Определение эксплуатационных параметров котельной установки Е-500
В опускной шахте котла в рассечку расположены конвективные поверхности нагрева — водяной экономайзер и воздухоподогреватель, — двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева. В зависимости от вида сжигаемого топлива поверхности нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя могут быть различными по величине. Пакеты змеевиков экономайзера выполнены из стальных труб диаметром 32×3… Читать ещё >
Определение эксплуатационных параметров котельной установки Е-500 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
- Задание
- Исходные данные
- Описание котельного агрегата
- 1. Определение расхода топлива по нормативным значениям топлива
- 2. Определение расхода топлива по измененным значениям топлива
- 3. Определение типоразмера мельницы
- 4. Построение рассевочной кривой
- 5. Определение расхода сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива
- 5. Определение удельного расхода электроэнергии на размол топлива
- Список литературы
- Задание
1. В соответствии с нормативными значениями топлива определить расход топлива на котел.
2. Определить расход топлива на котел при изменении зольности и влажности, зольность увеличивается на 2%, влажность увеличивается на 3%.
3. Определить типоразмер мельницы по расходу топлива.
4. Построить по заданным остаткам R90, R200 рассевочную кривую.
5. По заданной влажности пыли определить расход сушильного агента при нормативных значениях и при измененных.
6. Определить удельный расход электроэнергии на размол мельницы.
Исходные данные
Топливо: Боготольский уголь;
Котел: Е-500−140;
Влажность пыли Wпл = 13%;
Мельница: МВ;
Остатки на ситах: R90 = 60%, R200 = 24%;
Температуры сушильного агента: t1 = 220 °C, t2 = 90 °C;
Температура холодного воздуха: 30 °C;
Температура топлива: 20 °C.
Характеристики топлива [1]:
состав топлива на рабочую массу: влажность, зольность, содержание углерода, содержание кислорода, содержание водорода, содержание азота, содержание серы ;
низшая теплота сгорания МДж/кг;
зольность на сухую массу ;
влажность гигроскопическая ;
приведенные значения: влажности %•(МДж/кг), зольности %•(МДж/кг);
выход летучих ;
температуры плавкости золы: температура начала деформации °С, температура начала размягчения °С, температура плавления °С, температура начала шлакования °С;
состав золы на бессульфатную массу: SiO2 = 37%, Al2O3 = 13%, TiO2 = - %, Fe2O3 = 15%, СаO = 28%, MgO = 5%, K2O = 1%, Na2O = 1%;
объемы воздуха и продуктов сгорания при, температуре 0 °C и давлении 760 мм рт. ст. (таблица XII [1]): количество сухого воздуха 5,10 мі/кг, объем трехатомных газов 0,97 мі/кг, объем азота 4,03 мі/кг, объем водяных паров 0,78 мі/кг, объем сухих газов 5,78 мі/кг;
энтальпии 1 м3 влажного воздуха кДж/м3, трехатомных газов кДж/м3, азота кДж/м3, водяных паров кДж/м3 и 1 кг золы кДж/кг определяются по табл. XIV при температуре уходящих газов 171 °C.
1. Описание котельного агрегата
Котел блочной конструкции предназначен для работы на каменном и буром угле, фрезерном торфе, номинальной производительностью по пару 75 т/ч. Давление за главной парозапорной задвижкой 3,9 МПа, температура перегрева 440 °C.
Котел с естественной циркуляцией, однобарабанный, П — образной компоновки (см. рис. 1). Основными элементами котла являются полностью экранированная топочная камера объемом 454 м3. Фронтовой и задний экраны образуют скаты «холодной воронки». На выходе из топки трубы заднего экрана разведены в четырехрядный, шахматный пучок — фестон, отделяющий топочную камеру от газохода пароперегревателя.
При сжигании каменного угля топочная камера оборудуется тремя турбулентными горелками, а при сжигании бурых углей и фрезерного торфа — двумя шахтными мельницами. Пылеугольные горелки и мельницы располагаются на фронтовой стене. На каждой стене экраны секционированы на три независимых циркуляционных контура. Экранные трубы расположены с шагом 75 мм на задней стене топки и на одной трети части боковых стен, примыкающей к задней стене. На фронтовой и остальной части боковых стен шаг экранных труб составляет 90 мм.
