Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 котельной Речицкого пивзавода

Qт min = (81,915 63,3 344 ∙3,6) / 459,62 = 13971,05 кДж/кг;

 Qт max = (85,366 63,3 515 3,6) / 459,62 = 21792,14 кДж/кг.

12. По принятым двум значениям температуры 1” и 2” и полученным двум значениям Qт и Qб производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строится зависимость Q =f("), показанная на рис.2[приложение]. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания²кп1 , которую следовало бы принять при расчете.

13. Определив температуру кп1 = 370 °С, находим по рис.1 [приложение] h²кп = 7000 кДж/кг.

14. Количество тепла переданное в первом конвективном пучке

Qкп = ∙ (h¢кп - h²кп +  h0прс )

Qкп = 0,985 (23500 – 7000 + 0,05 392,44) = 16271,89 кДж/кг.

3. РАСЧЕТ ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

3.1 Конструктивный расчет водяного экономайзера

 В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении — стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.

 При установке только водяного экономайзера рекомендуется такая последовательность его расчета:

1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты (кДж/кг), которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

Qэк=∙ (h¢эк-h²эк+эк∙ h0прc)

 где  — коэффициент сохранения теплоты (табл.5) при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности; h¢эк— энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется из рис.1[приложение ] по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг; h²эк — энтальпия уходящих газов, определяется из табл.5 по принятой в начале расчета температуре уходящих газов, кДж/кг; эк— присос воздуха в экономайзер, принимается по табл.3; h0прc — энтальпия теоретического количества воздуха, при температуре воздуха Tв = 30(°С) определяется по формуле:

h0прc=V0В CВ Tв

h0прc=9,91∙ 1,32 30 = 392,436 кДж/кг

h¢эк=h²кп=7000 кДж/кг

h²эк=hух=3165 кДж/кг

=0,985

Qэк = 0,985 (7000-3165+0,05∙392,436 )=3796,8 кДж/к

2. Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера (кДж/кг):

hв= Bр∙ Qэк / (D 1000) + hп.в

hв= 459,6 2∙3796,8 / (6,5∙ 1000) + 4,19 30 = 394,17 кДж/кг

где: hп.в — энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг; D - паропроизводительность котла, кг/ч.

3. По энтальпии воды после экономайзера и давлению ее из таблиц для воды и водяного пара определяем температуру воды после экономайзера tв.

tв= hв / Cв = 394,17 / 4,1989 = 93,9 °С

 Т.к полученная температура воды оказалась более чем на 20 °С ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.

4. Выбираем конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ приведены в табл. 6.3.[2] Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть не менее 3 и не более 10.

 Fтр= 0,120м2;

 Hтр= 2,95 м2.

5. Определяем площадь экономайзера и среднеарифметическую температуру продуктов сгорания по формулам:

Fэк= Bр∙Vг(+273) / (Wг 273 3600),

где: Wг -предварительно принятая скорость продуктов сгорания , Wг=6 м/с ; Vг –объём дымовых газов за экономайзером (табл.3).

 = (¢+²) / 2 ,

где: Q¢= Q²кп2 –до экономайзера;

 Q²= Qух =200°С- на выходе из экономайзера.

= (370+200) / 2=285 °С.

Fэк= 459,62 11,11 (285 + 273) / (6 3600 273) = 0,48 м2

5. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания :

Fэк= Z1 Fтр

Отсюда Z1= Fэк / Fтр,

Z1=0,48 / 0,120 = 4.

Действительная площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания

Fфэк = Z1 Fтр

Fфэк= 4 0,12 = 0,48 м2.

6. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере (м/с)

Wутг=Bр∙ Vг∙ (+273) / (Fфэк∙ 273∙3600),

Wутг=459,62 ∙11,11 (285+273) / (0,48 273 ∙3 600) = 6,04 м/с.

7. Определяем коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров:

K=KH CV, определяется с помощью номограммы рис.6.9[2]

Kэк= 18 Вт/(м2∙К).

8. По известным значениям температур воды и дымовых газов определяем температурный напор:

T1= t¢эк-tВ = 370 – 93,9 = 276,1 °С.

T2= t²эк-tпв = 200 -30 = 170 °С.

T= (276,1 -170) / [ln (276,1 / 170)] = 218,78 °С

9. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера (м2)

Hэк=103 Qэк Bр / (K ∙T∙ 3600),

Hэк= 103 3796,8 459,62 / (18 218,78 3600) = 123,09 м2.

