Содержание

– схемы газовой группы котла-утилизатора представлены на рисунках а.1, а.2 приложения а;
Результаты расчетов на прочность цилиндрической части барабана высокого давления приведены в таблице 5.5.1.
6 Расчет на прочность эллиптического днища БВД
Результаты расчетов на прочность эллиптической части днища барабана высокого давления приведены в таблице 5.6.1.
Результаты расчетов на прочность цилиндрической части барабана высокого давления приведены в таблице 5.5.1.
6 Расчет на прочность эллиптического днища БВД
Результаты расчетов на прочность эллиптической части днища барабана высокого давления приведены в таблице 5.6.1.
Результаты расчетов на прочность эллиптической части днища барабана высокого давления приведены в таблице 5.6.1.

– схемы
газовой группы котла-утилизатора представлены на рисунках а.1, а.2 приложения
а;

– схемы пароводяной группы представлены на рисунках А.3, – А.6 приложения
А;

схемы циркуляционных контуров представлены на рисунках А.7, – А.8
приложения А;

QT-диаграмма для основного расчетного режима (100 % нагрузка, tнв = 10 °C) представлена на рисунке А.9 приложения А.

.4 Результаты теплогидравлического расчета

https://www.youtube.com/watch?v=zsPRrUzhdEk

Результаты теплогидравлического расчета при согласованном наборе
температур наружного воздуха при нагрузке 100 % представлены в таблице 4.4.1.

Таблица 4.4.1 – результаты теплогидравлического расчета при нагрузке 100
%

Наименование показателей	Значение
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Нагрузка ГТУ, %	100	100	100	100
Температура наружного воздуха, ^оС	-20	0	10	30
Относительная влажность, %	85	85	85	85
Расход газовмассовый, кг/с	509	519,68	504,7	468,8
Расход газов объемный, нм³/с	403,4	410,43	397,82	366,38
Плотность газов, кг/нм³	1,26	1,27	1,27	1,27
Температура газов, ^оС	529	535,9	540,6	550,75
Состав продуктов сгорания, % по объему
О₂	13,41	13,59	13,7	13,72
N₂	75,63	75,69	75,79	75,74
СО₂	3,35	3,27	3,23	3,21
Н₂О	7,61	7,45	7,27	7,33
КУ
Газовый тракт:
Температура уходящих газов, ^оС	102,6	104,7	102,1	107,3
Аэродинамическое сопротивление поверхностей нагрева, Па	2606,6	2721,5	2453,6	2279,07
Термический КПД, %	81,95	81,37	81,23
Тепловая мощность, кВт	243593	248896	243172	229574
Пароводяной тракт ВД:
Давление на входе в тракт, МПа	7,54	7,72	7,62	8,1
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Давление в барабане, МПа	7,24	7,32	7,3	7,35
Давление на выходе из тракта, МПа	7,16	7,16	7,15	7,16
Расход среды на входе в тракт, т/ч	221,38	229,75	226,56	217,83
Продувка, т/ч	2,2	2,28	2,25	2,16
Расход среды на выходе из тракта, т/ч	219,18	227,47	224,31	215,67
Температура на входе в тракт, ^оС	165,6	165,7	165,6	165,6
Недогрев до кипения, %	-1,14	-1,37	-1,58	-2,11
Температура на входе в барабан, ^оС	279,4	279	278,8	276,8
Температура в барабане, ^оС	289	288,9	288,7	288,3
Температура на выходе из тракта, ^оС	503,4	504,2	507,8	518,8
Пароводяной тракт НД:
Давление на входе в тракт, МПа	0,75	0,75	0,75	0,75
Давление в барабане, МПа	0,74	0,75	0,75	0,74
Давление на выходе из тракта, МПа	0,53	0,53	0,53	0,53
Расход среды на входе в тракт, т/ч	269,149	280,899	277,031	265,023
Продувка, т/ч	2,25	2,25	2,25	2,25
Расход среды на выходе из тракта, т/ч	47,773	51,151	50,474	47,201
Температура на входе в тракт, ^оС	156,8	161,1	164,3	168,6
Недогрев до кипения, %	-5,74	-4,41	-3,74	-2,68
Температура на входе в барабан, ^оС	160,2	163,1	164,3	168,2
Температура в барабане, ^оС	160,3	163	164,3	169,3
Температура на выходе из тракта, ^оС	208	206,5	207	206,6
Тракт конденсата:
Тепловая мощность ГПК, кВт	46305	44715	42160	36947
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Давление на входе в ГПК, МПа	0,99	1,01	1	1,02
Давление на выходе из ГПК, МПа	0,99	0,97	0,98	1
Давление на выходе из тракта, МПа	0,69	0,69	0,69	0,72
Расход на входе в тракт, т/ч	269,149	280,899	277,031	265,023
Расход на байпас, т/ч	0	0	0	0
Расход на рециркуляцию ГПК, т/ч	182,6	125,48	93,44	43,57
Расход через ГПК, т/ч	451,75	406,38	370,48	308,60
Расход на выходе из тракта, т/ч	269,149	280,899	277,031	265,023
Температура на входе в тракт, ^оС	31,4	32,6	33,1	34
Недогрев до кипения, %	-11,07	-9,68	-8,98	-8,28
Температура на входе в ГПК, ^оС	60	60	60	60
Температура на выходе из ГПК, ^оС	146,8	149,7	152,9	155,3
Температура на выходе из тракта, ^оС	158,8	161,3	164,3	167,2
ВВТО:
Тепловая мощность, кВт	9400	4700	3572	—
Давление конденсата на входе, МПа	1,84	1,71	1,6	—
Расход конденсата через ВВТО, т/ч	182,60	125,48	93,44	—
Температура конденсата на входе в ВВТО, ^оС	171,6	169,9	152,9	—
Температура конденсата на выходе из ВВТО, ^оС	60	60	60	—
Давление сетевой воды на входе, МПа	1,5	1,5	1,5	—
Расход сетевой воды через ВВТО, т/ч	162	162	162	—
Температура сетевой воды на входе в ВВТО, ^оС	60	45	46	—
Температура сетевой воды на выходе из ВВТО, ^оС	109,8	70	65	—

Результаты теплогидравлического расчета при согласованном наборе
температур наружного воздуха при нагрузке 60 % представлены в таблице 4.4.2.

