Повышение эффективности судового водотрубного котла-утилизатора на основе моделирования тепловых и газодинамических процессов

4.2. Результаты проектирования и испытаний натурного образца котла-утилизатора С целью экспериментальной проверки правильности выполненного анализа, выводов, расчетных формул и методики разработан натурный образец котла-утилизатора новой конструкции и проведены его испытания в составе теплогенерирующей установки на эксплуатирующимся объекте. Котёл-утилизатор проектировался для совместной работы с двигателем Caterpillar G3508 при номинальных проектных параметрах газов перед котлом tг = 430 С; mг = 3294 кг/ч. При проектировании использовались выводы раздела 4.1 данной работы. В частности, приняты рекомендуемые скорости газа во входном патрубке и при поперечном течении в трубной системе. Выбрано число рядов труб – 8. Длина трубного пучка 1,5 м. По принятой системе обозначения это котёл-утилизатор 250х8х1,5. Трубки котла-утилизатора имеют размер dтр = 20 мм при толщине стенки 1,0 мм. Материал трубок, трубных решёток, корпуса и элементов крепления сталь коррозионно-стойкая 12Х18Н10Т. Выбор материала обусловлен требованиями обеспечения ресурса 15…25 лет в условиях возможного конденсатообразования в трубном пучке ввиду высокой расчётной тепловой эффективности котла и, соответственно, низкой температуры газов на выходе. В центральном канале установлена поперечная перегородка, теплоизолированная кремне-мулитовым волокном. На корпусе предусмотрен линзовый компенсатор температурных расширений. Трубки в трубных решётках закреплены методом вальцовки и снаружи концы трубок обварены. Это необходимо для исключения проникновения кислого конденсата в зазор между трубками и трубной решеткой. Две водяные камеры закрыты кольцевыми крышками из стали 3сп. Крышки съёмные и позволяют выполнять осмотр и очистку водяной полости котла-утилизатора. Для обдувки трубного пучка по газовой стороне на корпусе предусмотрены два лючка диаметром 150 мм. Общий вид котла 250х8х1,5 показан на рисунке 4.6. Рисунок 4.6 - Общий вид котла-утилизатора 250х8х1,5 С учётом выводов раздела 2 данной работы для обеспечения равномерности распределения газа по трубной системе на входе в центральный канал установлена система дефлекторов, которая предназначена для торможения потока с восстановлением динамического напора и разворота потока в радиальном направлении. Дефлекторы перед установкой показаны на рисунке 4.7. Входной участок с дефлекторами показан на рисунке 4.8. Вид входного участка котла показан на рисунке 4.10. Количество ходов по воде – 4. Габаритные размеры спроектированного котла-утилизатора: длина от фланца входного до фланца выходного 2120 мм, диаметр корпуса наружный 610 мм, диаметр патрубков входа и выхода газов внутренний 250 мм. Масса котла-утилизатора 690 кг. Расчётная теплопроизводительность 290 кВт. Котёл-утилизатор установлен в систему по схеме на рисунке 4.9 (схема ТЭС). Рисунок 4.7 - Входные дефлекторы котла-утилизатора Рисунок 4.8 - Входной участок котла-утилизатора Рисунок 4.9 - Схема включения котла-утилизатора в состав тепло электрогенерирующей установки Рисунок 4.10 - Промышленно-экспериментальная установка Промышленно-экспериментальная установка показана на рисунке 4.10. Предусмотрены прямые измерения параметров: - давление газов в прямом участке перед котлом Рг1 и за котлом Рг2, кПа; - температура газов перед котлом Тг1 и за котлом Тг2, С; - расход воздуха двигателем mвозд, кг/с; - расход топлива двигателем mт, кг/с; - расход воды через котёл mв, кг/с; - температура воды на входе в котёл, Тв1, С; - температура воды на выходе из котла, Тв2, С; - давление воды на входе в котёл, Рв1, кПа; - давление воды на выходе из котла, Рв2, кПа. Перечень использованных измерительных средств приведён в таблице 4.4. Таблица 4.4 - Характеристики измерительных средств Измеряемый параметр Обозначение Ед. измерения Средство измерения, метрологическая характеристика Температура газа на входе в КУ ТГ1 С Преобразователь термоэлектрический ДТП КО25Л-0100.320.И, диапазон измерения -40…+800С, погрешность ±1% Температура газа на выходе из КУ ТГ2 С Температура воды на входе в КУ ТВ1 С Термометр сопротивления ДТС 035Л-100.М.1.050.