Содержание
Задание
Исходные данные
Описание котельного агрегата
1. Определениерасхода топлива по нормативным значениям топлива
2. Определениерасхода топлива по измененным значениям топлива
3. Определениетипоразмера мельницы
4. Построениерассевочной кривой
5. Определениерасхода сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива
5. Определениеудельного расхода электроэнергии на размол топлива
Список литературы
Задание
1. В соответствии снормативными значениями топлива определить расход топлива на котел.
2. Определить расходтоплива на котел при изменении зольности и влажности, зольность увеличиваетсяна 2%, влажность увеличивается на 3%.
3. Определить типоразмермельницы по расходу топлива.
4. Построить по заданнымостаткам R90, R200 рассевочную кривую.
5. По заданной влажностипыли определить расход сушильного агента при нормативных значениях и приизмененных.
6. Определить удельныйрасход электроэнергии на размол мельницы.
Исходныеданные
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 />, содержаниекислорода />,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, температураначала размягчения />°С, температура плавления />°С, температураначала 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 °С и давлении 760 мм рт. ст. (таблица XII [1]): количествосухого воздуха /> 5,10 м³/кг, объемтрехатомных газов /> 0,97 м³/кг, объем азота/>4,03м³/кг, объем водяных паров /> 0,78 м³/кг, объем сухихгазов /> 5,78м³/кг;
энтальпии 1 м3 влажноговоздуха /> кДж/м3,трехатомных газов /> кДж/м3, азота /> кДж/м3,водяных паров /> кДж/м3 и 1 кг золы /> кДж/кгопределяются по табл. XIV [1] при температуре уходящих газов 171 °С.
1. Описаниекотельного агрегата
Котел блочной конструкции предназначен дляработы на каменном и буром угле, фрезерном торфе, номинальнойпроизводительностью по пару 75 т/ч. Давление за главной парозапорной задвижкой3,9 МПа, температура перегрева 440 °С.
Котел с естественной циркуляцией,однобарабанный, П — образной компоновки (см. рис. 1). Основными элементамикотла являются полностью экранированная топочная камера объемом 454 м3.Фронтовой и задний экраны образуют скаты «холодной воронки». На выходе из топкитрубы заднего экрана разведены в четырехрядный, шахматный пучок – фестон,отделяющий топочную камеру от газохода пароперегревателя.
При сжигании каменного угля топочнаякамера оборудуется тремя турбулентными горелками, а при сжигании бурых углей ифрезерного торфа – двумя шахтными мельницами. Пылеугольные горелки и мельницырасполагаются на фронтовой стене. На каждой стене экраны секционированы на тринезависимых циркуляционных контура. Экранные трубы расположены с шагом 75 мм назадней 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 регуляторомперегрева, включенным в рассечку между ступенями. Первая по ходу пара и газачасть пароперегревателя с поверхностью нагрева 220 м2 при сжиганииразличных марок топлива остается неизменной. Поверхность нагрева второй ступенив зависимости от вида топлива изменяется в пределах 220-400 м2.Змеевики пароперегревателя изготовлены из труб диаметром 38 х 3. Вторая ступеньпароперегревателя по ширине котла состоит из трех пакетов. Пар изпароохладителя поступает в крайние противоточные секции пароперегревателя, азатем переходит в среднюю — прямоточную. Выходная часть змеевиков пароперегревателя,выполнена из низколегированной стали 12ХМ, а остальные трубы изготовлены изуглеродистой стали.
В опускной шахте котла в рассечкурасположены конвективные поверхности нагрева – водяной экономайзер ивоздухоподогреватель, — двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностейнагрева. В зависимости от вида сжигаемого топлива поверхности нагрева водяногоэкономайзера и воздухоподогревателя могут быть различными по величине. Пакетызмеевиков экономайзера выполнены из стальных труб диаметром 32 х 3 мм.
Водяной экономайзер – кипящего типа,гладкотрубный, скомпонован из двухзаходных змеевиков, расположенных в шахматномпорядке с шагом S1 = 80 мм, S2 = 55 мм в первой ступени и S1 = 100 мм, S2 = 55 мм во второй ступени водяногоэкономайзера.