Таблица 4.4.2 – результаты теплогидравлического расчета при нагрузке 60 %

Наименование показателей	Значение
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Нагрузка ГТУ, %	60	60	60	60
Температура наружного воздуха, ^оС	-20	0	10	30
Относительная влажность, %	85	85	85	85
Расход газовмассовый, кг/с	387,85	376,76	370,14	349,77
Расход газов объемный, нм³/с	306,38	297,62	292,39	276,3
Плотность газов, кг/нм³	1,27	1,27	1,27	1,27
Температура газов, ^оС	504	536	541	554
Состав продуктов сгорания, % по объему
О₂	14,06	13,89	14,04	14,30
N₂	75,85	75,79	75,85	75,94
СО₂	3,06	3,14	3,07	2,95
Н₂О	7,03	7,18	7,04	6,81
КУ
Газовый тракт:
Температура уходящих газов, ^оС	95,4	98,4	100,9	105,6
Аэродинамическое сопротивление поверхностей нагрева, Па	1484	1424	1385	1263
Термический КПД, %	81,77	82,4	82,13	81,74
Тепловая мощность, кВт	174566	182588	180461	173911
Пароводяной тракт ВД:
Давление на входе в тракт, МПа	7,43	7,42	7,41	7,42
Давление в барабане, МПа	7,25	7,23	7,24	7,24
Давление на выходе из тракта, МПа	7,5	7,5	7,5	7,5
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Расход среды на входе в тракт, т/ч	152,89	167,06	164,43
Продувка, т/ч	1,52	1,66	1,66	1,63
Расход среды на выходе из тракта, т/ч	151,37	165,64	165,40	162,80
Температура на входе в тракт, ^оС	165,22	165,1	165,1	165
Недогрев до кипения, %	-0,26	-1,4	-1,58	-2,03
Температура на входе в барабан, ^оС	279,6	278,8	278,4	278,1
Температура в барабане, ^оС	289,1	288,7	288,6	288,3
Температура на выходе из тракта, ^оС	501,3	503,4	506,7	510,1
Пароводяной тракт НД:
Давление на входе в тракт, МПа	0,76	0,75	0,75	0,75
Давление в барабане, МПа	0,76	0,75	0,75	0,75
Давление на выходе из тракта, МПа	0,53	0,53	0,53	0,53
Расход среды на входе в тракт, т/ч	192,14	203,23	203,19	199,58
Продувка, т/ч	2,25	2,25	2,25	2,25
Расход среды на выходе из тракта, т/ч	39,258	35,931	36,132	35,143
Температура на входе в тракт, ^оС	159,8	163,2	164,1	165,2
Недогрев до кипения, %	-5,54	-4,52	-3,76	-2,45
Температура на входе в барабан, ^оС	159,9	163,3	164,3	165,2
Температура в барабане, ^оС	159,9	163,3	164,3	165,2
Температура на выходе из тракта, ^оС	207	207	206,7	205,8
Тракт конденсата:
Тепловая мощность ГПК, кВт	35940	33479	31816	28066
Давление на входе в тракт, МПа	1	1	1	1
Давление на входе в ГПК, МПа	0,96	0,96	0,98	0,99
	-20 ^оС	0 ^оС	10 ^оС	30 ^оС
Давление на выходе из тракта, МПа	0,7	0,69	0,69	0,98
Расход на входе в тракт, т/ч	192,14	203,23	203,19	199,58
Расход на байпас, т/ч	0	0	0	0
Расход на рециркуляцию ГПК, т/ч	155,13	103,28	76,97	32,49
Расход через ГПК, т/ч	347,27	306,50	280,16	232,06
Расход на выходе из тракта, т/ч	192,14	203,23	203,19	199,58
Температура на входе в тракт, ^оС	33,1	33,1	33,1	33,1
Недогрев до кипения, %	-5,91	-4,89	-4,12	-2,81
Температура на входе в ГПК, ^оС	60	60	60	60
Температура на выходе из ГПК, ^оС	150,9	151,4	152,7	156,3
Температура на выходе из тракта, ^оС	150,9	152,8	164,1	162,6
ВВТО:
Тепловая мощность, кВт	9400	4700	3572	—
Давление конденсата на входе, МПа	1,58	1,625	1,6	—
Расход конденсата через ВВТО, т/ч	155,13	103,28	76,97	—
Температура конденсата на входе в ВВТО, ^оС	148,2	151,4	152,7	—
Температура конденсата на выходе из ВВТО, ^оС	96,9	114,7	117,6	—
Давление сетевой воды на входе, МПа	1,5	1,5	1,5	—
Расход сетевой воды через ВВТО, т/ч	162	162	162	—
Температура сетевой воды на входе в ВВТО, ^оС	60	44	46	—
Температура сетевой воды на выходе из ВВТО, ^оС	109,8	69	65	—

5. Разработка испарительных поверхностей нагрева, расчеты надежности
элементов гидравлической схемы

.1 Общие сведения о конструкции поверхностей нагрева КУ

Поверхности нагрева КУ делают из стальных труб с
наружным оребрением. Спирально-ленточное оребрение труб выполняют в заводских
условиях на специальных установках с использованием токов высокой частоты. Это
позволяет приваривать к трубам ленту различной толщины, конфигурации и размера.

Крупнейшим производителем КУ и оребренных труб для их
поверхностей нагрева является АО «Подольский машиностроительный завод». Завод
изготавливает оребренные трубы следующих параметров: диаметр 22-114 мм, толщина
стенки 2-12 мм, высота ребра 5-25 мм, толщина ребра 0,8-2 мм, шаг витков
оребрения 4-15 мм, максимальная длина оребренной трубы 22 м.

Рисунок 5.1.1 – Элементы поверхностей нагреву КУ ПГУ: а – наружное
оребрение труб; б – крепление труб шахматного трубного пучка; 1-2 – сплошное
оребрение; 3-4 – просечное оребрение.

Оребрение может быть сделано из углеродистых,
легированных и аустенитных сталей. Помимо этого возможно также просечное
оребрение труб (рис. 5.1.1). В модулях, из которых изготавливают КУ, масса
оребренных труб достигает 45 % его общей массы, а само оребрение уменьшает ее в
среднем в 1,5 раза по сравнению с гладкотрубными поверхностями нагрева.

Конструкция вертикальных КУ имеет свои особенности. Их
поверхности нагрева выполняют в виде отдельных модулей, укрепляемых один над
другим с помощью каркаса, в котором предусмотрены боковые боксы для размещения
коллекторов и колен труб, не омываемых дымовыми газами. Основная часть модуля в
зависимости от его длины имеет несколько несущих перегородок. В них просверлены
отверстия диаметром, превышающим наружный диаметр оребренной трубы на 8-10 мм.
Оребренные трубы заводятся одновременно через все отверстия и опираются в
перегородках на свои ребра. В боковых боксах осуществляются сварка колен и
приварка труб к коллекторам. В случае повреждения любую трубу можно заменить,
отрезав ее от колен или коллектора. Применение шахматного расположения труб в
пучке обеспечивает их свободное тепловое расширение.

.2 Расчёты надежности элементов гидравлической схемы

При разработке поверхностей нагрева проектируемого котла необходимо было
решить задачу достижения максимально возможной утилизации теплоты дымовых
газов, поступающих в КУ, путём передачи её рабочему телу. Эффективным решением
данной проблемы является предельное экранирование газохода КУ или, другими
словами, наращиванием теплообменной поверхности.

В проектируемом паровом котле два циркуляционных контура, следовательно
испарительных поверхностей нагрева проектируется также две для контура высокого
и низкого давления испаритель высокого и низкого давления соответственно,
каждый модуль состоит из трёх секций секций, состоящих из 52 труб по ширине, со
своими входным и выходным коллекторами. Трубы в секциях дистанционированы в
шести местах по высоте при помощи «гребенок», расположение труб – шахматное.

При конструировании горизонтальных поверхностей испарительных поверхностей
нагрева, необходимо учитывать внутренний диаметр труб, а также массовую
скорость потока. При малой массовой скорости возможно расслоение потока,
возникновение пульсаций, плохого отвода тепла от стенки трубы в области с
эмульсионным движением пароводяного потока. При чрезмерном увеличении массовой
скорости растут гидравлические потери в контуре циркуляции, что приводит к
увеличению потребления электроэнергии питательным насосом [8].

