1.11 Выводы

По мере увеличения затрат на добычу топлива и производства энергии возрастает необходимость в более полном использовании их при преобразовании в виде горючих газов, тепла нагретого воздуха и воды. Хотя утилизация ВЭР нередко связана с дополнительными капитальными вложениями и увеличением численности обслуживающего персонала, опыт передовых предприятий подтверждает, что использование ВЭР экономически весьма выгодно. На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах капитальные вложения в утилизационные установки окупаются в среднем за 0,8 – 1,5 года.

Таким образом, повышение уровня утилизации вторичных энергетических ресурсов обеспечивает не только значительную экономию топлива, капитальных вложений и предотвращения загрязнения окружающей среды, но и существенное снижение себестоимости продукции нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. [8]

2 Принципиальная схема установки. Описание работы установки [6]

На рисунке 1 представлена технологическая схема котельной установки барабанного котла высокого давления со сжиганием твердого топлива в пылевидном состоянии.

1 – здание котельной; 2 – дутьевый вентилятор; 3 – воздухоподогреватель; 4 – горелки; 5 – топка котла; 6 – водяной насос; 7 – бак питательной воды; 8 – золоулавливающее устройство; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба; I – водяной тракт; II – перегретый пар; III – топливный тракт, IV – путь движения воздуха; V – тракт продуктов сгорания

Рисунок 1 - Схема котельной установки с барабанным котлом естественной циркуляции

Для удобства схему котельной установки рассматривают в виде отдельных трактов соответствующего назначения: топливного, газового, пароводяного и золошлакоудаляющего.

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева – теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух).

Совокупность последовательно расположенных по ходу рабочего тела поверхностей нагрева соединяющих их трубопроводов составляет пароводяной тракт парового котла. В основной пароводяной тракт входят: экономайзер, барабан, отводящие трубы, опускные трубы, распределительный коллектор, трубы топочных экранов, потолочный и конвективный пароперегреватели.

Топливо подается к горелкам 4. К горелкам подводится также воздух, предварительно нагретый уходящими из котла газами в воздухонагревателе 3. Топливовоздушная смесь, подаваемая горелками в топливную камеру (топку) 5 парового котла, сгорает, образуя высокотемпературный (примерно 1500°С) факел, излучающий теплоту из трубы, расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это испарительные поверхности нагрева – экраны. Отдав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой около 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь разведены в два – три ряда и омывают паронагреватель. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухонагреватель и покидают котел с температурой около 110 – 150 °С.

Вода, поступающая в паровой котел, называется питательной. Она подогревается в водяном экономайзере, забирая теплоту сожженного топлива. Испарение воды происходит в экранных трубах. Испарительные поверхности подключены к барабану и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют циркуляционный контур. В барабане происходит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель, перегретый пар направляется к потребителю.

3 Расчёт котельного агрегата [1]

3.1 Расчёт процесса горения топлива

Исходные данные:

Р_п.п=8 МПа

t_п.п=450⁰ С

t_п.в.=40⁰ С

t_ух=140⁰ С

Р_к.у=1,6 МПа

a_m =1,05

t_воз=200⁰ С

t₀ =0⁰ С

величина непрерывной продувки П=3%

теплота сгорания сухого газа Q=83,7 МДж/м³

Вид топлива:

Топочный газ НПЗ

паропроизводительность D=50 т/ч

присос воздуха Da=0,35.

3.1.1 Для обеспечения полного горения топлива практически в котельный агрегат подаётся воздух с избытком по сравнению с теоретическим. Это характеризуется коэффициентом избытка воздуха за установкой:

(1)

3.1.2 Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 нм газообразного топлива:

(2)

3.1.3 Объём трёхатомных газов:

(3)

3 .1.4 Теоретический объём азота:

(4)

3.1.5 Объём избытка воздуха:

(5)

3.1.6 Объём водяных паров:

(6)

3.1.7 Объём продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 м³ (при н.у.) топлива:

(7)

V_г = 2,69+16,52+3,76+8,36=31,33 м³/м³.

