Введение
Газоснабжение – это сложный комплекс технических устройств по добыче естественного или производству искусственного горючего газа, хранению, передаче и распределению его для использования в качестве химического сырья и топлива промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми потребителями.
С учетом наличия в зарубежном историческом сообществе устоявшихся методологических подходов к периодизации истории газовой промышленности целесообразно и в нашем случае обратиться к рассмотрению периода, связанного с получением и использованием искусственного газа в дореволюционной России. И тогда становится более понятной внутренняя логика исторического развития отечественной газовой промышленности, исходные посылки, механизмы и конкретный ход ее технологической трансформации, а также фактический вклад отрасли в формирование промышленного потенциала страны в XIX веке.
В настоящее время в фондах Российского государственного исторического архива Санкт-Петербурга находится любопытный документ от 24 октября (12 по старому стилю) 1811 г., свидетельствующий о создании "термолампа", первой отечественной установки для получения искусственного газа, сконструированной талантливым изобретателем Петром Соболевским (1781-1841).
Это изобретение попало в поле зрения газеты "Северная почта", которая в двух номерах, N 96 от 2 декабря 1811 г. и N 97 от 6 декабря 1811 г., опубликовала статью "О пользе термолампа, устроенного в Санкт-Петербурге гг. Соболевским и Геррером", где уже в начале об аппарате сообщено следующее: "Многие любители наук, любопытствовавшие несколько раз видеть сии опыты, удостоверились, что свет, сожиганием водотворного газа производимый, весьма ясен, не издает чувствительного запаха и не производит дыму, следовательно, не имеет копоти... Польза сего изобретения... и выгоды, оным доставляемые, суть столь обширны и многоразличны, что даже при самом точнейшем исследовании кажутся они почти невероятными, и поэтому само изобретение можно сделать одним из важнейших открытий".
В 1812 г. были намечены конкретные меры по внедрению газового освещения в российской столице.
По имеющимся сведениям, данный проект был рассмотрен и утвержден лично императором Александром I, однако его реализации помешало вторжение 24 (12) июня 1812 г. войск Наполеона в Россию и начавшаяся Отечественная война 1812 г.
Надо отметить, что П.Г. Соболевский не остановился на достигнутом, и вскоре была изготовлена новая, более совершенная установка "термолампа". Его устройство состояло из чугунной печи, выложенной внутри огнеупорным кирпичом. Внизу находилась топка с чугунными колосниками, а вверху - для материалов перегонки чугунные реторты – большие полые сосуды, которые наполняли углем и нагревали в печи. Продукт перегонки (светильный газ) из реторт поступал в медный холодильник и змеевик, омываемый водой. После очистки газ шел в газометр - деревянный сосуд с наружным железным кожухом, а затем по трубам направлялся к потребителю. "Термоламп" работал на продуктах сухой перегонки дерева, мог быть использован как для отопления, так и для освещения. Изобретение имело три печи и четыре газометра.
Вскоре газовое освещение по системе П.Г. Соболевского было устроено в помещениях Главного штаба на Дворцовой площади и домашнем театре генерал-губернатора Михаила Милорадовича.
В литературе приводятся сведения, что в 50-х годах XIX века в Москве функционировало несколько небольших установок, которые производили искусственный газ для последующей его реализации в специальных баллонах.
В отечественной литературе приводятся следующие данные: к концу 1868 г. в Российской империи действовало 310 газовых заводов, четыре из них находились в столице, на берегах Невы.
В России газ первоначально использовался для освещения городов, его получили из каменного угля на газовых заводах. Первый завод был построен в Петербурге в 1835 году, каменный уголь для него привозили из-за границы. В Москве газовый завод был построен в 1865 году. Газ, получаемый на газовых заводах, получил название “светильный“.
В начале ХХ веке, после того как для освещения стали использовать керосин, газ начинают применять для отопления и приготовления пищи. В 1913 году производство искусственного газа в России составило всего лишь 17 млн.м 3 .
В 1915 году в Москве было газифицировано 3000 квартир, а в Петербурге -10 000 квартир. До революции в России по существу не было газовой промышленности в её современном понимании.
Развитие газовой промышленности и газоснабжения населенных пунктов и пред- приятий на базе природных газов в СССР началось в 40-е годы, когда были открыты богатые месторождения на Волге, в Коми АССР. В 1946 году в эксплуатацию был сдан первый крупный магистральный газопровод “Саратов - Москва“ : протяженность 740 км, диаметр 300 мм, пропускная способность 1,4 млн.м 3 газа в сутки.
