|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ТЕПЛОВОЙ СХЕМЕ КОТЕЛЬНОЙСтр 1 из 3Следующая ⇒
ЗАДАНИЕ
Вариант № 28
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
Составим принципиальную тепловую схему производственно-отопительной котельной промышленного предприятия, и выполним её расчет при следующих условиях: котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу пара и горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жилого поселка. В результате расчета тепловой схемы определим необходимую максимальную паропроизводительность (мощность) котельной, выберем тип и количество котлоагрегатов, другого основного и вспомогательного оборудования и рассчитаем электрические мощности для их привода. Вариант задания тепловых нагрузок котельной для курсовой работы возьмем в прил. 1. Нагрузки соответствуют максимальному зимнему режиму самой холодной пятидневки года с учетом потерь теплоты во внешних трубопроводах. Тепловые нагрузки внешних потребителей
1) Расход пара на производственно-технологические нужды составляет 2) Расход горячей воды на производственно-технологические нужды 3) Для обеспечения вентиляционной нагрузки производственных помещений расходуется насыщенный пар давлением 0, 6 МПа в количестве Dвен = 2 т/ч = 0, 556 кг/с. 4) Расход теплоты на отопление жилого поселка и служебных зданий предприятия равен Qот= 4200 кВт. Температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети равна, соответственно, Подогрев сетевой воды производится в пароводяном теплообменнике (бойлере) насыщенным паром давлением 0, 6 МПа. Образующийся конденсат во избежание последующего вскипания в деаэраторе охлаждается до tк от = 75°С в водо-водяном теплообменнике – охладителе конденсата. Таким образом, обратная сетевая вода до поступления в основной пароводяной подогреватель нагревается, проходя через охладитель конденсата. Потери сетевой воды потребителями принимаем равными 1, 5 % от её общего расхода Gсет. 5) Потери теплоты в поверхностных пароводяных и водо-водяных подогревателях принимаем равными 2% или коэффициент сохранения теплоты (тепловой КПД подогревателей) считаем равным η п=0, 98. Потери конденсата греющего пара в пароводяных подогревателях принимаем равными 2% от расхода пара. Потери всех теплоносителей восполняются через химводоочистку и деаэратор котельной. 6) Расчетную температуру сырой воды для зимних условий принимаем равной tс.в = 5°С. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ Таблица 2 Потоки питательной воды
Для определения добавочного расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора (потери теплоты в деаэраторе учтем КПД
Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104, 8°С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей. После подстановки в уравнение известных численных значений из таблиц 1 и 2, получим:
Решая это уравнение относительно Расчёт расхода топлива
Располагаемая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м3)
где
Удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом, кДж/кг (кДж/м3)
где
Удельная теплота подогретого топлива находится по формуле, кДж/кг (кДж/м3)
Теплота, вносимая в топку паром для распыления мазута, кДж/кг
Расчётный расход топлива в котле, кг/с (м3/с) где n - количество принятых к установке котлов, Питательные насосы
Питательные насосы относятся к числу наиболее важного вспомогательного оборудования котельной, поскольку они должны обеспечивать непрерывную подачу воды в котел. Запас воды в современном котле незначителен, и прекращение питания его водой может привести к полному её испарению, интенсивному разогреву и разрушению поверхностей нагрева и котла в целом. В качестве современных питательных устройств применяют центробежные насосы высокого давления, рассчитанные на работу при температуре воды 105… 150оС. Чтобы избежать кавитации, на входе в насос должен быть обеспечен подпор жидкости, достигаемый установкой деаэратора и насосов на разных отметках (этажах) котельной. Центробежные насосы имеют электрический (переменного тока) привод. Для работы в аварийном режиме может быть предусмотрен и паротурбинный привод. Расчет производительности питательных насосов производят по максимальной нагрузке котельной
где 1, 1 – коэффициент запаса по паропроизводительности;
Напор, который должен обеспечить питательный насос, определяется по формуле, Па
где 1, 15 – коэффициент запаса по напору; Барабан котла и деаэратор обычно расположены вверху котельной, поэтому отметки уровней воды в них примерно совпадают. Для трубопроводов горячей воды допускается принимать удельную потерю давления Dhс = 80 Па/м. Длина
Расчётная мощность для привода питательного насоса, кВт
где
По рассчитанной мощности подбирается тип электродвигателя и его характеристики. Выбираем двигатель 5А200М2(N=37, 0кВт, n=3000 об/мин). Тягодутьевые устройства
Стабильная работа котлоагрегата обеспечивается непрерывной подачей воздуха в топку и удалением в атмосферу газообразных продуктов сгорания. В маломощных паровых и водогрейных котельных иногда бывает достаточно естественной тяги, создаваемой дымовой трубой. Современные же котлоагрегаты имеют сложные профили газоходов и воздуховодов и большие аэродинамические сопротивления. Поэтому для преодоления сопротивления воздуховодов и горелочного устройства (или колосниковой решетки со слоем топлива) котлоагрегат оснащают дутьевым вентилятором, а для преодоления сопротивления газового тракта – дымососом. Производительность вентилятора и дымососа определяется, соответственно, по формулам, м3/с
и
где 1, 05 – коэффициент запаса по производительности тягодутьевого устройства; Коэффициент избытка воздуха перед дымососом определяют по формуле
где
и
Напор, который должен развивать вентилятор ( Вентилятор должен обеспечить напор воздуха для преодоления сопротивления воздуховодов, трубного пучка воздухоподогревателя 2, 5…3, 5 кПа, газомазутной горелки 2, 0…3, 0 кПа или колосниковой решетки – 0, 5…1, 0 кПа. Дымосос должен преодолевать газовое сопротивление котла 0, 2…0, 4 кПа, водяного экономайзера – до 3 кПа, воздухоподогревателя – до 2 кПа, золоуловителя – 0, 2 … 0, 8 кПа и газоходов 0, 5 кПа.
