Министерство образованияи молодежной политики Российской Федерации

ОБЛАСТНОЕ БЮДЖЕТНОЕГОСУДАРСТВЕННОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КАСИМОВСКИЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙКОЛЛЕДЖ»

 

утверждаю

Зам.директора по УМР

                                                                   __________ Н.В. Козина

                                                                 «___»________ 20___ г.

 

Методическиеуказания

длявыполнения практических работ

подисциплине «Газифицированные котельные агрегаты»

 

Разработал:Ветеркова М. С.

 

 

 

 

 

Касимов,2023

Методическиеуказания к выполнению практических работ по дисциплине «Газифицированныекотельные агрегаты», составлены в соответствии с программой профессиональногомодуля ПМ 01«Участие в проектировании систем газораспределения игазопотребления» специальности 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования исистем газоснабжения».

 

Составитель: Ветеркова М. С.

 

 

 

         Методическиеуказания к выполнению практических работ по дисциплине «Газифицированныекотельные агрегаты», рассмотрены и одобрены на заседании цикловой комиссиистроительных и газораспределительных дисциплин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическаяработа №1.

Тема: «Устройствои принцип работы парового котла  типа ДКВР-6,5-13».

Цель: Изучитьустройство и принцип работы парового котла типа ДКВР-6,5-13.

Задание:

1.     Изучить,зарисовать и описать схему парового котла типа ДКВР.

2.     Ответитьна теоретические вопросы:

·        Для чего предназначены вертикально-водотрубные котлы типа ДКВР?

·        Где используются паровые котлы типа ДКВР?

·        Укажите паропроизводительность  паровых котлов.

3.Сформулироватьвывод по проделанной практической работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

 

 

·        

Рис.1. Паровой котел ДКВР-6,5-13: I — топочная камера; 2— верхний барабан; 3 —манометр; 4— предохранительный клапан; 5— питательные трубопроводы; 6—сепарационное устройство; 7 — легкоплавкая пробка; 8 — камера догорания; 9 —перегородка; 10 — кипятильный пучок труб; 11 — трубопровод непрерывнойпродувки; 12 — обдувочное устройство; 13 — нижний барабан; 14 — трубопроводпериодической продувки; 15 — кирпичная стенка; 16 — коллектор

                Вертикально-водотрубныекотлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара стемпературой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости отрабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч. Котлы типа ДКВР являются унифицированными. Онипредставляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы с естественнойциркуляцией. По длине верхнего барабана котлы ДКВР имеют две модификации — сдлинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котловпаропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/чверхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми илииными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление. Для примера нарис. 7.17 приведено устройство котла ДКВР- 6,5-13. Два барабана котла — верхний2 и нижний 13 — изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр1 000 мм.Нижний барабан укорочен на размер топки. Котел имеет экранированнуютопочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубыкипятильного пучка выполнены из труб 0,51 х 2,5 мм. Топочная камера разделенакирпичной стенкой 15 на собственно топку и камеру догорания , устраняющуюопасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающуюпотери от химической неполноты сгорания. Ход движения продуктов горения топливав котлах разных типов схематично показан на рис. 7.18, а — в. Дымовые газы изтопки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступаютв камеру догорания (см. рис. 7.17). С помощью двух перегородок 9, шамотной(первая по ходу газов) и чугунной, внутри котла образуются два газохода, покоторым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективногопучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное слевой стороны в задней стене котла. Верхний барабан в передней части соединен сдвумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Однимконцом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены кколлекторам 0108x4 мм. В заднейчасти верхний барабан соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб,которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение трубкоридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях.Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб. Питательнаявода подается в котел по двум перфорированным (с боковыми отверстиями)питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускнымтрубам вода из барабана поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубампароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом дваконтура естественной циркуляции. Третий контур циркуляции образуют верхний инижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являютсятрубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.

 

 

Литература:Брюханов О. Н., Кузнецов В. А., «Газифицированныекотельные агрегаты»,  И: Инфра-М; 2020 г.

 

 

Практическаяработа №2.

Тема: «Устройствои принцип работы парового котла  типа  КВ-ГМ-10-150».

Цель: Изучитьустройство и принцип работы парового котла типа КВ— ГМ-10-150.

Задание:

1.    Изучить, зарисовать и описать схемупарового котла типа КВ-ГМ-10. Пояснить принципработы.

2.     Ответитьна теоретические вопросы:

— Для чего предназначены водогрейные газомазутные котлы типа КВ-ГМ?

-Укажитетехничсекие характеристики котла типа КВ-ГМ-10?

-Пояснитеработу газовоздушного тракта.

-Чемоборудуются котлы для удаления загрязнений и отложений с наружной поверхноститруб конвективной шахты котла?

 

3.Сформулироватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

 

Котлы водогрейные газомазутные КВ-ГМ-10-150, КБ-ГМ-20-150,КВ-ГМ-30-150 предназначены для нагрева воды систем теплоснабжения до 150 °С,выполнены в горизонтальной компоновке и имеют топочную камеру с горизонтальнымпотоком топочных газов и конвективную шахту, по которым топочные газы идутснизу вверх. Котлы поставляются двумя транспортабельными блоками, имеют одина­ковуюконструкцию и отличаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты.Ширина между осями труб боковых экранов составляет 2580 мм.

Рис 1.Продольный разрез водогрейного котла КВ-ГМ-10

Втабл.1 приведены технические характеристики, котлов КВ-ГМ-10.

Таблица 1–Технические  характеристики

Характеристика котла	КВ-ГМ-10
Теплопроизводительность, Гкал/ч,МВт	10/ 11,63
КПД, %: на газе / на мазуте	91,9/ 88,4
Расход топлива: газ, м/ч / мазут, кг/ч	1260/ 1220
Расход воды, т/ч	123,5
Радиационная поверхность, м2	53,6
Конвективная поверхность, м2	221,5
Температура уходящих газов: газ/мазут	185/ 230

Топочнаякамера (топочный блок) полностью экранирована трубами диаметром 60 х 3 ммс шагом 64 мм, которые образуют:

• левый и правый боковыеэкраны топки — вертикальные трубы, приваренные к нижним и верхним коллекторам;

• передний (фронтовой)экран — изогнутые трубы, которые экранируют фронт и под (низ) топки; трубыприварены к переднему (фронтовому) и дальнему (подовому) коллекторам; передний(фронто­вой) коллектор расположен ближе к поду, а над ним установлена горелка;

• промежуточный(поворотный) экран — вертикально-изогнутые трубы, установленные в два ряда,которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам и выполнены в видегазоплотного экрана; по­воротный экран не доходит до потолка топки, оставляяокно для прохода топочных газов из топки в ка­меру догорания.