3.1.8 Плотность топочного газа (при н.у.):

(8)

3.1.9 Масса дымовых газов при сжигании газообразного топлива:

(9)

3.1.10 Определяем теоретическую температуру горения, для чего вычисляем энтальпию продуктов сгорания при произвольных температурах (например, 1500 и 1600 °С) по формуле

(10)

При t=1500⁰С

При t=2000⁰С

Энтальпию продуктов сгорания (кДж/м³) при теоретической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки

(11)

где (физическое тепло топлива);

физическое тепло воздуха.

Физическое тепло воздуха определяем по формуле:

(12)

Вычисляем энтальпию продуктов сгорания при теоретической температуре

Построим график зависимости изменения энтальпии продуктов сгорания от температуры горения (рисунок 1).

Теоретическую температуру горения определяем по графику (1675,16 С).

Рисунок 2 – Диаграмма f=h(t) продуктов горения

3.1.11 Энтальпию уходящих газов (кДж/м³) определяем:

3.1.11.1 С воздухоподогревателем:

(13)

3.1.11.2 Без воздухоподогревателя

(14)

Для этого случая определим приближённое значение температуры уходящих газов без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего

(15)

где средняя изобарная массовая теплоёмкость газов, принимаем

средняя изобарная массовая теплоёмкость воздуха, принимаем .

Откуда:

(16)

Энтальпия равна

3.2 Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой баланс котла, как и любого теплотехнического агрегата, характеризуется равенством между количествами подведённой (располагаемой) и расходуемой теплоты: . Обычно тепловой баланс составляют на единицу количества сжигаемого топлива: 1 кг твёрдого или жидкого, либо 1 м³ газообразного топлива, взятого при нормальных условиях. С учётом этого и пренебрегая физической теплотой топлива и холодного воздуха, можно считать, что низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии).

Тепловой баланс котельного агрегата рассчитывается по уравнению

(17)

Или по уравнению

_, (18)

где полезно использованная в котельном агрегате теплота;

потери теплоты с уходящими газами;

потери теплоты от химической неполноты сгорания ( );

потери теплоты от механической неполноты сгорания, принимаем равными нулю;

потери теплоты от наружного охлаждения ( );

потери с физическим теплом шлака, принимаем равными нулю.[1]

3.2.1 Потери теплоты с уходящими газами определяем для случаев:

3.2.1.1 С воздухоподогревателем:

(19)

.

3.2.1.2 Без воздухоподогревателя:

(20)

.

3.3 К.п.д брутто котельного агрегата, %

3.3.1 С воздухоподогревателем:

(21)

где полезно использованная в котельном агрегате теплота;

потери теплоты с уходящими газами;

потери теплоты от химической неполноты сгорания ( );

потери теплоты от механической неполноты сгорания, принимаем равными нулю;

потери теплоты от наружного охлаждения ( );

потери с физическим теплом шлака, принимаем равными нулю. [1]

3.3.2 Без воздухоподогревателя:

(22)

3.4 Часовой расход натурального тепла:

3.4.1 С воздухоподогревателем:

, (23)

где энтальпия перегретого пара, определяем ;

энтальпия питательной воды, определяем ;

энтальпия воды в котельном агрегате, определяем .

3.4.2 Без воздухоподогревателя:

(24)

В соответствии с рассчитанными данными, вычертим тепловой баланс котельного агрегата

Рисунок 3 – Тепловой баланс котельного агрегата

4 Упрощённый эксергетический баланс котельного агрегата [1]

Различные виды энергии имеют неодинаковую ценность с точки зрения возможности их практического использования. Способность совершения механической работы принята в качестве всеобщего показателя качества энергии различных видов. Чем больше отличаются параметры системы от параметров окружающей среды, тем выше энергетическая ценность данной системы. Практическая энергетическая ценность вещества или системы равна нулю, если их параметры соответствуют параметрам окружающей среды.

Т

Т₀

S

1

2

Максимальная работа, совершаемая системой при её взаимодействии с окружающей средой, получила название эксергии. «Эксергия материи является максимальной работой, которую эта материя может совершить в обратимом процессе с окружающей средой, если в конце этого процесса все участвующие в нём виды материи приходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды». Эксергию наглядно можно изобразить графически (рисунок 3).