.3 Исходные данные трубных частей испарительных поверхностей нагрева

Расчетные параметры элементов гидравлической схемы испарительных контуров
КУ, работающих под давлением приведены в таблице 5.3.1.

Таблица 5.3.1- Расчетные параметры элементов гидравлической схемы

Наименование	Рабочие параметры		Расчетные параметры
	Давление, МПа	Температура, °С	Давление, МПа	Температура, °С
Поверхности нагрева
Испаритель высокого давления (ИВД)	7,36	289,2	8,4	330
Испаритель низкого давления (ИНД)	0,66	163,0	0.9	250
Трубопроводы
От ИВД до БВД	7,36	289,2	8.0	330
От БВД до ИВД	7,66	289.2	8.4	330
ИНД	0.66	163	0,9	250

Допускаемые напряжения материалов, примененных в испарительных
поверхностях нагрева КУ, приняты согласно [9] и приведены в таблице 5.3.2.

Таблица 5.3.2- Допускаемые напряжения материалов в испарительных
поверхностях КУ

.4 Расчетные параметры для барабана котла

Обечайка барабана, эллиптические днища, крышка люка лаза и штуцеры:
подвода питательной воды, опускных стояков, отвода пара и подвода пара на
обогрев выполнены из стали марки 15NiCuMoNb5, все остальные штуцеры выполнены
из стали 20.

Расчетная
температура t=290 °С при расчетном давлении 7,5
МПа. При этом допускаемое напряжение согласно [8] для стали 15NiCuMoNb5
составляет 256 МПа для листов толщиной 44 мм, 243 МПа для листов толщиной 60 мм
и 235 МПа для поковок.

.5 Расчет на прочность цилиндрической части барабана высокого давления

На рисунке 5.5.1 приведена схема развертки цилиндрической части барабана
высокого давления КУ по наружной поверхности.

Рисунок 5.5.1 – Развертка цилиндрической части барабана по наружной
поверхности

Результаты расчетов на прочность цилиндрической части
барабана высокого давления приведены в таблице 5.5.1.

Таблица 5.5.1- Результаты расчетов на прочность БВД

Наименование

Обозначение

Обозначение отверстий

А-Б

В-Г

П-П

Г-С

Внутренний диаметр, мм

2420

Марка стали

15NiCuMoNb5

Расчетное давление, МПа

7,5

Расчетная температура

290

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 256256256256

Характеристики отверстий

условный диаметр
отв.1(большего), мм

dy1

421

275

условный диаметр отв.2,мм

dy2

336

275

продольный шаг, мм

t(a)

1000

500

800

поперечный шаг, мм

t1(b)

645

753

Признак ряда в продольном
направлении

Один.

Ряд

Признак ряда в поперечном
направлении

Один.

Ряд

Один.

Признак ряда в косом
направлении

Ряд

Один.

Коэффициент Z большего
отв.1

1,358

0,887

0,097

0,887

Коэффициент прочности не
укрепленных отверстий

продольного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d110,9400,816

поперечного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d1111

косого ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d0,705111

одиночного отверстия

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d0,6430,75810,758

Характеристики подкрепления
(штуцера)

Марка стали

15NiCuMoNb5

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 235235-235,0

Наружный диаметр, мм

509

363

–

363

Толщина стенки, мм

–

Прибавка на толщину, мм

–

Расчетная толщина, мм

Srs

6,8

4,5

–

4,5

Укрепляющая высота, мм

176,8

146,4

–

146,4

Марка стали

15NiCuMoNb5

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 235,0235,0–

Наружный диаметр, мм

424

363

–

Толщина стенки, мм

–

Прибавка на толщину, мм

–

Расчетная толщина, мм

Srs

5,4

4,5

–

Укрепляющая высота, мм

159,8

146,4

–

Компенсирующая площадь, мм²

11738

10359

–

10359

Расчетный коэффициент
прочности

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 0,95610,9401

Расчетная толщина стенки,
мм

37,7

36,0

38,3

36,0

Прибавки

Минусовое отклонение, мм

C₁₁

–

Технологическая, мм

C₁₂

–

На коррозию, мм

C₂₁

Требуемая толщина стенки,
мм

S_тр= Sr с11
с12 с21

42,7

41,0

43,3

41,0

Номинальная толщина стенки,
мм

44,0

Внутренний диаметр,мм

2420

Марка стали

15NiCuMoNb5

Расчетное давление, МПа

7,5

Расчетная температура

290

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 256256256256

Характеристики отверстий

условный диаметр
отв.1(большего),мм

dy1

101

421

условный диаметр отв.2,мм

dy2

продольный шаг, мм

t(a)

500

750

600

1000

поперечный шаг, мм

t1(b)

323

645

Признак ряда в продольном
направлении

Ряд

Один.

Ряд

Признак ряда в поперечном
направлении

Один.

Признак ряда в косом
направлении

Один.

Ряд

Один.

Коэффициент

0,235

0,326

0,065

1,358

Коэффициент прочности не
укрепленных отверстий

продольного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d0,8330,92510,772

поперечного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d1111

косого ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d10,95411

одиночного отверстия

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d10,96310,643

Характеристики подкрепления
(штуцера)

Марка стали

15NiCuMoNb5

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 235235-235,0

Наружный диаметр, мм

120

160

–

509,0

Толщина стенки, мм

23,5

29,5

–

44,0

Прибавка на толщину штуцера
С, мм

1,0

–

1,0

Расчетная толщина, мм

Srs

1,2

1,6

–

6,8

Укрепляющая высота, мм

58,2

77,6

–

176,8

Компенсирующая площадь, мм²

1140

1984

–

11739

Расчетный коэффициент
прочности

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 0,9410,99310,956

Расчетная толщина стенки,
мм

38,2

36,2

36,0

37,7

Прибавки

Минусовое отклонение, мм

C₁₁

–

Технологическая, мм

C₁₂

–

На коррозию, мм

C₂₁

Требуемая толщина стенки,
мм

S_тр= Sr с11
с12 с21

43,2

41,2

41,0

42,7

Номинальная толщина стенки,
мм

44,0

Запас, %

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 1,7 %6,7 %7,4 %3,1 %

Внутренний диаметр,мм

2420

Марка стали

15NiCuMoNb5

Расчетное давление, МПа

7,5

Расчетная температура

290

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 256256256256

Характеристики отверстий

условный диаметр
отв.1(большего),мм

dy1

275

условный диаметр отв.2,мм

dy2

продольный шаг, мм

t(a)

1800

500

450

поперечный шаг, мм

t1(b)

645

472

Признак ряда в продольном
направлении

Один.

Ряд

Признак ряда в поперечном
направлении

Ряд

Один.

Признак ряда в косом
направлении

Один.

Ряд

Один.