Конвективныйблок (шахта) имеет:

• фестонный экран -вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллек­торам,причем в верхней части трубы выполнены в виде газоплотного цельносварногоэкрана, а в ниж­ней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон;фестонный экран является одновременно задним экраном топки;

• заднюю стенку -вертикальные трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам;

• левую и правую боковыестенки шахты — вертикальные стояки (трубы диметром 83 х 3,5 мм, ус­тановленныес шагом 128 мм), приваренные к верхним и нижним коллекторам, а в эти стояки вваренытри пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из трубдиаметром 28 х 3 мм.

На фронтовойстенке топки устанавливается одна газомазутная горелка РГМГ. Между промежуточ­ным(поворотным) экраном топки и фестонным экраном расположена камера догорания. Всоответст­вующих местах верхних и нижних коллекторов экранов топки и стенокконвективной шахты установ­лены заглушки (перегородки) для обеспечениямногоходового движения воды по трубам — вверх, вниз и гак далее. Для поддержанияскоростей движения в пределах 0,9… 1,9 м/с каждый тип котла имеет различноечисло ходов воды.

Трубы заднейстенки шахты имеют диаметр 60 х 3 мм и установлены с шагом 64 мм, а трубы фес»гонного экрана — диаметр 60 х 3 мм и установлены с шагом s =256 мм и S2 — 180 мм. Все коллекторы и перепускные трубы котлаимеют диаметр 219 х 10 мм. Все верхние коллекторы топки и конвективной шахтыимеют воздушники для выпуска воздуха (при заполнении котла водой), а нижние -спускные вентили.

Газовоздушныйтракт. Топливо и воздух подаются в горелку, а в топке образуется факелгорения. Теплота от топочных газов в топке передается всем экранным трубам(радиационным поверхностям на­грева), а от труб теплота передается воде,циркулирующей по экранам. Из топки, огибая сверху проме­жуточный (поворотный)газоплотный экран, топочные газы входят в камеру догорания, затем внизупроходят четырехрядный фестон, попадают в конвективную шахту, где теплотапередается воде, цирку­лирующей по пакетам секций (ширм) и, пройдя шахту снизувверх, топочные газы дымососом удаляют­ся в дымовую трубу и в атмосферу.

Для удалениязагрязнений и отложений с наружной поверхности труб конвективной шахты котлыоборудуются дробеочисткой, использующей чугунную дробь, которая подается вконвективную шахту.

Обратная сетеваявода с температурой 70 °С сетевым насосом подается в дальнюю (от фронта) частьнижнего коллектора левого бокового топочного экрана и распределяется по нему дозаглушки.

После рядаподъемно-опускных движений по левому боковому экрану вода из нижнего коллекторапо перепускной трубе переходит в фронтовой верхний коллектор переднего(фронтового) экрана.

Рис.2 Схема циркуляции воды в котле КВ-ГМ-10

По левой сторонефронтового и подового экрана вода поступает в нижний, дальнийколлектор, откуда после ряда подъемно-опускных движений по правой сторонеэкрана вновь возвращается в фронтовой верхний коллектор. По перепускной трубевода поступает в нижний коллектор правого бокового топочного экрана и послеряда подъемно-опускных движений по нему, из нижнего коллектора, по перепускнойтрубе, переходит в нижний коллектор поворотного (промежуточного) экрана. Послеряда подъемно-опускных движений по промежуточному экрану вода из нижнего коллектора,по перепускной трубе переходит в нижний коллектор фестонного экрана, проходитего, поднимаясь и опускаясь, и из верхнего коллектора фестонного экранапоступает в верхний коллектор правой боковой стены конвек­тивной шахты.

По стоякам иU-образным пакетам секций вода проходит сверху вниз правую боковую стенку шахтыи из нижнего коллектора переходит в нижний коллектор задней стены конвективнойшахты. После )яда подъемно-опускных движений из верхнего коллектора заднегоэкрана вода переходит в верхний коллектор левой боковой стены конвективнойшахты и, проходя по стоякам и U-образным ширмам :верху вниз,вода из нижнего коллектора с температурой 150°С идет в теплосеть.

 

 

Литература:БрюхановО. Н., Кузнецов В. А., «Газифицированные котельные агрегаты»,  И: Инфра-М; 2020г.

 

Практическаяработа №3.

Тема:«Изучение устройства и принципа работы водогрейных котлов серии ПТВМ».

Цель:Изучить устройство и принцип работы котлов серии ПТВМ.

Задание:

1.Ответитьна теоретические вопросы:

-Какрасшифровывается котел типа ПТВМ?

-Какова теплопроизводительность котловтипа ПТВМ?

-Каковатемпература воды на входе в котел в пиковом и основном режимах?

2.Зарисовать и описать схему устройства водогрейного котлаПТВМ-30. Пояснить принципработы.

3.Зарисовать и описать схему циркуляции воды котла ПТВМ-30.

4.Сформулироватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

 

Котлы данной серии выпускаются средней и большой теплопроизводительности,т.е. имеют мощность 30; 50 и 100 Гкал/ч (35; 58,5 и 117 МВт). Для их работыиспользуется газообразное и жидкое топливо, они могут иметь П-образнуюкомпоновку и башенную конструкцию. Давление воды на входе в котел 25 кгс/см².Температура воды на входе в котел в основном режиме 70 °C, в пиковом режиме 104°C. Температура воды на выходе 150 °C.

Пиковый теплофикационный водогрейный газомазутный котел ПТВМ-30теплопроизводительностью 30 Гкал/ч имеет П-образную компоновку и состоит из топочнойкамеры 5 (рис. 1), конвективной шахты и соединяющей их поворотной камеры

Рис.1. Пиковый теплофикационный водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М):

1 —дробеочистительное устройство; 2 — конвективная шахта; 3 — конвективнаяповерхность нагрева; 4 — газомазутная горелка; 5 — топочная камера; 6 —поворотная камера

 

Конвективная поверхность нагрева котла, выполненная из трубдиаметром 28 х 3 мм, состоит из двух пакетов. Змеевики конвективной частисобраны в ленты по шесть-семь штук, которые присоединены к вертикальнымстойкам.

Котел оборудован шестью газомазутными горелками, установленными потри встречно на каждой боковой стене топки. Диапазон регулирования нагрузкикотлов 30… 100% номинальной производительности. Регулирование производительностиосуществляется путем изменения числа работающих горелок. Для очистки внешнихповерхностей нагрева предусмотрено дробеочистительное устройство Дробьподнимается в верхний бункер с помощью пневмотранспорта от специальнойвоздуходувки.

Тяга в котле обеспечивается дымососом, а подача воздуха — двумявентиляторами.

Трубная система котла опирается на раму каркаса, Облегченнаяобмуровка котла общей толщиной 110 мм крепится непосредственно к экраннымтрубам. Водогрейный котел ПТВМ-30 (КВГМ-30-150М) имеет КПД 91 % при работе нагазе и 88 % при работе на мазуте.