S₁

S₂

Рисунок 4 – Эксергия теплоты

В произвольном процессе 1-2 к телу подводится теплота (площадь 12S₂S₁). Эксергия подводимой теплоты изображается заштрихованной площадью Площадь под линией равна , представляет собой часть теплоты, которую невозможно использовать для практических целей. Та часть энергии, которая не может быть превращена в механическую энергию, называется энергией , следовательно, , где

Различают эксергию теплоты, эксергию вещества в замкнутом объёме, эксергию вещества в потоке. Для расчёта удельных эксергий, используются зависимости:

– эксергия теплоты

– эксергия вещества в замкнутом объёме

– эксергия вещества в потоке

где абсолютные температуры окружающей среды, вещества или потока соответственно;

внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, удельный объём при

то же при

давление окружающей среды.

Приведённые зависимости не всегда позволяют просто рассчитать эксергию, поэтому используют другие упрощённые зависимости. В частности, это относится к топливам. Их химическую эксергию рассчитывают по формулам:

– для жидких топлив

– для твёрдых топлив

– для газообразного топлива

где высшая теплота сгорания топлива, кДж/м³; влажность твёрдого топлива.

Каждая анализируемая система характеризуется материальным, тепловым и эксергетическими балансами. Всякий реальный необратимый процесс сопровождается потерями эксергии и уравнение потоков эксергии имеет вид неравенства , т.е. сумма эксергий на входе в систему всегда больше суммы эксергий на выходе из неё. С учётом потерь эксергий вследствие необратимости процессов ( уравнение Гюи-Стодолы), происходящих в системе, получим уравнение эксергетического баланса

На рисунке 4 изображена диаграмма Грассмана для процесса сжигания топлива.

Установка состоит из подогревателей топлива и воздуха ВП, камеры сжигания КА и элемента ПП, где происходит использование эксергии топлива. В установку поступают потоки топлива и воздуха с эксергиями и соответственно. В результате подогрева топлива и воздуха в подогревателе ВП за счёт эксергии продуктов сгорания их эксергия возрастает от до . Процесс подогрева сопровождается потерей эксергии , вызванной необратимым теплообменом между продуктами сгорания, топливом и воздухом. Далее подогретое топливо и воздух с эксергией поступает в камеру сгорания КА, где осуществляется процесс превращения эксергии топлива и воздуха в продукты сгорания высокой температуры. Процесс сгорания топлива в камере сгорания сопровождается потерей эксергии . Продукты сгорания с эксергией поступают в элемент ПП, которым является парогенератор (пароперегреватель). Процесс использования эксергии продуктов сгорания в ПП сопровождается эксергетическими потерями , вызванными необратимым теплообменом. Остаточная эксергия частично используется для подогрева топлива и воздуха в топливо- и воздухоподогревателях. Эксергия выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания используется в котлах-утилизаторах. является полезно использованной эксергией перегретого пара.

4.1 Эксергия топлива (кДж/м³) с достаточной точностью для приближённых практических расчётов может быть принята равной теплоте сгорания топлива:

(25)

4.2 Эксергия тепла продуктов сгорания (кДж/м³) определяется по зависимости

, (26)

где температура окружающего воздуха, К;

теоретическая температура горения, К.

4.3 Потери при адиабатном горении (без учёта потерь эксергии за счёт теплообмена топки с окружающей средой):

(27)

Или в %:

(28)

4.4 Определяем уменьшение эксергии продуктов сгорания (кДж/м³) за счёт теплообмена в нагревательно-испарительной части:

(29)

4.5 Приращение эксергии в процессе превращения воды в перегретый пар:

(30)

где удельная энтропия перегретого пара, определяем

удельная энтропия питательной воды, определяем

4.6 Потеря эксергии от теплообмена по водопаровому тракту:

(31)

Или в %:

(32)

4.7 Уменьшение эксергии продуктов сгорания за счёт теплообмена в воздухоподогревателе:

(33)

4.8 Увеличение эксергии воздуха в воздухоподогревателе:

(34)

4.9 Потеря эксергии за счёт теплообмена в воздухоподогревателе, кДж/м³,

(35)

Или в %:

(36)

4.10 Составим эксергетический баланс котельного агрегата и определим эксергию уходящих газов:

(37)

(38)

Или в %:

(39)

4.11 Эксергетический к.п.д. котельного агрегата оценим через среднетермодинамическую температуру при теплоподводе:

(40)

4.12 Эксергетический к.п.д. котельного агрегата:

4.12.1 С воздухоподогревателем:

(41)

4.12.2 Без воздухоподогревателя:

(42)

Эксергетическая диаграмма сжигания топлива изображена на рисунке 5.

