Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Описание и расчёт тепловой схемыСтр 1 из 6Следующая ⇒
Описание и расчёт тепловой схемы Краткое описание котельного агрегата
В данном проекте мы используем котельный агрегат типа ДЕ-10-14-ГМ рассчитанный на рабочее давление 1, 4 МПа с номинальной производительностью 10 т/ч. Котел с топкой для сжигания газообразного топлива. Параметры пара в данном котле следующие: давление 1, 4 Мпа, температура 194оС. В котле ДЕ-10-14-225 используется газомазутная горелка ГМГ-4м для мазута. Воздушный тракт котельной установки состоит извентилятора, воздухоподогревателя и системы каналов. Вентилятор предназначен для подачи воздуха, необходимого для организации процесса горения, в топку. Система каналов, по которым вентилятор подаёт воздух, называется воздухопроводами. Паровой тракт парогенератора содержит барабан с сепарационными устройствами, пароперегреватель с устройствами для регулирования температуры перегретого пара и паропровод для подачи пара к потребителям. В барабане парогенератора собирается пар, образовавшийся в экранных и конвективных поверхностях нагрева. В сепарационных устройствах происходит отделение капелек воды от пара перед поступлением его в пароперегреватель. Для поддержания постоянного уровня в парогенераторе в него необходимо подавать воду в количестве, равном количеству выработанного пара. Однако вода, поступающая из источника водоснабжения, перед подачей в парогенератор проходит очистку от механических примесей и химическую обработку. Химически очищенная вода и возвратившийся от потребителей пара конденсат направляются для дегазации в деаэратор. Деаэратор служит для удаления из воды растворённых в ней кислорода и углекислого газа. Из деаэратора вода забирается питательным насосом и по трубопроводам, называемым питательными линиями, подается в водяные экономайзеры парогенераторов. Нагревшись до определенной температуры, питательная вода из водяного экономайзера поступает в барабан парогенератора.
Описание тепловой схемы котельной 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 (наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0, 92); 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 (средней наиболее холодного месяца) и возможному аварийному остановку одного из котлов; 3 - среднеотопительного, рассчитываемого по средней за отопительный сезон температуре наружного воздуха. По среднеотопительному режиму можно подсчитать годовой расход теплоты; 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.
Принципиальная тепловая схема котельной
Насос; 2 – охладитель непрерывной продувки; 3 – подогреватель исходной (сырой) воды; 4 – химводоочистка; 5 – сепаратор непрерывной продувки; 6 – котел; 7, 8 – редукционные клапаны; 9 – деаэратор; 10 – подпиточный насос; 11- питательный насос; 12 – сетевой подогреватель; 13 – охладитель конденсата; 14 – насос обратной магистрали тепловой сети; 15 – охладитель выпара. Исходная вода с температурой 5°С насосом 1 подается в теплообменник 2, в котором нагревается остаточной водой, загрязненной солями, поступающей из сепаратора непрерывной продувки (СНП) 5. Затем, подогретая исходная вода попадает в теплообменник 3, где нагревается паром до температуры 25-40°С. Нагрев до такой температуры необходим для обеспечения более эффективной работы катионитных фильтров и предотвращения конденсации водяных паров на трубах и оборудовании химводоочистки. Далее, вода поступает на химводоочистку 4, где происходит умягчение воды (удаление солей Ca и Mg) и, при необходимости, уменьшение солесодержания. Химически обработанная вода поступает в деаэратор 9, в котором из воды удаляются коррозионно-активные газы (O2, CO2). Часть воды из деаэратора питательным насосом 11 подается в паровой котел 6, другая часть подпиточным насосом 10 направляется на подпитку тепловой сети. Паровой котел 6 вырабатывает пар с давлением 1, 4 МПа, часть которого без понижения давления подается на производство. Другая часть пара используется для подогрева воды, поступающей в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для