Коэффициент

0,887

0,097

Коэффициент прочности не
укрепленных отверстий

продольного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d110,9400,933

поперечного ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d1111

косого ряда

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d1111

одиночного отверстия

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры d0,7580,75811

Характеристики подкрепления
(штуцера)

Марка стали

–

Допускаемое напряжение, МПа

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 235,0235,0–

Наружный диаметр, мм

363,0

–

Толщина стенки, мм

44,0

–

Прибавка на толщину штуцера
С, мм

1,0

–

Расчетная толщина, мм

Srs

4,5

–

Укрепляющая высота, мм

146,4

–

Компенсирующая площадь, мм²

10359

–

Расчетный коэффициент
прочности

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 110,9400,933

Расчетная толщина стенки,
мм

36,0

38,3

38,6

Прибавки

Минусовое отклонение, мм

C₁₁

–

Технологическая, мм

C₁₂

–

На коррозию, мм

C₂₁

Требуемая толщина стенки,
мм

S_тр= Sr с11
с12 с21

41,0

43,3

43,6

Номинальная толщина стенки,
мм

44,0

Запас, %

Утилизаторы тепловой энергии отработанных газов. Экономайзеры 7,4 %7,4 %1,6 %0,9 %

6 Расчет на прочность эллиптического днища БВД

На рисунке 5.6.1 приведен эскиз цилиндрического днища барабана.

Рисунок 5.6.1 – Эскиз днища барабана

Результаты расчетов на прочность эллиптической части днища
барабана высокого давления приведены в таблице 5.6.1.

Таблица 5.6.2- Расчет на прочность эллиптического днища БВД

Величина		Обозначение	Расчет
Внутренний диаметр		D	2400
Высота эллиптической части		h	600
Условный диаметр отверстия		d_у	450
Марка стали			15NiCuMoNb5
Расчетное давление, МПа		P	7,5
Расчетная температура		t	290
Допускаемое напряжение, МПа		243
Коэффициент прочности неукрепленного отверстия		d0,657
Характеристики подкрепления (укрепляющего кольца)	Наружный диаметр укрепляющего кольца, мм	da	538
	Материал укрепляющего кольца		15NiCuMoNb5
	Допускаемое напряжение, МПа	243
	Расчетная толщина стенки укрепляющего кольца	Srs	7,05
	Фактическая толщина стенки укрепляющего кольца, мм	Ss	44
	Прибавка на толщину кольца, мм	Сs	1
	Фактическая высота кольца, мм	hs	55
	Фактическая высота кольца, мм	hs1	45
	Расчетная высота кольца, мм	hs	182,18
	Расчетная высота кольца, мм	hs1	72,87
	Компенсирующая площадь кольца, мм²	fs	7824
Коэффициент прочности укрепленного отверстия		oc0,808
Расчетная толщина днища, мм		Sr	46,3
Прибавки	Минусовое отклонение, мм	с₁₁	0
	Технологическая, мм	с₁₂	6
	На коррозию, мм	с₂₁	5
Требуемая толщина листа, мм		S_тр= Sr с₁₁ с₁₂ с₂₁	57,3
Номинальная толщина листа, мм		S	60
Запас, %		4,7 %

.7 Расчет на прочность крышки люка-лаза

Согласно [8] толщина плоских крышек определяется как

где
, с – прибавка.

В
рассматриваемом случае толщина крышки s=60 мм, диаметр 548 мм, материал
– сталь 15NiCuMoNb5. При расчетной температуре t=290 °С имеем допускаемое напряжение [s] = 243 МПа [8]. За
расчетный диаметр D_k принимаем средний диаметр прокладки уплотнения крышки
D_u=494 мм, коэффициент K_m по
табл.3 [3] равен 0,53

Имеем
мм, с=1,0 мм и

мм.

Таким
образом, толщина крышки удовлетворяет условию прочности.

.8
Расчет на прочность элементов котла, работающих под действием внутреннего
давления

Основными
параметрами, которые определяются при расчете элементов трубопроводов и
элементов котла, работающих под действием внутреннего давления, являются
толщина стенки, величина прибавки, а также (если это не принято раньше) марка
стали, из которой будут изготавливаться элементы.

Номинальная
толщина стенки s должна приниматься по расчетной толщине стенки с
учетом прибавок, с округлением до ближайшего большего размера, имеющегося в
сортаменте толщин соответствующих полуфабрикатов. Допускается округление в
меньшую сторону не более 3 % от принятой окончательно номинальной толщины
стенки.

Допускаемая
толщина стенки [s] должна определяться по расчетной толщине стенки с
учетом эксплуатационной прибавки с2.

Фактическая
толщина стенки sf, полученная непосредственными измерениями толщины
готовой детали, должна быть не менее допустимой толщины стенки.

По
назначению прибавки к расчетной толщине стенки следует подразделять:

на
прибавку с1 (производственная прибавка), компенсирующая возможное понижение
прочности в условиях изготовления детали за счет минусового отклонения толщины
стенки полуфабриката, технологических утонений и др.;

на
прибавку с2 (эксплуатационная прибавка), компенсирующую возможное понижение
прочности детали в условиях эксплуатации за счет всех видов воздействия:
коррозии, механического износа и др.

Расчет на прочность труб поверхностей нагрева представлен в таблице
5.8.1.

Таблица5.8.1- Расчет на прочность труб поверхностей нагрева

Наименование	Наружный диаметр Dа, мм	Марка стали	Расчетное давление р, МПа	Расчетная температура t, C	Допускаемое напряжение	Расчетная толщина стенки прямого участка, м	Торовые коэффициенты		а	q	Радиус гиба, мм	Овальность поперечного сечения, а,%	Коэффициенты формы		Расчетные толщины стенок гибов, мм		Прибавки с, мм				Требуемая толщина стенки Sr c,мм	Требуемая толщина стенки, мм	Номинальная толщина стенки,мм
							К1	КЗ					Y1	Y3	Sr1	Sr3	c11	c12	c21	c22
ИВД (гиб)	38	20	8,4	330	111,5	1,38	0,899	1	0,036	0,643	75	8	0,95	0,95	1,18	1,31	0,3	0,4	0,5	0	2,5	1,8	3
ИВД (прямая)	38	20	8,4	330	111,5	1,33	1,000	1	0,036	0,500	0	0	1	1	1,38	1,38	0,3	0,0	0,5	0	2,2	1,8	3
ИНД (гиб)	38	20	0,9	250	132	0,13	0,903	1	0,030	0,625	79	8	0,95	0,95	0,11	0,12	0,3	0,4	0,5	0	1,3	1,8	3
ИНД (прямая)	38	20	0,9	250	132	0,13	1,000	1	0,030	0,500	0	0	1	1	0,13	0,13	0,3	0,0	0,5	0	0,9	1,8	3

Расчет на прочность конических переходов представлен в
таблице 5.8.2.

Таблица 5.8.2- Расчет на прочность конических
переходов

Наименование	угол конусности	расчетный коэффициент прочности		Расчетное давление	марка стали	расчетный ресурс, тыс. часов	расчетная температура	допускаемое напряжение		Расчетная толщина стенки		Прибавки с. мм						требуемая толщина стенки		номинальная толщина стенки
														с11		с12		С21
Трубопровод «БВД-ИВД»
Переход 325/273	15		1	8,4	20	200	330	111,5	277		11,24		1,5		0		1		13,5		25
Переход 325/273	16		1	8,4	20	200	330	111,5	277		11,24		1,25		0		1		13,5		25
Переход 377/273	12		1	8,4	20	200	330	111,5	320		12,82		0		0		1		13,8		13
Переход 337/325	15		1	8,4	20	200	330	111,5	335		13,59		1,2		0		1		15,8		24
Трубопровод «БНД-ИНД»
Переход 219/159	15		1	0,9	20	200	250	132	188		0,67		0,78		0		1		2,4		15,5
Переход 219/159	15		1	0,9	20	200	250	132	145		0,51		0,4		0		1		1,9		8
Переход 168/114,3	15		1	0,9	20	200	250	132	156,5		0,55		0,3		0		1		1,9		6

Расчет на прочность гибов трубопроводов представлен в
таблице 5.8.3.