Воздухоподогреватель трубчатый,вертикального типа, изготовлен из труб диаметром 40 х 1,5 мм с шагами в первойступени 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 отдельныеконтуры циркуляции, которые вместе с барабаном котла образуют циркуляционнуюсистему.
В барабане имеется чистый отсек – перваяступень испарения и два соленых отсека второй ступени испарения, расположенныепо торцам барабана. Первая и вторая ступени оборудованы внутрибарабаннымициклонами. Третья ступень испарения — два выносных циклона диаметром 337 мм.Пар из циклонов поступает в чистый отсек барабана. Фронтовой и задний экранывключены в первую ступень испарения. Два контура боковых экранов и частьтретьего, прилежащего к заднему экрану, включены во вторую ступень испарения.Часть труб контура бокового экрана, прилежащего к заднему экрану, включены втретью ступень испарения на выносные циклоны.
Обмуровка топки выполнена из трехслойныхплит с металлическим армированием: шамотобетон толщиной 80 мм, диатомобетонтолщиной 60 мм и шлаковата толщиной 120 мм. Теплоизоляционные плиты изшлаковаты в области пароперегревателя имеют толщину 160 мм. Каркас котлапредставляет собой пространственную раму с колоннами до пола зольногопомещения.
Котлоагрегат оборудован устройствомдробеочистки поверхностей нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя,а также защитой от дробевого наклепа. Очистка экранов топки и пароперегревателяпроизводится стационарными обдувочными устройствами.
Общие характеристики котлоагрегата [2]приведены в табл. 1.
Таблица 1
Общиехарактеристики котлоагрегата БКЗ-75-39 ФБНаименование характеристики Значение Номинальная производительность, т/ч 75
Избыточное давление пара, кгс/см2 39 Температура, °С: перегретого пара 440 питательной воды 145 воздуха на выходе из воздухоподогревателя 317
Площадь поверхности нагрева, м2: радиационная экранов и фестона 296 котельного пучка 62 пароперегревателя 620 водяного экономайзера 940 воздухоподогревателя 3900 Наименование характеристики Значение Диаметр и толщина стенок, мм: барабана котла 1580 х 40 труб экрана и фестона 60 х 3 труб пароперегревателя 38 х 3 труб водяного экономайзера 32 х 3 труб воздухоподогревателя 40 х 1,5 Расчетное топливо Бурые угли Теплонапряжение объема топки, кВт/м3 130
Объем топочного пространства, м3 454 Температура уходящих газов, °С 125 Расчетный КПД, % 84 Газовое сопротивление котла, Па 1090 Габаритные размеры (в осях колонн), мм: длина 11200 ширина 7430 высота 24540 Масса, т: металла котла 340 обмуровки 304 общая 644
/>
Рис. 1.Котлоагрегат БКЗ-75-39 ФБ
2. Определениерасхода топлива по нормативным значениям топлива
Энтальпия уходящих газов определяется по формуле
/> кДж/кг,
где />/> кДж/м3 – энтальпиягазов при избытке воздуха />;
/> – фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла;
/> кДж/м3 – энтальпия воздуха при избытке воздуха />;
/>кДж/м3 – энтальпиязолы;
/> – доля золы, уносимой газами;
/>кДж/кг – энтальпия холодноговоздуха.
Таблица 2
Тепловой баланспарового котлаРассчитываемая 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 11810 Температура уходящих газов
tух °С принимается 171 Энтальпия
Iух кДж/кг –
/> Температура холодного воздуха
tхв °С принимается 30 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] 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 °С; 600 Энтальпия шлака
/> кДж/кг табл. ХIV [1] 560 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 500 Давление перегретого пара за котлом
/> МПа характеристика котла 13,8 Температура
tо °C характеристика котла 560 Энтальпия
iо кДж/кг табл. 3 [7] 3489,547 Температура питательной воды
tпв °C Характеристика котла 230 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. Определениерасхода топлива по измененным значениям топлива
Измененное значение зольности составляет />, влажности — />.
Измененное значение теплоты сгорания
/>
/>кДж/кг.
Определим теоретические объемы воздуха и продуктов сгоранияпри измененном составе топлива.
Теоретически необходимое количество воздуха для полногосгорания топлива при α=1 и объем трехатомных газов остаются неизменными.