5 Расчёт газотрубного котла-утилизатора [1]

5.1 Выбор типа котла. Газы пред котлом-утилизатором имеют невысокую температуру , а абсолютное давление насыщенного пара составляет всего 0,55…1,4 МПа. Этим условиям наиболее удовлетворяет газотрубный котёл-утилизатор с большим водяным объёмом. Такой тип котла отличается простотой обслуживания и большой надёжностью.

5.2 Объём продуктов сгорания принимаем согласно расчёту и по расходу газов через котёл-утилизатор:

(43)

Выбираем котёл-утилизатор Г-420 с объемом продуктов сгорания 72600 м³/ч.

5.3 Определяем среднюю температуру продуктов сгорания в котле-утилизаторе:

(44)

5.4 Рассчитываем теплофизические свойства продуктов сгорания методом интерполяции при :

- коэффициент теплопроводности:

;

- коэффициент кинематической вязкости:

;

- средняя объёмная теплоёмкость дымовых газов:

;

-критерий Прандтля

.[1]

5.5 Выбираем скорость движения продуктов сгорания по дымовым трубам

W=15 м/с.

5.6 Определяем необходимую площадь поперечного сечения дымовых труб:

(45)

5.7 Принимаем диаметр дымогарных труб котла-утилизатора d_вн=0,028 м [1],тогда количество дымогарных труб определяется

(46)

.

Принимаем количество дымогарных труб 2035 шт.

5.8 Полученное количество сравниваем с величиной, имеющейся в технической характеристике. Так как оно больше числа требуемых труб, то выбираем двухпоточный котел.

2035 < 2 ∙ 1044 [1]

что удовлетворяет условию .

5.9 Коэффициент теплоотдачи конвекций от продуктов сгорания к стенкам дымогарных труб при продольном движении газа в трубах

(47)

где и поправочные коэффициенты [1], , .

5.10 Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы

(48)

где коэффициент загрязнения поверхности нагрева (опытная величина) [1];

5.11 Теплота, переданная продуктами сгорания испаряемой водой в котле-утилизаторе:

(49)

5.12 Величина температурного напора (°С) определяется по зависимости

(50)

где разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;

разность температур сред на другом конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С. [2]

Определяем:

Вычисляем температурный напор

5.13 Принимая потери тепла котлом-утилизатором в окружающую среду равной 10%, определяем поверхность нагрева котла-утилизатора:

(51)

t,^оС

Δt_б

Δt_м

F, м²

t’₁ – температура дымовых газов, входящих в котел-утилизатор; t”₁ – температура дымовых газов; покидающих котел-утилизатор; t’₂ – температура питательной воды; t”₂ – температура насыщения воды при давлении в котле-утилизаторе

Рисунок 5 – Схема относительного движения сред и изменения их температур вдоль поверхности нагрева

5.14 Длина дымогарных труб (м) вычисляется по зависимости:

(52)

где d_ср. – средний диаметр дымогарных труб, определяемый по уравнению:

(53)

.

Тогда:

Полученное значение длины дымогарных труб сравниваем со значением, имеющимся в технической характеристике котла утилизатора

,

что удовлетворяет условию l < l^, [1].

5.15 Паропроизводительность (кг/с) котла-утилизатора определяется из уравнения теплового баланса

, (54)

где удельная энтальпия сухого насыщенного пара, определяем [2]

удельная энтальпия питательной воды, определяем

Тогда:

(55)

5.16 Известно, что эксергетический к.п.д. проточного теплообменника (теплогенератора) равен отношению изменения эксергии нагревающего (горячего) тела. Тогда при отсутствии тепловых потерь в котле-утилизаторе эксергетический к.п.д. выразится следующим образом:

(56)

где S^''–удельная энтропия сухого насыщенного пара, S^''=6,42 кДж/(кг·К)

S_п.в. – удельная энтропия питательной воды, S_п.в=0,57 кДж/(кг·К) [2]

.

