Введение. Котел марки БКЗ-75-39ФБ предназначен для получения пара, используемого в промышленности, строительстве

Котел марки БКЗ-75-39ФБ предназначен для получения пара, используемого в промышленности, строительстве, транспорте, коммунальном, сельском и других отраслях хозяйства на технологию отопления и вентиляцию, а так же для малых электростанций. Котлы могут работать в закрытых и полузакрытых котельных, рассчитаны для установки в районах с сейсмичностью до 6 баллов.

Паровые котлы типа БКЗ-75-39ФБ рассчитаны для работы на бурых и каменных углях, торфе. Котёл работает с уравновешенной тягой.

Вертикально-водотрубные однобарабанные котлы с естественной циркуляцией выполнены по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева. Диапазон изменения паропроизводительности - 70-100% от номинальной. Топочная камера с твёрдым шлакоудалением экранирована трубами. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон.

Для сжигания каменных углей топочная камера котла БКЗ-75-39ФБ оборудуются тремя пылеугольными вихревыми горелками, расположенными с фронта котла четырьмя пылеугольными горелками, расположенными соосно по две горелки встречно на боковых стенках.

Для сжигания фрезерного торфа топочная камера оборудуется двумя шахтными мельницами, шахтами с открытыми амбразурами, расположенными с фронта котла, с подачей топлива и воздуха тонкими струями. С целью обеспечения устойчивости сгорания торфа часть поверхности боковых экранов топочной камеры на уровне амбразур утепляется, для чего нижняя часть боковых экранов выполняется из труб диаметром 60 x 4 мм с приваренными к ним шипами и покрывается хромитовой массой.

Для сжигания бурых углей топочная камера оборудуется двумя мельничными шахтами с открытыми амбразурами и эжекционными соплами.

Барабан котла внутренним диаметром 1500мм с толщиной стенки 40мм выполнен из стали 20К. В барабане иметься отсек первой ступени испарения и два отсека второй ступени испарения по торцам барабана, оборудованные внутрибарабанными циклонами. Третья ступень испарения состоит из двух выносных циклонов диаметром 337 мм. Пар из циклонов поступает в барабан. Качество питательной воды и пара должно соответствовать требованиям ГОСТа 20995-75. При работе с продувкой, равной 5% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать по общему солесодержанию 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней степени испарения до 6000 мг/кг и в чистом отсеке до 1000 мг/кг.

Пароперегреватель - конвективный, змеевиковый, вертикальный с коридорным расположением труб d 38x3 мм (сталь 20) выполнен из двух блоков расположенных за фестоном в поворотном проводе между топкой и конвективным газоходом. Температура перегрева пара регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в отсеке пароперегревателя.

Водяной экономайзер - кипящего типа, гладкотрубный змеевиковый, выполнен из труб диаметром 32x3 мм и состоит из трёх блоков, расположенных в конвективном газоходе котла.

Трубчатый воздухоподогреватель - вертикального типа выполнен из труб диаметром 40x16 мм, имеет четыре хода по воздушной стороне. Состоит из трех блоков.

При необходимости котлы могут быть оборудованы устройствами для дробевой очистки труб поверхностей нагрева водяного экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя, а также средствами защиты от дробевого наклепа. Очистка труб экранов топки и пароперегревателя производиться стационарными паровыми обдувочными устройствами.

Каркас котла - металлический, сварной конструкции, с обшивкой. Обмуровка - трехслойная, выполнена из плит облегчённого типа, закрепляемых на каркасе котла. Толщина обмуровки составляет 265мм, в местах, не закрытых трубами, - 320мм.

Котел снабжен всей необходимой регулирующей и запорной арматурой, устройствами для контроля температуры и давления пара на уровне воды в барабане.

Для удобства обслуживания и ремонта котел оборудован помостами и лестницами, а топочная камера и конвективные газоходы - лазами и гляделками.

Исходные данные для расчета:

1. Расчетная паропроизводительность котла D= 74 т пара/час

2. Давление пара P=3,9 Мпа

3. Давление в барабане Р=4,1 МПа

4. Температура перегретого пара t_пп=440˚С

5. Температура питательной воды t_пв= 140˚С

6. Процент продувки 6%

7. Топливо Карагандинский бассейн марка К

Характеристики топлива:

Рабочая масса топлива состав, %

W^r= 9,0

A^r= 34,6

S^r= 0,7

C^r=46,8

H^r= 2,9

N^r=0,8

O^r=5,2

Нисшая теплота сгорания - ;

Выход летучих - ;

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.

