Описание объекта экспериментального исследования

Лабораторная работа №5.

Определение КПД котла при сжигании газа по прямому балансу

(Продолжительность лабораторной работы 2 часа)

Цель работы   - снятие эксплуатационных характеристик действующего котла и опре­деление на основе этих данных КПД брутто по прямому балансу.

Отчет должен содержать:

1.Название работы и цель. Дату проведения работы.

2.Описание и рис. 1 объекта экспериментального исследования, сведения в области определения параметров котла и формулы 1,2 по расчетам эффективности сжигания топлива.

3.Схему котла рис. 2-а с указанием точек измерений по параметрам работы котла.

4.Табл. 4 опытных данных, в которую внесены результаты измерений параметров работы котла.

5.График (рис. 4) изменения КПД по прямому балансу от нагрузки.

6.Выводы по графику (рис. 4) зависимости КПД от нагрузки.

7.Расчет по формуле 3 погрешности экспериментов.

Описание объекта экспериментального исследования.

Для экспериментов был выбран теплофикационный водогрейный газовый котел ТВГ-8М производства ПАО «Монастырищенский машзавод» (Украина, г. Монастырище, Черкасская обл.). Котел включен в схему котельной отопительного теплоснабжения, показанную на рис. 1. Назначение такой котельной – выработка тепловой энергии и подача горячей воды в тепловые сети на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, присоединённых к этим тепловым сетям. Тепловая схема включает в себя водогрейные котлы, в которых осуществляется подогрев сетевой воды до заданной температуры.

 

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема отопительной котельной с водогрейным котлом: 1 – котел; 2 – подогреватель химически очищенной воды после первой ступени очистки; 3 – насос рециркуляции; 4 – подогреватель сырой воды; 5 – химводоочистка (ХВО); 6 – перепуск холодной воды для поддержания постоянной температуры воды за котлом и снижения температуры воды, идущей в тепловые сети; 7 – насос для подпитки тепловых сетей; 8 – эжектор для создания вакуума в деаэраторе; 9 – атмосферный деаэратор; 10 – охладитель выпара из деаэратора; 11 – сетевой насос; 12 – бак технической воды; 13 – насос к эжектору; 14 – потребитель, использующий тепло на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

 

Основной отличительной особенностью водогрейных котлов от паровых является то, что в них не допускается образование пара, даже в виде пузырьков на внутренних поверхностях труб, подверженных большим тепловым нагрузкам. Непрерывная циркуляция воды в контуре от котельной через тепловые сети, системы потребления тепла и обратно в котельную обеспечивается сетевыми насосами 11 (см. рис. 1).

Следующей особенностью работы водогрейных котлов является то, что в хвостовые поверхности, выполненные из стальных труб, поступает вода с низкой температурой, которая может оказаться ниже температуры точки росы продуктов сгорания. Это обстоятельство приведёт к интенсивной низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева. При работе котлов на газе температура воды на входе в котлы не должна быть ниже 60 °С, при работе на малосернистом мазуте – не ниже 70 °С, а при работе на высокосернистом мазуте – не ниже 110 °С.

Для поддержания необходимой температуры воды на входе в водогрейные котлы осуществляется рециркуляция нагретой в водогрейных котлах воды рециркуляционными насосами 3 (см. рис. 1). Регулятор 6 служит для регулирования температуры воды на входе в тепловую сеть до соответствующей температурному графику.

Для восполнения потерь в тепловой сети и в котельной при закрытой системе горячего водоснабжения используется техническая вода, которая поступая в котельную, подогревается в водоводяном подогревателе 4 и направляется на одноступенчатую химводоочистку.

После умягчения воды, она подогревается деаэрированной водой в подогревателе 2, затем в охладителе выпара 10 деаэратора 9 и направляется в деаэратор.

Теплофикационный водотрубный газовый водогрейный котел ТВГ-8М (рис. 2) мощностью 9,3 МВт представляет собой прямоточный секционный теплогенератор с принудительной циркуляцией воды, оборудованный отдельным дымососом и вентилятором.

 Особенностью котла ТВГ-8М  является развитая радиационная поверхность и два боковых (левый и правый) и три двухсветных топочных экрана.

Двухсветные экраны 14 (см. рис. 2) делят топку на четыре отсека где расположены четыре подовых горелки 15. Ширина отсеков 740 мм.

 

 

 

 

Рис. 2. Теплофикационный водотрубный газовый котел ТВГ-8М:

а-схема циркуляции воды, б-продольный и поперечный разрезы;

1,2-нижние и верхние коллекторы конвективной поверхности; 3,5-потолочно-фронтальные трубы; 4,6-нижний и верхний коллекторы потолочного экрана; 7-левый боковой экран; 8,14-двухсветные экраны;   9-правый боковой экран;   10-выход воды в теплосеть;
11-конвективная поверхность нагрева; 12-радиационная поверхность нагрева; 13- воздушный канал; 15-горелки; 16-подподовые каналы.

 

Кроме того, каждый водогрейный котел ТВГ-8М  имеет потолочный экран, частично переходящий во фронтовой экран.

Каждый топочный экран, кроме потолочного, состоит из нижнего и верхнего коллекторов, в которые вварены по 40 вертикальных труб Ø51×2,5 мм. Для создания двух ходов движения воды верхние коллекторы каждого топочного экрана имеют посередине перегородки.

Потолочный экран состоит из 32 (8×4) труб Ø 51×2,5 мм, вваренные в передний (нижний) и задний (верхний) коллекторы. Водогрейный котел ТВГ-8М   имеет еще конвективную часть нагрева 11(см. рис. 2), которая состоит из двух секций с верхними и нижними коллекторами, соединенными между собой восемью стояками Ø 51×2,5 мм, в каждый из которых вварены по четыре П-образных змеевика Ø 28×3 мм.

Змеевики располагаются параллельно фронту котла в шахматном порядке. Для направления движения воды по змеевикам в стояках есть перегородки. Для сжигания газа водогрейный котел ТВГ-8М  использует подовые горелки которые размещены между вертикальными топочными экранами. Горелки имеют два ряда отверстий, диаметром 1,5 мм, расположенных в шахматном порядке.

Продукты горения поступают из топки в конвективный газоход через проем высотой 800 мм в верхней части, над разделительной стенкой.

Схема движения воды в котле ТВГ-8М следующая. Вода из теплосети идет параллельно в два коллектора, располагающихся внизу конвективной части котла, пройдя которые собирается в верхних коллекторах.

После них вода двигается по ряду потолочно-фронтовых труб и поступает в нижний коллектор потолочного экрана. Из него по другому ряду потолочно-фронтовых труб вода собирается в верхнем коллекторе потолочного экрана, затем последовательно проходит через левый (со стороны фронта котла) боковой односветный экран, двухсветные экраны и выходит в теплосеть из верхнего коллектора правого бокового экрана.

Технические данные котла ТВГ-8М приведены в табл.1.

Таблица 1. Технические характеристики котла ТВГ-8М

 

Номинальная тепловая мощность, МВт	9,6
Расход газа (при теплоте сгорания Qнp= 35 МДж/нм3), м3/ч	1095
Температура воды на выходе/входе, °С	150 / 70
Давление воды после сетевого насоса на входе в котел, МПа	1,1
Расход воды через котел, т/ч	102
Давление воды на всасывании сетевого насоса, МПа	0,25
Габаритные размеры (длина / ширина / высота), м	4,88 / 3,84 / 4,65
Масса, кг	9500