Таблица 5.8.3- Расчет на прочность гибов трубопроводов

Наименование		Наружный диаметр Da, мм		Марка стали	Расчетное давление р, МПа	Расчетная температура t, С	Допускаемое напряжение МПа	Расчетная толщина стенки прямого участка			Торовые коэффициенты		а	q	Радиус гиба R, мм	Овальность сечения, %	Коэффициенты формы			Расчетные толщины, стенок гибов						Прибавки с, мм												Требуемая толщина стенки Sr c, мм	Требуемая толщина стенки, мм	Номинальная толщина стенки s, мм
											К1	КЗ					Y1		Y3	Sr1		Sr3		С11				С12			С21			с22
Трубопровод БНД-ИНД
Труба 159x 7		159	20		0,9	250	132	0,54	0,946			1	0,03	0,745	650	8	1,197		1,36	0,611		0,73		0,3				0,7			1			0			2,7		4,0	7,0
Трубопровод ИНД-БНД
Труба 426×14	426		20		0,9	250	132	1,45	0,952			1	0,03	0,782	2000	8	1,22	1,36		1,684		1,976		0,7				1,4			1			0			4,8		4,0	14,0
Трубопровод БВД-ИВД
Труба 377×22	377		20		8,4	330	111,5	13,69	0,944			1	0,036	0,789	1500	8	1,12	1,253			14,57		17,15		1,1				2,2			1			0		19,2		4,0	22,0
Трубопровод ИВД-БВД
Труба 325×25	325		20		8	330	111,5	11,26		0,93		1	0,035	0,713	1000	8	1,10	1,28			11,53		14,4				1,25			3,75			1			0	17,5		4,0	25,0

Расчет на прочность днищ коллекторов представлен в таблице 5.8.4.

Таблица 5.8.4- Расчет на прочность днищ коллекторов

Наименованиеколлектора	Геометрические характеристики коллектора	Расчетный диаметр D,мм	Марка стали	Расчетное давление р, МПа	Расчетная температура t, С	Допускаемое напряжение,	Расчетный коэффициент прочности	Толщина стенки коллектора в месте приварки донышка S, мм	Минимальная толщина цилиндрического борта, мм	Коэффициенты		Диаметр отверстия в днище d,мм	Коэффициент Ko	Расчетная толщина стенки Sr, мм	Прибавки, мм			Требуемая толщина стенки S1,мм	Номинальная толщина стенки S1, мм	Радиус выточки r, мм	Минимальная расченая толщина стенки в месте кольцевой выточки S2, мм	Номинальная толщина в месте кольцевой выточки S2, мм
										К1	К				С11	С12	С21
ИНД (вход)	273×20	234	20	0.9	250	132	1	19	0.80	0.76	0,35	102	0.784	8,6	0	0	1	9.6	43	10	1.9	33
ИВД (вход)	325×25	277	20	8.4	330	111,5	1	24	10,8	0.82	0.37	102	0.815	34.5	0	0	1	35,5	45	10	13.6	35

. Разработка конструкции пароперегревателя

.1 Общие положения

При разработке конструкции пароперегревателя, необходимо учитывать
множество требований, поскольку эта поверхность нагрева работает в области
более высоких температур, чем остальные теплообменные поверхности.

Металл поверхности нагрева пароперегревателя имеет наивысшую в котельном
агрегате температуру, это обуславливается высокой температурой пара и высокими
удельными тепловыми нагрузками.

По причине воздействия высоких температур, диаметр оребрения делают меньше,
чем в остальных поверхностях нагрева, то же касается и высоты лепестка.

.2 Расчетные данные

Расчетные параметры элементов гидравлической схемы пароперегревающих
контуров КУ, работающих под действием внутреннего давления представлены в
таблице 6.2.1.

Таблица 6.2.1- Параметры элементов пароперегревающих контуров КУ

Наименование	Рабочие параметры		Расчетные параметры
	Давление. МПа	Температура, °С	Давление, МПа	Температура, °С
Поверхности нагрева
Пароперегреватель высокого давления (ПВД) – выход	7,1	527,9	7,5	545
Перегреватель низкого давления (ПНД)	0,65	207,7	0,9	250

Результаты расчета труб пароперегревательных поверхностей нагрева на
прочность приведены в таблице 6.2.2.

Таблица 6.2.2- Результаты расчета труб ПВД и ПНД на прочность

Наименование	Наружный диаметр Dа, мм	Марка стали	Расчетное р, МПа	Расчетная t, C	Расчетная толщина стенки прямого участка	Торовые коэффициенты		а	q	Радиус гиба R, мм	Овальность поперечного сечения, а,%	Коэффициенты формы		Расчетные толщины стенок гибов, мм		Прибавки с, мм				Требуемая толщина стенки, мм	Требуемая толщина стенки	Номинальная толщина стенки s, мм
							К1	КЗ					Y1	Y3	Sr1	Sr3	c11	с12	с21	с22
ППВД (гиб)	38	12X1Мф	7.5	545	64	2.10	0,903	1	0.05	0,73	79	8	0.95	0.95	1.80	2.00	0,3	0.41	0.3	0	3.0	1.8	3
ППВД (прямая)	38	12Х1Мф	7.5	545	64	2.10	1.000	1	0.05	0,50	0	0	1	1	2,10	2.10	0.3	0.00	0.3	0.4	3,1	1,8	3
ППНД (гиб)	38	Ст20	0,9	250	132	0,13	0,903	1	0.03	0.62	79	8	0,95	0.95	0.11	0.12	0.3	0.41	0.3	0	1,1	1.6	3
ППНД (Прямая)	38	Ст20	0.9	250	132	0,13	1.000	1	0.03	0.50	0	0	1	1	0,13	0.13	0.3	0.00	03	0	0,7	1.8	3

Про анемометры: Пахнет газом в квартире или в доме: звоните 04, 104 или 112

. Разработка конструкции и расчет устройств регулирования температуры
перегретого пара

Температура пара на выходе из КУ с принудительной
циркуляцией может быть обеспечена двумя способами: воздействием на количество
подводимой теплоты с выходными газами ГТУ и изменением расхода питательной
воды.

Изменение температуры пара по первому способу будет
быстрым и адекватным, но количество и параметры газов ГТУ обычно изменяются при
изменении параметров наружного воздуха или вида сжигаемого топлива в режиме
номинальной нагрузки. Расход питательной воды можно изменять с помощью
регулирующего клапана на входе в экономайзер.

Регулирование давления и температуры пара в КУ не предусмотрено.
Температура пара за КУ определяется температурой газов, поступающих от ГТУ. Давление
пара за КУ определяется паровой турбиной и паропроводами [1].

8. Аэродинамический расчёт газового тракта

.1 Общие положения

Аэродинамический расчет выполнен на основном расчетном
режиме работы ПГУ при температуре наружного воздуха 10 °С, нагрузке ПГУ 100 %
от номинальной.