Рис. 2. Схема циркуляции воды вводогрейном котле ПТВМ-30

Схемациркуляции воды в водогрейном котле ПТВМ-30 приведена на рис. 2.

 

 

Литература:БрюхановО. Н., Кузнецов В. А., «Газифицированные котельные агрегаты»,  И: Инфра-М; 2020г.

 

 

Практическаяработа №4.

Тема:«Определение количества котлоагрегатов котельной».

Цель:Научитьсяопределять количество котлоагрегатов котельной.

Задание:

1.Перечислитесоображения, которыми нужно руководствоваться при выборе числа котлов.

2.Согласно исходным данным определить количествокотлоагрегатов котельной.

№варианта	Суммарнаяпаропроизводительность, кг/с	Тип котла
1	18,991	КЕ-10-23
2	18,552	КЕ-10-13
3	17,994	КЕ-6,5-13
4	16,998	КЕ-6,5-13
5	18,995	КЕ-10-23
6	17,893	КЕ-6,5-13

 

3.Сформулироватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Выбираяколичество котлоагрегатов, устанавливаемых в котельной, условно принимаем, чтомаксимальная тепловая нагрузка котельной соответствуетсуммарнойпаропроизводительности всех котлоагрегатов. При выборе числа котлов следуетруководствоваться следующими соображениями:

1) числокотлов должно быть минимальным, но не меньше двух, причемодин из них резервный(может быть меньшей производительности);

2)устанавливаемые котлоагрегаты должны по возможности иметь одинаковуюноминальную паропроизводительность;

3) котлыдолжны обеспечивать генерацию острого пара требуемых потребителю параметров –давления и температуры.

Можетоказаться, что один из котлоагрегатов будет недогружен, в этом случаеонявляется резервным.

В даннойпрактической работе используются котельные агрегаты типа КЕ, которыеимеютноминальную паропроизводительность D_ка, кг/с, согласно таблице 1.

Марка котла	КЕ-2,5-13	КЕ-4,0-13	КЕ-6,5-13	КЕ-10-13	КЕ-10-23
Dка , кг/с	0,695	1,11	1,80	2,78	2,78

 

Выбираемкотлы типа КЕ-_-_. Это котлы с естественной циркуляцией(буква Е)паропроизводительностью____ пара давлением ___ат (___ кгс/см²).Количество котлоагрегатов Z в котельной определяется по их суммарнойпаропроизводительности:

Z=Int (D_сум/D_ка)+1, шт

D_сум— суммарнаяпроизводительность котельной, кг/с; D_ка— номинальнаяпроизводительность котельного агрегата,кг/с.

 

 

Литература:Шестаков И.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемыпромышленно-отопительной котельной: Методические указания и задания к курсовомупроекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019 — 83 с.

 

 

Практическаяработа №5.

Тема:«Расчет площадейограждающих поверхностей топки котла ДКВр-10».

Цель: Научитьсявыполнять ограждающихповерхностей топки котла ДКВр-10.

Задание:

1.Ответить на теоретическиевопросы:

-Что называетсятопкой?

-Укажитеклассификацию топок.

-Какимихарактеристиками оценивается экономичность работы топок?

2.В соответствии с типовойобмуровкой топки котла ДКВР-10, которая показана на рис.1, необходимоподсчитать площади ограждающих её поверхностей, включая поворотную камеру.Внутренняя ширина котла равна 2810 мм.

Рис.1

 

3.    Сформулироватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

 

Топкой или топочным устройством называется частькотла, предназначенная для сжигания топлива с целью преобразования егохимической энергии в тепло. Это может быть камера с колосниками или без них,зольник, устройство для подачи топлива и воздуха и для удаления шлака. Топкадолжна обеспечить полное и устойчивое сгорание топлива с малыми потерями тепла.В топке происходит теплоотдача излучением (радиацией) к экранам.

По способам сжиганиятоплива топки подразделяются на слоевые и камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого кускового топлива, камерные -для сжигания пылевидного, твердого, жидкого и газообразного топлива. В слоевыхтопках твердое топливо сжигается на колосниковой решетке.

В зависимости отрасположения топки по отношению к котлу различают внутренние, нижние ивыносные топки.

Внутренними топками называются топки, которые полностью или почти полностьюограничены поверхностями нагрева, которые воспринимают значительную частьизлучаемого тепла. Во внутренних топках успешно сжигается высококалорийноетопливо — природный газ и мазут.

Нижними топками называются топки, которые находятся под котлами, главнымобразом горизонтально-водотрубными и вертикально-цилиндрическими. В этих топкахможно сжигать топливо всех видов, за исключением очень влажных.

Выносные топки применяются для сжигания твердого топлива с большой влагой(дрова, торф) и размещаются впереди котла.

Все слоевые топки поспособу загрузки топлива и обслуживания подразделяются на ручные,полумеханические и механические.

В камерных топках отсутствует колосниковая решетка. Топочный объемпредставляет собой призматическую камеру, близкую к параллелепипеду.

В котлах экономическиоптимальной температурой продуктов сгорания на выходе из топки является:

• при сжигании зольных пород (торф, сланец) 950-1000 ° С;
• каменные угли и антрациты 1100-1200 ⁰ С;
• жидкое и газообразное топливо 950-1200 ° С.

Экономичность работытопок оценивается рядом характеристик,которые зависят от типа топок, марки исорта топлива, способа его сжигания. К ним относятся:

• • нагрузка или тепловая мощность — это количество тепла, которое образуется при сжигании определенного количества топлива за единицу времени (МДж/с или МВт);
• • объемная тепловая нагрузка топки — это отношение нагрузки к активному объему топочной камеры, для различных топок она равна 0,18-0,35 МВт/м³
• • потери тепла (химический и механический недожог, потери в окружающую среду).

Ручная топка служит для сжигания твердого топлива в котлах малойпроизводительности (мощности).

Для тепловых расчётов  необходимо знать площадиограждающих поверхностей топки. 

Площади ограждающих поверхностей топки, представлены следующимиформулами:

1.    Площадь боковыхстен:

F_{бок. ст.}=2((a∙b)+(a∙b)+( a∙b)+ (a∙b)), м²

2.    Площадь переднейстены:

F_фр.ст= a∙h, м²

3.    Площадь заднейстены:

F_зад.ст= a∙h, м²

4.    Площадь двухстен поворотной камеры:

F_ст.п.к=2(а∙h_{повр. к}),м²

5.    Площадь потолка(включая поворотную камеру):

F_пот.= a∙h_пот. , м²

6.    Площадь податопки и поворотной камеры:

F_под.=(a∙b_под.)+(a∙b _под.)

7.    Общая площадьограждающих поверхностей:

F_ОБЩ.=F_{бок. ст.}+ F_фр.ст.+F_ст.п.к +F_пот.+F_под.,м²

 

Литература: Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. М.:Стройиздат., 2019 г. 248с.

 

 

Практическаяработа №6.