Пароперегреватель конвективный, вертикально-змеевикового типа, двухступенчатый, с поверхностным регулятором перегрева, включенным в рассечку между ступенями. Первая по ходу пара и газа часть пароперегревателя с поверхностью нагрева 220 м2 при сжигании различных марок топлива остается неизменной. Поверхность нагрева второй ступени в зависимости от вида топлива изменяется в пределах 220−400 м2. Змеевики пароперегревателя изготовлены из труб диаметром 38×3. Вторая ступень пароперегревателя по ширине котла состоит из трех пакетов. Пар из пароохладителя поступает в крайние противоточные секции пароперегревателя, а затем переходит в среднюю — прямоточную. Выходная часть змеевиков пароперегревателя, выполнена из низколегированной стали 12ХМ, а остальные трубы изготовлены из углеродистой стали.
В опускной шахте котла в рассечку расположены конвективные поверхности нагрева — водяной экономайзер и воздухоподогреватель, — двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева. В зависимости от вида сжигаемого топлива поверхности нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя могут быть различными по величине. Пакеты змеевиков экономайзера выполнены из стальных труб диаметром 32×3 мм.
Водяной экономайзер — кипящего типа, гладкотрубный, скомпонован из двухзаходных змеевиков, расположенных в шахматном порядке с шагом S1 = 80 мм, S2 = 55 мм в первой ступени и S1 = 100 мм, S2 = 55 мм во второй ступени водяного экономайзера.
Воздухоподогреватель трубчатый, вертикального типа, изготовлен из труб диаметром 40×1,5 мм с шагами в первой ступени S1/ S2 = 70/40 мм, во второй S1 /S2 = 60/42 мм.
Схема испарения котла — трехступенчатая, рассчитана на питание водой с солесодержанием до 350 мг/л.
Топочные экраны разделены на отдельные контуры циркуляции, которые вместе с барабаном котла образуют циркуляционную систему.
В барабане имеется чистый отсек — первая ступень испарения и два соленых отсека второй ступени испарения, расположенные по торцам барабана. Первая и вторая ступени оборудованы внутрибарабанными циклонами. Третья ступень испарения — два выносных циклона диаметром 337 мм. Пар из циклонов поступает в чистый отсек барабана. Фронтовой и задний экраны включены в первую ступень испарения. Два контура боковых экранов и часть третьего, прилежащего к заднему экрану, включены во вторую ступень испарения. Часть труб контура бокового экрана, прилежащего к заднему экрану, включены в третью ступень испарения на выносные циклоны.
Обмуровка топки выполнена из трехслойных плит с металлическим армированием: шамотобетон толщиной 80 мм, диатомобетон толщиной 60 мм и шлаковата толщиной 120 мм. Теплоизоляционные плиты из шлаковаты в области пароперегревателя имеют толщину 160 мм. Каркас котла представляет собой пространственную раму с колоннами до пола зольного помещения.
Котлоагрегат оборудован устройством дробеочистки поверхностей нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя, а также защитой от дробевого наклепа. Очистка экранов топки и пароперегревателя производится стационарными обдувочными устройствами.
Общие характеристики котлоагрегата приведены в табл. 1.
Таблица 1
Общие характеристики котлоагрегата БКЗ-75−39 ФБ
Наименование характеристики | Значение | |
Номинальная производительность, т/ч | ||
Избыточное давление пара, кгс/см2 | ||
Температура, °С: | ||
перегретого пара | ||
питательной воды | ||
воздуха на выходе из воздухоподогревателя | ||
Площадь поверхности нагрева, м2: | ||
радиационная экранов и фестона | ||
котельного пучка | ||
пароперегревателя | ||
водяного экономайзера | ||
воздухоподогревателя | ||
Наименование характеристики | Значение | |
Диаметр и толщина стенок, мм: | ||
барабана котла | 1580×40 | |
труб экрана и фестона | 60 х 3 | |
труб пароперегревателя | 38 х 3 | |
труб водяного экономайзера | 32 х 3 | |
труб воздухоподогревателя | 40×1,5 | |
Расчетное топливо | Бурые угли | |
Теплонапряжение объема топки, кВт/м3 | ||
Объем топочного пространства, м3 | ||
Температура уходящих газов, °С | ||
Расчетный КПД, % | ||
Газовое сопротивление котла, Па | ||
Габаритные размеры (в осях колонн), мм: | ||
длина | ||
ширина | ||
высота | ||
Масса, т: | ||
металла котла | ||
обмуровки | ||
общая | ||
Рис. 1. Котлоагрегат БКЗ-75−39 ФБ
2. Определение расхода топлива по нормативным значениям топлива
Энтальпия уходящих газов определяется по формуле
кДж/кг,
где кДж/м3 — энтальпия газов при избытке воздуха ;
— фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла;
кДж/м3 — энтальпия воздуха при избытке воздуха ;
кДж/м3 — энтальпия золы;
— доля золы, уносимой газами;
кДж/кг — энтальпия холодного воздуха.