10. По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики. Для чугунного экономайзера определяем общее число труб и число рядов по формулам:

n = hэк / hтр

m = n / Z1

где: hтр - площадь поверхности нагрева одной трубы, м2 [2, табл.6.3]; Z1 — принятое число труб в ряду.

n= 123,09 / 2,95 = 42

 m= 42 / 4 = 11

3.2 Проверка теплового баланса

Проверка теплового баланса котлоагрегата заключается в определении невязки баланса по уравнению:

DQ = Qр hка - (Qл + Qкп + Qэк)

где: Qл, Qкп , Qэк — количества теплоты, воспринятые луче-воспринимающими поверхностями топки, конвективным пучком и экономайзером; в формулу подставляют значения, определенные из уравнения баланса.

 При правильном расчете невязка не должна превышать 0,5 %

Q = 37310 0,903 - (13660,6 + 16271,89 + 3796,8) = - 38,36

Q 100 / Qрн hка = -38,36 100 / 37310 0,903 = 0,11 % < 0,5 %

 Расчет можно считать оконченным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного проекта в отопительно-производственной котельной предусматривается установка шести котлов ДЕ 6,5-14- ГМ работающих на газе. Паропроизводительность и тепловая мощность котельной полностью обеспечивают потребности производства и собственных нужд.

При выполнении данного курсового проекта были рассчитаны тепловые нагрузки, определены параметры котельной, произведены расчёты процессов горения, теплового баланса котельных агрегатов, рассчитан расход газа на котёл, было выбрано вспомогательное оборудование.

Так же был произведены тепловые расчёты топок, газоходов котла, выполнен конструктивный расчёт экономайзера (расчёт хвостовых поверхностей котельного агрегата) и проверка теплового баланса.

Литература

1. Тепловые и атомные электростанции. М.: Энергоатомиздат. 1989 г. Под ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина.

2. Р. И. Эстеркин. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Л.: Энергоатомиздат, 1989 г.

3. Гусев К. Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Стройиздат, 1973 г.

4. Сидельский Л. Н., Юренев В. Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоиздат, 1986 г.

5. Зах Р. Г. Котельные установки. М.: Энергия, 1968 г.

6. К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1991 г.

7. Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев и др. теплогенерирующие установки. М.: Стройиздат, 1986 г.

8. Теплотехнический справочник. Том 2. М.: Энергоатомиздат, 1976 г.

1.                ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ

Паровая котельная оборудована двумя котлами ДКВР 20/13 и котлом ДЕ-16-14-225ГМ с соответствующим вспомогательным оборудованием, водоподготовкой, деаэрационно-питательной, сетевой, подпиточной установками установкой сбора и перекачки конденсата. При котельной имеется мазутное хозяйство емкостью 2х1000м3.

Котельная снабжает теплом и паром собственное производство пивзавода.

Котлы ДКВР 20/13в 1998г. выработали свой ресурс и после капремонта один котел газифицируется, а второй консервируется.

РЕЦЕНЗИЯ

на дипломный проект студента энергетического факультета

Гомельского государственного технического

университета им. П.О. Сухого

Соловьева Виталия Николаевича

на тему: "Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 Речицкого пивзавода."

В данном дипломном проекте произведен расчет по переводу котла ДКВР 20/13 с мазута на природный газ и определены: необходимый расход газа для покрытия заданной нагрузки, параметры тепловой схемы, необходимая поверхность теплообмена экономайзера, т.е. выполнен его конструктивный расчет. Кроме того, выполнен поверочный расчет котлоагрегата, рассчитана схема водоподготовки, а также сделан выбор основного и вспомогательного оборудования. Для надежной и безопасной эксплуатации котлоагрегата разработаны схемы автоматического контроля и регулирования процессов. В проекте отражены вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды, а также на основе сметно-финансовой документации произведен расчет основных технико-экономических показателей, сделан сравнительный анализ работы котла на мазуте и газе, на основе которого определен экономический эффект.

Следует отметить достаточно хороший уровень технической подготовки дипломника и умение использовать свои знания при решении поставленных практических задач, а также хорошее качество графических разработок и оформление расчетно-пояснительной записки на ПЭВМ.

Соловьев В.Н. освоил технику инженерного конструирования и расчетов, подготовлен для работы по специальности на производстве, в проектных и научно-исследовательских организациях.

Оценка проекта: дипломный проект заслуживает оценки "хорошо".

Начальник ПТО ГТС Ефименко Виктор Александрович

ОТЗЫВ

на студента энергетического факультета

Гомельского государственного технического

университета им. П.О. Сухого

Соловьева Виталия Николаевича

Во время работы над дипломным проектом зарекомендовал себя как старательный студент, проявил активность и инициативу в сборе материала.

 Показал хорошие знания и навыки по всем разделам проекта. Проявил творческий подход к выполнению дипломного проекта. Благодаря полученным знаниям может считаться готовым к серьезной инженерной работе.

Полученное задание по дипломному проекту выполнил качественно и в срок.

