Курсовой проект «Котел ДКВР-20-13»

Температура первичного пара регулируется впрысками питательной воды.Способ регулирования температуры пара рециркуляцией газов, предусматриваемый в настоящее время для большинства блочных установок, также основан на изменении тепловосприятия пароперегревателя. Несмотря на то, что теплосодержание газов по мере увеличения рециркуляции несколько снижается, тепловосприятие пароперегревателя возрастает благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от газа к трубам вследствие рос-та объемов и скоростей газов. Рециркуляция газов может служить достаточно эффективным средством регулирования температуры вторичного пара при малых нагрузках котла. Газ обычно отбирается из газохода между водяным экономайзером ВЭ и воздухоподогревателем ВП и нагнетается дымососом рециркуляции в область холодной воронки или в верхнюю часть топки. В последнем случае рециркуляция способствует снижению шлакования. Регулирование производительности дымососа рециркуляции осуществляется направляющими аппаратами. При отключенном дымососе рециркуляции и неплотности газовых заслонок вследствие обратного движения газов из топки возможен занос золой всего тракта, регулирующих органов и дымососа, а также разогрев короба вблизи топки. Для предотвращения этого предусматривается подвод уплотняющего воздуха в нагнетательный тракт между двумя шиберами. Шибер на линии подвода воздуха оснащается колонкой дистанционного управления, связанной блокировкой с электродвигателем дымососа рециркуляции. При отключении дымососа автоматически производятся закрытие шиберов на стороне всасывания и нагнетания и открытие шибера на линии подвода уплотняющего воздуха. Включение дымососа происходит автоматически по импульсу снижения температуры вторичного пара. Регулирование изменением положения факела в топке поворотными горелками приводит к перераспределению тепловосприятий парообразующих поверхностей нагрева и пароперегревателя. Температура газов на выходе из топки оказывает большое влияние на температуру пара. При повороте горелок вниз факел опускается, отдача тепла экранным трубам увеличивается и температура газов в конце топки снижается. Это приводит к уменьшению тепловосприятия пароперегревателя и снижению температуры пара. Аналогичный эффект происходит при регулировании температуры изменением избытка воздуха в топке. В этом случае, однако, увеличиваются потери тепла с уходящими газами и расход электроэнергии на собственные нуждыКоррозия, водоподготовкаПоверхности нагрева омываются высокотемпературными газами и подвергаются газовой коррозии (окалинообразованию).При t > 500ºС З.О.П. не держится и начинается газовая коррозия.Это характерно для Ст10 и Ст20.В продуктах сгорания содержатся водяные пары температура точки росы которых зависит от их парциального давления: . Если , то H2O конденсируется, при этом плёнка воды способствует доставке кислорода (Fe + O2 → Fe2O3). Присутствие серы в топливе повышает температуру точки росы (S + O2 → SO2 и ~5% SO2 взаимодействует с кислородом SO2 + O → SO3 (при t > 1300ºC) → SO3 + H2O → H2SO4↑, но если , то будет сернокислотная коррозия Fe + H2SO4 → Fe2(SO4) + ↑H2).Экологические требования по эксплуатации котлаЗагрязнение воздушной среды котельными установками и ТЭС, использующими в качестве топлива – торф, древесные опилки и лигнин, связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов (диоксида и оксида серы, окислов азота, окиси углерода) и мелкодисперсной золы. Так как для проектируемой мини ТЭЦ основным видом топлива является лигнин, то при его сжигании выделяются вредные вещества, загрязняющие окружающую среду. Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу и их предельно допустимая концентрация в атмосфере населенных пунктов приведен в таблице 16.Предельно допустимая концентрациявредных веществ в атмосфере населенных пунктовТаблица 16. Наименование веществаПредельно-допустимая концентрация, мг/м3максимально-разоваясреднесуточнаяПыль и в том числе зола0,50,15Сернистый ангидрид(SO2)0,50,05Серный ангидрид(SO3)0,30,03Оксид углерода3,01,0Диоксид азота0,0850,085 Для отвода уходящих газов из котлоагрегатов в атмосферу служат дымовые трубы. Необходимая высота дымовой трубы определяется для электростанции в зависимости от расхода топлива, содержания золы и токсичных газов.Золоулавливание, внешние газоходы, дымовая трубаОпределение минимальной высоты трубы производим в такой последовательности: 1. Определяем выброс золы (г/с)г/с где ВР=69.34 т/ч – расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу; ηЗЛ – КПД золоуловителя, %. ηЗЛ=99%;q4 – потеря теплоты от механической неполноты горения, q4=3% ([6], табл. 7-1, стр. 74); АР – зольность топлива, АР=8,52 %. 