собственных нужд котельной (подогрев воды перед ХВО, деаэрация). Так как пароводяные теплообменники по условию прочности рассчитаны на давление ≤ 1МПа, давление пара перед ними снижается редукционным клапаном 7 до уровня 0, 7МПа. Деаэратор атмосферного типа работает при давлении 0, 12МПа, которое поддерживается редукционным клапаном 8. Подогрев сетевой воды осуществляется следующим образом: Вода из обратного трубопровода тепловой сети насосом 14 подается в водо-водяной теплообменник 13, в котором нагревается конденсатом из паро-водяного теплообменника 12, а затем в теплообменник 12, где нагревается паром до необходимой температуры ~130-150°С. Для использования теплоты продувочной воды в котельной устанавливают сепаратор непрерывной продувки (СНП) 5. Продувочная вода поступает в СНП с давлением, равным рабочему давлению в котле (1, 4МПа), в сепараторе давление снижается до уровня 0, 15МПа, что приводит к вскипанию воды и разделению ее на пар вторичного вскипания и остаточную, загрязненную солями 1.3.11 1) т/ч; т/ч, 2) т/ч; т/ч, 3) т/ч; т/ч, 4) т/ч; т/ч. 1.3.12 Расход пара , т/ч, расход остаточной воды , т/ч, на выходе из сепаратора непрерывной продувки определяется исходя из уравнения материального и теплового баланса сепаратора. 1) т/ч; т/ч,
2) т/ч; т/ч,
3) т/ч; т/ч,
4) т/ч; т/ч. 1.3.15Расход деаэрированной воды, т/ч: 1.3.15 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.16 Выпар из деаэратора, т/ч: 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.17 Общее количество воды, которое должно подвергнуться умягчению, т/ч: 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров. 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.18 Определяем температуру исходной воды на выходе из охладителя непрерывной продувки. Из уравнения теплового баланса:
1) ; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.19 Расход пара на подогрев исходной воды: 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице
1.3.20 Температура воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор): 1) ;
Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.21 Расход пара на деаэрацию воды:
т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.22 Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной, т/ч: 1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице
1.3.23 Невязка расхода пара на собственные нужды котельной: 1)
Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице С учетом расчетного значения расхода пара максимальная паропроизводительность котельной составит: (1.32)
1) т/ч; Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.24 Температура на входе в сетевой подогреватель, 0С: (1.33) - энтальпия насыщенного пара на выходе из сетевого подогревателя, кДж/кг; принимается по давлению 0, 7 Мпа; 1) ;
Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1.3.25 Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата, 0С:
(1.34) 1) ;
Остальные периоды считаются аналогичным методом. Значения приведены в таблице 1 Таблица1
Показатели качества воды.
Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью. Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм. Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО4 и МgSО4), хлористых (СаС12 и МgС12), азотнокислых (Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых (СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых (Са3(РО4)2 и Мg(РО4)2), двууглекислых (Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2). Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых. В данном курсовом источник водоснабжения р.Полота. Химический состав данной воды: -сухой остаток – 245мг/кг; -щелочность – 2, 3 мг-экв/кг; -жесткость карбонатная – 3, 3 мг-экв/кг; -жесткость общая – 2, 9 мг-экв/кг.
Выбор солерастворителя Регенерацию натрий-катионитовых фильтров осуществляют, пропуская через слой катионита 6 – 10%-ный раствор хлористого натрия NaCl (поваренной соли). Расход 100 %-ной соли на одну регенерацию фильтров первой ступени, кг:
(2.12) где qc – удельный расход соли на регенерацию объемной способности катионита (qc =150 – 170 г/г-экв).