В настоящее время страны СНГ занимают первое место в мире по запасам и добыче газа. Разведанные запасы составляют 54 триллионов м 3 , потенциальные – порядка 120 триллионов м 3 . Имеется 800 месторождений, причем в 17 крупнейших из них содержится 65% промышленных запасов. Более богатые месторождения на севере Тюменской области, в Туркмении, Восточной Сибири, в Республике Коми.
В настоящее время на долю России приходится 80% запасов. В республиках Средней Азии – 15%.
О масштабах и темпах развития газовой промышленности в СССР позволяют судить следующие цифры:
Добыча природного газа, млн м 3
1946 год -1,3
1958 год – 28,8
1980 год – 43,5
1990 год – 810
Протяженность магистральных газопроводов, км,
1946 год – 740
1980 год - 133 000
в настоящее время ≈ 250 000
В быту газом пользуются более 200 миллионов человек.
Наиболее крупные магистральные газопроводы проложены от месторождения Тюменской области (Уренгойское, Ямальское, Ямбургское) в центральные районы страны и к западным границам СНГ: “Ямбург – западная граница“, “ Уренгой – Помары - Ужгород “ (протяженность 4,5 тысяч км, диаметром 1420 мм, пропускная способность 32 млрд. м 3 в год, давление 7,5 Мпа).
Значительный рост добычи газа значительно изменил топливный баланс страны. Если в 1950 году удельный вес газового топлива в общем топливом балансе занимал 2,3%, то в конце 1995 года – 43%. Структура потребления газа такова: 60% - промышленность; 13% - коммунально-бытовые нужды; 24% - электростанции; 1,5% - сельское хозяйство; остальное транспорт и строительство.
Наиболее эффективно использование газа в химической, стекольной и металлургической промышленности. С помощью газа выплавляется 93% стали и чугуна, 50% листового и трубного проката, производится 95% минеральных удобрений, 65% цемента.
Многим богата Беларусь, но только не природными ресурсами. Наша страна не страдает от катастрофической нехватки энергии только потому, что подпитывается энергией с Востока: по кровеносным сосудам ее ТЭКа текут в основном российские энергоносители. В целом зависимость РБ от российских энергетических поставок зашкаливает за 90%. Особенно велик в топливном балансе республики удельный вес природного газа (более 50%).полноценной замены ему нет, и в обозримом будущем не предвидится.
Еще не так давно это топливо считалось недорогим, и поэтому на его потребление была переориентирована вся экономика. Сегодня, когда деньги за тепло и свет улетучиваются быстрее ветра, ситуация коренным образом изменилась. Ничего уже не обходится дешево, а “ импортный“ природный газ – тем более. При этом потребности областей белорусской экономики постоянно возрастают.
Наглядный пример – отечественная энергетика: около 80% белорусских ТЭЦ иГРЭС работают исключительно на газе. Но даже сохранение нынешнего уровня его поставок (не говоря уже о работе) все больше обостряет старые проблемы и порождает новые. В первую очередь – финансовые.
Газовому комплексу Беларуси более 40 лет. Первым потребителям Минска природный газ был подан в 1960 году.
С начала газификации Республики Беларусь в 1958 году Правительством БССР был создан центральный орган государственного управления развития газификации республики – Главное управление по газификации при Совете Министров БССР (Главгаз БССР), куда на правах юридических лиц вошли областные и г. Минска газовые хозяйства.
В 1978 году Главгаз БССР был преобразован в Государственный комитет по газификации при Совете Министров БССР (Госкомгаз БССР) с теми же административными и имущественными функциями.
В 1988 году Госкомгаз БССР и Министерство топливной промышленности БССР решением Правительства БССР были объединены и преобразованы в Государственный комитет по топливу и газификации (Госкомтопгаз БССР) с вхождением в его состав находящихся в ведении указанных органов государственного управления организаций, обладающих правом юридического лица.
Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 13 апреля 1992 года № 204, а также решением трудовых коллективов организаций Госкомтопгаза БССР был организован Белорусский концерн по топливу и газификации (концерн «Белтопгаз), который осуществлял свою деятельность на основании учредительных документов по административному, имущественному и хозяйственному управлению всех входящих в его состав государственных организаций. Согласно Указу Президента Республики Беларусь от 24 сентября 2001 года № 516 концерн «Белтопгаз» подчинён Министерству энергетики Республики Беларусь, которое утвердило его устав в новой редакции. В настоящее время концерн «Белтопгаз» преобразован в Государственное производственное объединение по топливу и газификации «Белтопгаз».
