Поверочный тепловой расчет парового котла Е-420-13,8-560 (ТП-81) на сжигание Назаровского бурого угля

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему:

“Поверочный тепловой расчет парового котла Е-420-13,8-560 (ТП-81) на сжигание Назаровского бурого угля ”

1. Общие положения

Тепловой расчет котельного агрегата может быть конструкторским или поверочным.

Поверочный расчет котлоагрегата производится для известной конструкции котлоагрегата из заданного состава топлива. Задачей расчета является определение экономичности котла, проверка надежности работы, определение температуры греющей и нагреваемой среды по газоходам котла. Необходимость поверочного расчета может быть вызвана также реконструкцией котла с целью повышения его производительности и экономичности.

Поверочный расчет существующей конструкции котла производится не только для номинальной, но и для частичных нагрузок, что необходимо для проведения гидравлических и других расчетов.

Особенность поверочного расчета заключается в том, что представляется возможность первоначальной найти расход топлива, так как неизвестен КПД агрегата, в частности, потеря тепла с уходящими газами. Это потеря зависит от температуры уходящих газов, которая может быть определена только в конце расчета. Приходится предварительно задаваться температурой уходящих газов, а по окончании расчета определять истинное ее значение, а также значение КПД и расход топлива.

Конструкторский расчет выполняется при создании нового типа котлоагрегата для определения размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающих номинальную производительность котла при заданных параметрах пара.

Исходные данные для теплового расчета. Расчетное задание для поверочного расчета должно содержать следующие сведения:

·                      Чертежи котельного агрегата

·                      Конструктивные характеристики топки и поверхностей нагрева

·                      Гидравлическую схему котла

·                      Тип топлива

·                      Производительность котла и параметры по первичному пару, температуру питательной воды, давление в барабане

·                      При наличии промежуточного перегрева – расход и параметры вторичного пара на входе и выходе.

·                      Величину непрерывной продувки (%)

·                      Температуру холодного воздуха

Температура уходящих газов за котлоагрегатом выбирается по условиям эффективного использования тепла топлива и расходом металла на хвостовые поверхности нагрева.

Методы, последовательность и объем поверочного теплового расчета

Существует два метода поверочного расчета: метод последовательных приближений и метод параллельных расчетов.

Метод последовательных приближений.

Расчет выполняется в следующей последовательности: по принятой температуре уходящих газов рассчитывают воздухоподогреватель и определяют температуру уходящего воздуха; рассчитывают топку с определением температуры газов на выходе из топки, пароперегреватель и водяной экономайзер, определяют температуру уходящих газов и сравнивают с принятыми температурами уходящих газов и горячего воздуха. Расхождение допускается +/- 10 град. По температуре уходящих газов и +/- 40 град. По температуре уходящего воздуха, после чего дают рекомендации по расчету.

Метод параллельных расчетов.

Расчет ведут параллельно на три температуры, чтобы искомая величина находилась в пределах задаваемых величин. Затем графически определяют истинное значение искомой величины температуры уходящих газов.

Таким образом, принимают значение температуры уходящих газов и ведут параллельно три расчета в следующем порядке: воздухоподогреватель, топка, пароперегревательные и экономайзерные поверхности, расположенные по ходу газов.

При наличии двухступенчатых воздухоподогревателе и экономайзеров после определения расхода топлива рассчитывают первые ступени воздухоподогревателя и экономайзера, вторую ступень воздухоподогревателя, затем топку и т.д. Последним рассчитывают экономайзер второй ступени или пароперегреватель.

Конвективные поверхности нагрева также рассчитывают методом параллельных расчетов. Для графоаналитического решение уравнений теплового баланса и теплопередачи для каждой из трех температур уходящих газов принимают два значения температуры газов на входе в рассчитываемую поверхность и определяют значение температуры рабочей среды. Таким образом, число параллельных расчетов каждой поверхности равно шести.

После этого расчетную невязку баланса определяют по формуле: . Величина невязки не должна превышать 0,5%.