Расход 100 %-ной соли на одну регенерацию фильтров второй степени, кг: (2.13)
Общий суточный расход технической соли на регенерацию фильтров первой и второй ступени, кг/сут.: (2.14) где 93 – содержание NaCl в технической соли в %. Выбор деаэратора Деаэраторы предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения. Процесс деаэрации воды основан на повышении ее температуры до кипения, при котором из воды выделяются растворенные газы. Выбор деаэратора осуществляется по двум параметрам: номинальной производительности и емкости бака. Номинальная производительность, т/ч, должна быть не меньше расхода деаэрированной воды в котельной при максимально-зимнем режиме:
(2.16) /ч Емкость бака деаэратора, м3, должна быть не менее 50% от часовой паропроизводительности котельной т/ч. Выбираем деаэратор ДА-50/15, с номинальной производительностью 50т/ч и ёмкостью бака 15 . В состав деаэратора входят: - деаэрационная колонка; - деаэраторный бак; - охладитель выпара; - комбинированное предохранительное устройство для защиты от аварийного повышения давления и уровня.
В деаэраторе атмосферного типа применена двухступенчатая схема дегазации: две ступени размещены в деаэрационной колонке первая ступень – струйная, вторая - барботажная. В деаэраторном баке размещена третья, дополнительная ступень, в виде затопленного барботажного устройства. ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ Выбор насосов Питательные устройства являются важными элементами котельной установки, обеспечивая безопасность ее эксплуатации. Питательные устройства должны иметь паспорт завода-изготовителя и обеспечивать необходимый расход питательной воды при давлении, соответствующем полному открытию рабочих предохранительных клапанов, установленных на паровом котле. В проектируемой котельной могут использоваться насосы с электро- или паровым приводом. В соответствии со СниП II-35-76 «Котельные установки» [2], при использовании насосов с электроприводом, они должны быть подключены к двум независимым источникам электроснабжения. Число и производительность питательных насосов выбираются с таким расчетом, чтобы в случае остановки наибольшего по производительности насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в необходимых количествах. Насосы выбираются по расходу (производительности) и потерям давления. Расходы насосов принимаются по таблице 1.1 в максимальный зимний период с учетом коэффициента запаса Kз = 1, 1.
Выбор насосов исходной воды Насос исходной воды служит для подачи сырой воды из системы водопровода жилого района к оборудованию водоподготовки котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимальной потребности котельной в химически очищенной воде (GХВО), включая расход воды на собственные нужды химводоочистки. При определении расхода учитывается коэффициент запаса. Расчетный расход сырой воды для выбора насоса, т/ч: (3.1) где GИСХ – расход исходной воды в максимальный зимний период, т/ч; принимается из таблицы 1.1; K3= 1, 1 – коэффициента запаса.
т/ч ЦНС 13-70
Выбор питательных насосов Питательные насосы предназначены для бесперебойного снабжения паровых котлов питательной водой. Количество и подача питательных насосов выбирается так, чтобы в случае остановки самого мощного насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в количестве, необходимом для питания всех рабочих паровых котлов. Расчетный расход питательной воды, т/ч: (3.2)
т/ч ЦНС 38-44
Выбор сетевых насосов Сетевые насосы предназначены для обеспечения циркуляции теплоносителя в тепловой сети. Сетевые насосы устанавливаются на выходе из котельной в обратной линии тепловой сети перед подогревателями, так как температура сетевой воды в данной точке не превышает 70 °С. В котельной должно быть установлено не менее двух сетевых насосов. Расход одного насоса, т/ч:
(3.4)
т/ч ЦНС 180-85 Q=90т/ч, Н=0, 85 МПа.
Выбор подпиточных насосов Подпиточные насосы служат для восполнения утечек воды из системы теплоснабжения. Подпитка ведется химически обработанной водой из бака деаэратора. Вода подается в обратную линию тепловой сети. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:
(3.5)
т/ч ЦНС 13-70
Выбор конденсатных насосов Конденсатные насосы предназначены для подачи конденсата, возвратившегося с производства в деаэратор. Производительность конденсатного насоса равна часовому расходу конденсата от технологического потребителя:
(3.8) т/ч
где Dтех – расход пара на технологические нужды, т/ч; µ – процент возврата конденсата.