Теоретические объемы продуктов сгорания при α=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 – энтальпиягазов при избытке воздуха />;
/> – фактический коэффициент избытка воздуха на выходе из котла;
/> кДж/м3 – энтальпия воздуха при избытке воздуха />;
/>кДж/м3 – энтальпиязолы;
/> – доля золы, уносимой газами;
/>кДж/кг – энтальпия холодноговоздуха.
Таблица 3
Тепловой баланспарового котлаРассчитываемая 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 11810 Температура уходящих газов
tух °С принимается 171 Энтальпия
Iух кДж/кг – 1856,45 Температура холодного воздуха
tхв °С принимается 30 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] 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 °С; 600 Энтальпия шлака
/> кДж/кг табл. ХIV [1] 560 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 500 Давление перегретого пара за котлом
/> МПа характеристика котла 13,8 Температура
tо °C характеристика котла 560 Энтальпия
iо кДж/кг табл. 3 [7] 3489,547 Температура питательной воды
tпв °C Характеристика котла 230 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. Определениетипоразмера мельницы-вентилятора
При проектировании выбор мельницпроизводиться с запасом. При установке трех мельниц на котёл, при выходе изстроя одной мельницы две оставшиеся должны обеспечивать 60% номинальнойпроизводительности котла при работе последнего на топливе нормального качества.
Выбираем две мельницы марки М-В2700/850/590.
/>
Таблица 4
Наименование
Размерность
МВ2700/850/590 Диаметр ротора мм 2700 Номинальная скорость вращения об/мин 590 Окружная скорость ротора м/сек 83,5 Рабочая ширина лопаток мм 850 Отношение ширины лопаток к диаметру ротора – 0,32 Высота лопаток мм 300 Количество лопаток шт. 12 Минимальное расстояние между осями соседних мельниц при перпендикулярном их расположении к фронту мм – Вес мельницы без электрооборудования т 68,3 Маховый момент ротора
кгм2 44700 Мощность электродвигателя квт 800 Производительность сушильного агента за мельницей
тыс.м3/ч 153
Коэффициент расхода /> – 0,089
Напор для преодоления внешней сети на незапылённом потоке (при t=135 оС) мм вод. ст. 261 Производительность т/ч 44,0 5. Построениерассевочной кривой
Остатки на ситах определяются по формуле
/>,
где /> – коэффициент, характеризующийоднородность угольных частиц;
/> – коэффициент, характеризующийразмер фракции;
/> – размер фракции.
Определим значения коэффициентов при остатках на ситах /> и />.
/>.
/>.
Таким образом, формула для определения остатка на ситеопределенного размера примет вид
/>.
/>
/>
/>79,4187%
/>
/>
/>60%
/>
/>
/>55,47857%
/>
/>
/>22%
/>
/>
/>7,363211%
/>
/>
/>2,124832%
/>
/>
/>0,545924%
/>
/>
/>0,126867%
/>
/>
/>0,026969%
/>
/>
/>0,005289%
/>
/>
/>0,000963%
/>
/>
/>0,000164%
Рассевочная кривая приведена на рис. 3.
/>
Рис. 3. Рассевочная кривая6. Определениерасхода сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива
При нормативных значениях.
Тепловой баланс пылеприготовительнойустановки составляется на 1 кг сырого топлива.
Граничными сечениями для составлениятеплового баланса и расчета количества сушильного агента являются в началеустановки: по топливу — течка сырого угля; по сушильному агенту — сечениетрубопровода, подводящего агент к мельнице; в конце установки для систем,имеющих мельничные вентиляторы, — вентилятор; при работе установки под наддувомпри отсутствии мельничного вентилятора — сечение за сепаратором.
Начальные значения величин обозначаютсяиндексом 1, а конечные — индексом 2.
Выбор расчетных параметров, входящих втепловой баланс, производится из условия получения необходимой подсушкитоплива. Факторами, определяющими выбор расчетных параметров, являются:
1) надежность установки по условиямвзрывобезопасности и работы подшипников мельницы и вентилятора;
2) допустимая относительная влажностьотработавшего сушильного агента, при которой отсутствует конденсация водяныхпаров в пылепроводах, а также обеспечивается нормальная транспортировка пыли всхемах с пылевым бункером;
3) соответствие между равновеснойвлажностью топлива, относительной влажностью сушильного агента и еготемпературой;
4) рекомендуемые скорости сушильногоагента в отдельных элементах мельничной установки;
5) рекомендуемые количества первичноговоздуха.