По данным теплового расчета составляют сводную таблицу, в которой для каждой поверхности нагрева указывают тепловосприятие, температуру и энтальпию на входе и выходе омывающих их сред, коэффициент теплопередачи и размеры поверхностей нагрева.

2. Краткое описание Котельного агрегата Е-420-13,8-560 (ТП-81)

Котельный агрегат ТП-81, Таганрогский котельный завод (ТКЗ) однобарабанный, с естественной циркуляцией, предназначен для получения пара высокого давления при сжигании пыли сухих каменных углей. Котельный агрегат ТП-81 спроектирован для сжигания черемховского каменного угля. Позже он был реконструирован для сжигания азейского бурого угля. В настоящее время на котле сжигаются бурые угли других месторождений, таких, как мугунский, (Иркутская область), ирша - бородинский, рыбинский, переясловский и др., (Красноярский край).

Котел спроектирован для работы с параметрами:

- номинальная производительность                          Dка 420 т/час = 116,67 кг/с

- рабочее давление в барабане                                   Рб = 15,5 МПа

- рабочее давление на выходе из котла (за ГПЗ)      Рпп = 13,8 МПа (+5)

- температура перегретого пара                                tпп = 565(+5),°С (550±5)

- температура питательной воды                     tпв = 230, °С

- температура горячего воздуха                                 tгв = 400,°С

- температура уходящих газов                                  υух = 153-167, °С

- минимальная нагрузка при номинальных параметрах пара 210 т/час

Допускается кратковременная работа котла с tПВ=160°С при соответствующем снижении паропроизводительности котла.

Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Топочная камера размещена в первом (восходящем) газоходе. В поворотном газоходе расположен пароперегреватель, во втором, нисходящем газоходе, расположены в рассечку водяной экономайзер и воздухоподогреватель - двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева.

Водяной объем котла 116м3

Паровой объем котла 68 м3

1-барабан; 2-топочная камера; 3-пылеугольная горелка; 4-холодная воронка; 5-аппарат для твердого шлакоудаления; 6-конвективная петля; 7-ширма; 8-тупени конвективного пароперегревателя; 9-паросборный коллектор; 10-экономайзер; 11-воздухоподогреватель; 12-выносной сепарационный циклон; 13 - дробеструйная установка

Топочная камера и экраны

В верхней части топки трубы заднего экрана образуют «аэродинамический козырек», который улучшает аэродинамику топки и частично затеняет ширмы пароперегревателя от прямого излучения факела. Ширмы установлены на выходе из топки.

Аэродинамический козырек образует выступ в топку с вылетом 2000 мм. 50% труб заднего экрана посредством развилок имеют вертикальные участки. В трубах установлены шайбы диаметром 10 мм. Благодаря дроссельным шайбам, основная масса пароводяной смеси проходит через гнутые обогреваемые участки труб.

Экранные панели подвешены к металлоконструкциям потолочного перекрытия за верхние камеры и имеют возможность свободно расширяться вниз.

В верхней и нижней частях топочной камеры трубы экранов подключены к сборным коллекторам.

Для уменьшения влияния неравномерного обогрева на циркуляцию, все экраны разбиты на 18 контуров циркуляции (панели), которые имеют самостоятельные верхние и нижние коллекторы.

Задний и фронтальный экраны имеют по 6 панелей каждый, боковые экраны - по 3 панели. Две крайние панели заднего и фронтальный экранов состоят из 40 параллельно включенных труб, четыре средние панели - из 33 труб.

Две крайние панели боковых экранов состоят из 37 параллельно включенных труб, средняя панель из 36 труб.

Потолок топки и поворотного газохода экранирован трубами потолочного радиационного пароперегревателя.

Конструктивные характеристики топочной камеры

Жесткость и прочность топочной камеры обеспечивается установленными по периметру подвижными поясами жесткости, которые связывают все экранные трубы котла в единую систему. Пояса жесткости размещены через каждые 3 м по высоте.