Заслуживает оценки «хорошо».

Дипломник Соловьев В.Н. заслуживает присвоения квалификации инженер-теплоэнергетик.

Руководитель проекта ассистент кафедры Иванова Е.М.

"Промышленная теплоэнергетика и экология"

Экология.

Общие положения

 Газ не содержит твердых примесей, связанного азота и практически не содержит серы, за исключением поставок газа, не прошедшего стадий очистки на газоперерабатывающем предприятии, или когда сжижаются попутные газы, технологические сбросные газы нефтехимического или металлургического производства.

 Отсюда следует, что борьба с выбросами оксидов азота часто является единственным средством, позволяющим обеспечить чистоту атмосферы в районе расположенного теплоэнергетического объекта, работающего на газу.

 Концентрация оксидов азота в дымовых газах при сжигании природного газа в крупных котлах (производительностью по пару 210-420 т/ч) составляет обычно 0,4-0,8 г/м3 (в пересчете на диоксид NO2) , а в мощных энергетических котлах может достигать 1,5 г/м3 . В дымовых газах небольших отопительных и промышленных котлов содержится меньше оксида азота ( 0,1-0,5г/м3), но дымовые трубы, которыми оснащают такие котельные, имеют обычно столь малую высоту, что приземная концентрация Nox часто превышают санитарные нормы. В отличие от молекулярного азота N2, который составляет почти 79% атмосферного воздуха, оксиды азота содержатся в атмосфере в значительно меньших количествах, но, несмотря на это, роль их в жизни человека весьма существенна.

 Оксиды азота обычно классифицируются в зависимости от степени окисления азота. При соединении азота с кислородом по мере увеличения его валентности образуются гелиооксид N2О, оксид NO, азотистый ангидрид N2O3,

диоксид NO2, тетраоксид диазота N2O4 и азотный ангидрид N2O5.В проблеме охраны атмосферного воздуха наибольшее практическое значение имеют оксид и диоксид азота, сумму которых часто обозначают как NOX . Другие оксиды азота не считаются важным с биологической точки зрения или их присутствие в земной атмосфере ничтожно мало вследствие неустойчивости этих соединений.

 Оксид азота NO – малоактивный в химическом отношении бесцветный газ, лишенный запаха и плохо растворимый в воде. При комнатной температуре и атмосферном давлении растворимость NO составляет лишь 0.047 г/см3, с повышением температуры растворимость падает. Диоксид азота NO2,более активен, он красно-бурого цвета и отличается резким запахом.

 Главной проблемой, возникающей в результате присутствия в воздухе оксидов азота, является их токсическое воздействие на здоровье людей. Установлено , что даже кратковременное (до 1 ч) воздействие диоксида азота в концентрации 47-140 мг/м3 может вызвать воспаление легких и бронхит, а при концентрации 560-940 мг/м3 велика вероятность летального исхода в результате отека легких.

 Повышенные концентрации оксидов азота в воздухе воздействуют не только на людей, но и на растительный мир ; по данным американских исследователей, при концентрациях от 280 до 560 мкг/м3 наблюдались повреждения томатов и бобовых.

 Основным источником выброса оксидов азота в атмосферу является сжигание ископаемого топлива стационарными установками при производстве теплоты и электроэнергии. Большую роль, особенно в городах , играют также выбросы автотранспорта и некоторых промышленных предприятий ( заводов по производству азотной кислоты, взрывчатых веществ и т.д. ).

 Важнейшей сферой борьбы с загрязнением атмосферы оксидами азота является энергетика.

 Для оценки перспектив загрязнения атмосферы токсичными продуктами сгорания органического топлива важно правильно оценить ожидаемый прирост потребления первичной энергии, а также рост потребления тех энергоносителей. Таковыми являются нефть и нефтепродукты , используемые для сжигания , природный газ , а так же твердые топлива .

 На выходе из дымовой трубы состав окислов азота почти не изменяется по сравнению с топочной камерой, т.е состоит из NO,и только в атмосфере может происходить процесс его постепенного доокисления .

 Наибольший выход окислов азота характерен для высококалорийных сортов топлива ( мазут, каменный уголь, природный газ ).

 Из анализа влияния основных факторов на образование окислов азота выступают методы их подавления в топочной камере.

