Исследование режимов работы и методика теплового расчета жаротрубно-дымогарного котла мощностью 3 МВт
Ключевые слова:
жаротрубно-дымогарный и трехходовой котлы, форсированная топка, конвективно-радиационный теплообмен, тепловой расчет
Аннотация
Представлены результаты исследования режима работы жаротрубно-дымогарного котла и описания происходящих в нем процессов теплообмена. Приведены конструктивные характеристики: длина жаровой трубы — 3,2 м, ее диаметр — 0,926 м.
Разработана адекватная расчетная модель котла, демонстрирующая процессы теплообмена в котле при помощи программы автоматизированного расчета котлов Boiler Designer. Коэффициент полезного действия котла — 90,92% при сжигании дизельного топлива калорийностью 42705 кДж/кг, расходом 0,278 т/ч и коэффициентом избытка воздуха 1,37.
Даны рекомендации по тепловому расчету дымогарно-жаротрубного котла и дальнейших направлений исследования. Проведено сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований. Показано, что расчет жаротрубно-дымогарного котла малой мощности не может быть выполнен в строгом соответствии с нормами теплового расчета котельных агрегатов (НТР). В соответствии с ними температуры на выходе из топки и котла должны составлять 1221 и 222°С. По результатам экспериментов жаровая труба и дымогарные трубы получают значительно большее количества тепла. По рекомендациям температура на выходе из топки не должна превышать 1200°С. В результате испытаний котла температура уходящих газов составила 195°С. Анализ полученных в ходе теплового расчета данных, показал, что в жаровой трубе присутствует конвективная составляющая теплообмена, достигающая величины 30% от общего тепловосприятия.
Литература
1. План ГОЭЛРО. М.: Энергия, 2006.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. Н.В. Кузнецова и др. М.: Энергия, 1973.
3. Тепловой расчет котлов (нормативный метод) СПб.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998.
4. Плешанов К.А., Палагин Г.В. Тепловой расчет жаротрубного котла // Информатизация инженерного образования: Труды Междунар. науч.-практ. конф. М.: Изд. дом МЭИ. 2016. С. 394—398.
5. Хаустов С.А., Заворин А.С., Фисенко Р.Н. Численное исследование процессов в жаротрубной топке с реверсивным факелом // Известия Томского политехн. ун-та. 2013. № 4. С. 43—47.
6. ООО «Промышленная группа Рэмэкс» [Офиц. сайт] http://remeks.ru/data/objects/12/files/Kotly_2015s. pdf (дата обращения 25.01.2017).
7. ГОСТ 30375—2001. Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью от 0,1 до 4,0 МВт.
8. Плешанов К.А., Стерхов К.В., Росляков П.В. Устойчивость естественной циркуляции в контуре вертикального котла-утилизатора с горизонтальным расположением труб испарителя при пуске // Электрические станции. 2016. № 5. С. 21—26.
9. Росляков П.В., Raivo Attikas, Зайченко М.Н., Плешанов К.А., Ионкин И.Л. Исследование возможности раздельного и совместного сжигания эстонских сланцев и ретортного газа на ТЭС // Теплоэнергетика. 2015. № 10. С. 3—15.
10. Супранов В.М., Штегман А.В., Фоменко Е.А. Оценка возможности перевода котлов ТП-14А Кумертауской ТЭЦ на сжигание угля марки Б3 Верхне-Сокурского месторождения // Теплоэнергетика. 2016. № 4. С. 50—59.
11. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1980.
12. Калинин П.Н., Осипов В.Н., Пак А.Л., Коханский С.М., Ершов А.Ю. Котел-утилизатор Е-293/40,2-14/1,5-560/294 Д для Новогорьковской ТЭЦ.
13. Двойнишников В.А., Князьков В.П., Чубенко Е.С. Расчетная оценка влияния неравномерности температурных и скоростных полей газовой среды на тепловосприятие конвективных поверхностей нагрева котла // Теплоэнергетика. 2005. № 9. С. 24—29.
14. Сафьянц С.М., Боев Ю.А., Сафьянц А.С. Анализ особенностей теплоотдачи в жаротрубных котлах малой мощности // Наукові праці ДонНТУ. Серия «Металургія». 2010. № 12 (177). C. 213—221.
15. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976.
16. Двойнишников В.А., Хохлов Д.А. Влияние конструктивных решений растопочной вихревой горелки с центральным подводом среды на формирование условий стабилизации горения пылевоздушной смеси // Теплоэнергетика. 2015. № 4. С. 50—57.
17. Двойнишников В.А., Хохлов Д.А. Конструкция пылеугольной растопочной вихревой горелки и численное исследование ее работоспособности // Теплоэнергетика. 2013. № 6. С. 12—18.