Обмуровка на котле многослойная облегченного типа. В районе топочной камеры она выполнена натрубной и при тепловом расширении труб перемещается в месте с этими трубами.

Конструкция обмуровки следующая: на экранные трубы накладывается слой огнеупорного бетона на объемной металлической сетке, затем идут слои совелитовых плит и наружный слой уплотнительной обмазки, также наносимый на металлическую сетку. Обмуровка к экранам крепится с помощью шпилек, приваренных к экранным трубам.

Обдувка радиационных поверхностей нагрева предусмотрена устройствами аппаратов водяной обдувки системы «Джет». Аппараты расположены в зоне наиболее интенсивного шлакования экранов: на отметке 10.00 м и 16.00 м по два аппарата слева и справа. Удаление шлака из топки производится через устье «холодной воронки» в водяные ванны непрерывного механического шлакоудаления.

Водоопускная система выполнена из труб диаметром 159х12 мм. Пароотводящие трубы диаметром 133х10 мм. Из чистого отсека барабана котловая вода по водоопускным трубам поступает в нижние коллекторы фронтового, заднего и боковых экранов.

В котельном агрегате была принята трехступенчатая схема испарения. В настоящее время котлы переведены на 2-х ступенчатую схему.

Фронтальный и задний экраны включены в чистый отсек барабана. Они образуют первую ступень испарения.

Вторая ступень испарения - блоки боковых экранов - состоит из двух групп параллельно включенных выносных циклонов (426х35 мм) каждая группа состоит из двух циклонов.

Для выравнивания солесодержания в отсеках I и II ступени испарения установлены четыре перебросные трубы диаметром 76х6 мм (по две трубы на каждую сторону).

Пароперегреватель

На котле установлен радиационно-конвективный пароперегреватель. Радиационная часть пароперегревателя выполнена виде потолочного пароперегревателя и полурадиационных ширмовых поверхностей, расположенных в котле. Конвективные поверхности пароперегревателя расположены в горизонтальном газоходе котла.

Схема движения пара по пароперегревателю следующая: пар из барабана котла по 12 трубам  ø13310 мм подводится к трем входным камерам потолочного пароперегревателя, откуда по 236-ти трубам направляется в холодный пакет КПП I, состоящий из 118 сдвоенных змеевиков, пройдя противоточно эти змеевики пар поступает во входную камеру крайних ширм. Лобовые 1,5 петли холодного пакета выполнены из стали 12ХМФ. Пройдя крайние ширмы пар поступает в выходные камеры крайних ширм, откуда по четырем трубам справа и слева поступает в две камеры регулятора перегрева первой ступени, где наряду с охлаждением осуществляется переработка пара из правых крайних ширм в левые средние ширмы, и наоборот.

Пройдя 8 средних ширм, пар попадает в выходные камеры этих ширм, откуда по 4 трубам справа и слева направляется во входные камеры крайних прямоточных частей “горячего пакета”, из которых каждый состоит из 29 пакетов змеевиков (по 3 петли в каждом пакете).

Пройдя крайние пакеты, пар поступает в камеры регуляторов перегрева II-ой ступени, в которых одновременно с охлаждением осуществляется еще один переброс из правой крайней части в левую среднюю, и наоборот. Выйдя из камер регуляторов перегрева IIой ступени, пар поступает во входные камеры средней части горячих пакетов, каждый из которых состоит из 30 пакетов змеевиков (по 3 петли в каждом пакете), и пройдя их прямотоком пар поступает в выходные камеры, откуда по 8 перепускным трубам ø13377 мм поступает в паросборную камеру.

Барабан котла и сепарационные устройства

Котел ТП-81 имеет один барабан с внутренним диаметром 800 мм, изготовленный из листовой ст. 16ГНМ, толщина стенки барабана - 92 мм, длина цилиндрической части –16200 мм. Барабан установлен на двух роликовых опорах, обеспечивающих его свободное удлинение при нагревании. В середине цилиндрической части барабан жестко прикреплен к металлоконструкциям котла. Барабан предназначен для разделения пароводяной смеси на пар и воду и организации барботажной промывки пара питательной водой. Питательная вода, подогретая в водяном экономайзере до температуры 320-340°С, поступает по восьми трубам диаметром 133х10 мм в чистый отсек барабана под слой котловой воды. Для предотвращения термических напряжений в стенке барабана водоподводящие трубы снабжены защитными рубашками.