2. Определяем выброс SO2(г/с)г/сгде SP – содержание серы в рабочей массе топлива, SP =0,31%;μSO2и μS– молекулярная масса SO2 и S, их отношение равно 2. 3. Определяем выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO2(г/с)г/сгде β1 – безразмерный поправочный коэфф., учитывающий влияние качества сжигаемого топлива и способа шлакозолоудаления на выход оксидов азота,β1=1,4, β3 - коэфф., учитывающий конструкцию горелок, β3=1;r – степень рециркуляции продуктов сгорания, при отсутствии рециркуляции r=0; β2 – коэфф., характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания в зависимости от условия подачи их в топку, β2=0; к – коэфф., характеризующий выход оксидов азота на 1 т сожженного топлива, к=3,05кг/т. 4. Определяем диаметр устья дымовой трубы (м)м,где VТР=94,78 м3/с – объемный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их в выходном сечении; ωВЫХ=25 м/с– скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы (из аэродинамического расчета котлоагрегата).5. Определяем коэфф. f иυМ: Определяем коэфф. mв зависимости от параметра f: 8. Определяем безразмерныйкоэфф. n в зависимости от параметра υМ:При υМ>2 n=1. 9. Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы (м) во втором приближении мТак как разница между H1 иH больше 5%, то второй уточняющий расчет:f’=1,378 и υМ’=9,81;m1=0,858 иn1=1;10. Второй уточняющий расчет (м) м 11. Определяем выброс СО (г/с)г/с 12. Определяем выброс SO3(г/с)г/с 13. При высоте дымовой трубы H2 определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществ (золы, SO2, NO2, SO3, СО) по формулам мг/м3 мг/м3мг/м3мг/м3мг/м3где F - безразмерныйкоэфф., учитывающий скорость оседания золы в атмосферном воздухе, принимается равным 2. 12. Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1, т.е. Так как указанное условие не соблюдается, то увеличим высоту дымовой трубы, при которой безразмерная суммарная концентрация не превысит 1, т.е. примем 120 м. 13. Производим пересчет максимальных приземных концентраций каждого из вредных веществмг/м3мг/м3мг/м3мг/м3мг/м3 Следовательно, принимаем к установке дымовую трубу из железобетона высотой 120 м и с диаметром выходного отверстия 3,6 м. При сжигании твердого топлива и удалении шлака в твердом состоянии только незначительная часть золы топлива остается в шлаке, а большая часть ее (~90 %) уносится дымовыми газами из котельного агрегата. Содержащаяся в дымовых газах летучая зола сильно загрязняет атмосферный воздух и оказывает вредное воздействие на человеческий организм и растения, а также резко увеличивает износ газоходов и дымососов. Поэтому проектируемая ТЭЦ, сжигающая твердое топливо – лигнин, оборудуется золоулавливающими устройствами – электрофильтрами (см. раздел «Расчет и подбор вспомогательного оборудования для котлоагрегатов и турбоустановки»), для эффективной очистки дымовых газов в соответствии с требованиями санитарных норм. Проблема очистки дымовых газов от диоксида серы в данном дипломном проекте не рассматривалась, но как рекомендация – необходима установка абсорбера до электрофильтра с использованием известково-известнякового метода очистки дымовых газов. Сущность способа заключается в том, что в поток дымовых газов, выходящих из котла, при температуре примерно 180 °С впрыскивается суспензия гидроокиси кальция. При этом происходит нейтрализация двуокиси серы известью, а вода испаряется за счет тепла дымовых газов. Дымовые газы, содержащие смесь твердых частиц продуктов нейтрализации и золы топлива, поступают в электрофильтр, в котором происходит частичная доочистка дымовых газов от двуокиси серы за счет избытка подаваемой гидроокиси кальция.Конструкционные, теплоизоляционные и жаропрочные материалы, примененные в конструкцииВ котле ДКВр-20-13-250ГМ применяется двухступенчатая схема испарения с установкой во второй ступени выносных циклонов. Это позволяет уменьшить процент продувки и улучшить качество пара при работе на питательной воде с повышенным солесодержанием. Во вторую ступень испарения входит часть труб боковых экранов переднего топочного блока. В котельный пучок вода подаётся из верхнего барабана через обогреваемые трубы последних рядов самого пучка.Котлы ДКВр-20-13-250ГМ (Е-20-1,4-250ГМ) снабжены рециркуляционными трубами, которые расположены в обмуровке боковых стенок топки, что повышает надежность работы циркуляционных контуров боковых экранов. В верхних барабанах размещаются сепарационные и питательные устройства, нижние барабаны являются шламоотстойниками. По окружности верхнего барабана, в области труб экранов и подъемных труб котельного пучка, установлены щитки, подающие пароводяную смесь на зеркало испарения.