Тема:«Определениеэнтальпий продуктов сгорания и воздуха».

Цель:Научитьсяопределять энтальпии продуктов сгорания  и воздуха.

Задание:

1.Ответитьна теоретические вопросы:

-Чтоназывается энтальпией?

-Гдеудобно пользоваться энтальпией?

-Чтонеобходимо знать для определения энтальпии?

-Вчем измеряется энтальпия?

2.Согласно исходным данным сделать расчет энтальпий теоретических объемов воздухаи продуктов сгорания:

№варианта	Теоретический объем воздуха	Теоретические объемы продуктов полного сгорания
		N2	RO2	H2O
1	6,971	5,550	1,170	0,747
2	6,975	5,570	1,173	0,745
3	6,899	5,520	1,175	0,738
4	6,892	5,510	1,181	0,735
5	6,799	5,568	1,172	0,752
6	6,973	5,535	1,174	0,754

3.Сформулировать вывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Энтальпией продуктов сгорания I называетсяколичество теплоты, которое надо сообщить этим продуктам, чтобы нагреть их припостоянном давлении от 0 до t°С. Соответственно, если продукты сгорания охладить, то ониотдадут теплоту. 

Энтальпией газов удобно пользоваться в тепловых расче­тах котлов,когда необходимо определить количество теплоты, Qкоторое газы, охлаждаясь,отдаютповерхностям нагрева. Энтальпию газов I относят к количествупродуктов сгорания, образую­щихся от сгорания 1 кг топлива, поэтому размерностьэнтальпии Дж/кг или МДж/кг.

Дляопределения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать  их состав и объем, атакже температуру, которая различна для вариантов с экономайзером и без него.Значения энтальпии 1 м³ для газов, входящих в продукты сгораниятоплива и для влажного воздуха в зависимости от их температуры, приведены втаблице 1.

t, 0C	Энтальпия газов I, КДж/м3
	(c∙t)RO2	(c∙t)N2	(c∙t)H2O	(c∙t)в
100	170	130	151	132
200	353	260	305	267
300	560	392	463	403
400	773	527	627	542
Примечание: Энтальпии газов при промежуточных температурах определяются методом линейной интерполяции

Энтальпиятеоретического объема воздуха I^о_в , кДж/кг и энтальпиятеоретического объема продуктов сгорания (дымовых газов) I^о_г, кДж/кг, при температуреt, отнесенные к одному килограмму топлива,определяется по формулам:

I⁰_в=V^о_в(с∙t), kДж/кг

I⁰_г=V^о_RO2∙(с∙t)_RO2+ V^о_N2∙(с∙t)_N2+ V^о_H2O∙(с∙t)_H2O, kДж/кг

Энтальпия действительногообъема продуктов сгорания определяется с учетом коэффициента избытка воздуха в уходящихгазах:

I_г=I⁰_г+(α_ух-1)∙I⁰_в, kДж/кг.

 

Литература: Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. М.:Стройиздат., 2019 г. 248с.

 

 

Практическаяработа №7.

Тема: «Расчетрасхода химически очищенной воды».

Цель: Научитьсяопределять расход химически очищенной воды.

Задание:

1.Ответитьна теоретические вопросы:

-укажите физико-химические показателикачества воды?

-почему очищать воду химически?

2.Произвести расчет расход химически очищенной воды:

№варианта	Потери сетевой воды в теплосети,	Потери с продувочной водой	Ориентировочный суммарный расход свежего пара котель- ной в первом приближении равен Dсум, кг/с	Расход острого пара для технологических нужд: Dт, кг/с.
1				9,53
2				9,51
3				9,48

 

3.Сформулировать вывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Общееколичество дополнительной воды, которую необходимо добавлять в схему из блокахимводоочистки (ХВО) для восполнения потерь рабочей среды в котельной, равносумме потерь воды и пара в котельной, у технологических потребителей и втепловой сети.

1) Потери от утечек свежегопара внутри котельной, кг/с:

2) Потери спродувочной водой

W_р=_____.

3) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены толькопри расчете деаэратора. Предварительно примем D_вып = 0,05 кг/с.

4) Потери сетевойводы в теплосети

W_тс=_________.

5) Потериконденсата пара у технологических потребителей

В случае отсутствиявозврата конденсата W₂ = D_т .

Общее количествонеобходимой в схеме добавочной химически очищенной воды равно, кг/с

Дляопределения требуемого расхода сырой воды, поступающей в блок

химводоочистки, необходимоучесть дополнительное количество воды на взрыхление катионита, его регенерацию,отмывку и прочие нужды водоподготовки. Эту дополнительную воду обычно учитываюткоэффициентом К =1,10 ¸1,25 . В практической работе рекомендуется принимать К=1,20 .

Получаем, что необходимый расход сырой добавочной воды равен

W_св= К ×W_хво, кг/с

РасходW_хо удаляемой из блока химводоочистки промывочной воды равен

W_хо= W_св – W_хво, кг/с.

 

 

 

Литература:ШестаковИ.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

 

 

 

Практическая работа №8

Тема:  Расчет установки натрий-катионирования.

Цель: Научиться выполнять расчет натрий-катионирования.

Задание:

1.     Ответитьна теоретические вопросы:

—Какиематериалы используют в качестве нерастворимых фильтрующих материалов?

-Как можно осуществлять умягчение воды путем натрий-катионирования?

— Укажите недостатки одноступенчатогокатионирования.

— Как определяется число ступеней катионирования?

-Каковы исходные данные для расчета натрий-катионитовых фильтров?

2.Рассчитатьсистемуумягченияводыприпомощинатрий-катионовых

фильтров,согласно исходным данным:

            -расход сетевой воды составляетQ_СЕТ-=240 м3/ч

            -тепловаянагрузка на технологические нужды составляетФтн=320000Вт

            -общаяжесткость исходной воды Ж₀=12мг-экв/дм3

            -жесткостьфильтрата Ж_ф=0,2мг-экв/дм3

            -обменнаяспособность катионита Е^Na_р= 570г-экв/м3

            -плотностьподпиточной воды — ρ_пп=988мкг

            -температураконденсата t_г=70⁰С

            -температураподпиточной (холодной) воды t_х=15⁰С

3.Сформулирватьвывод по проделанной работе.

 

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Ионитныеметоды обработки некоторых практически нерастворимых в воде материалов вступатьв ионный обмен с растворенными в воде солями. Нерастворимые в воде материалысорбируют из обрабатываемой эквивалентное количество других ионов, которымиионит периодически насыщается при регенерации.

В качественерастворимых фильтрующих материалов используют катиониты и аниониты.

Примечание:Катиониты — это материалы, способные обменивать катионы (положительнозаряженные частицы). Аниониты — это материалы, способные обмениватьотрицательно заряженные частицы- анионы.