18. Росляков П.В., Морозов И.В., Зайченко М.Н., Сидоркин В.Т. Численные исследования малоэмиссионных горелочных устройств для сжигания полукоксового газа в энергетическом котле // Теплоэнергетика. 2016. № 4. С. 40—49.
---
Для цитирования: Плешанов К.А., Палагин Г.В., Зайченко М.Н., Хохлов Д.А. Исследование режимов работы и методика теплового расчета жаротрубно-дымогарного котла мощностью 3 МВт // Вестник МЭИ. 2019. № 1. С. 43—49. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-43-49.
#
1. Plan GOElRO. M.: Energiya, 2006. (in Russian).
2. Teplovoy Raschet Kotel'nykh Agregatov (Normativnyy Metod) / pod red. N.V. Kuznetsova i dr. M.: Energiya, 1973. (in Russian).
3. Teplovoy Raschet Kotlov (Normativnyy Metod). SPb.: Izd-vo NPO TSKTI, 1998. (in Russian).
4. Pleshanov K.A., Palagin G.V. Teplovoy Raschet Zharotrubnogo Kotla. Informatizatsiya Inzhenernogo Obrazovaniya: Trudy Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. M.: Izd. dom MEI. 2016:394—398. (in Russian).
5. Khaustov S.A., Zavorin A.S., Fisenko R.N. Chislennoe Issledovanie Processov v Zharotrubnoy Topke s Reversivnym Fakelom. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2013;4:43—47. (in Russian).
6. OOO «Promyshlennaya Gruppa Remeks» [Ofits. Sayt] http://remeks.ru/data/objects/12/files/Kotly_2015s. pdf (Data Obrashcheniya 25.01.2017). (in Russian).
7. GOST 30375—2001. Kotly Otopitel'nye Vodogreynye Teploproizvoditel'nost'yu ot 0,1 do 4,0 MVt. (in Russian).
8. Pleshanov K.A., Sterkhov K.V., Roslyakov P.V. Ustoychivost' Estestvennoy Tsirkulyacii v Konture Vertikal'nogo Kotla-utilizatora s Gorizontal'nym Raspolozheniem Trub Isparitelya pri Puske. Elektricheskie Stantsii. 2016;5:21—26. (in Russian).
9. Roslyakov P.V., Raivo Attikas, Zaychenko M.N., Pleshanov K.A., Ionkin I.L. Issledovanie Vozmozhnosti Razdel'nogo i Sovmestnogo Szhiganiya Estonskikh Slantsev i Retortnogo Gaza na TES. Teploenergetika. 2015;10:3—15. (in Russian).
10. Supranov V.M., Shtegman A.V., Fomenko E.A. Otsenka vozmozhnosti Perevoda Kotlov TP-14A Kumertauskoy TEC na Szhiganie Uglya Marki B3 Verkhne-Sokurskogo Mestorozhdeniya. Teploenergetika. 2016;4:50—59. (in Russian).
11. Krasnoshchekov E.A., Sukomel A.S. Zadachnik po Teploperedache. M.: Energiya, 1980. (in Russian).
12. Kalinin P.N., Osipov V.N., Pak A.L., Kokhanskiy S.M., Ershov A.Yu. Kotel-utilizator E-293/40,2-14/1,5-560/294 D dlya Novogor'kovskoy TEC. (in Russian).
13. Dvoynishnikov V.A., Knyaz'kov V.P., Chubenko E.S. Raschetnaya Otsenka Vliyaniya Neravnomernosti Temperaturnykh i Skorostnykh Poley Gazovoy Sredy na Teplovospriyatie Konvektivnykh Poverkhnostey Nagreva Kotla. Teploenergetika. 2005;9:24—29. (in Russian).
14. Saf'yants S.M., Boev Yu.A., Saf'yants A.S. Analiz Osobennostey Teplootdachi v Zharotrubnykh Kotlakh Maloy Moshchnosti. Naukovі Pracі DonNTU. Seriya «Metalurgіya». 2010;12 (177). C. 213—221. (in Russian).
15. Khzmalyan D.M., Kagan Ya.A. Teoriya Goreniya i Topochnye Ustroystva. M.: Energiya, 1976. (in Russian).
16. Dvoynishnikov V.A., Khokhlov D.A. Vliyanie Konstruktivnykh Resheniy Rastopochnoy Vikhrevoy Gorelki s Tsentral'nym Podvodom Sredy na Formirovanie Usloviy Stabilizatsii Goreniya Pylevozdushnoy Smesi Teploenergetika. 2015;4:50—57. (in Russian).