 При внедрении мероприятий, рассчитанных на снижение образования оксидов азота, приходится учитывать, что некоторые из них могут увеличить содержание других, не менее опасных загрязнителей. В частности при некоторых режимах сжигания газа образуются канцерогенные продукты: бензаперен и другие полициклические ароматические углеводороды. Концентрация бензаперена в дымовых газах при полной нагрузке газовых котлов составляет 1-10 мкг/100м3, причем нижнее значение соответствует крупным энергетическим котлам, а верхнее- отопительным котлам. Если учесть, что среднесуточная предельно-допустимая концентрация бензаперена в воздухе равна 0,001 мкг/м3, то становится ясным, что при нормальных условиях работы котла токсичность дымовых газов определяется в основном содержанием в них оксидов азота, и только при частичных нагрузках, главным образом, на отопительных блоках, или при нарушении нормальных режимов горения суммарная относительная токсичность продуктов неполного сгорания может оказаться сопоставимой с токсичностью оксидов азота.

 Простейшим мероприятием, снижающим максимальный уровень температуры в топке, является уменьшение нагрузки котла. Многочисленные измерения, проведенные на котлах различной мощности с горелками разных конструкций, показали, что зависимость концентрации Nox от нагрузки котла близка к степенной. Снижение нагрузки котла сопровождается снижением температур в топке за счет уменьшения объёмного тепловыделения и температуры подогрева воздуха. Снижение выходных скоростей в горелках также оказывает определенное влияние на образование Nox.

 Понятно, что снижение нагрузки котла нельзя рассматривать в качестве мероприятия по снижению выбросов оксидов азота (за исключением, может быть, случаев особо не благоприятных метеорологических условий, продолжительность которых довольно ограничена), однако влияния теплового напряжения зоны активного горения на образование оксидов азота может быть использовано конструкторами при создании новых котлов на природном газе.

 Еще одним простейшим средством снижения температурного уровня, а следовательно, и концентрации оксидов азота в дымовых газах является осуществление рециркуляции дымовых газов. При сжигании газа, когда отсутствуют слабозависящие от температуры топливные NOx ,эффективность рециркуляции газов весьма велика.

 При рециркуляции дымовых газов через горелки уменьшается также концентрация кислорода, что приводит к дополнительному снижению образования NOx . Если же подавать газы рециркуляции через шлицы в под топки, как это иногда делается для регулирования температуры промежуточного перегрева при снижении нагрузки, то их влияние на выбросы оксидов азота будет незначительно.

 Дальнейшее увеличение рециркуляции уже менее эффективно. Ограниченность применения этого метода снижения выбросов оксидов азота объясняется тем, что рециркуляция дымовых газов снижает экономические показатели (возрастают потери с уходящими газами и расход электроэнергии на собственные нужды). В тех случаях, когда рециркуляцию газов необходимо производить на уже действующих котлах, появляются дополнительные трудности, связанные с установкой дымососа рециркуляции и коробов для подачи дымовых газов к горелкам.

 Еще одним недостатком этого метода являются опасное возрастание концентрации бензапирена по мере увеличения рециркуляции дымовых газов.

 Снижение максимальной температуры в топочной камере, а следовательно, и концентрации оксидов азота, можно обеспечить увеличением теплоотвода, например за счет установки двусветного экрана или других тепловоспринимающих поверхностей нагрева в зоне интенсивного горения.

 Снижение температурного уровня за счет ввода влаги в зону горения является одним из возможных путей сокращения выбросов оксидов азота при сжигании природного газа. При этом эффективности метода зависит не только от количества вводимой в топку влаги, но и от способа ввода, а также от коэффициента избытка воздуха в топочной камере.

 Как и в случае сжигания угля или мазута, простейшим методом уменьшения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания газа является снижение избытка воздуха, подаваемого через горелки . Сказанное относится только к тому диапазону избытков воздуха, который применяется обычно в энергетических котлах (1,1-1,2) . В случае более высоких a снижение температуры в топочной камере оказывает большее влияние на образование оксидов азота и в результате увеличение избытка воздуха сверх a=1,2 снижает концентрацию NOx в дымовых газах.

 Снижение избытка воздуха возможно лишь до тех пор, пока это не приводит к интенсивному росту продуктов неполного сгорания, когда не только уменьшается экономичность топочного процесса, но и создается опасность загрязнения атмосферы другими веществами, не менее вредными, чем оксиды азота.

 При многоярусном размещении горелок эффективным средством снижения выбросов оксида азота может оказаться нестехиометрическое сжигание.

 Другим методом нестехиометрического сжигания является ступенчатое сжигание. При этом на котлах для подачи воздуха, необходимого для полного сгорания, как правило, устанавливают отдельные горелки (обычно-верхнего яруса), если через остальные горелки удается подать количество топлива, необходимое для работы котла с номинальной нагрузкой.

Расчет выбросов оксидов азота

В условиях высокотемпературного горения топлива азот воздуха становится реакционноспособным и, соединяясь с кислородом, образует оксиды. Кроме того, образование оксидов азота в процессах горения может происходить за счет разложения и окисления азотосодержащих соединений, входящих в состав топлива. Всего азот с кислородом может образовывать шесть соединений:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7