         Умягчение воды путем натрий-катионированияможно осуществлять либо по одноступенчатой схеме, либо по двухступенчатой –последовательно фильтрование через фильтр первой, и затем второй ступени.

Схемаодноступенчатогокатионирования недостатки:

1 Получениефильтра с жесткостью до 0,1 мг-экв/дм³ возможно при умягчении воды сжесткостью не более 7 мг-экв/дм³

2Практически невозможно получение глубокого умягчения воды с остаточнойжесткостью 0,013-0,02 мг-экв/дм;

3 Высокийрасход соли на регенерацию фильтров.

Придвухступенчатомкатионировании перечисленные недостатки устраняются.

Числоступеней катионирования определяется требованиями к качеству умягчаемой воды.Например, приготовление воды для паровых котлов, когда требуется глубокоеумягчение, осуществляется путем двухступенчатогонатрий-катионирования: длятепловых сетей, когда требуется снижение толькокарбонатной жесткости до 0,7мг-экв/дм³ одноступенчатого натрий катионирования с отключениемфильтра не регенерацию при общей жесткости фильтрата 0,1-0,2 мг-экв/дм³.

Количествонатрий-катионовых фильтров первой установка работает круглосуточно, принимаетсяне менее двух.

Исходнымиданными для расчета натрий-катионитовых фильтров

являются:

1.производительность;

2.общаяжесткость воды, поступающей на фильтры;

3.остаточнаяжесткость фильтрата.

1.                Определяемпроизводительность подпиточных насосов

2.                Определяемрасчетный расход исходной воды

3.                Определяемдиаметр фильтра из выражений

         где а— количество работающих фильтров;ω_н,ω_м-соответственно нормальная и максимальнаяскоростифильтрования. Рекомендуемыезначения скоростей фильтрования приведеныв табл.1.

            Таблица1.Рекомендуемыезначенияскоростейфильтрования, м/ч

         4.Определяем диаметр фильтра.

         Полученное значение диаметраокругляют до ближайшегостандартного (см. табл. П1Приложения). Затем Определяемфактическуюплощадь фильтрования натрий-катионовых фильтров

         5.Определяем числорегенераций каждого фильтра в сутки

         где Ж₀-жесткостьводы,поступающей нафильтры; Нсл- высота слоя катионита, принимается по даннымтаблицы П1приложения;

         6.Расход поваренной соли на1 регенерацию определяется по формуле

            гдеqc–удельныйрасходсолинарегенерацию, г/г-эквобменнойспособностикатионита.Принимается в зависимостиотжесткостиисходнойводы и жесткостифильтратапокривымна рисунке П1 приложения.

         7.Определяем расходтехнической соли на регенерацию фильтров

         где 93-содержание NaClвтехнической соли, %.

         8.Определяем расход воды нарегенерацию натрий катионового фильтра

            гдеQвзр–расходводынавзрыхляющуюпромывку;Qр.р.– расходводынаприготовлениерегенерационногораствора;Qот–расходводынаотмывкукатионита от продуктов регенерации.

            9.Расходводынавзрыхляющуюпромывкубудетравен

         где i- интенсивностьвзрыхляющей промывки фильтров, i=tвзр—продолжительностьвзрыхляющей промывки, tвзр=30мин.

            10.Расходводы на приготовление регенерационного раствора будет равен

            где b— концентрациярегенерационного раствора, %, b=5-8%;ρр.р.-плотностьрегенерационного раствора, т/м3,ρр.р=1,061т/м³.

            11.Расходводынаотмывку катионита отпродуктов регенерацииопределяется как

            гдеqот–удельныйрасходводынаотмывкукатионита, м3/м3,qот=4-6м³/м³.

            12.Среднечасовойрасходводы насобственные нужды натрий-катионовыхфильтров, м3/ч,определяется по формуле

13.Времярегенерациинатрий-катионового фильтра определяется как

            гдеtвзр–времявзрыхляющейпромывки,мин, tвзр=30мин;tр.р.– времяпропускарегенерационногорастворачерезфильтр, минtот–времяотмывки фильтра от продуктов регенерации.

14.Времяпропуска регенерационного раствора через фильтр будет равно

            гдеωр.р.– скоростьпропускарегенерационногораствора, м/ч, ωр.р.=3-4м/ч.

         15.Времяотмывкифильтраотпродуктоврегенерациибудетравно

            гдеωот–скоростьпропускарегенерационногораствора, м/ч, ωот=6-8

м/ч.

            16. Межрегенерационныйпериодработыфильтраопределяетсяпо

формуле

 

Литература:Токарева, А.Н. Расчетсистемводоподготовкикотельных установок на базенатрий–катионовых фильтров [Электронный ресурс]:методические указания/ А.Н. Токарева, С.В. Панченко, М.С. Демченко.– Зерноград: Азово—Черноморский инженерный институт ФГБОУВОДонской ГАУ, 2021. – 20 с.– Режим доступа: Локальная сетьБиблиотеки Азово—Черноморскогоинженерногоинститута ФГБОУ ВО Донской ГАУ.

 

 

Практическая работа №9

Тема: «Определение суммарногорасхода  деаэрируемой воды и количество выпара».

Цель: Научиться определять суммарныйрасхода  деаэрируемой воды и количество выпара.

Задание:

1.     Ответитьна теоретические вопросы:

-для чего применяюттермические деаэраторы?

-какие могут быть деаэраторы?

-что называетсятермической деаэрацией?

-что является цельюдеаэрации?

—Какое явление лежит в основе процесса термической деаэрации?

2.Согласно исходнымданным определить суммарныйрасходдеаэрируемойводы иколичествовыпара:

           

№варианта	Суммарный расход смеси Wсм, которая поступаетвконденсатный бак,	Необходимыйрасходредуцированногопара в подогревательсыройводы, Dсв, кг/с	Необходимыйрасход Паранаподогревсетевойводы,Dб, кг/с
1	13,4	0,219	7,004
2	13,5	0,222	7,000
3	13,6	0,225	6,899
4	13,45	0,227	6,995
5	13,43	0,218	6,992
6	13,8	0,220	6,898

 

3.Сформулирватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

         Для удаления растворенных вводе газов применяют смешивающие термические деаэраторы. Вобщемслучаеонимогутбыть атмосферного типа с давлением в колонке 0,11…0,13 МПа,повышенногодавлениядо 0,59 МПа и вакуумные  с давлением ниже атмосферного (т.е.меньше 0,1 МПа). В данной практической работе применен смешивающий термическийдеаэратор атмосферного типа с давлением р 0,117 2 =МПа. Под термической деаэрацией воды понимают процесс удаленияизнеёрастворенных в нейгазовпринагревеводыдотемпературынасыщения, соответствующейдавлениюв деаэраторнойколонке. Целью деаэрации являетсяудаление из воды входящих всоставвоздухакоррозионно-активныхгазов (кислорода, углекислогогаза),вызывающихкоррозиюметаллаоборудования. Подогрев воды, поступающей в деаэратор,дотемператрынасыщения t2 =ts(p2)= 104,06 °C осуществляетсяподаваемым в деаэратор редуцированным паром срасходом Dд. Восновепроцессатермической деаэрации лежит явление резкогоуменьшения почти донуля растворяющейспособностиводыдлягазовпоследостиженииводысостояниянасыщения.