Для сжигания топлива котёл ДКВр-20-13-250ГМ (Е-20-1,4-250ГМ) комплектуется газомазутными горелками типа ГМ.Камеры фронтового и заднего экранов крепятся кронштейнами к обвязочному каркасу, при этом одна из опор может быть неподвижной, а другая – подвижной. Камеры боковых экранов крепятся к специальным опорам.Арматура котлаДля управления работой, обеспечения безопасных условий эксплуатации и расчётных режимов работы ОКН должны быть снабжены: запорной и запорно-регулирующей арматурой; указателями уровня жидкости; приборами для измерения давления и температуры; предохранительными устройствами; приборами безопасности.Тип арматуры, её количество и места установки выбираются организацией разработчиком проекта из конкретных условий эксплуатации и требований Правил.Арматура должна иметь маркировку: наименование или товарный знак завода-изготовителя; условный проход; условное давление; направление потока среды; марку материала корпуса.На маховике арматуры обозначается направление при открывании и закрывании.Арматура с условным проходом для котлов и трубопроводов 50 мм и более и для сосудов (из легированной стали и цветных металлов)более 20 мм должна иметь паспорт или сертификат.Арматуру, имеющую маркировку, но не имеющую паспорта, допускается применять после ревизии, испытания и проверки марки материала. При этом должен быть составлен паспорт. На трубопроводах в целях облегчения открытия задвижек и вентилей, требующих значительного вращающего момента, а также для прогрева паропроводов, они должны быть оснащены обводными линиями (байпасами), диаметр которых определяется проектной организацией.На трубопроводах на вентили, задвижки и приводы к ним должны наноситься надписи:– номер или условное обозначение запорного или регулирующего органа, соответствующие эксплуатационным схемам или инструкциям;– указатель направления в сторону закрытия (З) и открытия (О).Арматура должна устанавливаться в местах удобных для обслуживания и ремонта.Фундамент, каркас, компоновка и крепеж элементов конструкции котлаШахты и высоты соединительного газохода в мощных котлах применяют Т-образную компоновку с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки. Суммарное сечение обеих конвективных шахт увеличивается при сохранении обычных габаритов и способов крепления конвективных поверхностей нагрева. Тяго - дутьевые машины также устанавливаются на нулевой отметке. Т-образная компоновка особенно подходит для котлов, работающих на топливе с абразивной золой (типа экиба - стузских), для которых в целях уменьшения золового износа ограничивают скорость продуктов сгорания. Однако при такой компоновке возникают конструктивные затруднения в отводе продуктов сгорания от двух конвективных шахт. Конструкция Т-образного котла сложнее П-образного, она требует и большего расхода металла.Уменьшения пролета потолочных балок достигают при разделении топки и конвективной шахты на две части. Образуется паровой котел в виде двух корпусов (каждый со своим каркасом и отдельной обмуровкой), в которых поверхности нагрева расположены симметрично (двухкорпусная симметричная компоновка). При наличии отключающей арматуры отдельного корпуса и симметричных обоих корпусов технологическая схема соответствует дубль-блоку. В дубль-блоке симметричная компоновка позволяет работать с половинной мощностью блока на одном корпусе при остановленном другом, что несколько улучшает маневренные свойства, но удорожает установку и повышает удельный расход топлива нз 1 кВт-ч, так как при работе на одном кор - пусе с половинной нагрузкой блока гидравлическое сопротивление перегревателя соответствует номинальному. Экономичность турбины на частичных нагрузках тоже снижается.В двух - и многоходовых схемах движения газов топку и газоходы выполняют с промежутком между ними и самостоятельной обмуровкой или без промежутка с общей разделяющей стенкой из плотных экранов Их называют соответственно разомкнутыми и сомкнутыми газоходами.Для размещения воздухоподогревателей либо используют нижнюю часть конвективной шахты, либо их выносят за пределы котла или даже за пределы главного здания. Этим освобождается место для установки горелок или при необходимости для применения дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева.Каркас парового котла. Современные мощные котлы отечественного производства, как правило, выполняют с П-образной и Т-образной компоновкой. Различие конструкций этих агрегатов и распределение нагрузки, вызываемой их элементами, оказывают непосредственное влияние на конструкцию каркаса.