Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство сельского хозяйства РФ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»
Контрольная работа
По дисциплине: «Устройство и эксплуатация котельных установок»
На тему:
«Современные водогрейные котлы малой и средней тепловой мощности»
Выполнил: студент 4 курса заочного отделения
студент инженерного факультета
Профиль: Электрооборудование и электротехнологии в АПК
шифр: 10504
Выполнил: Бурмистров Д.Н. Проверил:
Несиоловский Олег Георгиевич
Ярославль, 2014 год
Водогрейный котёл малой и средней мощности
Что такое тепловая мощность.
Тепловая мощность водогрейного котла, это количество теплоты которое передаётся теплоносителю (воде) в процессе сгорания топлива в котле. Тепловая мощность измеряется в гигакаллориях(ГКал/час) или мегаваттах (МВт/час). 1 ГКал/час - это 40 кубометров воды (40 м3/час), нагретые на 25 градусов Цельсия(25С) за один час. 1 ГКал = 1.16 МВт.
Что такое КПД котла?
Коэффициент полезного действия водогрейного котла(КПД), это разность между количеством теплоты которое содержится в топливе и количеством теплоты, которое передано теплоносителю(воде)
Как посчитать тепловую мощность.
Формулу для расчёта тепловой мощности в гКал/час можно представить в виде:
Q = (T1 - T2) * 40(м3/час) / 1000, где T1 – Т2 – разность температур в градусах Цельсия.
Таким образом, для того чтобы посчитать мощность, которую выдаёт котельная, необходимо расход воды умножить на разность температур (перепад между «подачей» и «обраткой» ) и разделить на 1000. У Вас получится мощность в гигакаллориях (ГКал).
Пример 1:Температура воды на «подаче» (из котельной в тепловую сеть) – 55С
Температура воды на «обратке» (из тепловой сети в котельную) – 43С
Расход сетевой воды – 120 м3/час (по насосам)
(55 - 43) * 120 / 1000 = 1.44 ГКал. * 1.16 = 1.67 МВт
Пример 2:
Температура воды на входе в котёл – 43С
Температура на выходе из котла – 51С
Расход воды в котле – 40 м3/час
(51 - 43) * 40 / 1000 = 0.32 ГКал * 1.16 = 0.37 МВт
Как посчитать КПД котла.
Формулу для расчёта КПД котла можно представить в виде:
КПД = 100 – q2-q3-q4-q5-q6, где q2…q6 – тепловые потери котла.
Для того чтобы посчитать КПД – котла необходимо температуру уходящих газов котла (измеряется термометром на газоходе котла) разделить на 15 ( с понижением температуры уходящих газов на 12-15С, потери теплоты уменьшаются на 1%), прибавить 2 (потери с химическим недожогом в слоевой топке 0,5-3%), прибавить 3 (потери с механическим недожогом в слоевой топке 1-5%), прибавить 2 (сумма остальных потерь). Полученное значение - ориентировочная величина потерь КПД в процентах, вне зависимости от вида топлива и мощности котла.
Пример 3:Температура уходящих газов котла – 320С
320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% - суммарные потери КПД (q2…q6)
100 – 29,3 = 70,1% - КПД котла
Из чего складываются потери КПД котла.
Потери тепла с уходящими газами – q2 – составляют самую большую величину тепловых потерь котла. В современном котле величина потерь – q2 – находится в пределах 10 – 12%, при работе котла на номинальной нагрузке.
Потери тепла с химическим недожогом – q3 – возникает из-за неполного сгорания летучих компонентов топлива в топке котла. Причинами появления химического недожога могут быть: плохое смесеобразование, общий недостаток воздуха, низкая температура в топочном объёме котла, особенно в зоне догорания(верхняя часть топочного объёма). При достаточном коэффициенте избытка воздуха и хорошем смесеобразовании, химический недожог – зависит от теплонапряжения в топочном объёме (объём топки / мощность котла). В современном котле со слоевой топкой, при значениях теплонапряжения – qv = 0.23 - 0.45 МВт/м3, химический недожог составляет 0.5 – 2%, при увеличении qv (с 0.45 до 0.7), химический недожог резко возрастает и достигает 5%.