Расчётные мощности приводов вентилятора и дымососа составят, кВт
где 1, 21=1, 1*1, 1-коэффициенты запаса по напору и мощности электродвигателя;
По рассчитанным мощностям тягодутьевых устройств подбираем марки электродвигателей и их характеристики. Двигатель вентилятора: 5А225М2 (N=55 кВт, n=3000 об/мин) Двигатель дымососа: АИР315М6 (N=132 кВт, n=1000 об/мин).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 – БАЛАНС ПО ОТДЕЛЬНЫМ УЗЛАМ
Баланс коллектора 1 DПРОД=0, 0577 кг/с DСН=0, 567 кг/с DПВП-2=0, 128 кг/с DД=0, 498 кг/с DПРОД+DСН=DПВП-2+DД 0, 0577+0, 567=0, 128+0, 498 0, 6247=0, 626
Баланс коллектора 2
DСН=0, 567 кг/с DПР=5, 55 кг/с D0.6=2, 552 кг/с
8, 998 =0, 567+5, 55+2, 552 8, 998=8, 669
Баланс в коллекторе 3 D0.6=2, 552 кг/с DПР.В=0, 242 кг/с DВЕН=0, 556 кг/с DОТ=1, 754 кг/с D0.6=DПР.В+DВЕН+DОТ 2, 552=0, 242+0, 556+1, 754 2, 552=2, 552 кг/с
Баланс в деаэраторе DД=0, 498кг/с GХВО=2, 66 кг/с GПВП-2=0, 125 кг/с GПР.В=0, 237 кг/с GВЕН=0, 545 кг/с GОТ=1, 719 кг/с GПР=3, 608 кг/с
DД+GХВО+GПВП-2+GПР.В+GВЕН+GОТ+GПР=GД+ GД= 0, 498+2, 66+0, 125+0, 237+0, 545+1, 719+3, 608=8, 998+0, 268+0, 188 9, 392=9, 454 кг/с
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Орехов, А.Н. Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной: метод. указания к выполнению курсовой работы. – Архангельск: АГТУ, 2005. – 40 с. 2. Каталог двигателей серии АИР http: www.evromash.ru/engine/air/airtech/ 3. Тепловой расчёт котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. Изд-во НПО ЦКТИ, СПб, 2001. –256 с. 4. Экономия энергоресурсов в промышленных технологиях. Справочно-методическое пособие / под ред. С.К.Сергеева; НГТУ, НИЦЭ – Н. Новгород, 2001. –296 с. ЗАДАНИЕ
Вариант № 28
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ТЕПЛОВОЙ СХЕМЕ КОТЕЛЬНОЙ
Современная производственно-отопительная котельная оснащена разнообразным тепломеханическим оборудованием с развитой сетью паропроводов, трубопроводов сырой и питательной воды, конденсатопроводов, дренажей. Кроме котельного агрегата – основного источника теплоснабжения, в котельной устанавливаются пароводяные подогреватели сетевой и горячей воды для отопления, бытового горячего водоснабжения и производственно-технологических нужд. Для подогрева холодной воды и утилизации низкопотенциальных тепловых выбросов устанавливаются водо-водяные теплообменники. Подготовка воды требуемого качества осуществляется в деаэраторе и оборудовании химводоочистки. Перемещение потоков воды, воздуха, требуемого для горения топлива, и продуктов сгорания происходит с помощью питательных и циркуляционных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов. Для надёжной и безаварийной работы котельной насосы и тягодутьевые устройства должны быть снабжены современными схемами электропривода, а её оборудование оснащено системами автоматизации. Для определения необходимой мощности котельной и выбора основного и вспомогательного оборудования выполняется расчет тепловой схемы. При расчете тепловой схемы котельной для каждого потребителя определяют требуемый расход воды или пара, расход теплоносителя на восполнение утечек и рассчитывается необходимая производительность химводоочистки. По результатам расчета тепловой схемы выбирается тип и количество котлоагрегатов, другого теплообменного оборудования, производительность и мощность насосов и тягодутьевых устройств. На схеме проставляются установленные расчётом расходы потоков рабочих сред и диаметры трубопроводов. Исходными данными для расчета тепловой схемы являются значения тепловых нагрузок и графики расхода теплоты. Данные о тепловых нагрузках по цехам и видам потребления группируются в сводную таблицу по параметрам теплоносителей. Потребителей теплоты необходимо группировать по признаку однотипности теплоносителя и его параметров. При этом, проектируя теплоснабжение, следует стремиться, чтобы разнообразие в параметрах и характере теплоносителей было минимальным. Перед расчетом в соответствии с заданием и исходными данными составляется принципиальная тепловая схема в виде чертежа. На ней условными обозначениями изображается всё основное и вспомогательное оборудование котельной, линии потоков пара и воды, записываются