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
Наименование величины
|
Единица
измерения
|
Значение
|
Номинальная теплопроизводительность
|
Гкал/час
|
30
|
Расход воды
|
т/час
|
370
|
Расход топлива:
|
|
|
газ
|
м3/час
|
3680
|
мазут
|
кг/час
|
3490
|
Температура уходящих газов
|
|
|
газ
|
°С
|
160
|
мазут
|
°С
|
250
|
КПД при номинальной нагрузке
|
|
|
на газе
|
%
|
91,2
|
на мазуте
|
%
|
87,7
|
Гидравлическое сопротивление котла
|
кгс/м2
|
19000
|
Давление воды расчетное
|
кгс/см2
|
25
|
Видимое теплонапряжение топочного объема
|
|
|
газ
|
ккал/м3 час
|
551´103
|
мазут
|
ккал/м3 час
|
480´103
|
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
Наименование величины
|
Единица
измерения
|
Значение
|
Глубина топочной камеры
|
мм
|
8484
|
Ширина топочной камеры
|
мм
|
2880
|
Глубина конвективной шахты
|
мм
|
2300
|
Таблица 10.
Продолжение
Наименование величины
|
Единица
измерения
|
Значение
|
Ширина конвективной шахты
|
мм
|
2880
|
Ширина по обмуровке
|
мм
|
3200
|
Длина по обмуровке (с горелкой)
|
мм
|
11800
|
Высота от уровня пола до верха
обмуровки (оси коллектора)
|
мм
|
6680
|
Радиационная поверхность нагрева
|
м2
|
126,9
|
Конвективная поверхность нагрева
|
м2
|
592,6
|
Полная площадь поверхности
нагрева
|
м2
|
719,5
|
Масса в объеме поставки
|
кг
|
32400
|
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
Наименование
величины
|
Единица
измерения
|
Значение
|
Номинальная
теплопроизводительность
|
Гкал/час
|
30
|
Диапазон
регулирования
|
%
|
10-100
|
Ротационная
форсунка:
|
|
|
Диаметр
распыливающего стакана
|
мм
|
200
|
Частота вращения
стакана
|
об/мин
|
5000
|
Вязкость мазута
перед форсункой
|
°ВУ
|
8
|
Давление мазута
перед форсункой
|
кгс/см2
|
2
|
Электродвигатель:
|
|
|
Тип
|
-
|
АОЛ2-31-2М101
|
Мощность
|
кВт
|
3
|
Частота вращения
|
об/мин
|
2880
|
Автономный
вентилятор первичного воздуха (форсуночный):
|
|
|
Тип
|
-
|
30 ЦС-85
|
Производительность
|
м3/час
|
3000
|
Давление воздуха
|
мм вод. ст.
|
850
|
Тип
электродвигателя
|
-
|
АО-2-52-2
|
Мощность |
кВт
|
13
|
Частота вращения
|
об/мин
|
3000
|
Аэродинамическое
сопротивление горелки по первичному воздуху не менее
|
кгс/см2
|
900
|
Температура
первичного воздуха
|
°С
|
10-50
|
Диаметр патрубка
первичного воздуха
|
мм
|
320
|
Воздухонаправляющее
устройство вторичного воздуха:
|
|
|
Тип короба
|
-
|
С обычным прямым
подводом воздуха
|
Ширина короба
|
мм
|
580
|
Сопротивление
лопаточного аппарата
|
кгс/см2
|
250
|
Газовая часть:
|
|
|
Тип газораздающей
части
|
-
|
Периферийная с
двусторонним подводом
|
Число
газовыдающих отверстий
|
шт
|
21
|
Диаметр
газовыдающих отверстий
|
мм
|
18
|
Сопротивление
газовой части
|
кгс/см2
|
3000-5000
|
Диаметр устья горелки |
мм
|
725
|
Угол раскрытия
амбразуры
|
°
|
60
|
Габаритные
размеры
|
|
|
Диаметр
присоединительного фланца
|
мм
|
1220
|
Длина
|
мм
|
1446
|
Высота
|
мм
|
1823
|
Масса
|
кг
|
869
|
.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
Участки газового тракта
|
Dα
|
α²
|
Топка
|
0,14
|
1,14
|
Конвективный пучок
|
0,06
|
1,2
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|