Потери тепла с механическим недожогом – q4 – сумма потерь теплоты с уносом, шлаком и провалом. Для слоевых топок величина потерь с уносом зависит от теплонапряжения(читай выдаваемая мощность) в топочном объёме (МВт) отнесённого к площади зеркала горения (qv / площадь решётки = qr ). С увеличением qr (т.е. с форсировкой котла), резко увеличивается доля несгоревшего топлива уносимого с продуктами сгорания (потери с уносом). Так, с увеличением qr с 0.93 до 1.63 (в 1.7 раза) величина потерь с уносом возрастает с 3 до 21% (в 7 раз). Потери теплоты со шлаком, возрастают, с увеличением зольности топлива и ростом теплонапряжения. Потери теплоты с провалом зависят от спекаемости топлива, содержания в топлива мелочи и от конструкции колосниковой решётки. При использовании охлаждаемой уголковой решётки потери теплоты с провалом не превышают 0.5%. В современном котле со слоевой топкой потери тепла с механическим недожогом – q4 - составляют 1-5%.
Потери тепла от наружного охлаждения – q5 – наблюдаются в связи с тем, что температура наружной поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котёл в лёгкой обмуровке имеет величину потерь – q5 – в пределах 0.5%
Прочие потери тепла – q6 – сумма потерь с физической теплотой шлака, на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционную систему котла – как правило, не превышают 0.5-2%
Как увеличить КПД котла.
Очевидный способ увеличения КПД – снижение потерь с теплом уходящих газов (q2) .
Пример 4:
Рассмотрим котёл №1 и котёл №2, номинальной мощностью 0.5 ГКал/час каждый, топливо уголь (5000кКал), имеющих разную температуру уходящих газов:
Температура уходящих газов котла №1 – 380С, котла №2 – 190С
Расход сетевой воды на каждом из котле №1,2 – 20 м3/час.
Перепад температур на входе / выходе воды из котла №1,2 – 25 С.
Котёл №1- Вычисляем:
- Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
- Потери КПД (%) 380 / 15 + 2 + 3 + 2 = 32.3% (q2…q6)
- КПД котла(%) 100 – 32,3 = 67.7%
- Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*67.7)* 108 = 147,7
Котёл №2 – Вычисляем:
- Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
- Потери КПД (%) 190 / 15 + 2 + 3 + 2 = 19.6% (q2…q6)
- КПД котла(%) 100 – 19,6 = 80.4%
- Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*80.4)* 108 = 120
Сравнивая КПД котлов и расход топлива, делаем вывод:
Снижение температуры уходящих газов котла №1 с 380 до 190, приведёт к увеличению его КПД на 12.7%, и сокращению расхода угля на 18.7%.
Водогрейные котлы малой мощности
Современные водогрейные котлы малой мощности для индивидуального теплоснабжения квартир и коттеджей в основном выполняются водотрубными, работающими по принципу проточных или емкостных водона
гревателей. Такие котлы выполняются как с естественной, так и с принудительной циркуляцией и герметичной камерой сгорания. Часто они оснащаются встроенными насосами для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, а также встроенными теплообменниками для покрытия потребности в горячем водоснабжении.
Рис. 2.24. Напольный водогрейный котел мощностью 88 кВт: 1 – двухступенчатая горелка с предварительным смешиванием горючей смеси; 2 – запальный трансформатор; 3 – запальный электрод; 4 – запальная горелка; 5 – датчик ионизации; 6 – патрубок подвода газа; 7 – выдвижной газовый блок; 8 – клапан-регулятор 2 ступеней с реле минимального давления; 9 – теплообменник; 10 – панель управления; 11 – тягопрерыватель; 12 – патрубок дымовых газов; 13 – подающая труба системы отопления; 14 – верхняя изоляция дымовых газов; 15 – обратная труба системы отопления со сливным отверстием; 16 – изоляция теплообменника, топки и тягопрерывателя; 17 – задняя изоляция
Подавляющее большинство их полностью автоматизировано с применением средств микропроцессорной техники. В качестве топлива в этих котлах чаще всего используется природный газ.
