Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого

Президента России Б. Н. Ельцина» (УрФУ)

Институт Уральский энергетический (УралЭНИН)

Кафедра/департамент Теплоэнергетика и теплотехника (ТиТ)

Оценка__________________

Руководитель курсового

проекта: Павлюк Е.Ю.

Члены комиссии: Прошин А.С.

Мунц В.А.

Дата защиты:_____________

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»

по теме: «Поверочный тепловой и аэродинамический расчет»

Студент Митянин А.С. ___________

(Подпись)

Группа ЭН-390011

Руководитель Павлюк Е.Ю. ___________

(Подпись)

Екатеринбург

2022

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 4

Исходные данные 7

Тепловой расчет котла 8

Аэродинамический расчет котла. 35

Заключение 46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47

Введение

Паровой котел ГМ-50-14 предназначен для получения перегретого пара, идущего на удовлетворение потребностей в паре промышленности, строительства и других отраслей народного хозяйства, на технологические и отопительно-вентиляционный нужды, а также для малых электростанций. Котел работает на газообразном топливе или мазуте.

Котел – однобарабанный с естественной циркуляцией, имеет П – образную схему компоновки поверхностей нагрева с вынесенным водяным экономайзером. Трубы заднего экрана в верхней части разведены в трёхрядный фестон. Радиационные поверхности нагрева закрывают все стороны топочной камеры, образуя фронтовой, задний и боковой экраны. Полная поверхность стен топки – 101 м². К конвективным поверхностям относятся: фестон, пароперегреватель, воздухоподогреватель и водяной экономайзер. Диапазон регулирования паропроизводительности – 70-100%.

Котёл работает на уравновешенной тяге. Топочная камера полностью экранизирована трубами Ø 60×3мм (сталь 20) с шагом 70 мм. Трубы заднего и фронтового экранов в нижней части образуют под топочной камеры. В верхней части трубы заднего экрана разведены в трехрядный фестон. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров. На боковых стенках топочной камеры размещены по три основные горелки, с фронта котла - две дополнительные горелки для поддержания постоянной температуры перегрева пара при изменении вида топлива. Схема испарения - двухступенчатая, рассчитана на питательную воду с солесодержанием до 250 мг/кг.

Барабан котла внутренним 1500 мм с толщиной стенки 40 мм и длиной 8300 мм выполнен из стали 20К. В барабане размещен чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Второй ступенью испарения служат выносные циклоны 377 мм, пар из которых поступает в барабан. Питательная вода, поступающая в паровой котел, должна соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75. При работе с продувкой, принимаемой равной 3% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней ступени испарения до 5250 мг/кг и в чистом отсеке до 1250 мг/кг.

Пароперегреватель - конвективный, дренируемый, горизонтального типа, змеевиковый, расположен в конвективном газоходе по ходу пара. Выполнен из труб с коридорным расположением 32x3 мм и поперечным шагом 75 мм. Материал - сталь 20, выходные петли - из стали 12ХМ. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя. Весь пароперегреватель выполнен в одном блоке.

Водяной экономайзер - стальной, кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, выполнен из труб с шахматным расположением 28хЗ мм. Продольный шаг - 50 мм, поперечный - 70 мм. Расположен в конвективном газоходе, состоит из двух блоков. Отвод пароводяной смеси из верхнего коллектора последнего по ходу воды пакета осуществляется по четырем трубопроводам, подведенным к барабану. В горизонтальном и вертикальном направлениях змеевики пакетов экономайзера дистанционированы специальными планками и подвесками, изготовленными из жароупорной стали. В период растопки и остановки котла экономайзер может быть включен в линию рециркуляции воды, что обеспечивает его охлаждение в эти периоды.

Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трёхходовой, выполнен из труб с шахматным расположением 40x1,5 мм. Поперечный шаг труб - 56 мм, продольный - 42 мм. Воздухоподогреватель допускается устанавливать отнесенным от котла, как в здании котельной, так и за ее пределами. Расстояние между котлом и воздухоподогревателем уточняется по компоновочным чертежам.

Все конвективные поверхности, в том числе и пароперегреватель, очищаются дробью.

Каркас котла - металлический, сварной конструкции, без обшивки. Обмуровка - трехслойная, монолитная, облегченного типа, закрепляется на каркасе котла. Толщина обмуровки 215 мм, а и местах, не закрытых трубами, - 315 мм.

Котел снабжен всей необходимой регулирующей и запорной арматурой, устройствами для контроля температуры, давления пара и уровня воды в барабане.

Паровой котёл ГМ-50-14

Исходные данные

Марка котла:	ГМ-50-14
Топливо	Газ Безенчук-Чапаевск
Паропроизводительность:	40	т/ч
Давление пара:	4,0	МПа
Температура перегретого пара	430	°С
Температура питательной воды	145	°С

Характеристики топлива:

CH4, %	C2H6, %	C3H8, %	C4H10, %	C5H12, %	СО2, %	N2, %	, кДж/м3
42,70	19,60	12,60	5,10	1,30	1,00	16,9	46980

Объемы воздуха и продуктов сгорания:

V0	12,53	м3/м3
	10,07	м3/м3
	1,48	м3/м3
	2,28	м3/м3
	13,83	м3/м3

Тепловой расчет котла

Поверочный тепловой расчет котла производится для уже существующего оборудования с целью определить его основные характеристики при отклонении основных параметров от паспортных значений.

Коэффициенты избытка воздуха:

Коэффициент избытка воздуха за i-ой поверхностью теплообмена рассчитывается по формуле:

где, - коэффициент избытка воздуха в топке; – присосы воздуха в i-ой поверхности нагрева котла.

– коэффициент избытка воздуха в фестоне;

– среднее значение коэффициента избытка воздуха в фестоне;

– коэффициент избытка воздуха в пароперегревателе;

– среднее значение коэффициента избытка воздуха в пароперегревателе;

– коэффициент избытка воздуха в водяном экономайзере;

– среднее значение коэффициента избытка воздуха водяном экономайзере;

– коэффициент избытка воздуха в воздухоподогревателе;

– среднее значение коэффициента избытка воздуха в воздухоподогревателе;

Действительные объемы воздуха:

Действительный объем водяных паров в топке/фестоне:

Действительный объем азота в топке/фестоне:

Полные объемы продуктов сгорания:

Полный объем продуктов сгорания в топке/фестоне:

Аналогично для других поверхностей нагрева.

Объемные доли водяных паров:

Объемная доля водяных паров в топке/фестоне:

Аналогично для других поверхностей нагрева.

Объемные доли трехатомных газов:

Объемная доля трехатомных газов в топке/фестоне:

Аналогично для других поверхностей нагрева.

Суммарные доли водяных паров и трехатомных газов:

Суммарная доля водяных паров и трехатомных газов в топке/фестоне:

Аналогично для других поверхностей нагрева.

Таблице 1. Значения коэффициента избытка воздуха и объемов

Рассчитываемая величина	Размерность	Газоходы
		Топка, фестон	ПП	ВЭК	ВЗП
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью,	-	1,05	1,1	1,18	1,24
Средний коэффициент избытка воздуха, ср	-	1,05	1,075	1,14	1,21
Объём водяных паров,	м3/м3	2,290	2,295	2,308	2,322
Полный объём продуктов сгорания, Vг	м3/м3	14,467	14,785	15,612	16,504
Объёмная доля трёхатомных газов,	-	0,067	0,1	0,095	0,090
Объёмная доля водяных паров,	-	0,153	0,155	0,148	0,141
Суммарная объёмная доля, rп		0,22	0,225	0,243	0,230