Каркас представляет собой металлическую конструкцию, предназначенную для установки всех элементов котла: барабана, поверхностей нагрева и коллекторов, обмуровки, изоляции и обшивки, трубопроводов и коробов, помостов и лестниц обслуживания и др. Различают каркасы с самостоятельным фундаментом, не связанным со строительной конструкцией здания, и каркасы, совмещенные с несущими конструкциями здания.В конструкциях с самостоятельным фундаментом каркас воспринимает всю весовую нагрузку котла и передает ее на фундамент. Нагрузка на фундамент складывается из массы котла и его каркаса и массы рабочего тела — воды и пара.Для предотвращения возникновения дополнительных напряжений, вызываемых тепловыми деформациями, конструкция котла должна предусматривать свободу тепловых расширений. Паровой котел связан с внешним оборудованием, обеспечивающим его работу: пылепригото - вительной установкой, питательными трубопроводами. Он связан с турбиной паропроводами. В ряде конструкций применяют комбинированную обмуровку: накаркасную щитовую в области призматической части топки и натрубную для холодной воронки или наклонного пода. При расширении экранных блоков, подвешенных к потолочным балкам каркаса, натрубная обмуровка перемещается вниз вместе с трубами. Во избежание присоса воздуха в месте сочленения обеих частей обмуровки по периметру топки образуют температурный шов. Для ограждения конвективных газоходов обычно применяют накаркасную обмуровку. При натрубной обмуровке топочной камеры по периметру горизонтального газохода предусматривают температурный шов в вертикальной плоскости, соединяющий шахты топочной камеры и конвективного газохода. В ряде конструкций натрубную обмуровку распространяют и на часть конвективной шахты с расположением температурного шва III—III по периметру вертикального газохода. Чем большую часть поверхности котла охватывает натрубная обмуровка, тем при меньшей температуре работает температурный шов и тем проще и надежнее его конструкция.Тепловая изоляция. Барабан и коллекторы, паропроводы перегретого пара, питательные трубопроводы, трубопроводы непрерывной продувки, газовоздухопроводын т. д. находятся вне обмуровки и располагаются вокруг агрегата, над потолком или вдоль его стен. Перечисленные элементы оборудования имеют температуру 200—600°С, и их покрывают тепловой изоляцией для защиты персонала от ожогов и уменьшения потери теплоты в окружающую среду. Допустимая по санитарным условиям температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 55°С. Высококачественная тепловая изоляция позволяет уменьшить тепловые потери по сравнению с неизолированной поверхностью на 95—97%, что обеспечивает также улучшение санитарно-гигиенических условий труда. Изоляция барабана, коллекторов,трубопроводов и арматуры, кроме того, улучшает условия работы металла этих элементов, так как уменьшается температурный перепад по толщине металла, а следовательно, снижаются и температурные напряжения. Наружной поверхности изоляции придают гладкую и механически прочную поверхность оклейкой ее хлопчатобумажной тканью с последующим окрашиванием либо покрывают металлическим кожухом и также окрашивают. Окраска позволяет различать по цвету разные потоки.Расчет на прочность отдельного элемента котла (на выбор из конструкции котла)Допускаемые напряжения принимались наименьшими из следующих значений:При расчете дымогарных труб и трубы контроля пламени, работающих под наружным давлением, допускаемое напряжение должно быть уменьшено в 1,2 раза по сравнению со случаем, когда используются формулы расчета по внутреннему давлению.Расчетная схема колтла приведена на рисунке 5.Рисунок 5ЗаключениеСовременный котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, защиту окружающей среды от вредных выбросов.Библиографический список1. Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. - М.: Энергия, 1973.-295с.2. Липоп Ю.М,, Самойлов Ю.Ф., Модель З.Г. Компоновка и тепловой расчет парогенератора. - М.: "Энергия, 1975. - 176 с.3. Аэродинамический расчет котельных установок: Нормативный метод. - Л.: Энергия, 1977,-265с.4. Сидельковский Л.Н., Юренев В,Н. Парогенераторы промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1978, - 336 с.5. ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей. - М.: Изд-во стандартов, 1984. -239с.6. ЕСКД. Основные положения. - М,: Изд-во стандартов, 1983. - 352 с.Приложения в расчетно-пояснительной запискеПриложение 1Соотношение единиц измеренияВеличинаМКГСССИ123МассаСилаПлотностьУдельный весДавление1атм (тех)=1041кгс/см2==735,6мм рт.ст.1атм (физ)=1,033кгс/см2==760мм рт.ст.1мм рт.ст.1кгс/м21барУдельная энтальпия1ккал/кгУдельная энтропия1 ккал/(кгК)4,187Удельная теплоемкость1ккал/(кг)Коэффициенты теплоотдачи, теплопередачи1,163Коэффициент теплопроводности1,163Работа, энергияКоличество теплоты1ккалМощностьТепловой поток