Расчет выполнен для режимов:

расчет основного тракта (байпасный газоход закрыт);

расчет байпасного газохода (КУ закрыт).

В расчете не учтено сопротивление газовых шумоглушителей основного тракта
и байпасного газохода.

При расчете принято:

барометрическое давление 746,62 мм рт. ст..

В расчете учтено влагосодержание воздуха при температуре наружного
воздуха плюс 10 °С при барометрическом давлении 746,62 мм рт. ст. и
относительной влажности воздуха 75 %, свойства влажного воздуха взяты в
соответствии с [9].

Аэродинамический расчет проведен в соответствии с рекомендациями [10].

Расчётная схема газового тракта приведена в приложении Б.

.2 Исходные данные для расчета

Результаты теплогидравлического расчета котла-утилизатора Пр – 223/57 –
7,15/0,53 – 508/207 при нагрузке ГТУ 100 % и температуре наружного воздуха плюс
10 °С.

Основным и резервным топливом для ГТЭ – 160 является природный газ,
состав (в процентах по объему) представлен в таблице 1.5.1.

Объемы воздуха, продуктов сгорания и приведенной плотности газов
представлены в таблице 8.2.1.

Таблица 8.2.1- Объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование	Формула, источник	Значение
Температура наружного воздуха t_н, °С	Исходные данные	10
Влагосодержание воздуха d, г/кг	[9]	5,818
Теоретический объем воздуха V^o, м³/м³	0,0476[0,5CО 0,5Н₂ 1,5Н₂S (m n/4)C_mH_n-O₂]9,3
Теоретический объем азота V^o_N₂, м³/м³	0,79V^o 0,01N₂	7,38
Объем трехатомных газов V_RO₂, м³/м³	0,01[CO₂ CO H₂S mC_mH_n]1,02
Теоретический объем водяных паров V^o_Н2О, м³/м³	0,01[H₂S H₂ n/2C_mH_n 0,124d_г._т_.] 0,0161V^o 0,0016 V^o(d-10)2,02
Объем водяных паров V_Н2О, м³/м³	V^o_H2O 0,0161(-1)V^o 0,0016(-1) V^o(d-10)2,2
Объем дымовых газов V_г, м³/м³	V_RO2 V^o_N2 V_H2O (-1)V^o29,6
Масса дымовых газов G, кг/м³	_г.т. d _г.т./1000 1,306V^o 0,0013V^o(d-10)37,67
Удельный вес дымовых газов ¡^о_г(при нормальных условиях), кг/нм³	G/V_г	1,273
Плотность дымовых газов r^о_г(при нормальных условиях), кгс²/м⁴	¡^о_г/9,81	0,1298

Объемные расходы газов и плотности по участкам тракта представлены в
таблице 8.2.2.

Таблица 8.2.2- Объемные расходы газов и плотности по участкам тракта

Наименование	Формула, источник	Величина
Температура наружного воздуха t_н, °С	Исходные данные	10
Участок до поверхностей нагрева
Секундный объем газов при нормальных условиях V_н, нм³/с	395,13
Секундный объем газов на участке V_с, м³/с	V_н( 273)/2731178,15
Плотность дымовых газов на участке r_г, кгс²/м⁴	r^о_г273/(273 )0,044
Участок после поверхностей нагрева
Секундный объем газов на участке V_с, м³/с	V_н(J_ух 273)/273	550,87
Плотность дымовых газов на участке r_г, кгс²/м⁴	r^о_г273/(273 J_ух)	0,093

8.3 Расчет сопротивлений по участкам основного тракта

Дымовая труба основного тракта предназначена для создания тяги, отвода и
рассеивания в атмосферу продуктов сгорания природного газа из
котла-утилизатора.

Дымовая труба – металлоконструкция диаметром 6 м. и отметкой среза 60 м.
Оболочка дымовой трубы выполнена из стали 10 ХНДП. Закрепление дымовой трубы на
каркас котла- утилизатора выполняется через несущие элементы каркаса дымовой
трубы.

Оголовок дымовой трубы (от отметки 58 метров до 60 метров) выполнен из
нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Расчет сопротивлений по участкам основного тракта представлен в таблице
8.3.1.

Таблица 8.3.1- Расчет сопротивлений по участкам тракта

Наименование				Величина		Скорость, м/с	Коэффициент сопротивления Сопротивление, Па
						W=V/F		h=9,8066 W²/2
Участок 1- от диффузора до поверхностей нагрева
Диффузор a=12°		диаметр входа, м		3,614		–	–	–
		диаметр выхода, м		5,808
		входное сечение F₁, м²		10,25		114,94	0,1	284,98
		выходное сечение F_2,м²		26,48		–	–	–
		отношение сечений F₁/F₂		0,387
		длина участка L, м		10,65
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м		3,614
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м		5,808
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м		4,711
		среднее сечение F_ср, м²		14,78		79,71	0,045	61,68
Переход с круга на квадрат		входное сечение F₁, м²		26,48		44,49	0,05	21,38
		сторона квадрата а, м		5,808		–	–	–
		выходное сечение F_2,м²		33,73
		отношение сечений F₁/F₂		0,79
		длина участка L, м		3,5
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м		5,808
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м		5,808
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м		5,808
		среднее сечение F_ср, м²		29,67		39,7	0,0121	4,12
Участок после перехода до короба входного шумоглушителя		длина участка L, м	12,05			–	–	–
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м	5,808
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	5,808
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	5,808
		среднее сечение F_ср, м²	33,73			34,9	0,041	10,78
Короб шумоглушителя	переход	входное сечение F₁, м²	33,73			34,9	0,1	26,28
		сторона прямоугольника а, м	7			–	–	–
		сторона прямоугольника b, м	7,292
		выходное сечение F_2,м²	51,044
		отношение сечений F₁/F₂	0,66
		длина участка L, м	0,7			–	–	–
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м	5,808
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	7,14
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	6,474
		среднее сечение F_ср, м²	40,62			29	0,002	0,363
Короб шумоглушителя	Прямой участок	длина участка L, м	8,9			–	–	–
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	7,14
		среднее сечение F_ср, м²	51,044			23,1	0,025	2,873
Поворот на 90^ос изменением сечения		входное сечение F₁, м²	51,044			23,08	1,4	160,93
		сторона прямоугольника а, м	7,3			–	–	–
		сторона прямоугольника b, м	18,4
		выходное сечение F_2,м²	134,32
		длина участка L, м	16,6
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м	7,14
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	8,795
		среднее сечение F_ср, м²	73,98			15,93	0,038	2,059
Суммарное сопротивление участка 1								575,44
Сопротивление участка 2 – поверхности нагрева Dh_к								2584
Участок 3- от поверхностей нагрева до дымовой трубы
Прямой участок		длина участка L, м	2,25			–	–	–
		сторона прямоугольника а, м	7,3
		сторона прямоугольника b, м	18,4
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	10,45
		среднее сечение F_ср, м²	134,32			4,1	0,004	0,0294
Конфузор – 88^o-внезапное изменение сечения		сторона прямоугольника а, м	7,3			–	–	–
		сторона прямоугольника b, м	18,16
		входное сечение F₁, м²	132,57
		сторона прямоугольника а, м	5,67
		сторона прямоугольника b, м	5,67
		выходное сечение F_2,м²	32,15			17,13	0,37	49,52
		отношение сечений F₂/F₁	0,24			–	–	–
		длина участка L, м	6,658			–	–	–
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м	10,41
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	5,67
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	8,04
		среднее сечение F_ср, м²	51,75			10,64	0,017	0,883
Прямой участок		входное сечение F₁, м²	32,15			–	–	–
		выходное сечение F_2,м²	32,15
		длина участка L, м	3,906
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	5,67
		среднее сечение F_ср, м²	32,15			17,13	0,014	1,863
Поворотный клапан		входное сечение F₁, м²	32,15			17,13	0,2	26,77
Переход с квадрата на круг		входное сечение F₁, м²	32,15			–	–	–
		диаметр d, м	6
		выходное сечение F_2,м²	28,26			19,49	0,02	3,43
		отношение сечений F₂/F₁	0,88			–	–	–
		длина участка L, м	2,232
		эквивалентный диаметр входа d_э1, м	5,67
		эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	6
		средний эквивалентный диаметр d_эср, м	5,835
		среднее сечение F_ср, м²	30,08			18,31	0,008	1,18
Суммарное сопротивление участка 3								83,68
Участок 4- дымовая труба
Дымовая труба		диаметр дымовой трубы, м	6			–	–	–
		входное сечение F₁, м²	28,26			19,49	1	173,19
		сопротивление дымовой трубы Н, м	24,35			19,49	0,061	10,59
средний эквивалентный диаметр d_эср, м					6	–	–	–
Суммарное сопротивление участка 4								183,78
Суммарное сопротивление всего тракта h3426,9

