Дипломний проект - Термосифонний котел-утилізатор

ЗМІСТ
Перелік основних скорочень, позначень та символів
Вступ
1 Коротка характеристика та принцип роботи котла-утилізатора
1.1 Установка котла-утилізатора
1.2 Принцип роботи установки
2 Тепловий розрахунок
2.1 Теплова потужність котла утилізатора
2.2 Витрата відхідних газів
2.3 Розрахунок зони нагріву термосифонів
2.4 Розрахунок зони охолодження термосифонів
2.5 Перевірка по максимально можливій осьовій щільності теплового потоку
3 Гідравлічний розрахунок
3.1 Методика розрахунку котельних агрегатів з природною циркуляцією
3.2 Конструктивні характеристики котла
3.3 Коефіцієнти опорів трубних елементів
3.4 Перепад тисків трубних елементів
3.5 Кратність циркуляції
4 Аеродинамічний розрахунок
4.1 Критерій Ейлера
4.2 Аеродинамічний опір пучка
5 Технічні умови на виготовлення, випробування та заповнення термосифонів
5.1 Умова комплектації конструкції матеріалами
5.2 Умови складання
5.3 Випробування конструкції термосифонних елементів на герметичність та міцність
5.4 Умови заповнення тепло передаючого об’єму термосифону проміжковим теплоносієм
Висновок
Література
Додаток 1 Розрахунок виконаний програмою для термосифонних котлів-утилізаторів

КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ТА ПРИНЦИП РОБОТИ КОТЛА - УТИЛІЗАТОРА
Термосифонний котел-утилізатор призначений для охолодження високотемпературних відхідних виробничих газів технологічних установок з метою їх подальшої технологічної переробки та очистки, використання фізичної теплоти відхідних газів технологічних агрегатів та промислових печей з отриманням насиченої пари для теплопостачання та технологічних потреб підприємства.
В цілому дане обладнання має ряд переваг. А саме: простота його виконання, надійність в експлуатації, надійність роботи теплопередаючих елементів та висока ефективність процесів тепломосообміну, відносно малий гідравлічний опір, автономність і т.д. Це дає можливість розмірковувати про перспективу використання цих установок в різноманітних напрямах промисловості.
Дана робота присвячена розрахунку вищевказаного котла-утилізатора для наступних параметрів:
- тиск пари 0,6 МПа;
- витрати пари 4,2 ;
- температура димових газів на вході в установку 1250 оС;
на виході з установки 450 оС;

Установка котла-утилізатора
Основними частинами котла-утилізатора є 12 блоків термосифонів, розміщених в горизонтальному газоході розмірами 2,26х1,53 м, барабан та опорна конструкція.
Стінки газоходу утворені шляхом установки блоків термосифонів с привареними до зовнішніх стінок труб листами. Термосифони виготовляються з труб діаметром 57х3,5 мм та довжиною 2460 мм. Труби заглушаються з двох сторін днищами і заповнюються теплоносіями. Для покращення циркуляції пароводяної суміші всередині термосифонів перших трьох рядів по ходу газів, встановлюються вставки, виготовлені з труби діаметром 16х1 мм і довжиною 2160 мм.
Для охолодження термосифонів та виготовлення пари служать теплообмінники, кожний з яких виконаний з колекторних труб діаметром 133х4 мм, встановлених з міжцентровою відстанню 500 мм і з’єднаних між собою відрізками труб діаметром 89х3 мм.
Блок термосифонів виконується шляхом установки термосифонів в теплообмінники, місця проходу термосифонів в колекторних трубах обварюються. Всі блоки термосифонів кріпляться на опорній конструкції газоходу.
Для видалення пари з пароводяної суміші застосовується барабан-сепаратор, який встановлюється на своїй опорній конструкції на відмітці 6,5 м.
Барабан оснащений двома запобіжними клапанами, які налаштовані на тиск 0.8 МПа.

Висновок
Результатом даної роботи являється закінчений проект котла-утилізатора, який дозволяє отримати 4,2 т/год пари під тиском 0,6 МПа при температурі димових газів на вході в котел 1250 0С,та 450 0С на виході з нього.
Для забезпечення заданих параметрів необхідна витрата газу становить 7,71 м3/с, кількість термосифонів 588 шт. (12 блоків по 49 термосифонів в кожному ряді вздовж напрямку руху продуктів згорання), необхідна поверхня зони охолодження складає 47,04 м2, а зони нагріву 155,3 м2.
В якості проміжного теплоносія для заданих умов роботи термосифона, на основі спільного врахування ряду факторів, які визначають принципову роботу термосифонів, високі експлуатаційні показники, вартість, доступність вибрана вода. В результаті розрахунку температура насичення води всередині термосифону становить 200 0С. Параметри теплоносія знаходяться в допустимих межах, що виконує вимогу його двухфазного стану, а максимальна осьова щільність теплового потоку не перевищує дійсного значення, що виключає кризу теплопереносу.
Конструктивно для покращення циркуляції пароводяної суміші всередині термосифонів перших трьох рядів по ходу газів встановлюються вставки, які виконані з труб 16x1мм та довжиною 2160 мм. В даному випадку спосіб заключається в розділенні висхідного та нисхідного потоків проміжкового теплоносія на всіх ділянках термосифона.
В результаті гідравлічного розрахунку було визначено витрату води в опускних трубах Gоп=293 т/год, при цьому величина кратності циркуляції становить k=69,8, що задовольняє умовам природної циркуляції для котлів даного класу.
В результаті аеродинамічного розрахунку ми отримали опір пучка термосифонів потоку газів, який складає 58,71 Па.
Відмітимо, що в цілому установки, які працюють з замкненими двухфазними термосифонами мають багато переваг. Ось деякі з них: простота виконання, надійність роботи теплопередаючих елементів, невеликий гідравлічний опір, простота установки даних теплообмінників на існуючих газоходах агрегатів - джерелах ВЕР, відсутність необхідності встановлення компенсаторів температурних розширень, можливість використання в якості теплоносія незамерзаючих рідин, та ін.
Ці фактори дозволяють міркувати про перспективу використання даних установок в різних галузях промисловості.