Проектирование отопительной котельной для теплоснабжения

2. Расчет тепловой схемы котельной

2.1 Построение тепловой схемы котельной

2.2 Расчет тепловой схемы котельной

Таблица 8.

Расчет котельной

3. Тепловой расчет котла

3.1 Технические характеристики котла КВ-ГМ-30-150

Целью поверочного теплового расчета котлоагрегата является определение (по имеющимся конструктивным характеристикам, заданной нагрузке и топливу) следующих параметров: температуры воды и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расхода топлива.

Конструкция котлоагрегата разработана с учетом максимальной степени заводской блочности и унификации деталей, элементов и узлов котлоагрегатов, работающих на различных видах топлива.

Котлы КВ-ГМ-30-150, выполненные по П-образной схеме, эксплуатируются, и выпуск их продолжается на Дорогобужском котельном заводе. Котел КВ-ГМ-30-150 поставляется заводом только для работы в основном отопительном режиме (вход воды осуществляется в нижний коллектор заднего топочного экрана, выход воды - из нижнего коллектора фронтового экрана).

Топочная камера имеет горизонтальную компоновку. Конфигурация камеры в поперечном разрезе повторяет профиль железнодорожного габарита. Конвективная поверхность нагрева расположена в вертикальной шахте с подъемным движением газов.

Котел КВ-ГМ-30-150 предназначен для сжигания газа и мазута. На фронтовой стенке котла установлена одна газомазутная горелка с ротационной форсункой. Для удаления наружных отложений с конвективных поверхностей котел снабжен дробеочисткой.

Схема циркуляции: последовательное движение воды по поверхностям нагрева, вход - в нижний коллектор заднего топочного экрана, выход - из нижнего коллектора фронтового экрана.

 Обмуровка надтрубная, несущего каркаса нет. Топочный и конвективный блоки имеют опоры, приваренные к нижним коллекторам котлоагрегата. Опоры на стыке топочного и конвективного блоков неподвижные.

 Габаритные размеры котла: длина - 11800 мм, ширина - 3200 мм, высота - 7300 мм.

Таблица 9.

Технические характеристики котла КВ-ГМ-30-150

3.2 Конструктивные характеристики котла

Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60´3 мм с шагом 64 мм. Экранные трубы привариваются непосредственно к камерам диаметром 219´10 мм. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка, образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены также из труб диаметром 60´3 мм, но установлены в два ряда с шагом S1 = 128 мм и S2 = 182 мм.

Конвективная поверхность нагрева расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенками. Задняя и передняя стены выполнены из труб диаметром 60´3 мм с шагом 64 мм.

Боковые стены экранированы вертикальными трубами диаметром 83´3,5 мм с шагом 128 мм. Эти трубы служат также стояками для труб конвективных пакетов, которые набираются из U-образных ширм из труб диаметром 28´3 мм. Ширмы расставлены таким образом, что трубы образуют шахматный пучок с шагом S1 = 64 мм и S2 = 40 мм. Передняя стена шахты, являющаяся одновременно задней стеной топки, выполнена цельносварной. В нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон с шагом S1 = 256 мм и S2 = 180 мм. Трубы, образующие переднюю, боковые и заднюю стены конвективной шахты, вварены непосредственно в камеры диаметром 219´10 мм.

Таблица 10.

Конструктивные характеристики котла КВ-ГМ-30-150

3.3 Топочное устройство котла КВ-ГМ-30-150

Котел снабжен газомазутной ротационной горелкой РГМГ-30. К достоинствам ротационных форсунок можно отнести бесшумность в работе, широкий диапазон регулирования, а также экономичность их эксплуатации, так как расход энергии на распыливание значительно ниже, чем при механическом, паровом или воздушном распыливании.

Основными узлам горелочного устройства являются: ротационная форсунка, газовая часть периферийного типа, воздухонаправляющее устройство вторичного воздуха и воздуховод первичного воздуха.

Ротор форсунки представляет собой полый вал, на котором закреплены гайки-питатели и распыливающий стакан.

Ротор приводится в движение от асинхронного электродвигателя с помощью клиноременной передачи. В передней части форсунок установлен завихритель первичного воздуха аксиального типа с профильными лопатками, установленными под углом 30°. Первичный воздух от вентилятора первичного воздуха подается к завихрителю через специальные окна в корпусе форсунки.

Воздухонаправляющее устройство вторичного воздуха состоит из воздушного короба, завихрителя аксиального типа с профильными лопатками, установленными под углом 40° и переднего кольца, образующего устье горелки.

Газовая часть горелки периферийного типа состоит из газораспределяющей кольцевой камеры с однорядной системой газовыдающих отверстий одного диаметра и двух газоподводящих труб.

Таблица 11.

Технические характеристики горелки РГМГ-30

3.4 Тепловой расчет котла КВ-ГМ-30-150

Исходные данные:

Топливо - природный газ, состав (%):

СН4 - 94,9

С2Н6 - 3,2

С3Н8 - 0,4

С4Н10 - 0,1

С5Н12 - 0,1

N2 - 0,9

CО2 - 0,4

 =  36,7 МДж/м3

         Объемы продуктов сгорания газообразных топлив отличаются на величину объема воздуха и водяных паров, поступающих в котел с избыточным воздухом.

         Объемы, энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяют в расчете на 1 м3 газообразного топлива. Расчеты выполняют без учета химической и механической неполноты сгорания топлива.

Теоретически необходимый объем воздуха:

,                             (6)

где m и n - числа атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, входящих в состав топлива.

Теоретические объемы продуктов сгорания вычисляем по формулам:

,                                                (7)

               .

,                                                                    (8)

.

Объем водяных паров:

, ,                  (9)

где d = 10 г/м3 - влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа при t = 10 °С.

        .

Теоретический объем дымовых газов:

,                                                                      (10)

.

Действительное количество воздуха, поступающего в топку, отличается от теоретически необходимого в α раз, где α – коэффициент избытка воздуха. Выбираем коэффициент избытка воздуха на входе в топку αт и присосы воздуха по газоходам Δα и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α².

Таблица 12.

Присосы воздуха по газоходам Dα и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α²

Наличие присосов воздуха приводит к тому, что объем продуктов сгорания будет отличаться от теоретического, поэтому необходимо рассчитать действительные объемы газов и объемные доли газов. Так как присосы воздуха не содержат трехатомных газов, то объем этих газов  от коэффициента избытка воздуха не зависит и во всех газоходах остается постоянным и равным теоретическому.

Таблица 13.

Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к 1 м3 сжигаемого топлива при температуре u, °С, рассчитывают по формулам:

         ,                                                                                          (11)

,                                         (12)

где , , ,  - удельные энтальпии воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров соответственно.

Энтальпию продуктов сгорания на 1 м3 топлива при a > 1 рассчитываем по формуле:

         .                                                                                   (13)

Результаты расчетов по определению энтальпий при различных температурах газов сводим в таблицу:

Таблица 14.

Определение энтальпии продуктов сгорания в газоходах котла

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7