3.1. Теоретическое количество воздуха необходимого для полного сгорания 1 кг топлива при нормальных условиях рассчитаем по формуле:

3.2. Теоретические объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха(а=1):

3.2.1. азота

3.2.2. трехатомных газов

3.2.3. водяных паров

Действительные объемы продуктов сгорания по газоходам при а>1:

Объем водяных паров:

Объем дымовых газов:

Объемная доля трехатомных газов:

Объемная доля водяных паров:

Суммарная объемна доля трехатомных газов:

Масса продуктов сгорания:

Концентрация золы в продуктах сгорания:

Таблица 1. Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы.

Наименование	Обозначение, размерность
Газоходы
Топка, фестон	ПП 2 ступень	ПП 1 ступень	ВЭК 2 ступень	ВЗП 2 ступень	ВЭК 1 ступень	ВЗП 1 ступень
Коэффициент избытка воздуха за поверхностью	α	1,2	1,215	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
Средний коэффициент избытка воздуха	αср	1,2	1,2075	1,2225	1,24	1,265	1,29	1,315
Объем водяных паров	(м3/кг)	0,525	0,526	0,527	0,528	0,53	0,532	0,534
Объем дымовых газов	(м3/кг)	6,097	6,179	6,252	6,336	6,458	6,579	6,701
Объемная доля трехатомных газов		0,144	0,142	0,141	0,139	0,136	0,134	0,131
Объемная доля водяных паров		0,086	0,085	0,084	0,083	0,082	0,081	0,08
Суммарная объемная доля трехатомных газов		0,23	0,227	0,225	0,222	0,218	0,215	0,211
Масса продуктов сгорания	кг/кг	8,147	8,194	8,287	8,397	8,553	8,709	8,865
Концентрация золы в продуктах сгорания	μзл кг/кг	0,041	0,041	0,04	0,039	0,038	0,037	0,037

Таблица 2. Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.

ϑ
	1,215		1,25		1,3
˚C	кДж/кг (кДж/м3)	кДж/кг (кДж/м3)	кДж/кг	I	I	I	I	I	I	I

5. Тепловой баланс котла и определение расхода топлива.

Составление теплового баланса котла имеет своей целью определение коэффициента его полезного действия и расхода топлива.

Коэффициент полезного действия.

При расчете котла коэффициент полезного действия определяется из обратного баланса по выражению:

где q₂, q₃, q₄, q_5, q₆ – потери тепла в котлоагрегате, %.

Потери тепла от химической q₃ и механической неполноты сгорания принимаем по Нормам [табл. XVIII-XXI], в зависимости от сжигаемого топлива, типа топочного устройства и способа сжигания, отсюда имеем:

q₃ = 0, q₄ = 1,5 %.

Потеря тепла от наружного охлаждения котла.

Потеря тепла от наружного охлаждения котла q₅ принимаем согласно Нормам [рис.5.1, стр.30], q₅ = 0,78 %.

Потеря с теплом шлака.

Потеря с теплом шлака q_6шл при камерном сжигании с твердым шлакоудалением q_6шл может не учитываться при выполнении условия:

34,6≤ ,

Откуда имеем 34,6> 0,045, тогда q_6шл определяем по формуле:

Потеря тепла с уходящими газами.

Потерю тепла с уходящими газами q₂ рассчитаем по формуле:

Коэффициент сохранения тепла.

Полный расход топлива.

Полный расход топлива подаваемого в топку рассчитаем по формуле:

где

- тепло полезно используемое в котлоагрегате, кДж/кг

- тепло внесенное в топку воздухом, в случае подогрева его вне котла, кДж/кг;

- тепло, внесенное в топку паровым дутьем, кДж/кг.

Тепло полезно используемое в котлоагрегате.

– энтальпия перегретого пара, определяем по таблице XXV Норм. (3309,1 кДж/кг)

– энтальпия питательной воды, определяем по давлению и температуре воды на входе в первую поверхность нагрева таблица XXIV Норм.(591,5 кДж/кг)

- энтальпия кипящей (котловой) воды для непрерывной продувки, определяем по таблице XXIII (1094,6 кДж/кг).

Расход воды на продувку котла найдем по формуле:

Тогда

Полный расход топлива рассчитаем по формуле:

Расчетный расход топлива.