17. Dvoynishnikov V.A., Khokhlov D.A. Konstruktsiya Pyleugol'noy Rastopochnoy Vikhrevoy Gorelki i Chislennoe Issledovanie ee Rabotosposobnosti. Teploenergetika. 2013;6:12—18. (in Russian).
18. Roslyakov P.V., Morozov I.V., Zaychenko M.N., Sidorkin V.T. Chislennye Issledovaniya Maloemissionnykh Gorelochnykh Ustroystv dlya Szhiganiya Polukoksovogo Gaza v Energeticheskom Kotle. Teploenergetika. 2016;4:40—49. (in Russian).
---
For citation: Pleshanov K.A., Palagin G.V., Zaichenko M.N., Khokhlov D.A. Studying the Operation Modes and the Thermal Design Procedure of a 3 MW Fire-Tube Boiler. MPEI Vestnik. 2019;1:43—49. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-43-49.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. Н.В. Кузнецова и др. М.: Энергия, 1973.
3. Тепловой расчет котлов (нормативный метод) СПб.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998.
4. Плешанов К.А., Палагин Г.В. Тепловой расчет жаротрубного котла // Информатизация инженерного образования: Труды Междунар. науч.-практ. конф. М.: Изд. дом МЭИ. 2016. С. 394—398.
5. Хаустов С.А., Заворин А.С., Фисенко Р.Н. Численное исследование процессов в жаротрубной топке с реверсивным факелом // Известия Томского политехн. ун-та. 2013. № 4. С. 43—47.
6. ООО «Промышленная группа Рэмэкс» [Офиц. сайт] http://remeks.ru/data/objects/12/files/Kotly_2015s. pdf (дата обращения 25.01.2017).
7. ГОСТ 30375—2001. Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью от 0,1 до 4,0 МВт.
8. Плешанов К.А., Стерхов К.В., Росляков П.В. Устойчивость естественной циркуляции в контуре вертикального котла-утилизатора с горизонтальным расположением труб испарителя при пуске // Электрические станции. 2016. № 5. С. 21—26.
9. Росляков П.В., Raivo Attikas, Зайченко М.Н., Плешанов К.А., Ионкин И.Л. Исследование возможности раздельного и совместного сжигания эстонских сланцев и ретортного газа на ТЭС // Теплоэнергетика. 2015. № 10. С. 3—15.
10. Супранов В.М., Штегман А.В., Фоменко Е.А. Оценка возможности перевода котлов ТП-14А Кумертауской ТЭЦ на сжигание угля марки Б3 Верхне-Сокурского месторождения // Теплоэнергетика. 2016. № 4. С. 50—59.
11. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1980.
12. Калинин П.Н., Осипов В.Н., Пак А.Л., Коханский С.М., Ершов А.Ю. Котел-утилизатор Е-293/40,2-14/1,5-560/294 Д для Новогорьковской ТЭЦ.
13. Двойнишников В.А., Князьков В.П., Чубенко Е.С. Расчетная оценка влияния неравномерности температурных и скоростных полей газовой среды на тепловосприятие конвективных поверхностей нагрева котла // Теплоэнергетика. 2005. № 9. С. 24—29.
14. Сафьянц С.М., Боев Ю.А., Сафьянц А.С. Анализ особенностей теплоотдачи в жаротрубных котлах малой мощности // Наукові праці ДонНТУ. Серия «Металургія». 2010. № 12 (177). C. 213—221.
15. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976.
16. Двойнишников В.А., Хохлов Д.А. Влияние конструктивных решений растопочной вихревой горелки с центральным подводом среды на формирование условий стабилизации горения пылевоздушной смеси // Теплоэнергетика. 2015. № 4. С. 50—57.
17. Двойнишников В.А., Хохлов Д.А. Конструкция пылеугольной растопочной вихревой горелки и численное исследование ее работоспособности // Теплоэнергетика. 2013. № 6. С. 12—18.
18. Росляков П.В., Морозов И.В., Зайченко М.Н., Сидоркин В.Т. Численные исследования малоэмиссионных горелочных устройств для сжигания полукоксового газа в энергетическом котле // Теплоэнергетика. 2016. № 4. С. 40—49.
---
Для цитирования: Плешанов К.А., Палагин Г.В., Зайченко М.Н., Хохлов Д.А. Исследование режимов работы и методика теплового расчета жаротрубно-дымогарного котла мощностью 3 МВт // Вестник МЭИ. 2019. № 1. С. 43—49. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-43-49.
#
1. Plan GOElRO. M.: Energiya, 2006. (in Russian).
2. Teplovoy Raschet Kotel'nykh Agregatov (Normativnyy Metod) / pod red. N.V. Kuznetsova i dr. M.: Energiya, 1973. (in Russian).