И диапазон измерения -50…+180 С погрешность ±1% Температура воды на выходе из КУ ТВ2 С Давление газа на входе в КУ РГ1 Па Датчик избыточного давления КУРАНТ-ДИ МПКБ.406233.002 диапазон измерения 0…30 кПа предел дополнительной погрешности 1% Давление газа на выходе из КУ РГ2 Па Давление воды на входе в КУ РВ1 кПа Преобразователь давления ПД100-ДИ1,0М-1,0.И.11 диапазон измерения 0…1,0 МПа, погрешность 1% Давление воды на выходе из КУ РВ2 кПа Расход газа объёмный РГО м3/с Расходомер газа ультразвуковой FLOWSIC 100-M-AC диапазон измерения 0…3,0 м3/с, погрешность 0,5% Расход воды объёмный РВО м3/с Счётчик электромагнитный MAG B1 ARCON Ду80 диапазон измерения 0…0,06 м3/с, погрешность 0,5% Давление антифриза на выходе из двигателя РД1 кПа Преобразователь давления ПД100-ДИ 1,0И-1,0.И.11 диапазон измерения 0…1,0 МПа, погрешность 1% Давление антифриза на входе в двигатель РД2 кПа Температура антифриза на выходе из двигателя ТД1 С Термометр сопротивления ДТС 035Л-100.М.1.050.И диапазон измерения -50…+180 С, погрешность ±1% Температура антифриза на входе в двигатель ТД2 С Испытание котла-утилизатора проводились при работе генераторной установки по нагрузочной характеристике со ступенями нагрузки . Для фиксации параметров при гарантированно стационарном тепловом режиме перед измерениями делалась выдержка 20 мин. Каждое измерение повторялось 6 раз с интервалом 5 мин. Параметры тепловой эффективности и газодинамического сопротивления, определённые на основе среднеквадратичных оценок прямых измерений приведены в таблице 4.5. Таблица 4.5 - Сравнение результатов расчёта и эксперимента 0,96 0,75 0,5 , кг/ч 3162 2380 1705 0,871 0,902 0,924 0,858 0,884 0,910 , Па 1191 716 322 , Па 1223 731 330 Относительные предельные погрешности [4] при определении не превышают 2,2 %, при определении не превышают 2,3 %. В таблице 4.5 для сравнения приведены расчётные значения и . В графической форме результаты показаны на рисунке 4.11. Сравнение экспериментальных и расчётных данных показывает хорошую сходимость результатов: теоретические значения не выходят из доверительного интервала эксперимента. Но если иметь ввиду, что на всех 3-х режимах экспериментальные значения на 1,5…2,0 % ниже расчётных и считать это неучтённой закономерностью, то этот результат можно отнести на несоответствие модели и реального котла-утилизатора. Рисунок 4.11 - Зависимости ηк и Рк котла 250х8х1,5 от расхода газов (расчёт и эксперимент) При этом факторами, способными дать полученный результат, могут быть: - не полностью равномерное распределение потока газов по образующей трубного пучка; - перетечки газа через среднюю перегородку; - неперпендикулярное обтекание трубного пучка. На базе разработанной методики поверочного расчёта котла-утилизатора новой конструкции и экспериментальной проверки его характеристик в настоящее время с участием автора данной работы на предприятии ООО «Гидротермаль» (г. Н. Новгород) разработан типоразмерный ряд котлов-утилизаторов водотрубных интенсифицированных водогрейных (КУВИв). Основные параметры котлов приведены в таблице 4.6. Таблица 4.6 - Типоразмерный ряд котлов КУВИв Типоразмер котла-утилизатора серии КУВИв Р, кВт F, м2 LBH, мм m10%, кг 200.518.1000 180400 14,6 1620596959 430 200.518.1250 18,2 1870596959 468 200.518.1500 21,9 2120596959 506 200.518.1750 25,5 2370596959 544 200.518.2000 29,2 2620596959 582 250.610.1250 350700 25,8 18706861023 610 250.610.1500 30,9 21206861023 662 250.610.1750 36,1 23706861023 714 250.610.2000 41,2 26206861023 766 250.610.2250 46,4 28706861023 818 250.610.2500 51,5 31206861023 870 300.734.1250 6001000 33,3 19508061153 802 300.734.1500 40,0 22008061153 865 300.734.1750 46,6 24508061153 928 300.734.2000 53,3 27008061153 991 300.734.2250 59,9 29508061153 1054 300.734.2500 66,6 32008061153 1117 400.880.1250 9001600 48,4 19909561302 1044 400.880.1500 58,1 22409561302 1135 400.880.1750 67,7 24909561302 1226 400.880.2000 77,4 27409561302 1317 400.880.2250 87,1 29909561302 1408 400.880.2500 96,8 32409561302 1499 400.880.2750 106,4 34909561302 1590 400.880.3000 116,1 37409561302 1681 450.936.1750 15002500 72,1 260010581440 1509 450.936.2000 82,4 285010581440 1613 450.936.2250 92,7 310010581440 1717 450.936.2500 103,0 335010581440 1821 450.936.2750 113,3 360010581440 1925 450.936.3000 123,7 385010581440 2029 Обозначения. Р — ориентировочный диапазон мощности двигателей, на которые может быть установлен котел-утилизатор