Для определения расхода сушильного агентаопределим значения приходных и расходных статей теплового баланса и выразим изуравнения теплового баланса пылеприготовительной установки расход сушильногоагента.
Уравнение теплового балансапылеприготовительной установки имеет вид
/>.
Статьи теплового баланса:
Приходные статьи:
1. Физическая теплотасушильного агента
/>,
где /> – количество сушильного агента на1 кг сырого топлива, подаваемого к входному сечению пылесистемы; /> ккал/(кг∙°С)- теплоемкость сушильного агента перед системой; /> – начальная температурасушильного агента.
2. Теплота, выделяющаясяв результате работы мелющих органов
/> ккал/кг,
где /> – коэффициент, учитывающий долюэнергии, превращаемой в теплоту в процессе размола; /> – удельный расход энергии наразмол топлива, принимаем 8,8кВт ч/т – принимается из таблицы.
3. Физическая теплотаприсосанного холодного воздуха
/>,
где /> — коэффициент, учитывающий присосхолодного воздуха; /> – теплоемкость холодного воздуха;/> -температура холодного воздуха.
Расходные статьи:
1. Теплота, затрачиваемаяна испарение влаги
/> ккал/кг,
где /> кг/кг – количество влаги,испаренной из 1 кг сырого топлива; /> – влажность пыли; /> – температура сушильногоагента на выходе из установки; /> – температура топлива.
2. Теплота, уносимая суходящим из установки сушильным агентом
/>,
где /> ккал/(кг∙°С) — теплоемкостьсушильного агента, покидающего установку.
3. Теплота, затрачиваемаяна подогрев топлива
/> /> ккал/кг,
где /> ккал/(кг∙°С) — теплоемкостьсухой массы топлива;
4. Потери теплоты вокружающую среду
/> ккал/кг,
где /> тыс. ккал/ч — потери теплоты вокружающую среду; /> т/ч — расчетнаяпроизводительность пылесистемы по сырому топливу.
Подставляя полученные значения в уравнениетеплового баланса пылеприготовительной установки, определим количествосушильного агента на 1 кг сырого топлива
/>
/>
/>кг/кг.
Плотность воздуха при температуре 220 °С
/> м3/кг.
Расход сушильного агента при нормативныхзначениях топлива составляет
/>7. Определениеудельного расхода электроэнергии на размол топлива
Удельный расход электроэнергии на размол ипневмотранспорт:
/>
где Nтл –мощность, потребляемая М-В на размол и пневмотранспорт,
Вр =44т/ч – расчётнаяпроизводительность мельницы.
Объёмное количество влажного сушильногоагента в конце установки:
/>
где γ0в =1,285кг/нм3– удельный вес влажного воздуха, при влагосодержании dвл в=10г/кг.
Производительность М-В по газовоздушнойсмеси находиться по формуле:
/>
где Vвл.в–объёмное количество влажного сушильного агента в конце установки.
Мощность потребляемая М-В на незапылённомпотоке:
/>
где η=0,32 – к.п.д. М-В, принимаетсяиз рис. 4.16, η= 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 нанезапылённом потоке:
/>
где ψ = 0,45 – коэффициент напора,определяется по рис. 4.16, γ=1/ρВ=1/0,972=1,029кг/м3– удельный вес сушильного агента в конце установки при t = 90 оС, u=83,5м/сек – окружная скорость ротора, из табл. 5.
Мощность, потребляемая М-В на размол ипневмотранспорт :
/>
где Nв –мощность потребляемая М-В на незапылённом потоке, μ’се – концентрациятоплива перед сепаратором с учётом кратности циркуляции.
Концентрация топлива перед сепаратором сучётом кратности циркуляции:
/>
Где Кц =4 – кратностьциркуляции.
Заключение
В курсовом проекте определен расход Ирша-Бородинского угляна котел Е-320-140 при нормативных и измененных показателях топлива, определентипоразмер мельницы, построена рассевочная кривая и определен расход сушильногоагента при нормативных и измененных показателях топлива. При увеличениизольности и влажности топлива возрастают потери теплоты, расход топлива ирасход сушильного агента, снижается удельный расход энергии на размол топлива.
котельная установка топливо