3. Teplovoy Raschet Kotlov (Normativnyy Metod). SPb.: Izd-vo NPO TSKTI, 1998. (in Russian).
4. Pleshanov K.A., Palagin G.V. Teplovoy Raschet Zharotrubnogo Kotla. Informatizatsiya Inzhenernogo Obrazovaniya: Trudy Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. M.: Izd. dom MEI. 2016:394—398. (in Russian).
5. Khaustov S.A., Zavorin A.S., Fisenko R.N. Chislennoe Issledovanie Processov v Zharotrubnoy Topke s Reversivnym Fakelom. Izvestiya Tomskogo Politekhn. Un-ta. 2013;4:43—47. (in Russian).
6. OOO «Promyshlennaya Gruppa Remeks» [Ofits. Sayt] http://remeks.ru/data/objects/12/files/Kotly_2015s. pdf (Data Obrashcheniya 25.01.2017). (in Russian).
7. GOST 30375—2001. Kotly Otopitel'nye Vodogreynye Teploproizvoditel'nost'yu ot 0,1 do 4,0 MVt. (in Russian).
8. Pleshanov K.A., Sterkhov K.V., Roslyakov P.V. Ustoychivost' Estestvennoy Tsirkulyacii v Konture Vertikal'nogo Kotla-utilizatora s Gorizontal'nym Raspolozheniem Trub Isparitelya pri Puske. Elektricheskie Stantsii. 2016;5:21—26. (in Russian).
9. Roslyakov P.V., Raivo Attikas, Zaychenko M.N., Pleshanov K.A., Ionkin I.L. Issledovanie Vozmozhnosti Razdel'nogo i Sovmestnogo Szhiganiya Estonskikh Slantsev i Retortnogo Gaza na TES. Teploenergetika. 2015;10:3—15. (in Russian).
10. Supranov V.M., Shtegman A.V., Fomenko E.A. Otsenka vozmozhnosti Perevoda Kotlov TP-14A Kumertauskoy TEC na Szhiganie Uglya Marki B3 Verkhne-Sokurskogo Mestorozhdeniya. Teploenergetika. 2016;4:50—59. (in Russian).
11. Krasnoshchekov E.A., Sukomel A.S. Zadachnik po Teploperedache. M.: Energiya, 1980. (in Russian).
12. Kalinin P.N., Osipov V.N., Pak A.L., Kokhanskiy S.M., Ershov A.Yu. Kotel-utilizator E-293/40,2-14/1,5-560/294 D dlya Novogor'kovskoy TEC. (in Russian).
13. Dvoynishnikov V.A., Knyaz'kov V.P., Chubenko E.S. Raschetnaya Otsenka Vliyaniya Neravnomernosti Temperaturnykh i Skorostnykh Poley Gazovoy Sredy na Teplovospriyatie Konvektivnykh Poverkhnostey Nagreva Kotla. Teploenergetika. 2005;9:24—29. (in Russian).
14. Saf'yants S.M., Boev Yu.A., Saf'yants A.S. Analiz Osobennostey Teplootdachi v Zharotrubnykh Kotlakh Maloy Moshchnosti. Naukovі Pracі DonNTU. Seriya «Metalurgіya». 2010;12 (177). C. 213—221. (in Russian).
15. Khzmalyan D.M., Kagan Ya.A. Teoriya Goreniya i Topochnye Ustroystva. M.: Energiya, 1976. (in Russian).
16. Dvoynishnikov V.A., Khokhlov D.A. Vliyanie Konstruktivnykh Resheniy Rastopochnoy Vikhrevoy Gorelki s Tsentral'nym Podvodom Sredy na Formirovanie Usloviy Stabilizatsii Goreniya Pylevozdushnoy Smesi Teploenergetika. 2015;4:50—57. (in Russian).
17. Dvoynishnikov V.A., Khokhlov D.A. Konstruktsiya Pyleugol'noy Rastopochnoy Vikhrevoy Gorelki i Chislennoe Issledovanie ee Rabotosposobnosti. Teploenergetika. 2013;6:12—18. (in Russian).
18. Roslyakov P.V., Morozov I.V., Zaychenko M.N., Sidorkin V.T. Chislennye Issledovaniya Maloemissionnykh Gorelochnykh Ustroystv dlya Szhiganiya Polukoksovogo Gaza v Energeticheskom Kotle. Teploenergetika. 2016;4:40—49. (in Russian).
---
For citation: Pleshanov K.A., Palagin G.V., Zaichenko M.N., Khokhlov D.A. Studying the Operation Modes and the Thermal Design Procedure of a 3 MW Fire-Tube Boiler. MPEI Vestnik. 2019;1:43—49. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-43-49.
Опубликован
2018-02-07
Выпуск
Раздел
Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты (05.14.14)