ЦНС 13-70
Выбор теплообменников Выбор теплообменников производится на основании теплового расчета установки. На практике, обычно выполняются только проверочные расчеты для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников для заданных расчетных условий. Поверхности нагрева серийно изготавливаемых теплообменников должны быть несколько больше требуемых по расчету, то есть выбираться с запасом. В курсовом проекте выбор ведется по теплопроизводительности и площади поверхности нагрева. Теплопроизводительность теплообменника, т.е. количество передаваемой теплоты, определяется из уравнения теплового баланса. Для водоводяного теплообменника, кВт:
где , – расход греющей и нагреваемой воды, т/ч; , , , - температуры воды греющей и нагреваемой на входе и выходе из теплообменника, оС. Для пароводяного теплообменника, кВт: D - расход пара, кг/с; , – энтальпии пара и конденсата, кДж/кг. Охладитель выпара: кВт Подогреватель сырой воды: кВт Сетевой подогреватель: кВт Охладитель конденсата: кВт
Среднелогарифмический температурный напор, оС: (3.11) Охладитель выпара:
Подогреватель сырой воды:
Сетевой подогреватель:
Охладитель конденсата:
, -большая и меньшая разности температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника, °С. Площадь поверхности нагрева теплообменника, м2, определяется по формуле: (3.12) где Q – количество передаваемой теплоты, кВт; К – коэффициент теплопередачи. для ориентировочного расчета принимаем k=3, 5 кВт/м2оС– для пароводяных теплообменников и k=1, 7кВт/м2оС для водоводяных теплообменников. η =0, 98- коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения. Охладитель выпара: Подогреватель сырой воды:
Сетевой подогреватель:
Охладитель конденсата:
Результаты расчета сводим в таблицу. Таблица:
По рассчитанной площади поверхности теплообмена, выбираем по [[1] табл. 3.3] устанавливаемые теплообменники на: Охладитель выпара – ТР-0, 15 Подогреватель сырой воды – ТР-0, 15 Сетевой подогреватель – ТР-0, 4 Охладитель конденсата – ТР-0, 2
Выбор дутьевого вентилятора
Расчетная производительность дутьевого вентилятора, м3/с: (4.16)
где К =1, 05 – коэффициент запаса. Согласно приложению В [4]; Вр =0, 13 – расход топлива на котельный агрегат, м3/с; V0 =9, 248– теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания твердого или жидкого топлива, м3/ м3; α T =1, 08 – коэффициент избытка воздуха в топке, принимается из задания; tхв =300C– температура холодного воздуха, подаваемого на горение; принимается из задания;
Расчетный напор вентилятора определяется с учетом аэродинамического сопротивления горелки и воздушного тракта котельной установки:
где Кз =1, 1 – коэффициент запаса согласно приложению В [4]; – аэродинамическое сопротивление колосниковой решетки или горелки. Принимается в соответствии с выбранным типом котлоагрегата по [6]; – аэродинамическое сопротивление воздуховодов, принимаем . Тип устанавливаемого дутьевого вентилятора подбирается по табл. 4.2: ВДН-10 Мощность 11кВт Частота вращения 1000 мин-1 Производительность 13620м3/ч Полное давление 1550 даПа Выбор дымососа Аэродинамическое сопротивление газовоздушных трактов котельной установки, Па, определяется по формуле: (4.18) где ∆ hКА– аэродинамическое сопротивление котельного агрегата; принимается в зависимости от типа котла по табл. 8.17, 8.20, 8.21, 8.23, 8.24 [6] или по таблицам 4, 5 приложений, ∆ hКА=1957Па; ∆ hЭК– аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера; принимается ∆ hЭК =200 Па; ∆ hБ – аэродинамическое сопротивление борова; принимается ∆ hБ =20Па; ∆ hШ – аэродинамическое сопротивление шиберов. Установлено 4 шибера с сопротивлением по 20Па, тогда ∆ hШ =4⋅ 20=80Па; ∆ hД.ТР – аэродинамическое сопротивление дымовой трубы; принимается ∆ hБ=200 Па. ∆ hг.в.тр. =1957+200+20+80+200=2457 Па Определим расчетную производительность дымососа: (4.19) Vу х – полный объем продуктов сгорания, образующихся присжигании газообразного топлива, м3/ м3; (4.20)
