
| Теоретический объем воздуха необходимого для сгорания | Vo = 0,0889∙ (Cp + 0, 375 ∙Spл) + 0, 265 ∙Hp – 0, 0333 ∙Op | 10,3 | 10,3 | 10,3 | |||
| Величина (α=1) | (α - 1) | 0, 1 | 0,25 | 0, 26 | |||
| Объем избыточного воздуха | ∆V =(α-1)∙Vo | 1,03 |
2,575 | 2,678 | |||
| Избыточный объем водяных паров | 0, 016∙(α-1)∙Vo | 0, 01648 |
0,0412 | 0, 0428 | |||
| Теоретический объем трехатомных газов | VRO2=1,866 СР /100 + 0,7 Sорг к/100 | 1,59 | 1,59 | 1,59 | |||
| Теоретический объем двухатомных газов | VR2=0, 79*Vв + 0,008*WP | 8,06 |
8,06 | 8,06 | |||
| Теоретический объем водяных паров |  H2O=0,111 HP + 0,0124* WP
+0,0124*dв * Vв
| 1,66 |
1,66 | 1,66 | |||
| Действительный объём сухих газов |
| 10,68 |
12,225 | 12,328 | |||
| Действительный объём водяных паров | 
| 1,686 |
1,74
| 1,742 | |||
| Общий объём дымовых газов |
| 12,366 | 13,965 |
14,07 | |||
Расчётное значение присосов воздуха в топку и в газоходы парового котла:
1). Первый котельный пучок конвективной поверхности нагрева α1=0,05
2). Второй конвективный пучок α2=0,1
3). Водяной экономайзер (чугунный) с обмуровкой α3=0,1
4). Газоходы (стальные) на каждые 10 метров α=0,01
Расчётные значения коэффициентов избытка воздуха О2 изб. на выходе из топки принимаем равному αт=1,1;
αкон= αт+∑ αк= 1,25
αгаз=1,25 +0,01 = 1,26
|
|
|
ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ (ТАБЛИЦА)
Количество тепла, содержащего в воздухе или продуктах сгорания называются теплосодержанием (энтальпией). По разности энтальпий определяется количество тепла, отдаваемое дымовыми газами.
I смеси газов подсчитывается как ∑ I отдельных компонентов.
I д.г.= 
, 
объёмы дымовых газов применяем согласно расчёту.
Cco2, Cso2, CN2, Co2, CВ.П. – теплоёмкости дымовых газов определяются по справочнику Панин согласно температуре дымовых газов.
t – температура уходящих газов (170о – 200о)
I воздуха определяется по формуле:
Iв=αв + Vв * Cв*tв, где
αв – коэффициент избытка воздуха принимаем по справочнику Панина (αв=1,1)
Vв – объём воздуха необходимого для горения (Vв=10,3 м3)
Cв – теплоёмкость воздуха принимаем по справочнику Панина (Cв=0,31)
tв – температура воздуха, поступающего в топку. Определяется по самому жаркому месяцу согласно СНиП «Климатология» (t=25,7o)
Подставляя данные в формулу, получаем энтальпию воздуха:
Iв=1,1 * 10,3 * 0,31 * 25,7 = 90,26 ккал/м3
Определяем энтальпию дымовых газов и заносим данные в таблицу 4
Потеря тепла с уходящими газами определяется по формуле:
Q2 = 
Потери тепла с дымовыми газами не должны превышать 25 %
|
|
|
Определяем коэффициент полезного действия котельной установки по формуле:
η=100-∑q
∑q=8,9+0+1,5+0+4+0=13,4
η=100-13,4=86,6%
Таблица 4
| Температура газов в градусах | Трехатомные газы | Двухатомные газы | Водяные пары | Избыточный воздух | ∑Vc | Теплосодержания пр.сгорания ( ∑Vc)V | ||||||||||
| VRO2 | CRO2 | VRO2 ∙ CRO2 | VN2 | CR2 | VN2∙CR2 | VH2O | CH2O | VH2O ∙ CH2O | ∆V | Cв.в. | ∆V ∙ Cв.в. | |||||
| αт = 1, 1 | ||||||||||||||||
| 1500 | 1,59 | 0,5578 | 0,88 | 8,06 | 0,3449 |
2,77 | 1,686 | 0,4425 | 0,74 | 1,03 | 0,3565 | 0,36 | 4,75 | 7125 | ||
| αк= 1, 25 | ||||||||||||||||
| 500 | 1,59 | 0,475 | 0,75 | 8,06 | 0,3171 | 2,5 | 1,74 | 0,3797 | 0,66 | 2,575 | 0,3268 | 0,84 | 4,75 | 2375 | ||
| αг= 1, 26 | ||||||||||||||||
| 200 | 1,59 | 0,4269 | 0,67 | 8,06 | 0,3104 | 2,50 | 1,742 | 0,3636 | 0,63 | 2,678 | 0,3181 | 0,85 | 4,65 | 930 | ||
αт – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки
αкон - коэффициент избытка воздуха в конвективных пучках (αт + ∑αк)
αгаз - коэффициент избытка воздуха в газоходах (αкон + αг)
∑αк – сумма коэффициентов конвективных пучков (0,15) и поверхности нагрева
|
|
|
αг – коэффициент, учитывающий материал газоходов на каждые 10 м. стальные – 0,01
Аэродинамический расчет
Аэродинамический расчёт газо-воздушного тракта выполняется с целью определения аэродинамических сопротивлений (потери напора на трение и местные сопротивления) и выбор необходимых тягодутьевых устройств, а также определения размеров газоходов и воздуховодов.