Успешное функционирование и развитие производственных сил, а также повышение жизненного уровня населения Беларуси в значительной степени зависит от состояния топливно-энергетического комплекса. Именно поэтому особую актуальность и значимость приобретает надежное и эффективное энергоснабжение всех отраслей экономики, обеспечивающих производство конкурентоспособной продукции и достижение высоких стандартов уровня и качества жизни населения при сохранении экологически безопасной сред
Паровой котёл ДЕ-6,5-14ГМ-О (ДЕ-6,5-14-225ГМ-О)* – котёл, основными элементами которого являются верхний и нижний барабаны, топка, образованная экранированными стенками, горелка и пучок вертикальных труб между барабанами. Это газомазутные вертикально-водотрубные котлы, предназначенные для выработки насыщенного пара при сжигании природного газа, мазута, легкого жидкого топлива для технологических нужд промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Расшифровка наименования котла ДЕ-6,5-14 ГМ-О (ДЕ-6,5-14-225 ГМ-О)*:
ДЕ – тип котла; 6,5 - паропроизводительность (т/ч); 14 – абсолютное давление пара (кгс/см 2); ГМ - котел для сжигания газообразного топлива / жидкого топлива (дизельное и печное бытовое топливо, мазут, нефть); 225 – температура перегретого пара, °С (в случае отсутствия цифры – пар насыщенный); О - котел, поставляемый в обшивке и изоляции.
Цена: 3 941 200 рублей, 4 354 200 рублей (*)
БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет энергетики и электроники
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
Курсовая работа
по дисциплине
«Котельные установки промышленных предприятий»
«Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДЕ-6,5-14ГМ и выбор тягодутьевых устройств»
БГТУ.140100.Б3.14.КР.12.1441.ПЗ.070
Выполнил:
студент гр. 12-ТиТ
Лабутин И.Г.
« » 2015г.
Преподаватель:
к.т.н., доц. Анисин А.К.
« » 2015г.
Брянск 2015
Содержится поверочный расчет котельного агрегата ДЕ-6,5-14ГМ на номинальном режиме работы, предназначенного для выработки насыщенного пара. Расчет произведен на производительность 6,5 тон пара в час.
Включены тепловой и аэродинамический расчеты котельного агрегата.
Выполнен подбор тягодутьевых устройств, а так же, в качестве дополнительного задания, произведен поиск путей интенсификации теплообмена.
Введение 5
Техническое описание котла ДЕ-6,5-14ГМ 6
1.Тепловой расчет котельного агрегата 10
1.1.Топливо, состав и количество продуктов сгорания, их энтальпия 10
I.3.Тепловой расчет топки 20
I.4.Расчет первого газохода 26
1.5.Расчет второго газохода 31
I.5.Расчёт водяного экономайзера 37
2.Аэродинамический расчёт котельной установки 41
2.1.Сопротивление газоходов 41
2.2. Дополнительные исходные данные 45
2.3.Расчет дымовой трубы 48
2.4.Расчет сопротивления воздушного тракта 49
3.Выбор тягодутьевых устройств 52
3.1.Расчет и выбор дымососа 52
3.2.Выбор дутьевого вентилятора 53
4. Дополнительное задание 55
Заключение 71
Список литературы 72
Введение
Объект исследования данной курсовой работы - газомазутный вертикально-водотрубный паровой котел ДЕ-6,5-14ГМ.
Целью курсовой работы является выполнение поверочного расчета котельного агрегата ДЕ-6,5-14ГМ на номинальном режиме работы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
Составить тепловой баланс котельного агрегата для определения расчетного часового расхода топлива на установку.
Выполнить тепловой расчет котельной установки для нахождения температуры горения топлива, температур дымовых газов на выходе из топки и за конвективным пучком, а так же подбора экономайзера.
Выполнить аэродинамический расчет котельного агрегата для определения сопротивлений газового тракта и двух газоходов.
По результатам расчета дымовой трубы и сопротивления воздушного тракта подобрать дымосос и дутьевой вентилятор соответственно.
Техническое описание котла де-6,5-14гм
Газомазутный вертикально-водотрубный паровой котел типа ДЕ-6,5-14-ГМ предназначен для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.
Основными составными частями котла являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой, боковой и задний экраны, образующие топочную камеру.
Диаметр верхнего и нижнего барабана 1000 мм, а расстояние между ними 2750 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днище каждого из них имеются лазовые затворы. Изготавливаются барабаны для котлов с рабочим абсолютным давлением 1,4 МПа из стали 16ГС и имеют толщину стенки 13 мм.
В водяном пространстве верхнего барабана находится питательная труба, в паровом объеме – сепарационные устройства (рис.1). В нижнем барабане размещается устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды, а так же труба непрерывной продувки (рис.1).
Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок (рис.3). Перегородка выполнена из вплотную поставленных с шагом 55 мм и сваренных между собой труб мм. Конвективный пучок образован коридорно расположенными вертикальными трубамимм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный шаг 110 мм.
Для поддержания необходимого уровня скоростей газов в конвективном пучке котла устанавливается продольная перегородка (рис.3).
Дымовые газы проходят по всему сечению пучка и выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещен над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.
В качестве первичных сепарационных устройств используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды. В качестве вторичных сепарационных устройств применяются горизонтальный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист.
Поставляется котел блоком, включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка, опорную раму и обвязочный каркас.
Плотное экранирование боковых стен, потолка и пода топочной камеры позволяют на котлах применить легкую изоляцию в два – три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм, укладываемую на слой шамотобетона по сетке толщиной 15 – 20 мм. Обмуровка фронтовой и задней стен выполняется по типу облегченной обмуровки котлов ДКВр, а именно, шамотобетон толщиной 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм.
Обмуровка задней стены состоит из слоя шамотного кирпича толщиной 65 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются проверенные длительным опытом эксплуатации стандартные чугунные экономайзеры из труб ВТИ.
Схема арматуры котла ДЕ-6,5-14ГМ представлена на рисунке 18.
Рис.1. Продольный разрез ДЕ-6,5-14ГМ
Рис.2. Поперечный разрез ДЕ-6,5-14ГМ
Рис.3. Котел ДЕ-6,5-14ГМ. План
Рис.4. Общий вид котла ДЕ-6,5-14ГМ
ДЕ-6,5-14 ГМ-О - паровой газомазутный вертикально-водотрубный котёл, предназначенный для выработки насыщенного или перегретого до 225 °С пара, используемого на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Отличительной особенностью котла, как и всей серии паровых котлов ДЕ, является расположение топочной камеры сбоку конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.
Технические характеристики котла ДЕ-6,5-14 ГМ-О
| Наименование показателя | Значение |
| Тип котла | Паровой |
| Вид расчетного топлива | Газ, жидкое топливо |
| Паропроиз-ть, т/ч | 6,5 |
| Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см 2) | 1,3 (13,0) |
| Температура пара на выходе, °С | насыщенный, 194; перегретый, 225 |
| Температура питательной воды, °С | 100 |
| Расчетный КПД, % | 92 |
| Расчетный КПД (2), % | 90 |
| Расход расчетного топлива, кг/ч | 466 |
| Расход расчетного топлива (2), кг/ч | 443 |
| Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм | 4280х2920х4028 |
| Габариты компоновки, LxBxH, мм | 4800х4050х5050 |
| Масса транспортабельного блока котла, кг | 13080 |
Комплектация парового котла ДЕ-6,5-14 ГМ-О
Устройство и принципы работы ДЕ-6,5-14
Котлы типа ДЕ (Е) состоят из верхнего и нижнего барабанов, трубной системы и комплектующих. В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стальные или чугунные экономайзеры. Котлы могут комплектоваться как отечественными, так и импортными горелками. Котлы типа ДЕ, могут оборудоваться системой очистки поверхностей нагрева.
Для всех типоразмеров котлов внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов составляет 1000 мм. Поперечное сечение топочной камеры также одинаково для всех котлов. Однако, глубина топочной камеры увеличивается с повышением паропроизводительности котлов.
Топочная камера котлов ДЕ размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Топочный блок образуется конвективным пучком, фронтовым, боковым и задним экранами. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой, в задней части которой имеется окно для входа газов в пучок. Для поддержания необходимого уровня скорости газов в конвективных пучках устанавливаются продольные ступенчатые перегородки, изменяется ширина пучка. Дымовые газы, проходя по всему сечению конвективного пучка, выходят через переднюю стенку в газовый короб, который размещён над топочной камерой, и по нему проходят к расположенному сзади котла экономайзеру.
В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба и труба для ввода сульфатов, в паровом объёме – сепарационные устройства. В нижнем барабане размещаются устройство для парового прогрева воды в барабане при растопке и патрубки для спуска воды, перфорированные трубы непрерывной продувки.
В котлах типа ДЕ применена схема одноступенчатого испарения. Вода циркулирует следующим образом: питательная подогретая вода подается в верхний барабан под уровень воды. В нижний барабан вода поступает по экранным трубам. Из нижнего барабана вода поступает в конвективный пучок, под нагревом превращаясь в пароводяную смесь, поднимается в верхний барабан.
На верхнем барабане котла устанавливается следующая арматура: главная паровая задвижка, клапаны для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды. Каждый котел снабжен манометром, двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным клапаном. Для удобства обслуживания котлы ДЕ оснащаются лестницами и площадками.