Таблица 2
Тепловой баланс парового котла
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Результат | |
Тип котлоагрегата | Е-500−140 | ||||
Вид сжигаемого топлива | бурый уголь Боготульского месторождения | ||||
Располагаемая теплота топлива | кДж/кг | Принимается равной низшей теплоте сгорания топлива | |||
Температура уходящих газов | tух | °С | принимается | ||
Энтальпия | Iух | кДж/кг | ; | ||
Температура холодного воздуха | tхв | °С | принимается | ||
Энтальпия | кДж/кг | ; | 201,96 | ||
Фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла | Характеристика котла | 1,33 | |||
Потери теплоты: | |||||
с уходящими газами | q2 | % | |||
от хим. недожога | q3 | % | [1] | ||
от мех. недожога | q4 | % | [1] | ||
Потери теплоты: | |||||
в окружающую среду | q5 | % | [1] | 0,4 | |
Доля золы топлива: | |||||
в уносе | ; | [1] | 0,95 | ||
в шлаке | ; | 1 ; 1 — 0,95 = 0,05 | 0,05 | ||
Температура шлака | tшл | °С | при твердом шлакоудалении — 600 °C; | ||
Энтальпия шлака | кДж/кг | табл. ХIV [1] | |||
Потери с теплотой шлака | q6 | % | 0,0159 | ||
Сумма тепловых потерь | % | q2+q3+q4+q5+q6 | 14,11 | ||
КПД котла брутто | % | 100−14,11 = 85,49 | 85,89 | ||
Паропроизводительность | Dо | т/ч | Характеристика парового котла | ||
Давление перегретого пара за котлом | МПа | характеристика котла | 13,8 | ||
Температура | tо | °C | характеристика котла | ||
Энтальпия | iо | кДж/кг | табл. 3 [7] | 3489,547 | |
Температура питательной воды | tпв | °C | Характеристика котла | ||
Энтальпия | iпв | кДж/кг | табл. 3 [7] | 990,21 | |
Теплота с продувочной водой | МДж/ч | 715,089 | |||
Теплота, полезно используемая в котлоагрегате | МДж/ч | ||||
Расход топлива | |||||
полный | В | кг/ч | |||
расчетный | Вр | кг/ч | |||
условный | Ву | кг у.т./ч | |||
3. Определение расхода топлива по измененным значениям топлива
Измененное значение зольности составляет, влажности — .
Измененное значение теплоты сгорания
кДж/кг.
Определим теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания при измененном составе топлива.
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания топлива при б=1 и объем трехатомных газов остаются неизменными.
Теоретические объемы продуктов сгорания при б=1:
объем водяных паров
м3/кг;
объем азота
м3/кг;
объем газов
м3/кг.
Энтальпия уходящих газов определяется по формуле
кДж/кг,
где кДж/м3 — энтальпия газов при избытке воздуха ;
— фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла;
кДж/м3 — энтальпия воздуха при избытке воздуха ;
кДж/м3 — энтальпия золы;
— доля золы, уносимой газами;
кДж/кг — энтальпия холодного воздуха.