Газо-воздушный тракт включает в себя:
ü Газоход
ü Дымосос
ü Воздуховод
ü Вентилятор
ü Дымовая труба
ü Золоуловители (при твёрдом топливе)
ü Решётка для забора воздуха
Различают следующие схемы газо-воздушного тракта:
ü С естественной тягой, создаваемой дымовой трубой
ü С подачей воздуха вентилятором и удалением продуктов сгорания дымососом
ü С подачей воздуха вентилятором и удалением продуктов сгорания за счёт давления в газовом тракте (Универсал)
Перед тем как приступить к расчёту, необходимо проработать компоновку оборудования котельной со составлением аксонометрической схемы газо-воздушного тракта и разбить её на расчётные участки.
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ГАЗОВОГО ТРАКТА
Аксонометрическая схема газового тракта 
1. Котёл
2. Экономайзер
3. Газоход (под потолком)
4. Дымосос
5. Дымовая труба
Расчётный часовой расход определяется по формуле:
Подставляем значения и получаем:
Ввиду наличия экономайзера, разбиваем газовый тракт котла на два участка.
Экономайзер - устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для прогрева или частичного испарения воды, поступающей в паровой котёл выше атмосферного, используемого вне самого устройства.
Температура воды, поступающей в экономайзер любого типа, должна превышать температуру точки росы по крайней мере на 10 °С во избежание наружной коррозии металла труб. Если питать экономайзер холодной водой с температурой, равной или ниже температуры точки росы, то выпадающий из дымовых газов конденсат осядет на трубах (трубы «потеют»). Потеющие трубы экономайзера, особенно стальные, в присутствии кислорода и сернистого газа, находящихся в газообразных продуктах сгорания, подвергаются коррозии и выходят из строя.
Температура точки росы зависит от состава топлива, избытка воздуха и количества пара, попадающего в дымовые газы (при паровом дутье, паровых форсунках, при обдувке, течи труб и т.п.).
Определяем поперечное сечение газоходов для для первого и второго участка при скорости дымовых газов: v =от 15-20 м/сек.
По приложению подбираем размеры газоходов (прямоугольного сечения).
Определяем действительную скорость движения продуктов сгорания, 
, в газоходах.
,
Подставляем данные в формулу и получаем:
= 15,7 м/с
Определяем потери напора в газоходах на трение, Па, рассчитывается отдельно для газоходов от котла до экономайзера и отдельно от экономайзера до дымовой трубы.
- для первого участка
коэффициент сопротивления трению, принимаем 0,02 для стальных газоходов
– плотность продуктов сгорания, при данной температуре 
500, которая опрделяется по формуле:
= 0,45 кг/м3
где 
-для второго участка
, где
плотность продуктов сгорания, при данной температуре 200,
которая опрделяется по формуле:
= 0,74 кг/м3
= 72,44 Па
Общие потери давления на трение Па на двух участков составят:
+ 72,44 = 89,54 Па
Потери напора в местных сопротивлениях, Па, газоходов (повороты, разветвления, изменение сечения, шиберы) рассчитываем по формуле:
- для первого участка и второго участка
, 
– сумма коэффициентов местных сопротивлений на первый и второй участок, соответственно, принимаемых по приложению 2.