В барабане котла питательная вода разделяется на два потока: большая часть вводится в водяное пространство, а меньшая (10-15% питательной воды), по 4-ем соединительным трубам (через питательный коллектор диаметром 133х4 мм) поступает на промывочное устройство. Барботажно - промывочное устройство представляет собой горизонтальный дырчатый щит, который состоит из 44-х промывочных листов с отверстиями диаметром 5 мм. На эти листы непрерывно поступает питательная вода.

Листы имеют бортик, в результате чего поддерживается постоянный уровень питательной воды. Избыток питательной воды по сливным коробам поступает в чистый отсек – под уровень котловой воды. Пароводяная смесь из экранов местными коробами подводится к циклонам, которые расположены внутри барабана вдоль боковых стен (12/58 штук (диаметр 315 мм)). В циклонах происходит «гашение» кинетической энергии пароводяной смеси и основная сепарация пара от воды.

Пар из фронтального и заднего экранов поступает в 46 циклонов чистого отсека, а пар боковых экранов сепарируется в 12-и циклонах. Для того чтобы пар из циклонов не попадал в опускные трубы, под ними установлены так называемые «корыта».

Отделившийся в корпусе циклонов пар поднимается вверх и проходит через дырчатый щит где отдает питательной воде растворенные в нем соли. Промывочная вода поступает под уровень котловой воды барабана. После промывки пара питательной водой, он проходит через пластинчатый сепаратор, где происходит вторичная (тонкая) сепарация пара. Для равномерного отвода пара по всей длине барабана в верхней его части расположен потолочный дырчатый щит, который также состоит из 44-х листов.

Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны (426х36 мм, сталь20). В верхней части циклона имеется перфорированный пароприемный потолок, в нижней части расположена крестовина, которая препятствует образованию воронок в опускных трубах.

Пар из циклонов по двум трубам диаметром 133х10 мм поступает под промывочный дырчатый щит первой ступени испарения для промывки. Из водяного объема циклонов предусмотрена непрерывная продувка котловой воды.

Пароперегреватель. По характеру тепловосприятия пароперегреватель радиационно-конвективного типа и делится на радиационную, полурадиационную и конвективную части. Схема пароперегревателя котла ТП-81 представлена на рис. 8.4.

Радиационная часть - потолочные трубы (диаметром 38х4 мм материал сталь 20), полностью закрывающие верх топки и конвективного газохода.

Полурадиационная часть - ширмы, расположенные над аэродинамическим козырьком на выходе из топки.

Конвективные поверхности пароперегревателя размещены в горизонтальном газоходе - три ступени.

Пар из барабана поступает в потолочный пароперегреватель, экранирует потолок топки, горизонтального газохода, поворотной камеры, возвращается, делает большую петлю на входе в опускной газоход (эта петля является первой частью КПП 1) и поступает на вход в ширмовый пароперегреватель (- 2 ступень пароперегревателя) проходит противотоком средние ширмы и поступает в пароохладитель 1 ступени. Далее с перебросом слева на право пар противотоком проходит крайние ширмы и поступает во входные коллекторы пароперегревателя первой ступени - вторая часть КПП 1. После КПП 1 расположена вторая ступень впрыска. Опять, с перебросом слева на право пар поступает во входные коллекторы третьей ступени пароперегревателя, проходит его также прямотоком и поступает во входные коллекторы пароохладителя третьей, ступени, после чего пар подается на вход четвертой, последней ступени пароперегревателя, проходит ее прямотоком и подается в выходные коллекторы. Откуда пар по двенадцати трубам поступает в паросборную камеру с двумя противоположными выходами.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6