5.17 Потери эксергии за счёт теплообмена в котле-утилизаторе

(57)

(58)

Или в %:

(59)

5.18 Эксергетический баланс котельного агрегата, работающего без воздухоподогревателя, но с котлом-утилизатором, имеет следующий вид:

(60)

(61)

Или в %:

(62)

5.19 Эксергетический к.п.д. котельного агрегата с котлом-утилизатором:

(63)

5.20 По результатам расчётов проводим анализ влияния энергосберегающего оборудования на эффективность и энергетическое совершенство котельной установки.

Эксергетический к.п.д. котельного агрегата с воздухоподогревателем равен ^ех_К.А= 43,66 %, а без воздухоподогревателя ^ех'_К.А= 41,06 %.

Эксергетический к.п.д. котельного агрегата с котлом-утилизатором п^ех_К.А=43,83 %.

Энергосберегающее оборудование (котёл-утилизатор) на энергетическое совершенство котельного агрегата практически не влияет.

6 Описание работы котла-утилизатора и вспомогательного оборудования

6.1 Паровой котел Е-50-1,4ГМ [4]

Для использования насыщен­ного и перегретого (до 380 - 440° С) пара давлением 1,4 - 3,9 МПа на технологические нужды промышленных пред­приятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водо­снабжения широко используются газомазутные котлы серии Е(ДЕ) и Е(ГМ).

В соответствии с исходными данными выбираем паровой котел типа Е-50-1,4ГМ с газовой топкой (см. приложение), с паропроизводительностью 50 т/ч при давлении пара в барабане 1,8 МПа и температуре перегретого пара С. В качестве основного топлива предусмотрен газ, а резервного – мазут.

Котельный агрегат Е-50-1,4ГМ – двухбарабанный с вертикальным расположением барабанов. Верхний и нижний барабаны соединены трубами котельного пучка, которые представляют собой систему параллельно включенных труб. Высота и объем топочной камеры значительно превышают размеры котельного пучка. Топочная камера плотно экранирована трубами, питающимися водой из нижнего коллектора, соединенного опускными трубами с нижним барабаном. Пароводяная смесь из экранов собирается в выходных коллекторах и по трубам отводится в верхний барабан или в выносной циклон. Трубы заднего однорядного экрана переходят вверху в многорядный фестон. Котел имеет помимо топки и соединительного газохода, в котором расположен котельный пучок, еще два газохода – опускной и подъемный. В опускном газоходе расположен стальной змеевиковый пароперегреватель, а в подъемном вынесенный экономайзер из ребристых чугунных труб. Поверхности нагрева подвешены к балкам каркаса, опирающегося вместе с обмуровкой на фундамент. Котел имеет помимо топки и соединительного газохода, в котором расположен котельный пучок, еще два газохода — опускной и подъемный.

6.2 Котел-утилизатор Г-420 [7]

Горизонтальный газотрубный котел-утилизатор Г-420 используют для охлаж­дения технологических газов с целью конденсации паров серы и выработки насыщенного пара в процессе обезвреживания отбросных сероводородных газов. Испаряющие поверхности в этом котле расположены в барабане 3 и по ходу газов разделены на две отдельные равные ступени. Входная газовая камера 1 и выход­ная камера 6 снабжены разделительными перегородками 2, 5 и штуцерами с па­ровым обогревом для отвода жидкой серы. Сепарационное устройство располо­жено внутри парового объема барабана 3 и выполнено в виде пароприемного цельного короба и дырчатых листов. В радиационную камеру снизу входят газы, которые сначала охлаждаются в ней. Большой объем этой камеры позволяет иметь повышенную температуру излучающего слоя и повышенную степень чер­ноты газа. Первичное охлаждение газов необходимо для затвердевания уносимых из печи расплавленных частиц шлака или технологического продукта до прили­пания их к холодильным змеевикам и затвердевания на них.

6.3 Пароперегреватель

Пароперегреватели устанавливают в зоне высокой температуры газов, чтобы обеспечить наиболее высокие выходные температуры пара. В зависимости от места установки (на выходе из топки или в газоходах) пароперегреватели могут быть полурадиационными и конвективными [7].

Выбираем постановку горизонтального пароперегревателя.

Преимущество горизонтальных пароперегре­вателей — более легкое удаление из них воды, что предохраняет от коррозии внутреннюю поверхность змеевиков. Однако горизон­тальные пароперегреватели заносятся золой быстрее, чем верти­кальные.