8.4 Расчет самотяги основного газового тракта

Расчет самотяги основного газового тракта представлен в таблице 8.4.1.

Таблица 8.4.1 Расчет самотяги газового тракта

Наименование	Формула	Величина
Температура наружного воздуха t_н, °С	Исходные данные	10
Участок 1 – от диффузора до поверхностей нагрева
Высота участка h₁, м	Конструктивные данные	5,36
Температура газов J, ^оС	Исходные данные	541
Самотяга участка 1 h_c₁, Па42,95
Участок 2 – поверхности нагрева
Высота участка h₂, м	Конструктивные данные	11,504
Температура газов J, ^оС	Исходные данные	324,3
Самотяга участка 2 h_c₂, Па75,31
Участок 3 – после поверхностей нагрева – до дымовой трубы
Высота участка h₃, м	Конструктивные данные	14,296
Температура газов J, ^оС	Исходные данные	107,6
Самотяга участка 3 h_c₃, Па47,27
Участок 4 – дымовая труба
Высота участка 4 h₄, м	Конструктивные данные	24,35
Самотяга участка h_c₄, Па80,41
Среднее эффективное давление по тракту h _эф, мм рт. ст. / Па	759,47 /101252

Суммарное
сопротивление тракта с поправкой на давление и плотность H, мм вод. ст. /
Па337,81/

Перепад
полных давлений в газовом трактеH_п, мм вод.
ст. /ПаH – h_c_1-4312,73 /

.5 Расчет сопротивлений байпасного газохода

Байпасная дымовая труба, установленная перед котлом-утилизатором,
предназначена для создания тяги, отвода и рассеивания в атмосферу продуктов
сгорания природного газа при работе ГТУ в “открытом” цикле. При этом байпасный
клапан (дивертер) перекрывает вход газов в котел-утилизатор.

Байпасная труба – металлоконструкция диаметром 8 метров и отметкой среза
40 метров.

Оболочка ствола трубы выполнена из углеродистой стали С 255.

Расчет сопротивлений тракта байпасного газохода представлен в таблице
8.5.1.

Таблица 8.5.1 Расчет сопротивления тракта байпасного газохода

Наименование		Величина			Скорость, м/с	Коэффициент сопротивления Сопротивление, Па
					W=V/F			h=9,8066W²/2
Диффузор a=12°	диаметр входа, м	3,614			–	–		–
	диаметр выхода, м	5,808
	входное сечение F₁, м²	10,25			114,94	0,1		284,98
	выходное сечение F_2,м²	26,48			–	–		–
	отношение сечений F₁/F₂	0,387
	длина участка L, м	10,65
	эквивалентный диаметр входа d_э1, м	3,614			–	–		–
	эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	5,808
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м	4,711
	среднее сечение F_ср, м²	14,78			79,71	0,045		61,68
Переход с круга на квадрат	входное сечение F₁, м²	26,48			44,49	0,05		21,38
	сторона квадрата а, м	5,808			–	–		–
	выходное сечение F_2,м²	33,73
	отношение сечений F₁/F₂	0,79
	длина участка L, м	3,5
	эквивалентный диаметр входа d_э1, м	5,808
	эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	5,808
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м	5,808
	среднее сечение F_ср, м²	29,67			39,7	0,0121		4,12
Поворот на 90^ос изменением сечения	входное сечение F₁, м²	33,73			34,93	1,4		368,53
	сторона квадрата а, м	5,9			–	–		–
	выходное сечение F_2,м²	34,81
	длина участка L, м	8
	эквивалентный диаметр входа d_э1, м	5,808
	эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	5,9
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м	5,854
	среднее сечение F_ср, м²	34,26			34,39	0,027		6,89
Переход с квадрата на круг	сторона квадрата а, м	6,33			–	–		–
	входное сечение F₁, м²	40,07			29,4	0,05		9,32
	диаметр, м	8			–	–		–
	выходное сечение F_2,м²	50,24
	отношение сечений F₁/F₂	0,8
	длина участка L, м	3,547
Переход с квадрата на круг	эквивалентный диаметр входа d_э1, м	6,33			–	–		–
	эквивалентный диаметр выхода d_э2, м	8
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м	7,165
	среднее сечение F_ср, м²	44,58			26,43	0,01		1,47
Байпасный газоход с глушителями	длина участка L, м	20,94			–	–		–
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м	8
	среднее сечение F_ср, м²	50,24			23,45	0,052		6,18
Переход с круга на квадрат (с квадрата на круг)	входное сечение F₁, м²		50,24	–		–
	сторона квадрата а, м		7,1
	выходное сечение F_2,м²		50,4
	отношение сечений F₁/F₂		0,99
	длина участка L, м		4,34
	эквивалентный диаметр входа d_э1, м		8
	эквивалентный диаметр выхода d_э2, м		7,1
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м		7,55
	среднее сечение F_ср, м²		50,32	23,41		0,01		1,18
Поворот-ный клапан	входное сечение F₁, м²		50,4	23,38		0,2		23,63
Прямой участок	длина участка L, м		1,5	–		–		–
	средний эквивалентный диаметр d_эср, м		8
	среднее сечение F_ср, м²		50,24	23,45		0,13		15,4
Суммарное сопротивление байпасного газохода							804,76

8.6 Расчет самотяги байпасного газохода

Расчет самотяги байпасного газохода представлен в таблице. 8.6.1.