F — полная площадь теплообменной поверхности, определенная по наружному диаметру теплообменных труб LBH — длина  ширина  высота m — масса нетто Котлы-утилизаторы данного ряда предназначены для совместной работы с главными и вспомогательными судовыми дизелями двигателями мощностного ряда от 200 кВт до 2500 кВт. В число таких двигателей входят: Двигатели ОАО «РУМО» - 6ЧН22/28, 8ЧН22/28, 6ЧН32/40, 8ЧН32/40, 6ЧН36/45; Двигатели ОАО «Коломенский Завод» - 4ЧН30/38, 6ЧН30/38, 8ЧН30/38; Двигатели ООО «АЗДА» - ММ3243Р, ММ3245Р, ММ326ОР, ЯМ3236Р, ЯМ3238Р, ЯМ3758ДР, ЯМ3754Р, ЯМ3240Р, ЯМ3850Р; Двигатели «ОДК им. Маминых» - 4ЧН21/21, 6ЧН21/21, 6ЧН21/26, 8ЧН21/26 Двигатели Caterpillar – 3406с, 3456, С-15, С-18,3412, С-32, 3508, 3512, 3516, 3516В, 3600; Двигатели Perkins – М92В, М135, М225Т, М265Т, М300Т; Двигатели MAN – D2842LE405, D2842LE410, D2842LE412, D2848LE422, D2862LE422, D2866LXE40, D2876LE406, R6-730, R6-800, V12-1760, V12-1800, V8-1000; Двигатели MWM – TRD226, WD618, C-1, WD618, C-23,6160A-1,6160A-17, X61607C-6, X61707C-350, XCW62007C, CW12V2007C и другие. На рисунке 4.12 показан котёл-утилизатор КУВИв-450.936.2000 в сборе с теплоизолированным байпасным газоходом, двумя автоматизированными газовыми заслонками, осевым компенсатором температурных расширений, предназначенный для совместной работы с дизельным двигателем Caterpillar 3516В механической мощностью 2400 кВт. Рисунок 4.12 - Котёл-утилизатор КУВИв-450.936.2000 Котёл рассчитан и изготовлен на базе методики, разработанной в разделах 2, 3 и 4 данного исследования.

Похожие:

	Термины и определения Технические требования на поставку комплектного водогрейного котла-утилизатора (кув) горизонтального		Типовая инструкция по пуску из различных тепловых состояний и останову... Инструкция предназначена для инженерно-технического персонала тепловых электростанций. Настоящая Инструкция выпускается вновь. Из...
	На поставку парового водотрубного котла дквр-4-13гм для нужд Акционерное общество «Марийский машиностроительный завод», именуемое в дальнейшем		Типовая инструкция по технической эксплуатации систем транспорта... Инструкция предназначена для персонала организаций, осуществляющих эксплуатацию тепловых сетей в составе организаций и предприятий,...
	6 июля 1998 года Вводится в действие Инструкция предназначена для персонала организаций, осуществляющих эксплуатацию тепловых сетей в составе организаций и предприятий,...		Рабочая программа дисциплины «Имитационное моделирование» Направление подготовки «Имитационное моделирование» являются получение теоретических знаний по имитационному моделированию и приобретение практических навыков...
	Основным направлением развития машиностроения является повышение... Это обеспечивается совершенствованием существующих и внедрения новых видов оборудования, технологических процессов и средств их механизации...		Примерная программа профессионального модуля техническая эксплуатация... Примерная программа профессионального модуля разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям...
	Минимальный перечень документов и информации по энергоблокам тепловых... Типы турбины и котла, входящих в состав энергоблока, основные технические характеристики энергоблока, турбины, котла, в том числе...		Инструкция по сборке кожуха Описание котла Производить эксплуатацию котла только после изучения и ознакомления указаниями по эксплуатации котла
	ИМ. К. Д. Памфилова Повышение эксплуатационной надежности магистральных и внутриквартальных тепловых сетей		К городской целевой программе «Энергосбережение и повышение энергетической... Информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности 5
	Последняя редакция коллективный договор бюджетного учреждения Чувашской Республики Бу «рссмп» Минздравсоцразвития Чувашии, направлен на повышение социальной защищенности работников, на обеспечение стабильности и...		Котла паспорт котла При передаче котла другому владельцу вместе с котлом передается настоящий паспорт
	Руководство по эксплуатации паспорт Перед установкой котла необходимо обратить особое внимание на п. 4 «Меры безопасности», п. 6 «Монтаж котла и системы отопления»,...		Руководство по эксплуатации паспорт Перед установкой котла необходимо обратить особое внимание на п. 4 «Меры безопасности», п. 6 «Монтаж котла и системы отопления»,...