Горизонтальные пароперегреватели выполняются в виде змеевиков. Змеевики пароперегревателей изготовляются из стальных цельнотянутых труб наружным диа­метром 38, 32 и 42 мм с толщиной стенок в зависимости от дав­ления. С помощью профилированных опорных стоек или прямых стоек с приваренными к ним опорными скобами змеевики опираются на установленные в газоходах балки или подвешиваются к ним.

Обычное расположение змеевиков коридорное (параллельны­ми рядами) с поперечным смыванием потоком дымовых газов.

Скорость пара в пароперегревателе должна быть достаточной для того, чтобы стенки змеевика хорошо охлаждались во избежание их пережога. Нормальная скорость пара в змеевиках пароперегревателей котлов с давлением до 30 ати – 15 ÷ 25 м/сек, для котлов с давлением 35 ати – 12 ÷ 18 м/сек [6].

6.4 Двухпоточный воздухоподогреватель [6]

Воздухоподогреватель служит для подогрева воздуха перед поступлением его в топку, что улучшает процесс горения, особенно при сжигании влажных топлив. Оптимальная величина подогрева воздуха в воздухоподогревателе зависит от рода сжигаемого топлива, и типа топочного устройства и колеблется в пределах 200— 450⁰С.

Выбираем для нашего котельного агрегата постановку трубчатого двухтопочного воздухоподогревателя (см. приложение).

Трубчатый воздухоподогреватель состоит из отдельных кубов, набираемых из стальных труб, с толщиной стенки 1,5 мм, длиной от 2 до 10 м и наружным диаметром 41 - 51 мм. Концы труб при помощи сварки крепятся к верхней и .нижней трубным доскам.

Внутри труб в вертикальном направлении движутся дымовые газы, (черные стрелки), а снаружи трубы омываются воздухом (контурные стрелки), который движется в горизонтальном направлении, снизу вверх, перпендикулярно трубам. Движение газов и воздуха в воздухоподогревателе, как правило, осуществляется по принципу противотока.

Скорость газов бывает, в зависимости от сорта топлива, в пределах 10 -18 м/сек, а воздуха — около 5 - 9 м/сек. Соотношение скорости воздуха к газу должно быть около 0,5. Скорость газов не должна быть меньше 8 м/сек во избежание заноса поверхностей нагрева.

Трубчатые воздухо­подогреватели обычно устанавливаются с таким расчетом, чтобы дымовые газы в них двигались сверху вниз. Такое движение газон обеспечивает самообдувку труб воздухоподогревателя от летучей золы.

6.5 Экономайзер змеевиковый [4]

Данный водяной экономайзер предназначен для подогрева питательной воды, выполняется из стальных труб диаметром 28 - 38 мм при толщине стенки 2,5-4мм, согнутых в виде змеевиков и их дистанционирование осуществляется опорными балками. В экономайзере с нижним и верхним коллекторами до 20% воды может превращаться в пар. По условиям надежности работы ме­талла труб скорость воды ее должна быть не ниже 0,4-0,5 м/с. При W<0,5 м/с на­блюдается расслоение воды на жидкость и пар. Газы, растворенные в воде, при нагреве выделяется и собирается верхней части трубы. Возникает вероятность возникновения газовой кислородной коррозии металла с последующим образо­ванием свищей в трубах. Кроме того, наличие газовой ''подушки'' в трубе может привести к перегреву стенки экономайзера и ее разрыву, так как газ отводит теп­лоту от металла гораздо хуже воды. Внешняя очистка труб осуществляется пе­риодическим включением дробеочистки. Вода из экономайзера отводится по трубе. Дымовые газы, поступающие в поперечном направлении подогревают воду в змеевиках и подогретая вода отводится далее. Данные дымовые газы по­ступают в воздухонагреватель для дальнейшего охлаждения.

6.6 Горелка [7]

Сжигание жидкого и газообразного топлива осуществляется с помощью устройств, называемых горелками. Они предназначены для ввода топлива в окислитель (обычно воздуха) в печь или топку, смешения потоков до начала горения или в самом процессе горения и стабилизации факела.