Сумма местных сопротивление для 1 участка определяем согласно приложения:
4,27
1. Вход в канал 
= 0,12
2. Угол поворота = 1 * 4 = 4
3. Диффузор 
4. Выход из канала 
Аналогично проводим расчет для второго участка и определяем 
;
Сумма местных сопротивление для 2 участка определяем согласно приложения:
1. Выход из канала
2. Вход в дымовую трубу = 0,12
3. Угол поворота = 1 * 7 = 7
Общие потери давления местные сопротивления в Па для двух участков составят:
+ 
= 1032 Па
Определяем потери на экономайзере по формуле:
Определяем полные потери напора, Па, в газовом тракте котла:
,
где 
– потери напора в газовом тракте котельного агрегата, Па, принимаемые по приложению 3.
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОЗДУШНОГО ТРАКТА
Аксонометрическая схема воздушного тракта котла.
1 – Решётка забора воздуха, 2 – Дутьевой вентилятор, 3 – Диффузор ,
4 –Воздуховод, 5 - Шибер
Из теплового расчета котельного агрегата принимаются теоретический объем воздуха, подаваемого на горение, 
, и расход топлива 
Определяем поперечное сечение воздуховодов для двух котлов принимая скорость движения воздуха 10
, где 
– средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца (в Екатеринбург 
– скорость движения воздуха м/с
Определяем действительную скорость воздуха в воздуховоде.
Подбираем площадь поперечного сечения воздуховода по таблице (приложению 1) 0,315 м2
Рассчитываем потери напора в воздуховоде на трение, Па, по формуле:
– коэффициент сопротивления трения = 0,02
Рассчитываем потери напора в местных сопротивлениях, Па, воздуховода (повороты, разветвления, изменения, сечения, шиберы) по формуле:
где
∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений принимаем по прил. 2
Вход в канал ξ=0,12
Угол поворота 90о ξ = 1х5=5
Диффузор ξ = 0,15
Шибер ξ = 0,1
Выход из канала ξ = 1
∑ξ = 0,12 + 5 + 0,15 + 0,1 + 1 = 6,37
Определяем полные потери напора, Па, в воздушном тракте котла:
, где
– потери напора в воздушном тракте котельного агрегата, которые принимаем по таблице (940 Па)
Выбор дутьевого вентилятора осуществляется по расходу воздуха, подходящего через вентилятор (по производительности), и по необходимой величине напора.
Определяем действительный расход воздуха, проходящего через дутьевой вентилятор:
, где
ПОДБОР И РАСЧЕТ ТЯГОДУТЬЕВЫХ УСТАНОВОК
Тягодутьевые устройства предназначены для подвода в топку воздуха, необходимого для сгорания топлива и отвода из котла продуктов сгорания.
Дутьевой вентилятор состоит из следующих узлов: ходовой части, улиткообразного корпуса с всасывающим и нагнетательным патрубками, рабочего колеса и направляющего аппарата. Ходовая часть состоит из вала, который вращается на двух шариковых или роликовых подшипниках. Вся ходовая часть размещена в масляной ванне, которая имеет крышку и поддон. Масляная ванна заполняется веретенным или турбинным маслом. Температура масла проверяется термометром, а уровень — по указателю уровня масла, который размещен на масляной ванне.
Рабочее колесо — это устройство, состоящее из диска, к которому приварены или приклепаны лопатки, концы которых соединены между собой кольцом. К диску приварена втулка (ступица), с помощью которой он закрепляется на валу. При вращении рабочего колеса вентилятора, воздух по воздуховоду подводится к его центру и за счет центробежной силы отбрасывается от центра к периферии и нагнетается в подземный воздуховод и дальше подается к горелкам и в топку котла. В центре рабочего колеса образовывается разрежение, куда беспрерывно поступает воздух.
Направляющий аппарат устанавливается перед вентилятором на всасывающем патрубке. Он состоит из металлического патрубка с фланцами, внутри которого размещены поворотные лопатки. Все лопатки имеют общий поворотный механизм, с помощью которого они могут возвращаться одновременно на одинаковый угол даже к полному перекрытию патрубка. Лопатки построены таким образом, что они придают потоку воздуха предварительное завихрение в ту же сторону, в которую вращается ротор вентилятора, благодаря чему сопротивление входу воздуха уменьшается.
Принцип работы и конструкция дымососа идентичны вентилятору, только дымосос имеет большую толщину металла корпуса, нежели вентилятор.
Это связано температурой воздуха (дымовых газов), который проходит через тягодутьевую установку.