параметры и величины потоков (расходы) пара, воды и теплоты. Элементы оборудования располагают на схеме по определенной системе: котлоагрегаты и главный паропровод помещают в верхней части схемы, ниже группируют всё остальное, причём теплообменники и трубопроводы с большими давлениями и температурами изображают выше. Пример принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной показан на рисунке 1. Теплопотребление предприятия и жилого массива значительно изменяется в течение года. Чтобы иметь правильное представление о загрузке котельной и грамотно планировать её работу, реальное проектирование рекомендуется выполнять для четырех характерных режимов: 1. – максимального зимнего, при минимальной расчётной температуре наружного воздуха; этот режим определяет максимальную паропроизводительность и тепловую мощность котельной, по которой выбирается число и тип котлоагрегатов и теплофикационных теплообменников. 2. – расчетно-контрольного, соответствующего средней за наиболее холодный месяц температуре наружного воздуха и возможному аварийному останову одного из котлов. 3. – среднеотопительного, рассчитываемого по средней за отопительный сезон температуре наружного воздуха. По среднеотопительному режиму можно подсчитать годовой расход теплоты. 4. – летнего, характеризующего работу котельной при отсутствии отопительных нагрузок. Расход пара на производственно-технологические цели принимается максимальным в течение суток, а по горячему водоснабжению средним за неделю.
Рисунок 1 – Принципиальная схема производственно-отопительной котельной: 1 – котлоагрегат; 2 – экономайзер; 3 – коллектор острого пара; 4 – редукционный клапан; 5 – коллектор редуцированного пара давлением 0, 6 МПа; 6 – коллектор редуцированного пара давлением 0, 12 МПа; 7 – сепаратор непрерывной продувки; 8 – подогреватель воды для производства; 9 – подогреватель воздуха вентиляционной установки; 10 – пароводяной подогреватель сетевой воды; 11 – охладитель конденсата сетевого подогревателя; 12 – потребитель нагрузок отопительной и горячего водоснабжения; 13 – бак конденсатный; 14 – деаэраторная установка; 15 – подогреватель сырой холодной воды; 16 – пароводяной подогреватель сырой воды; 17 – химводоочистка; 18 – охладитель выпара; 19 – питательный электронасос; 20 – питательный паровой насос; 21 – подпиточный насос; 22 – сетевой насос; 23 – конденсатный насос
При реальном проектировании производственно-отопительной котельной расчет обычно выполняют параллельно для всех четырех режимов в табличной форме записи. В случае выполнения учебного задания допускается выполнить расчет для максимального зимнего режима с целью определения максимальной мощности котельной, числа устанавливаемых котлоагрегатов и теплообменников. Для удобства расчета тепловой схемы и анализа полученных результатов, выделяют внешнее теплопотребление и собственных нужд котельной. Расчет проводят в следующей последовательности. Сначала определяются расходы воды, пара и теплоты внешними потребителями, к которым относятся производственно-технологические нужды, отопление и вентиляция производственных помещений, отопление и горячее водоснабжение жилого поселка. Далее подсчитываются расходы пара и воды на собственные нужды котельной: деаэрацию питательной воды, пароводяные подогреватели и др. Расчет общей паропроизводительности (мощности) котельной выполняется методом последовательных приближений. В первом приближении с учетом опыта эксплуатации и практики проектирования промышленных котельных малой и средней производительности, расход пара на собственные нужды принимают в пределах 5…7 % от расхода пара внешними потребителями. С уменьшением доли возврата конденсата расход пара на собственные нужды возрастает. Трудно поддающиеся расчету расходы пара на обдувку поверхностей нагрева котла и утечки для промышленных котельных малой и средней мощности можно принять равной 2…3 %от расхода пара на внешние потребители и собственные нужды. При расчете тепловой схемы котельной используются уравнения теплового и материального (весового) баланса для всех её элементов, при расчете диаметров трубопроводов – уравнение неразрывности (сплошности) потока. Точность расчета тепловой схемы зависит от числа последовательных приближений величин полученных при расчете, к величинам, которыми предварительно задавались. В инженерной практике проектирования котельных точность расчета должна находиться в пределах не более 2…3 %.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
