Проектирование крупной центральной котельной для комплекса теплопотребителей

Размещено на http://www.allbest.ru

10

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра промышленной теплоэнергетики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему “Проектирование крупной центральной котельной для комплекса теплопотребителей”

Cодержание

1. Задание на курсовой проект

2. Определение количества теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС для ЖКС и промышленных предприятий

3. Определение годовых расходов на отопление, вентиляцию и ГВС

4. Расчет тепловой схемы котельной

5. Гидравлический расчет тепловой сети

6. Выбор основного и вспомогательного оборудования котельной

7. Построение пьезометрического графика

8. Расчет годового расхода топлива в котельной

Список используемой литературы

1. Задание на курсовой проект

Для данного курсового проекта необходимо выполнить следующие расчеты:

1.1. Для исходных данных выполнить расчёт по определению количества теплоты, необходимого на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий.

1.2. Определить годовые расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилищно-коммунального сектора и промышленного предприятия, а также годовые расходы тепла, отпускаемого в виде пара на технические нужды промышленного предприятия. Построить график продолжительности тепловой нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

1.3. Для заданной тепловой схемы производственной котельной произвести расчёт тепловой схемы в табличной форме с учётом необходимых расходов пара на технологические нужды и количество тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

1.4. Для заданной конфигурации тепловой сети выполнить гидравлический расчёт тепловой сети с определением стандартных диаметров трубопровода и потерь давления на каждом участке.

1.5. Выбрать основное и вспомогательное оборудование котельной (котлоагрегаты, питательные насосы, подпиточный насос, насос сырой воды, сетевой насос, деаэратор, РОУ, подогреватель сетевой воды и подогреватель сырой воды).

1.6. Построить пьезометрический график для системы теплоснабжения.

1.7. Определить годовой расход топлива в котельной.

1.8. Представить тепловую сеть и пьезометрический график в виде графического материала на листе формата А3. Представить тепловую схему котельной и спецификацию выбранного оборудования в виде графического материала на листе формата А3.

Исходные данные:

таблица 1.1. Параметры пара у потребителя

Цех	Тип цеха	Объёмы зданий, тыс.м3	Давление p, МПа	Расход пара D, т/ч	Возврат конденсата m, %	Температура конденсата tОК 0C
А	Металлопокрытий	40	1,4	25	65	80
Б	Механосборочный	60	1,4	10	75	85
В	Меднолитейный	100	1,4	50	50	90

Г - жилищно-коммунальный сектор на n = 7 тыс. жителей. Объём здания по наружному объёму - 250 тыс. м³.

2. Определение количества теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС для ЖКС и промышленных предприятий

2.1 Определение тепловой мощности на отопление.

Так как неизвестны геометрические размеры зданий жилищно-коммунального сектора и цехов промышленного предприятия, определим количество теплоты по укрупненным показателям:

где:

б = 1+ м - поправочный коэффициент, учитывающий инфильтрацию воздуха.

м - коэффициент, учитывающий тепловые потери с инфильтрацией, для жилых и общественных зданий принимаем м = 3ч6 % , что лежит в пределах погрешности вычислений, поэтому принимаем для ЖКС м =0; для производственных помещений принимаем м = 0,3;

q_отудельная отопительная характеристика здания, Вт/(м³⁰С); для промышленных предприятий определяется по справочной литературе / 1 / . Для жилых зданий q_от рассчитывается по формуле:

Где: а = 1,85, n = 6 для зданий, построенных до 1958 г. а = 1,52, n = 8 для построек 1958-1996 гг. Коэффициент в принимаем по следующей таблице:

Таблица 2.1. Определение коэффициента в.

в =	2,05	1,67	1,45	1,29	1,17	1,08	1	0,95	0,9	0,85
tно =	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45

V_зд - объём здания по наружному объёму, м³;

t_вн внутренняя температура воздуха, ⁰С; принимаем t_вн =18 ⁰С. Для промышленных предприятий t_вн =16 ⁰С.

t_но расчётная температура наружного воздуха для отопления, ⁰С, для города Смоленска t_но = -26 ⁰С.

Расчет проведем для двух температурных режимов: первый при температуре наружного воздуха равной расчетной наружной температуре, второй при температуре наружного воздуха в выколотой точке равной t_н=8 ⁰С (значения тепловой мощности на отопление при t_н = 8 ⁰С необходимо для построении графика продолжительности тепловой нагрузки. Аналогичные вычисления проведем при вычислении тепловой мощности на вентиляцию).

Проведем вычисления:

для цеха А:



для цеха Б:

для цеха В:

для жилищно-коммунального сектора:

При t_н.о. = -26 ⁰С принимаем в = 1,064; а = 1,52, n = 8 для зданий постройки после 1957-1996 гг.

Получим:

Суммарная тепловая мощность на отопление равна:Q_от=5826023,873 (Вт) =5,83(МВт) - для t_н= -26 ⁰С;

Q`_от= 1248153 (Вт) =1,25 (МВт) - для t_н= 8 ⁰С.

2.2 Определение тепловой мощности на вентиляцию

В данном проекте котельная вырабатывает тепло на вентиляцию только для цехов промышленных предприятий. Количество теплоты на вентиляцию определяется по формуле:

где:

q_в - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³Ч⁰С). характеристика определя-ется из справочной литературы / 1 / и зависит от назначения здания и от его объема,

V_зд - вентилируемый объём здания,

t_нв - температура наружного воздуха для вентиляции, t_нв = t_но = -26 ⁰С.