Таблица 3
Тепловой баланс парового котла
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Результат | |
Тип котлоагрегата | Е-500−140 | ||||
Вид сжигаемого топлива | бурый уголь Боготульского месторождения | ||||
Располагаемая теплота топлива | кДж/кг | Принимается равной низшей теплоте сгорания топлива | |||
Температура уходящих газов | tух | °С | принимается | ||
Энтальпия | Iух | кДж/кг | ; | 1856,45 | |
Температура холодного воздуха | tхв | °С | принимается | ||
Энтальпия | кДж/кг | ; | 201,96 | ||
Фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла | Характеристика котла | 1,33 | |||
Потери теплоты: | |||||
с уходящими газами | q2 | % | |||
от хим. недожога | q3 | % | [1] | ||
от мех. недожога | q4 | % | [1] | ||
в окружающую среду | q5 | % | [1] | 0,4 | |
Доля золы топлива: | |||||
в уносе | ; | [1] | 0,95 | ||
в шлаке | ; | 1 ; 1 — 0,95 = 0,05 | 0,05 | ||
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Результат | |
Температура шлака | tшл | °С | при твердом шлакоудалении — 600 °C; | ||
Энтальпия шлака | кДж/кг | табл. ХIV [1] | |||
Потери с теплотой шлака | q6 | % | |||
Сумма тепловых потерь | % | q2+q3+q4+q5+q6 | |||
КПД котла брутто | % | 100-= 85,269 | 85,269 | ||
Паропроизводительность | Dо | т/ч | Характеристика парового котла | ||
Давление перегретого пара за котлом | МПа | характеристика котла | 13,8 | ||
Температура | tо | °C | характеристика котла | ||
Энтальпия | iо | кДж/кг | табл. 3 [7] | 3489,547 | |
Температура питательной воды | tпв | °C | Характеристика котла | ||
Энтальпия | iпв | кДж/кг | табл. 3 [7] | 990,21 | |
Теплота с продувочной водой | МДж/ч | 715,089 | |||
Теплота, полезно используемая в котлоагрегате | МДж/ч | ||||
Расход топлива | |||||
полный | В | кг/ч | |||
расчетный | Вр | кг/ч | |||
Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Результат | |
Расход топлива | |||||
условный | Ву | кг у.т./ч | |||
4. Определение типоразмера мельницы-вентилятора
При проектировании выбор мельниц производиться с запасом. При установке трех мельниц на котёл, при выходе из строя одной мельницы две оставшиеся должны обеспечивать 60% номинальной производительности котла при работе последнего на топливе нормального качества.
Выбираем две мельницы марки М-В 2700/850/590.
Таблица 4
Наименование | Размерность | МВ2700/850/590 | |
Диаметр ротора | мм | ||
Номинальная скорость вращения | об/мин | ||
Окружная скорость ротора | м/сек | 83,5 | |
Рабочая ширина лопаток | мм | ||
Отношение ширины лопаток к диаметру ротора | ; | 0,32 | |
Высота лопаток | мм | ||
Количество лопаток | шт. | ||
Минимальное расстояние между осями соседних мельниц при перпендикулярном их расположении к фронту | мм | ; | |
Вес мельницы без электрооборудования | т | 68,3 | |
Маховый момент ротора | кгм2 | ||
Мощность электродвигателя | квт | ||
Производительность сушильного агента за мельницей | тыс.м3/ч | ||
Коэффициент расхода | ; | 0,089 | |
Напор для преодоления внешней сети на незапылённом потоке (при t=135 оС) | мм вод. ст. | ||
Производительность | т/ч | 44,0 | |
5. Построение рассевочной кривой
Остатки на ситах определяются по формуле
где — коэффициент, характеризующий однородность угольных частиц;
— коэффициент, характеризующий размер фракции;
— размер фракции.
Определим значения коэффициентов при остатках на ситах и .
.
.
Таким образом, формула для определения остатка на сите определенного размера примет вид
.
79,4187% | |||
60% | |||
55,47 857% | |||
22% | |||
7,363 211% | |||
2,124 832% | |||
0,545 924% | |||
0,126 867% | |||
0,26 969% | |||
0,5 289% | |||
0,963% | |||
0,164% | |||
Рассевочная кривая приведена на рис. 3.
Рис. 3. Рассевочная кривая
6. Определение расхода сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива
При нормативных значениях.
Тепловой баланс пылеприготовительной установки составляется на 1 кг сырого топлива.
Граничными сечениями для составления теплового баланса и расчета количества сушильного агента являются в начале установки: по топливу — течка сырого угля; по сушильному агенту — сечение трубопровода, подводящего агент к мельнице; в конце установки для систем, имеющих мельничные вентиляторы, — вентилятор; при работе установки под наддувом при отсутствии мельничного вентилятора — сечение за сепаратором.
Начальные значения величин обозначаются индексом 1, а конечные — индексом 2.
Выбор расчетных параметров, входящих в тепловой баланс, производится из условия получения необходимой подсушки топлива. Факторами, определяющими выбор расчетных параметров, являются:
1) надежность установки по условиям взрывобезопасности и работы подшипников мельницы и вентилятора;
2) допустимая относительная влажность отработавшего сушильного агента, при которой отсутствует конденсация водяных паров в пылепроводах, а также обеспечивается нормальная транспортировка пыли в схемах с пылевым бункером;
3) соответствие между равновесной влажностью топлива, относительной влажностью сушильного агента и его температурой;
4) рекомендуемые скорости сушильного агента в отдельных элементах мельничной установки;
5) рекомендуемые количества первичного воздуха.