По способу установки в помещениях водогрейные котлы малой мощности для индивидуального теплоснабжения выполняются навесными и напольными. На рисунке 2.24 представлена конструкция напольного водогрейного котла мощностью 88 кВт, предназначенного для отопления зданий суммарной площадью до 1000 м 2. Это чугунный котел, предназначенный для работы на природном газе, оснащен двухступенчатой горелкой с предварительным смешиванием горючей смеси, обеспечивающей пониженное образование оксидов азота. Коэффициент полезного действия котла составляет 93,5%.
Теплообменник котла выполнен из эвтектического чугуна, его поверхности оптимально работают в линии обратной сетевой воды до 40°С с возможностью полного охлаждения. Топка выполнена с охлаждаемыми боковыми и задними стенками.
Котел оснащен электронной панелью управления с диалоговой системой регулирования, обеспечивающей многочисленные эксплуатационные возможности системы отопления и горячего водоснабжения.
Водогрейные котлы малой мощности, предназначенные для отопления отдельно стоящих зданий, конструктивно выполняются как водотак и газотрубными. Эти котлы оснащаются насосами для организации принудительной циркуляции и, как правило, работают под наддувом. Основными видами топлива, сжигаемого в таких котлах, являются природный газ и жидкое (печное) топливо. В то же время в топках этих котлов могут сжигаться и нетрадиционные виды топлива (отходы сельскохозяйственного производства, дрова и т.п.). До последних десятилетий ХХ века среди водогрейных котлов данного диапазона производительности преобладали чугунные секционные котлы, которые нагревали воду до 115°С с давлением в системе отопления, не превышающим 0,6 МПа.
Основным элементом этих котлов является поверхность нагрева, которая с одной стороны обогревается продуктами сгорания топлива, а с другой – охлаждается водой.
Чугунные котлы независимо от их марки собирают из отдельных секций, которые соединяются между собой коллекторами: через задний нижний обратная вода подается в котел на подогрев, а через передний верхний горячая вода поступает в систему отопления или горячего водоснабжения. Стенки котлов покрываются теплоизоляционной мастикой (70% белой глины и 30% асбестовой крошки) и обмуровываются сначала огнеупорным, а затем красным кирпичом.
В топке котлов устанавливают газовые горелки. Продукты сгорания газа поднимаются вверх, обогревая секции, которые заполнены водой, и, повернув на 180°, опускаются в боковые газоходы и через сборный газоход направляются в дымовую трубу.
Широкое применение в котельных получили чугунные секционные котлы шатрового типа с нижней топкой.
В последние годы все большее применение получают стальные водогрейные котлы. Их преимущество заключается в том, что они более надежны в работе, ремонтах, а недостатком является склонность к коррозии.
Для отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий и помещений в настоящее время применяются навесные газовые котлы, выпускаемые как в Украине, так и за рубежом. Эти котлы особенно широко применяются в полностью автоматизированных так называемых «крышных котельных» и изготавливаются в виде отдельных модулей мощностью от 9 до 120 кВт, а требуемая тепловая мощность обеспечивается за счет установки необходимого количества модулей. Навесные газовые котлы полностью автоматизированы, имеют высокий к.п.д. и оснащены всеми необходимыми видами защиты.
Список литературы:
Деев Л. В., Котельные установки и их обслуживание, М., «Высшая школа», 1990 г.
Паршин А. А., Технология котлостроения, М., «Машиностроение», 1993 г.
Сидельников Л. И., Котельные установки промышленных предприятий, М., Энергоатомиздат., 1988 г.
Резников М. И., Липов Ю. М., Паровые котлы тепловых электрических станций, М., Энергоиздат, 1981 г.
Щеглов М. М., Гусев Ю. Л.. Иванова М. С., Котельные установки, М., Издат. литературы по строительству, 1972 г.
«Электрические станции», М., «Энергопрогресс», 2003 г., №10; 2005 г., №1, 2, 5.
Прокофьев А. М., Большой энциклопедический словарь, М., «Советская энциклопедия», 1994 г.
Коэлхо Л., Симао В. С., Перспективы применения трехступенчатого сжигания на топливных электростанциях, М.. ВТИ, 2002 г.
Пал М. Х., Энергия и защита окружающей среды, М., «ТЭК», 2001 г., №4, 11.