         Поэтомупоследостиженияводойсостояниянасыщенияранеерастворенныев нейгазы стремятся изнеёвыйти.Вода и конденсатподаются вдеаэрационнуюколонкудеаэраторасверху и стекаютвнизчерезмножествотарелок илистов, а греющийпарподаетсяснизуколонки и, поднимаясь в противотокевверх,нагреваетводудонасыщения,самприэтомпочтиполностьюконденсируясь.Деаэрированнаявода иконденсатгреющегопарастекаютизколонкивниз, в аккумулирующийбак. Для ускоренияпроцесса деаэрациии удаления газов через поверхностьжидкости в листах итарелкахвыполняютотверстия, и водастекаетмножествоммелкихструек и капель сбольшойповерхностью контакта воды и пара.

         Выделяющиеся из деаэрируемойводы газывместе с остатком греющего пара называются выпаром.Выпарудаляетсяиздеаэраторнойколонкидеаэраторачерезверхнийштуцер, азатемсбрасываются в бак-барботерсразуиличерезпаровойподогреватель –охладительвыпара,утилизирующийтеплотуконденсацииостаточногопара в выпаре.РасходостаточногопараDвыппоимеющимсяопытнымданнымЦКТИ составляет 2 ÷ 4 кг на 1 тоннудеаэрируемойводы. В практической работеследует принять D_вып= 0,003×W_Σ, где W_Σ -суммарный расход поступающих в деаэратор потоков воды и конденсата.

         Энтальпия выпара принимаетсяравной энтальпии сухого насыщенного парапри давлении в деаэраторе: hвып=h’’₂ . Деаэрированнаявода с расходом Wдизбакадеаэратораподается питательным насосом (ПН) в котлоагрегаты.

         При расчете деаэраторанеизвестными и искомыми величинами являютсянеобходимый расход пара надеаэраторDдирасходзабираемойизнегодеаэрированнойводы Wд.Этивеличиныопределяютсяприсовместномрешенииуравнениймассового и тепловогобаланса деаэратора.

                                    Уточнениепринятоговыпара:

D_вып=0,003·W_Σ,кг/с

Суммарный расходдеаэрируемой воды

W_Σ=W_см+D_св+D_б,кг/с

         D_св— необходимый расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды, кг/с; D_б-необходимыйрасходпара на подогрев сетевой воды,кг/с.

 

 

Литература:ШестаковИ.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

 

 

 

Практическая работа №10

Тема: «Аэродинамический расчет дымовой трубы».

Цель: Научиться выполнять аэродинамический расчет дымовой трубы.

Задание:

1.     Ответитьна теоретические вопросы:

-Что называется дымовойтрубой?

-Какие виды дымовых трубвы знаете?

-Как определяют высотудымовой трубы?

2.     Согласноисходным данным выполнить аэродинамический расчет дымовой трубы.

№	Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1.	Суммарная мощность котельной	Q	кВт	900
2.	Расчетная температура наружного воздуха	TВ	0С	10
3.	Температура отводимых газов max	TГ	0С	190
4.	Температура воздуха, окружающего дымоход	TОВ	0С	-26
5.	Коэффициент теплопередачи  стенок дымохода	K	кВт/м3·0С	2,9
6.	Высота трубы	H	м	30
7.	Длина горизонтального участка	L	м	3
8.	Скорость ветра в теплый период	Wв	м/с	20
9.	Коэф. трения для газохода	λ		0,02
10.	Аэрод. коэффициент помещения	a		0,025
11.	КПД котельной установки	η		0,93
12.	Диаметр горизонтального участка	Dг	м	0,35
13.	Диаметр вертикальной трубы	Dт	м	0,35
14.	Коэффициент избытка воздуха горелки	ɑ		1,2
15.	Объемная теплоемкость дымовых газов	c	кВт/м3·0С	5,018
16.	Низшая теплота сгорания	Q	Ккал/м3	8000

3.    Сформулироватьвывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Дымовая труба– конструкция, предназначенная для отвода и рассеивания в атмосфере продуктовсгорания топлива. Без грамотно спроектированной и установленной трубыневозможна правильная работа котельной.

Кроме того,дымоотвод  центрального и автономного отопления  создает естественнуютягу. Тяга возникает за счет разницы температур горячих газов внутри трубы инаружного воздуха.

В случае, если конструкция дымохода не соответствуеттехническим требованиям, сажа, пепел, дым, копоть оседаютна стенках канала, забивают его и  затрудняют отвод газов. Избежать данной ситуацииможно только соблюдая все нормы и правила устройства промышленных дымоходов.

Виды дымовых труб:

-кирпичная;

-стальная;

— Железобетонные;

— Железобетонные и кирпичные трубы.

Как было сказано выше — трубы для дымоотводов котельныхизготавливают из разных материалов. Трубы из кирпича или железобетона имеют общее конструктивное решение. А вот стальные – различаются на несколькотипов.

 

 

 

 

 

 

 

Типы конструкцийдымоходов:

·        Колонные, классические. Самыйпопулярный тип. Представляет собой колонну из стали с залитым в фундаментцоколем.

·        Усиленные фермами.Используются для крупных промышленных котельных и ТЭЦ. Здесь ферма —металлическое сооружение из продольных и поперечных стержней – стыкуется санкерной корзиной и поддерживает дымоход большого диаметра и массы ввертикальном положении;

·        Бескаркасные (упрощенные).Пример такой конструкции можно встретить в любом частном доме, оборудованномпечью или отопительным котлом. Этот вариант отличается простотой в сборке инизкой стоимостью,   состоит из самого дымоотвода и боровка-элемента,соединяющего  его  с камином или печью.

·        Конструкции мачтового типа.Отличаются самой большой высотой и устанавливаются обычно в черте города. Стволдымохода крепят к каркасу – колонне, усиленной металлическими растяжками;

·        Встроенные. Выполняются встене дома, чаще всего со стороны фасада. Роль поддерживающего каркаса ифундамента выполняет стена здания. Дымопровод крепится к каркасы специальнымикронштейнами.

Срок службы дымовойтрубы зависит от материала, из которого он выполнен.

·        Железобетонные трубы приправильной эксплуатации прослужат не менее 50лет;

·        Кирпичные — самыедолговечные. «Живут» до 100лет;

·        Металлические. Изделия с самыммаленьким сроком службы. В зависимости от условий эксплуатации и наличиивнутренней защиты он составляет 10-30лет.

·        Железобетонные и кирпичныетрубы получили широкое распространение для отвода как обычных, так иагрессивных газов.

