Грин В.М. Система автоматизированного проектирования воздухоподогревателей энергетических котлов
Подождите немного. Документ загружается.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный технический
университет им. И. И. Ползунова»
В. М. Грин
Система автоматизированного проектирования
воздухоподогревателей энергетических котлов
Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию
для студентов специальности 140502 «Котло- и реакторостроение»
Изд-во АлтГТУ
Барнаул • 2010
2
УДК 744.4:681.3.068(075.8)
Грин, В. М. Система автоматизированного проектирования воздухоподогревателей
энергетических котлов : методическое пособие по курсовому и дипломному
проектированию для студентов специальности 140502 «Котло- и реакторостроение» / В.
М. Грин; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. − Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. − 146
с.
Дается описание и руководство по использованию САПР трубчатых
воздухоподогревателей, включающей программу расчета воздухоподогревателей
энергетических котлов и параметризованные твердотельные модели трубчатых
воздухоподогревателей в системе твердотельного моделирования UNIGRAPHICS.
Рассмотрено и одобрено на заседании
кафедры
«Котло- и реакторостроение».
Протокол № 4 от 09.09.2010 г.
3
Содержание
Введение……………………………………………………………….…….4
1 Методическое обеспечение………………………………………………..5
2 Программное обеспечение………………………………………………..63
3 Информационное обеспечение САПР воздухоподогревателей………..81
Литература……………………………………………………………………..94
Приложение А. Тестирование САПР воздухоподогревателей….…………95
4
Введение
Воздухоподогреватель – одна из важных составляющих энергетического котла. Это
обусловлено рядом факторов. Температура газов за водяным экономайзером мощных
котлов составляет 350-400 .C° Тепло, отданное газами воздуху, возвращается в топку
котла. Подогретый воздух улучшает горение топлива, в результате чего снижается
химический и механический недожог топлива. Благодаря воздухоподогревателю
использование тепла, выделяемого сжигаемым топливом, повышается на 10-15%, и к.п.д.
современных агрегатов достигают 92-94%. Кроме того, благодаря подогреву воздуха
повышается температура в топке, растут температурные напоры в тракте котла и,
следовательно, уменьшается масса дорогостоящих поверхностей нагрева работающих под
давлением. На сегодняшний день в энергетических паровых котлах для подогрева воздуха
до заданной температуры, которая определяется в зависимости от свойств сжигаемого
топлива, организации его сжигания, свойств выбранной системы пылеприготовления,
используются два основных типа воздухоподогревателя: трубчатый рекуперативный и
вращающийся регенеративный воздухоподогреватели.
Трубчатые воздухоподогреватели используются, в основном, при сжигании
малосернистых топлив, а регенеративные воздухоподогреватели при сжигании
высокосернистых топлив.
Система автоматизированного проектирования (САПР) воздухоподогревателей
энергетических котлов состоит из трех видов обеспечения: методическое, программное и
информационное.
Разработка выполнена на кафедре «Котло- и реакторостроение» АлтГТУ в период с
2004 по 2010 годы. Большой вклад в работу внесли студенты кафедры КИРС АлтГТУ
Золотов О.В., Комаров И.А., Григорьев А.С.
5
1 Методическое обеспечение
Рекуперативные воздухоподогреватели подразделяются на следующие виды:
- стальные трубчатые воздухоподогреватели (ТВП);
- стальные пластинчатые воздухоподогреватели:
• из гладких стальных листов (в настоящее время не применяются вследствие их
более сложного по сравнению с ТВП изготовления и невысокой надежности);
• из стальных профильных листов (применяются в газотурбинных установках);
- чугунные воздухоподогреватели (применяются в основном в котлах небольшой
мощности):
• ребристые чугунные воздухоподогреватели;
• ребристо-зубчатые чугунные воздухоподогреватели;
- чугунные пластинчатые воздухоподогреватели;
- стеклянные воздухоподогреватели;
- воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем.
6
a
к . ш
S
1
b
к . ш
S
2
А А
В ы х о д в о з д у х а
и з Т В П
В х о д в о з д у х а
в Т В П
В х о д д ы м о в ы х г а з о в в Т В
П
1 2
3
5
4
6
В ы х о д д ы м о в ы х г а з о в и з Т В П
А - А
1 - верхняя трубная доска; 2 - теплообменная труба; 3 - промежуточная трубная доска; 4 -
воздухоперепускной короб; 5 - маяковая труба; 6 - нижняя трубная доска.