РАСЧЁТ ДЫМОСОСА
Определяем действительный расход продуктов сгорания, м3/с, проходящий через дымосос:
Vд = 
, где
– присосы воздуха в газоходах, равные 1,26
–коэффициент запаса по производительности, принимаем = 1,05
Vв = 
= 4,9 м3/с
Расчетное полное давление определяется по формуле:
, где
– коэффициент запаса по напору ( = 1,1)
= 1,1 
= 1822,854 Па
= 
, где
200 – Температура, С, для которой составлена характеристика дымососа
= 
= 1822,854 Па
Используя значения Vд и , по прил. 4 необходимо подобрать марку дымососа.
Марку электродвигателя определяем с помощью расчёта мощности:
Дымосос марки - ДН-10у (Дымосос нагнетающий, Dраб.колеса = 1000мм)
Электродвигатель – АИР160S4
РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРА
Определяем действительный расход воздуха, м3/с, проходимый через дутьевой вентилятор определяется из выражения:
, где
коэффициент избытка воздуха в топке
присосы воздуха в топке принимаем равные 0
Коэффициент запаса по производимости, принимаю = 1,05
, где
– коэффициент запаса по напору ( = 1,1)
= 1,1 
= 1751,2 Па
= , где
25,7 – Температура, С, для которой составлена характеристика вентилятора
= 
= 
Па
Используя значения Vд и 
, по прил. 4 необходимо подобрать марку дымососа.
Марку электродвигателя определяем с помощью расчёта мощности:
Используя значения Vв и , по прил. 4 необходимо подобрать марку вентилятора
Марку электродвигателя определяем с помощью расчёта мощности:
Дутьевой вентилятор марки - ВДН-6,3
Электродвигатель – АИРХМ132S6
Топливое хозяйство котельной
Мазутохозяйство
Мазут может использоваться как основным видом топлива, так и резервным.
Резервный запас топлива должен быть рассчитан на 7 суток.
Запас мазута держат в закрытых резервуарах и мазутохранилищах, число которых должно быть не менее двух.
Мазутохранилища выполняют наземными, подземными и полуподземными.
В данном проекте принята наземаная ёмкость (2 шт) объёмом 500 м3
Суммарную вместимость резервуаров выбирают в зависимости от производительности котельной, зольности и способа доставки.
Мазутные ёмкости бывают объёмом: 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000 (м3)
Они должны обеспечивать безопасность хранения в пожарном отношении, полную герметичность, несгораемость, долговечность и коррозионную стойкость. Резервуары обычно выполняют железо-бетонными и металлическими.
Температура хранения для марки М40 составляет 50о-60о , для марки М100 60о-70о
Основные элементы мазутохозяйства
1. Приёмно-сливное устройство
2. Мазутохранилище
3. 
Мазутная насосная станция
4. Трубопроводы и арматура
5. Мазутоподогреватель
1, 7 - днище; 2 - патрубки для подвода и отвода теплоносителя;
3 - перегородка; 4 - фланец;
5 - трубный пучок; 6 - корпус; 8 - патрубки для подвода и отвода мазута; 9 - опора; 10 - трубная доска
Из железнодорожных цистерн 1, располагающихся при сливе на эстакаде 2, мазут по переносному сливному лотку 3 поступает в сливной желоб 4 и затем по отводящей трубе 5 — в приемную емкость 6. Из нее мазут по мазутопроводам подается в фильтр 10 грубой очистки и насосами 9 через фильтры 8 тонкой очистки закачивается в емкость мазутохранилища 7. Из емкости мазутохранилища через фильтры 11 тонкой очистки и подогреватели 13 насосами 12 мазут подается в горелки 14 котельных агрегатов. Часть разогретого мазута направляется по линии 15 рециркуляции в мазутохранилище для разогрева находящегося там мазута. Рециркуляция мазута предназначена для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при уменьшении или прекращении его потребления. При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотков проложены паропроводы. Слив мазута из цистерн происходит через нижний сливной прибор в межрельсовые желоба. Мазут из приемных резервуаров перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения. Подогрев мазута в приемных и основных резервуарах до 70 °С проводится обычно трубчатыми подогревателями поверхностного типа, обогреваемыми паром. Для уменьшения опасности донных отложений и загрязнения поверхностей нагрева при длительном хранении к мазуту добавляют жидкие присадки типа ВНИИНП-102 и ВНИИНП-103
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1522; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!