В основе расчетов дымоотводов котельных лежат показатели ветровойнагрузки и вид тяги. Любая, даже самая маленькая ошибка приведет к сбою вработе всей системы. Высота трубы обычно определяется при естественной тяге, азатем проверяется по коэффициенту скорости рассеивания вредных газов. Величинаэтого коэффициента зависит от метеорологических особенностей  и рельефаместности, температуры исходящих газов и скорости потока воздушных масс.

Высотудымохода, необходимую для обеспечения необходимой  естественной тяги,определяют  равенством силы тяги и суммы сопротивлений газов проходящих по газоходам котла и  дымоходу, кгс/м².

Аэродинамическийрасчет дымовой трубы выполняется  с помощью следующих расчетов:

1.    Расход топлива котельной:

G=, м³/ч

2.           Удельная потребность в воздухедля горения:

V_в⁼ , м³/м³

 

3.                Удельный объем продуктовсгорания:

V_пс=V_в·ɑ, м³/м³

4.                Нормативный объем продуктовсгорания:

V_н.пс=G· V_пс, м³/ч

5.                    Остывание дымовых газов, ⁰С/м³:

 

6.    Средняя температура дымовыхгазов, ⁰С:

7.Фактический секундный объемпродуктов сгорания:

8.    Скорость газа на вертикальномучастке, м/с:

9.    Скорость газа нагоризонтальном участке, м/с:

10. Удельный вес газов нагоризонтальном участке:

11.Удельный вес газов навертикальном участке:

12.Коэффициенты местныхсопротивлений:

вид	Внез. сужение	Внез. расширение	Поворот 900	Расшир. Поворот 900	Тяго прерыв	тройник		Выход из трубы
						проход	поворот
КМС	0,3	0,43	0,9	1,2	0,5	0,5	1,5	1,5
Кол-во на гор.участке	0	0	1	0	1	0	1	0
Кол-во на вер.участке	0	0	0	0	0	0	0	1

 

13.Потери давления на горизонтальном участке, мм.в.ст.:

 

14.Потери давления на вертикальном участке, мм.в.ст.:

 

 

 

15. Полное аэродинамическое сопротивление газового тракта,мм.в.ст.: Δр=Δр_гор.+Δр_верт.

16. Самотяга дымовой трубыкг/м²:

17. Вывод:самотяга газового тракта превышает аэродинамическое сопротивление на:_________.

 

 

 

Литература:ШестаковИ.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

 

 

 

Практическая работа №11

Тема:«Расчеттеплового баланса котлоагрегата»

Цель:Научиться выполнять расчет теплового баланса котлоагрегата.

Задание:

1.Ответить на теоретическиевопросы:

-Чтоназывается тепловым балансом котельного агрегата?

-Для чегосоставляется тепловой баланс котельного агрегата?

—Укажите уравнение теплового баланса котлоагрегата на единицу (килограмм)сгоревшего топлива?

2.    Согласно исходным даннымвыполнить расчет тепловогокотлоаргата:

№варианта	Тип расчета	Вид топлива	Температура холодного воздуха	Низшая теплота сгорания	Марка котлоагрегата
1	с установкой экономайзером	каменный уголь	25	25 МДж/кг	КЕ-4-13
2	без установки экономайзера	Природный газ	20	36МДж/м3	КЕ-10-23
3	с установкой экономайзером	бурый уголь	24	26 МДж/кг	КЕ-2,5-13

 

3.     Сформулировать вывод по проделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

Тепловой баланссоставляется для определения расхода топлива и КПД котлоагрегата приустановившемся тепловом состоянии (режиме работы) котла. Уравнение тепловогобаланса котлоагрегата на единицу (килограмм) сгоревшего топлива имеет вид

где Q^p_p–располагаемая теплота, поступившая в топку котлоагрегата, кДж/кг; Q₁– теплота, полезно использованная на парообразование, кДж/кг;

Q₂ – потеритеплоты с уходящими газами, кДж/кг; Q₃ – потери теплоты отхимической неполноты сгорания, кДж/кг; Q₄ – потери теплоты отмеханической неполноты сгорания, кДж/кг; Q₅ – потери теплоты вокружающую среду, кДж/кг; Q₆ – потери теплоты с физическим тепломудаляемых шлаков, кДж/кг.

В данной практическойработе в располагаемой теплоте не учитывается теплота горячего воздуха,подаваемого в топку и подогретого вне котлоагрегата, а также тепло паровогодутья, затраты теплоты на размораживание смерзшегося топлива и т.д. Поэтомуможно считать, что располагаемая теплота равна низшей теплоте сгорания топливаQ^p_p= Q ^p_н, кДж/кг.

Приняв располагаемуютеплоту Q^p_p за 100 %, выражение  можно записать в другомвиде:

где–относительная величина (доля) i-х тепловых потерь, %.

         Если известны все потери теплотыв котлоагрегате, то его коэффициент полезного действия (КПД) бруттоопределяется выражением

            Рассмотрим методику расчетасоставляющих тепловых потерь котлоагрегата. Потери теплоты с уходящими газами

         где I^о_хв— энтальпия теоретического объема воздуха, подаваемого в топку. В даннойпрактической  температуру холодного воздуха следует принять равной tхв=tхво(неследуетискать смысловую связь между этими температурами). Объемная теплоемкостьвоздуха в интервале температур 0…100 °С составляет примерно схв=1,3кДж/(м³×К).Энтальпия теоретического объема воздуха равна

            В связи с тем, что объемы продуктовсгорания рассчитываются в предположении полного сгорания топлива, в уравнениевведена поправка на величину q₄ –долю тепловых потерь отмеханической неполноты сгорания.

Потери тепла от химической неполнотысгорания (недожога) q3 возникают

вследствие неполного сгорания горючихгазов и летучих и принимаются по данным таблицы 5 в зависимости от вида топливаи метода сжигания, согласно характеристикам топочных устройств.

         Потеря тепла от механическойнеполноты сгорания (недожога) q4 возникают вследствие провала или уноса частицтвердого топлива с уходящими газами инедожога топлива в шлаках. Значениеотносительных потерь тепла q₄ также можно принять по таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики тепловыхпотерь слоевых и камерных топок

            Потери тепла котлоагрегатом вокружающую среду q5 в практическойработе могут быть найдены для котлоагрегатов типа КЕ по таблице 2.

Таблица 2 – Потери теплакотлоагрегатами КЕ в окружающую среду

         Потерями теплоты q₆с физическим теплом удаляемых из топки горячихшлаков в курсовом проекте можнопренебречь (q₆ = 0 %).

         После нахождения значенийвсех потерь определяется КПД котлоагрегатабрутто ƞ^бр_каи расход подаваемого в котел топлива по уравнению

         С учетом потерь отмеханического недожога q₄ расчетный расход полностью сгоревшего втопке твердого топлива (угля) составит

 

 

Литература:ШестаковИ.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

 

 

Практическая работа №12

Тема:«Тепловойрасчет экономайзера»

Цель: Научиться выполнять тепловой расчет экономайзера.