Расчетный напор дымососа определяется с учетом аэродинамического сопротивления газовоздушных трактов котельной установки: (4.21) где Кз =1, 1 – коэффициент запаса согласно приложению В [3]. =1, 1 1046=1150, 6Па Тип устанавливаемого дымососа подбирается по табл. 4.2 или [6, табл.14.4] с указанием производительности и напора и других характеристик. ВДН-10 Мощность 11кВт Частота вращения 1000мин-1 Производительность 13620м3/ч Полное давление 1550даПа ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ. ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ. В котельной природный газ используется как основной вид топлива для производства тепловой энергии. Снабжение природным газом котельной осуществляется от газопровода. В качестве резервного топлива для бесперебойного выпуска тепловой энергии на котельной используется мазут. Мазут на котельную поставляется по железнодорожной ветке в цистернах. Для приема и слива из железнодорожных цистерн и перекачивания мазута в резервуары мазутохранилища, на мазутном хозяйстве имеется комплекс устройств приемно-сливного назначения в которое входят железнодорожные пути, эстакады с разогревающими устройствами, перекачивающие погружные насосы, фильтр-сетка, приемная емкость. В комплект основного оборудования ГРУ входят: фильтр для очистки газа от механических примесей; предохранительный запорный клапан для отключения газа в случае повышения или снижения давления после регулятора выше установленных пределов; регулятор давления для снижения давления газа и автоматического поддержания его постоянным после себя независимо от изменения расхода газа и колебания давления до себя; сбросной предохранительный клапан для сброса избыточного давления газа; обводной газопровод для подачи газа потребителю помимо регулятора в случае выхода его из строя, профилактического осмотра или ремонта; отключающие устройства, импульсные коммуникации и контрольно-измерительные приборы Для борьбы с загрязнением воздуха установлены предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ – выбросов в атмосферу, измеряемые науровне дыхания человека, т.е. на высоте 1, 5 метра от уровня земли. В силу того, что котельные являются источником загрязнения воздушного бассейна, выбормест для их размещения регламентирован. Котельные должны быть расположены с подветренной стороны ближайших жилых и промышленных объектов и иметь санитарно-защитные зоны определённых размеров (от 15 до 200 м.), зависящих от вида и качества топлива. При выборе размеров санитарно-защитной зоны предполагается, что дымовые газы в значительной степени очищены от содержащихся твёрдых частиц уноса и золы.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНБ 2.04.05-2000. Строительная климатология. – Мн.: Минархстрой. 2001.-40с. 2. СНБ 4.02.01-03. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Мн.: Минархстрой РБ, 2004 г. 3. Котельные установки. СНиП II-35-76. 4. ТКП 45-4.02-182-2009 «Тепловые сети». Мн.2010 5. Теплоснабжение: учеб.пособие для студентов ВУЗов / В.Е. Козин [и др.]. – М.: Высш.шк., 1980. – 408 с. 6. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989. 7. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб.пособ. для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989. 8. Роддатис К.Ф. Котельные установки. Учебное пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. – М.: «Энергия», 1977. 9. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. образования / Б.А. Ссоколов. 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 432 с. 10. Делягин 11. Сайт ОАО «Бийский котельный завод» www.bikz.ru 12. Сайт Саратовского завода энергетического машиностроения www.sarzem.ru
Описание и расчёт тепловой схемы Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; Просмотров: 1189; Нарушение авторского права страницы