Таблица 8.6.1- Расчет самотяги байпасного газохода

Наименование	Формула	Величина
Температура наружного воздуха t_н, °С	Исходные данные	10
Высота участка байпасного газохода h_б.г, м	Конструктивные данные	35,51
Температура газов J, ^оС	Исходные данные	541
Самотяга участка байпасного газохода h_б.г, Па284,69
Среднее эффективное давление по тракту h _эф, мм рт. ст. / Па	749,64 / 99942
Суммарное сопротивление тракта с поправкой на давление и плотность H, мм. вод. ст. /Па80,37 / 788,16
Перепад полных давлений в байпасном газоходеH_п, мм. вод. ст. / ПаH – h_б.г51,34 / 503,5

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе разработан проект
котла-утилизатора Пр-223/57-7,15/0,53-508/207, работающего в составе ПГУ-230
состоящей из одной газотурбинной установки, одного КУ и одной паровой турбины
К-80-7.

На основе анализа требуемых параметров ПГУ, а также в соответствии с
предъявленными к КУ требованиями надежности, безопасности и эксплуатации,
разработана тепловая схема КУ и выбраны конструктивные параметры. Указана
область применения котла- утилизатора, и обоснованы общие технические
требования.

Компоновка проектируемого котла-утилизатора принята вертикальной, с двумя
контурами циркуляции – контуры высокого и низкого давлений, что обусловлено
условиями полной утилизации теплоты выхлопных газов ГТУ, а также увеличением
эффективности теплового цикла ПГУ. Также особенностью компоновки КУ является
наличие газового подогревателя конденсата, что обусловлено увеличением КПД
котла, а также снижением возможности появления низкотемпературной сернистой
коррозии экономайзерных поверхностей нагрева КУ. Также применение ГПК дает
возможность установки ВВТО, с целью теплоснабжения жилых районов, либо
промышленных предприятий.

Особого внимания заслуживает тепловая схема, составленная таким образом,
чтобы обеспечить максимальные значения температурных напоров для поверхностей
нагрева, что ведёт к уменьшению их металлоёмкости.

С помощью прикладной программы «Boiler Designer» проведён
ряд поверочных теплогидравлических расчётов для 100 % и 60 % нагрузки КУ при
различных значениях температуры наружного воздуха. Анализируя полученные
результаты, можно заключить, что оптимальные значения термического КПД и
тепловой мощности получены для температуры наружного воздуха плюс 10 °C, составляющие 82,4 % и 182588 кВт
соответственно при номинальной нагрузке КУ.

Аэродинамический расчет, проведенный при помощи прикладной программы «Boiler Designer», показал, что самотяга газового
тракта- 312,73 мм рт. ст. а самотяга байпасного отвода дымовых газов составляет
51,34 мм рт. ст. что является положительным фактором при работе КУ в блоке с
ГТУ.

Приведены соображения по разработке поверхностей нагрева для вертикальных
КУ в целом и разработанного котла – утилизатора в частности. Конструктивные
решения позволяют максимально облегчить процесс монтажа КУ, однако, при этом
заметно усложняется их изготовление. Стоит также отметить и тот факт, что
конструкция поверхностей нагрева фактически является неремонтопригодной.
Проведены соответствующие расчеты на прочность испарительных и
пароперегревательных поверхностей нагрева КУ, в результате которых выбраны
стали, из которых должны изготавливаться трубные элементы поверхностей нагрева,
а также толщины стенок труб и их диаметры.

Также в соответствии с заданием проведен расчет шумоглушителя байпасной
системы дымовых газов КУ, в результате расчета выбрана длина шумоглушителя и
материал, из которого он изготавливается, если допустимый уровень шумовых
загрязнений составляет 80 дБ.

Отдельный раздел посвящён разработке схемы автоматического регулирования
температуры перегрева пара высокого давления. В рамках данного раздела описаны
задачи автоматического регулирования температуры перегрева пара, разработана
схема автоматического регулирования, составлена заказная спецификация на
приборы и средства автоматизации.

На основании проведённых расчётов составлен технико-экономический анализ
проектируемого КУ, по результатам которого можно заключить, что капитальные
вложения составят 13125,33 тысяч рублей, эксплуатационные затраты составят
162979,49 тысяч рублей, а экономический эффект от повышения надёжности котла
будет равен 3452,4 тысяч рублей в год.

В проектируемом КУ применена получившая наибольшее распространение в
России и странах Европы вертикальная компоновка, имеющая ряд преимуществ:

Возможность пуска и останова КУ в короткие сроки;

Возможность работы КУ на сниженной нагрузке;

Сравнительно небольшая площадь участка, занятого КУ;

Применение многократной принудительной циркуляции, что предотвращает
появление застоя циркуляции, и увеличивает надежность испарительных контуров;

Простота монтажа поверхностей нагрева;

К недостаткам вертикальной компоновки КУ можно отнести:

увеличение расхода средств на нужды КУ, связанное с применением
циркуляционных насосов;

неремонтопригодность поверхностей нагрева;

большая длинна труб в следствии которой возможно провисание труб в блоках
поверхностей нагрева;

В случае расслоения пароводяной смеси в испарительных поверхностях
нагрева возникает температурная пульсация, что приводит к выходу труб из строя.

котел утилизатор газ топливо

Список литературы

1. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и
парогазовые установки тепловых электрических станций // Учебное пособие для
вузов: Издательство МЭИ, 2002. – 584 с.

. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегаты // А.П.
Воинов, В.А. Зайцев, Л.И. Куперман, Л.Н. Сидельковский. − М.:
Энергоатомиздат, 1989. − 272 с.

. Техническое задание на котёл-утилизатор П-100 ОАО
«Инжиниринговая компания ЗИОМАР». Р-92715 ТЗ.

. Инструкция по эксплуатации на котёл-утилизатор П-100 ОАО
«Инжиниринговая компания ЗИОМАР». Р-91280 ИЭ.

5. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – СПб.: Изд-во
НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.

6. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный
метод) /Балдина О.М., Локшин В.А., Петерсон Д.Ф. и др.; Под ред. В.А. Локшина и
др. – М.:Энергия, 1978.

7. Сопроводительная документация пакета «Boiler Designer».
Тома 2,4.

. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и
трубопроводов пара и горячей воды – СПб: АООТ «НПО ЦКТИ» – 228 с., 1999 г.

. Свойства влажного воздуха при давлениях (справочник)
500-1000 мм рт. ст. 1963 г.

. Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод)/
Под ред. С.И. Мочана. Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1977 – 256 с.

. Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами
тепловых электростанций // Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Энергия, 1981. –
368 с.

. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы//
Учебник для ВУЗов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических
процессов». – М.: Энергия,1978. – 704 с.

. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/
В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др.; Под общ. ред. В.В. Черенкова. –
Л.: Машиностроение, 1987. – 847 с.

14. Правила устройства и безопасной
эксплуатации паровых и водогрейных котлов (ПБ10-574-03). Серия 10. Выпуск 24. –
М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по
безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. – 216 с.

15. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование
глушителей шума энергоустановок. – Л.: Энергия. 1980. – 120 с.

. Справочник по технической акустике: Пер. с нем./ Под ред.
Хекла М. и Мюллера Х.А.. – Л.: Судостроение, 1980. – 400 с.

. Методические указания по разработке раздела
«Производственная и экологическая безопасность» выпускной квалификационной
работы для студентов всех форм обучения / Сост. М.Э. Гусельников, В.Н. Извеков,
Н.В. Крепша, В.Ф. Панин. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 42 с.