Задание:

1.     Ответитьна теоретические вопросы:

-Что называетсяэкономайзером?

-Какие виды экономайзероввы знаете?

-Какие исходные данныенеобходимы для расчета экономайзера?

2. Выполнить тепловойрасчет экономайзера.

Исходныеданные:

№варианта	Температура питательной воды перед экономайзером и после tпв1, tпв2,°С	Температура уходящих газов перед экономайзером,tух1, °С	Температура уходящих газов после экономайзера: tух2, °С
1	tпв1=tпв2=104,1	295	175
2	tпв1=tпв2=105	298	176
3	tпв1=tпв2=104,5	296	175,5

 

3.Сформулировать вывод попроделанной работе.

 

Теоретический материал для выполнения практическойработы

            Водяной экономайзер представляетсобой поверхностный рекуперативный теплообменник и используется для подогревапитательной воды перед подачей ее в барабан котла за счет теплоты уходящихгазов. При этом снижается температура уходящих газов и потери теплоты с ними,но в то же время несколько увеличиваются потери теплоты в окружающую среду иподсосы воздуха в газоходе в районе экономайзера. Присосы воздуха в газоходе нетолько снижают КПД котла ƞ^бр_ка, нои вызывают значительноеповышение расхода электроэнергии на собственные нужды (на привод дымососа).

Исходными данными длярасчета водяного экономайзера являются:

         1) температура питательнойводы перед экономайзером t_пв1, °С, которую считаем равной температуредеаэрированной воды (повышением температуры в питательном насосе ПНпренебрегаем): t_пв1 = t_s (р₂) = t₂

         2) температура уходящихгазов перед экономайзером: t_ух1, °С;

         3) температура уходящихгазов после экономайзера: t_ух2, С.

         Тепловым расчетомэкономайзера определяются:

         1) температура питательнойводы после экономайзера: t_пв2, С;

         2) площадь теплопередающейповерхности нагрева экономайзера F_э, м².

         Теплота, отдаваемая газовымпотоком (уходящие газы и присосанный извневоздух) питательной воде, называетсятепловосприятием экономайзера. Она определяется из уравнения теплового балансас учетом тепловых потерь

         где Q^’_э=Q^б₂—Q^с₂=Q^р_р·(Q^б₂—Q^с₂)-теплота,отдаваемая газовым потоком;φ–коэффициент сохранения тепла газового потока, который учитывает тепловые потериQ^э5, кДж/кг, в окружающую среду в экономайзере. Они равны

Коэффициент сохранениятепла

            Затем определяется энтальпияпитательной воды, выходящей из экономайзера в барабан котла

         где h_пв1=h_пв=h^‘₂– энтальпия питательной воды, поступающей из деаэратора после насоса ПН вэкономайзер (т.е. увеличением энтальпии при сжатии воды вПН пренебрегаем),кДж/кг.

            Если энтальпия воды после водяногоэкономайзера меньше энтальпии воды в состоянии насыщения при действующем посленасоса давлении р₁, т.е. выполняется условиеh_пв1<h₁^’<h^’(p₁),то экономайзер является некипящим. В этом случаетемпература воды послеэкономайзера определяется по её энтальпии

         Еслиже энтальпия воды после экономайзера больше или равна энтальпии воды всостоянии насыщения при давлении р1,т.е. h пв2≥h’₁= h’(p₁), то водяной экономайзер является кипящим. В этом случае tпв2=ts(p1)= t1 и применяютсятолькостальные змеевиковые экономайзеры. Паросодержание (степень сухости) водынавыходе кипящего экономайзера

         Затемопределяется площадь F_э поверхности нагрева экономайзера

     где k_э– коэффициент теплопередачи в экономайзере, кВт/(м²×К);

∆t_э – среднийтемпературный напор теплопередачи, °С.

         В ребристых чугунныхэкономайзерах скорость продуктов сгорания обычно составляет 6…8 м/с. Значениекоэффициентов теплопередачи при этих скоростях составляет 0,0155…0,0215 кВт/(м²×К)

     Среднийтемпературный напор в экономайзере

     где ∆t_б– разность температур теплоносителей (уходящие газы – питательная вода) на томконце поверхности, где она наибольшая, °С; ∆t_м – разность температуртеплоносителей на том конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

     При любыхзначениях температур при прочих равных условиях наибольший температурный напор ∆tэдостигаетсяпри использовании противоточной схемы движения сред и наименьший – припрямотоке, в связи с чем рекомендуется применение противоточной схемы.

            Если паросодержание питательной водына выходе экономайзера лежит винтервале хпв2=0…30 %, то температурный напор для экономайзеров рассчитывается по формулевыше,но вместо температуры воды tпв2 навыходе из экономайзера в эту формулу подставляется условная температура воды

         где∆h_пэ=h_пв2—h’₁количествотепла, затраченное на парообразование в во-

дяномэкономайзере,кДж/кг.

 

 

Литература: ШестаковИ.В., Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. СидельковскийЛ.И. Котельные установки промышленных предприятий /Сидельковский Л.И., ЮреневВ.Н. – М.: Энергоатомиздат, 1988

2. Бузников Е.Ф.Производственные и отопительные котельные / Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф.,Берзиньш Э.Я. – М.: Энергоатомиздат, 1984

3. Гусев Ю.Л.Основы проектирования котельных установок. – М.: Стройиз-

4. Соловьев Ю.П.Проектирование крупных центральных котельных для комплекса тепловыхпотребителей. – М.: Энергия, 1976

6. ГОСТ 21.606-95СПДС. Правила выполнения рабочей документации тепло-механических решенийкотельных.

7. СНиП II-35-76.Котельные установки. Нормы проектирования.

8. Тепловой расчеткотельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова и др. – М.:Энергия, 1973

9.Эстеркин Р.И.Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. – Л.:Энергоатомиздат, 1989

10.Роддатис К.Ф.Котельные установки. – М.: Энергия, 1977

11.Шестаков И.В.,Пятин А.А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной:Методические указания и задания к курсовому проекту.– Киров: Изд-во ВятГУ, 2019.- 83 с.

12.Токарева, А.Н. Расчетсистемводоподготовкикотельных установок на базенатрий–катионовых фильтров [Электронный ресурс]:методические указания/ А.Н.Токарева, С.В. Панченко, М.С. Демченко. – Зерноград: Азово—Черноморскийинженерный институт ФГБОУ ВОДонской ГАУ, 2021. – 20с.–Режим доступа: Локальная сеть Библиотеки Азово—Черноморскогоинженерногоинститута ФГБОУ ВО Донской ГАУ.

13.Брюханов О. Н., Кузнецов В. А., «Газифицированные котельные агрегаты»,  И:Инфра-М; 2020 г.