Конструкция горелочных устройств должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечить стабильное равномерное распределение тепловой энергии по зонам топки;

- обеспечивает полное сжигание топлива любого состава;

- горение должно быть устойчивым без отрыва пламени от выходной части горелки;

- иметь большую единичную теплопроизводительность, позволяющую в топке размещать ограниченное число горелок;

- отличаться простотой изготовления, сборки, монтажа;

- обеспечивать эффективный и экономичный расход топлива, работать с минимальным расходом воздуха (1,05…1,1);

- обеспечивать безопасность эксплуатации и ремонта, а также сохранять чистоту окружающей среды, и др.

Выбираем горелку типа ГП (см. приложение).

Заключение

В хо­де кур­со­вой ра­бо­ты про­из­ве­ден рас­чет про­цес­са го­ре­ния то­п­ли­ва, и по по­стро­ен­ной диа­грам­ме ht – про­дук­тов сго­ра­ния оп­ре­де­ле­на тео­ре­ти­че­ская тем­пе­ра­ту­ра го­ре­ния t_теор.=1675,16 ⁰С.

Про­из­ве­ден рас­чет те­п­ло­во­го ба­лан­са ко­тель­но­го аг­ре­га­та.

По­строе­ние эк­сер­ге­ти­че­ской диа­грам­мы Грасс­ма­на для про­цес­са про­из­во­дил­ся по­сле рас­че­та эк­сер­ге­ти­че­ско­го ба­лан­са ко­тель­но­го аг­ре­га­та, при этом эк­сер­гия то­п­ли­ва при­ни­ма­ет­ся рав­ной те­п­ло­те сго­ра­ния то­п­ли­ва, то есть ex_m=83700 кДж/м³.

В хо­де рас­че­та га­зо­тур­бин­но­го кот­ла – ути­ли­за­то­ра вы­бран ко­тел – ути­ли­за­тор Г – 420. При этом вы­пол­ня­ет­ся ус­ло­вие не­ра­вен­ст­ва по­лу­чен­ных при рас­че­те ко­ли­че­ст­ва ды­мо­гар­ных труб, с ве­ли­чи­ной имею­щие­ся в тех­ни­че­ской ха­рак­те­ри­сти­ке кот­ла – ути­ли­за­то­ра. В том чис­ле эксергетический К.П.Д. кот­ла с кот­лом-ути­ли­за­то­ром, выше, чем без него и поэтому целесообразно устанавливать котел – утилизатор вместо воздухоподогревателя.

Вы­бра­ны го­ре­лоч­ные уст­рой­ст­ва ти­па ГП; труб­ча­тый воз­ду­хо­по­дог­ре­ва­тель двух­по­точ­ный; водяной экономайзер змеевиковый; горизонтальный пароперегреватель.

В соответствии с заданием выполнены необходимые эскизы.

Cписок литературы

1 Н.Г. Евдокимова, В.П. Шеин Тепловой расчет и эксергетический анализ котельного агрегата. – Уфа.:УГНТУ,1999. – 57с.

2 О.М. Рабинович Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Машиностроение, 1973. – 344с.

3. Теплотехника: Учеб. Для вузов/ А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. – 2-е изд., перераб.– М.: Энергоатомиздат, 1991.- 224 с.: ил.

4. Котлы-утилизаторы и энергетические агрегаты/ А.П. Воинов, В.А. Зайцев, Л.И. Куперман, Л.Н. Сидельковский; Под ред. Л.Н. Сидельковского. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 272 с.: ил.

5. Паротурбинные установки с органическими рабочими телами: Учебник для вузов/Т.Г. Морозова, М.П. Победина, Г.Б. Поляк и др.; Под ред. проф. Т.Г. Морозовой.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ, 2000. – 472 сАхметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.

6. Панин В.И. Котельные установки малой и средней мощности. - М.: Изд-во по строительству, 1964. – 367 с.: ил.

7 Деев Л.В., Балахничев Н.А. Котельные установки и их обслуживание: Практ. пособие для ПТУ. – М.: Высш. шк., 1990. – 239 с.: ил.

8 Учебник для студентов вузов/ Т34 А. М. Архаров, С. И. Исаев, И. А. Кожинов и др.; Под ред. В. И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986.-432 с.: ил.

9 Петкин А.М. “Экономия энергоресурсов: резервы и факторы эффективности”, 1982г.

10 Михаилов В.В. “Рационально использовать энергетические ресурсы”, 1980г.

11 Гольстрем В.А., Кузнецов Ю.Л. “Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов” – К..: Техника 1985г., 383с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

51