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема трубчатого рекуперативного
воздухоподогревателя
Трубчатый воздухоподогреватель выполняется в виде транспортабельных кубов, в
пределах каждого из которых поток воздуха может осуществлять один или несколько
ходов.
Куб трубчатого воздухоподогревателя состоит из верхней и нижней трубной
досок, в
которые вставлены трубы, закрепляемые с помощью сварки. Для осуществления
нескольких ходов одного или нескольких ходов в кубе устанавливают промежуточные
трубные доски. Маяковые трубы устанавливаются для увеличения прочности куба.
7
По условиям эксплуатации (чистка, ремонтные работы) и с учетом длины
поставляемых энергомашиностроительным заводам труб (7 м) высота одного куба больше
6-7 м нежелательна. Между кубами по высоте должны предусматриваться разрывы не
менее 800 мм. Транспортировка кубов к месту монтажа котла, как правило,
осуществляется железнодорожным транспортом, и поэтому размеры куба не должны
превышать установленные железнодорожные габариты (рисунок 1.2) [4].
3 2 5 0
1 3 1 0
4 0 0 0
5 3 0 0
1 2 4 0
Рисунок 1.2 - Железнодорожная платформа
Кубы устанавливаются на металлические рамы, опирающиеся на колонны каркаса
котла или фундамент. В местах поворота воздуха из одного хода в другой устанавливают
воздухоперепускные короба. Трубчатый воздухоподогреватель обшивается стальными
листами с закрепленной на них тепловой изоляцией.
Для изготовления трубчатых воздухоподогревателей применяются гладкие
стальные трубы с наружным диаметром 29, 33 и 40 мм с толщиной стенки 1,5 мм. При
сжигании твердых и жидких топлив с целью уменьшения опасности забивания летучей
золой или липкими отложениями предпочтение отдается трубам с наружным диаметром
40 мм, а при сжигании газа - более эффективным по условиям теплообмена трубам с
наружным диаметром 33 и 29 мм. Трубы располагаются в шахматном порядке с
относительными шагами:
11
/1,51,6Sd
σ
=
=−
, (1.1)
где
1
σ
- относительный поперечный шаг труб;
S1- поперечный шаг труб;
d- наружный диаметр труб.
22
/1,051,1Sd
σ
==−
(1.2)
8
где
2
σ
- относительный продольный шаг труб;
S2- продольный шаг труб.
Трубчатые воздухоподогреватели могут располагаться в конвективной шахте в виде
одноступенчатой компоновки, в рассечку или полурассечку [2].
1
3
5
6
7
4
2
1 – вход дымовых газов в конвективную шахту; 2 – конвективная шахта;3 – экономайзер; 4
– выход горячего воздуха из воздухоподогревателя;5 – трубчатый воздухоподогреватель;
6 – вход холодного воздуха в трубчатый воздухоподогреватель; 7 – выход дымовых газов
из котла.
Рисунок 1.3 – Одноступенчатая компоновка экономайзера и трубчатого
воздухоподогревателя
9
1– вход дымовых газов в конвективную шахту; 2 – конвективная шахта; 3 – вторая по ходу
питательной воды ступень экономайзера; 4 – вторая по ходу воздуха ступень трубчатого
воздухоподогревателя (горячая ступень); 5 – выход горячего воздуха из
воздухоподогревателя; 6 – первая по ходу питательной воды ступень экономайзера; 7 –
первая по ходу газов ступень трубчатого воздухоподогревателя (холодная ступень); 8 –
вход холодного воздуха в воздухоподогреватель; 9 – выход дымовых газов из котла.
Рисунок 1.4 – Компоновка экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя в рассечку
10
1 – вход дымовых газов; 2 – вторая по ходу воздуха ступень трубчатого
воздухоподогревателя (горячая ступень); 3 – выход горячего воздуха из
воздухоподогревателя; 4 – экономайзер; 5 – первая по ходу газов ступень трубчатого
воздухоподогревателя (холодная ступень); 6 – вход холодного воздуха в
воздухоподогреватель; 7 – выход дымовых газов из котла.
Рисунок 1.5 - Компоновка экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя в полурассечку
Одноступенчатая компоновка экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя ( рисунок
1.3) применяется при подогреве воздуха до температуры 250-320 С при необходимости
подогрева воздуха до более высокой температуры (320-470 С) применяется компоновка в
рассечку (рисунок 1.4). При температуре дымовых газов за пароперегревателем ниже 520-