Для определения расхода сушильного агента определим значения приходных и расходных статей теплового баланса и выразим из уравнения теплового баланса пылеприготовительной установки расход сушильного агента.
Уравнение теплового баланса пылеприготовительной установки имеет вид
.
Статьи теплового баланса:
Приходные статьи:
1. Физическая теплота сушильного агента
где — количество сушильного агента на 1 кг сырого топлива, подаваемого к входному сечению пылесистемы; ккал/(кг•°С) — теплоемкость сушильного агента перед системой; - начальная температура сушильного агента.
2. Теплота, выделяющаяся в результате работы мелющих органов
ккал/кг, где — коэффициент, учитывающий долю энергии, превращаемой в теплоту в процессе размола; - удельный расход энергии на размол топлива, принимаем 8,8кВт ч/т — принимается из таблицы.
3. Физическая теплота присосанного холодного воздуха
где — коэффициент, учитывающий присос холодного воздуха; - теплоемкость холодного воздуха; - температура холодного воздуха.
Расходные статьи:
1. Теплота, затрачиваемая на испарение влаги
ккал/кг, где кг/кг — количество влаги, испаренной из 1 кг сырого топлива; - влажность пыли; - температура сушильного агента на выходе из установки; - температура топлива.
2. Теплота, уносимая с уходящим из установки сушильным агентом
где ккал/(кг•°С) — теплоемкость сушильного агента, покидающего установку.
3. Теплота, затрачиваемая на подогрев топлива
ккал/кг, где ккал/(кг•°С) — теплоемкость сухой массы топлива;
4. Потери теплоты в окружающую среду
ккал/кг, где тыс. ккал/ч — потери теплоты в окружающую среду; т/ч — расчетная производительность пылесистемы по сырому топливу.
Подставляя полученные значения в уравнение теплового баланса пылеприготовительной установки, определим количество сушильного агента на 1 кг сырого топлива кг/кг.
Плотность воздуха при температуре 220 °С
м3/кг.
Расход сушильного агента при нормативных значениях топлива составляет
7. Определение удельного расхода электроэнергии на размол топлива
Удельный расход электроэнергии на размол и пневмотранспорт:
где Nтл — мощность, потребляемая М-В на размол и пневмотранспорт,
Вр =44т/ч — расчётная производительность мельницы.
Объёмное количество влажного сушильного агента в конце установки:
где г0в =1,285кг/нм3 — удельный вес влажного воздуха, при влагосодержании dвл в =10г/кг.
Производительность М-В по газовоздушной смеси находиться по формуле:
где Vвл.в -объёмное количество влажного сушильного агента в конце установки.
Мощность потребляемая М-В на незапылённом потоке:
где з=0,32 — к.п.д. М-В, принимается из рис. 4.16, з= 0,92 — к.п.д. электродвигателя, Vм-в — производительность мельницы по газовоздушной смеси, Hв1 полн. — полный напор, развиваемый вентилятором на незапылённом воздухе.
Полный напор, развиваемый вентилятором на незапылённом потоке:
где ш = 0,45 — коэффициент напора, определяется по рис. 4.16, г=1/сВ=1/0,972=1,029кг/м3 — удельный вес сушильного агента в конце установки при t = 90 оС, u=83,5 м/сек — окружная скорость ротора, из табл. 5.
Мощность, потребляемая М-В на размол и пневмотранспорт :
где Nв — мощность потребляемая М-В на незапылённом потоке, м'се — концентрация топлива перед сепаратором с учётом кратности циркуляции.
Концентрация топлива перед сепаратором с учётом кратности циркуляции:
Где Кц =4 — кратность циркуляции.
Заключение
В курсовом проекте определен расход Ирша-Бородинского угля на котел Е-320−140 при нормативных и измененных показателях топлива, определен типоразмер мельницы, построена рассевочная кривая и определен расход сушильного агента при нормативных и измененных показателях топлива. При увеличении зольности и влажности топлива возрастают потери теплоты, расход топлива и расход сушильного агента, снижается удельный расход энергии на размол топлива.
котельная установка топливо