Составим принципиальную тепловую схему производственно-отопительной котельной промышленного предприятия, и выполним её расчет при следующих условиях: котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу пара и горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жилого поселка. В результате расчета тепловой схемы определим необходимую максимальную паропроизводительность (мощность) котельной, выберем тип и количество котлоагрегатов, другого основного и вспомогательного оборудования и рассчитаем электрические мощности для их привода. Вариант задания тепловых нагрузок котельной для курсовой работы возьмем в прил. 1. Нагрузки соответствуют максимальному зимнему режиму самой холодной пятидневки года с учетом потерь теплоты во внешних трубопроводах. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 219; Нарушение авторского права страницы
= 5, 55 кг/с. Параметры отпускаемого пара: давление 
= 2, 3 МПа, пар имеет температуру 
. Возврат конденсата с производства составляет μ = 65% от расхода пара 
. Температура возвращаемого с производства конденсата 
= 86°С. Вид топлива – природный газ.
= 1, 389 кг/с при температуре 
= 90°С. Подогрев горячей воды производится в пароводяном подогревателе, насыщенным паром давлением 0, 6 МПа, поступающим из главного паропровода через редукционный клапан. Вся горячая вода расходуется на производстве и в котельную не возвращается.
=150 0С и 
=70 0С.
=0, 98).
, найдем расход добавочного пара в деаэратор. Расход 
+ 
+ 
+ 
, 
- удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом и топливом; 
, 
- коэффициент избытка воздуха в топочной камере; 
и 
- теплоёмкости и температуры, соответственно, подогретого и холодного воздуха, 
=30 оС до 
= 200 оС, 
=1, 170 кДж/м3К, 
=0, 762 кДж/м3К.
кДж/м3
= 0 кДж/м3
кДж/м3
, 
- КПД котла
с запасом не менее 10 %. При определении требуемой подачи (производительности) питательных насосов следует учитывать расход воды на собственные нужды котельной. Суммарная подача всех питательных насосов должна быть такой, чтобы при выходе из строя одного из них остальные смогли обеспечить работу котлоагрегатов с номинальной нагрузкой, м3/с: 
ρ, 
-максимальная паропроизводительность котельной, кг/с; r - плотность питательной воды при давлении и температуре в деаэраторе, кг/м3; r=954, 198кг/м3
м3/с.
, 
– избыточное давление пара в барабане котла и в деаэраторе, 
=2, 3МПа, 
=0, 12МПа; 
– перепад давления, обусловленный разностью отметок уровней воды в барабане котла и в деаэраторе, 
=0 Па; 
- суммарное сопротивление всасывающего и напорного трактов питательной воды, 
; 
– длина питательного трубопровода от деаэратора до котла, м.
принимается с учетом мощности котельной несколько десятков метров.
Па
МПа
, 
– КПД питательного насоса (для современных типов питательных устройств 
кВт 
, 
– расчетный расход топлива в котлоагрегате, кг/с (м3/с); 
–теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, 
– теоретический объём продуктов сгорания на 1 кг топлива, 
– коэффициент избытка воздуха в топке; 
– утечки воздуха между вентилятором и топкой, 
=0, 05; 
– присосы воздуха в 
=0, 06; 
- коэффициент избытка воздуха перед дымососом; 
–температура холодного воздуха перед вентилятором (принимается 30оС); 
– температура газов перед дымососом (уходящих газов), 
=125 оС.
- присосы воздуха в газовом тракте парогенератора, 
=0, 48
м3/с
м3/с.
) и дымосос ( 
) зависит от вида и способа сжигания топлива, типа сожигательного устройства, протяжённости и конфигурации воздуховодов и газоходов. Эти характеристики определяются при аэродинамическом расчете котельного агрегата. Для их приближенных расчетов можно взять сумму следующих значений.
; 
, 
и 
– КПД вентилятора и дымососа, 
, 
.
кВТ; 
кВТ.
=((0, 626-0, 6247)/0, 626)·100%=0, 2%
=8, 988 кг/с
=((8, 998-8, 669)/8, 998)·100%=3, 66%
=0, 268 кг/с 
=8, 998 кг/с
=0, 188 кг/с
=((9, 454-9, 392)/9, 454)·100%=0, 656%