Проведем вычисления:

для цеха А:

для цеха Б:

для цеха В:

Суммарная тепловая мощность на отопление равна: Q_в= 1503600 (Вт) = 1,5 (МВт) - для t_н= -26 ⁰С;

Q`_в= 286400 (Вт) = 0,29 (МВт) - для t_н = 8 ⁰С.

тепло котельная отопление вентиляция

2.3. Определение тепловой мощности на горячее водоснабжение

Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение определяется по формуле:

,

где :

1,2 - коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещение от трубопроводов системы горячего водоснабжения;

a норма расхода горячей воды при температуре 55⁰С для жилых зданий на 1 чел/сут, а = 115 л/сут;

b - норма расхода горячей воды для общественных зданий на 1 человека в сутки, b = 25 л/сут;

m - количество единиц измерения (число жителей ЖКС), по заданию принимаем m = 7000;

c - теплоёмкость водопроводной воды , с=4,19 кДж/(кг•⁰С);

t_х.з. - температура холодной воды в зимний период, t_х.з = 5 ⁰С.

t_х.л. - температура холодной воды в летний период, t_х.л = 15 ⁰С.

При вычислении тепловой нагрузки в летний период, получаемый результат умножается на в - коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период. Для города Смоленска принимаем в=0,8.

Проведем вычисления:

Для теплового расчета котельной необходимо значение максимального часового расхода тепла на горячее водоснабжение, определяемое по формуле:

,

Проведем вычисления:

45

2.4. График продолжительности тепловой нагрузки.

3.Определение годовых расходов на отопление, вентиляцию и ГВС

3.1 Годовой расход тепла на отопление

Годовой расход тепла определяется по формуле:

где:

t_СР.О - средняя температура натужного воздуха за отопительный период. Для города Смоленска принимаем t_СР.О =1,11 °С.

Z = 24 часа - число часов отопления здания.

n_О - число суток отопительного периода. Для города Смоленска принимаем n_О =215 суток.

Проведем вычисление для ЖКС:

Проведем вычисление для промышленных предприятий:

Итого получим:

3.2 Годовой расход тепла на вентиляцию

Годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается по формуле:

Принимаем n_В равным n_О .

Проведем вычисление:

3.3 Годовой расход тепла на горячее водоснабжение

Годовой расчет тепла на ГВС определяется по формуле:

Проведем вычисление:

3.3 Годовой расход тепла на технические нужды

Годовой расход тепла на технические нужды определяется по формуле:

где

n_ПР - число дней работы промышленного предприятия в году. Принимаем n_ПР =262 дня.

Z_ПР - число часов работы промышленного предприятия в сутки. Принимаем Z_ПР =16 часов.

D_R - часовой расход тепла на технические нужды. D_R определим по формуле:

где:

D_ПОТР - расход пара, отпускаемого потребителю (т/час).

h₁ - энтальпия пара, вырабатываемого котлоагрегатами (кДж/кг).

УG_ОК - возврат конденсата от промышленного потребителя (т/час).

h_ОК - энтальпия конденсата, возвращаемого потребителем (кДж/кг). h_КОНД рассчитывается по формуле:

где:

c_ВОД - теплоемкость воды, принимаем c_ВОД =4,19 (кДж/кг).

Уt_ОК /3 - средняя температура возвращаемого конденсата (°С).

Проведем вычисления:

4.Расчет тепловой схемы котельной

Сведем основные расчеты в следующие таблицы:

Таблица 4.1. Исходные данные для теплового расчета котельной.

№	наименование параметра	обозн.	размер	величина	обоснование
1	2	3	4	5	6
1	Расчетная тепловая мощность на отопление	QО,`	МВт	7,18	Из расчета тепловых нагрузок
2	Расчетная тепловая мощность на вентиляцию	QВ.`	МВт	7,24	Из расчета тепловых нагрузок
3	Расчетная тепловая мощность на ГВС: зима лето		МВт		Из расчета тепловых нагрузок
		QГВС.ЗИМ		6,174
		QГВС.ЛЕТ		3,95136
4	Параметры пара, вырабатываемые котлоагрегатами: давление температура энтальпия	P1	Мпа	1,4	Выбирается по типоразмеру котла и температуре пара, необходимого потребителю
		t1	°С	195,04
		h1	кДж/кг	2788,4
5	Параметры пара на основном коллекторе собственных нужд: давление температура энтальпия	P2	Мпа	0,6	Давление выбирается в пределах 0,6ч0,7МПа. Температура принимается с перегревом на 10ч20 °С над tнас.,соответствующей P2.
		t2	°С	170
		h2	кДж/кг	2780,00
6	Параметры вторичного пара, обрабатываемого в сепараторе непрерывной продувки: давление температура энтальпия				P3 принимается выше давления в деаэраторе на величину гидравлических потерь в трубопроводах, ДP=0,01ч0,05 Мпа; t3=tнас. При P3
		P3	Мпа	0,15
		t3	°С	111,37
		h3	кДж/кг	2693,9
7	Параметры пара, поступающего в охладители выпара ОХ2 и ОХ3 из деэратора: давление температура энтальпия				Давление пара, поступующего в охладители ниже давления в деаэраторах на величину гидравлических потерь в трубопроводах,ДP=0,01ч0,05 Мпа; t4=tнас. При P4
		P4	Мпа	0,11
		t4	°С	102,29
		h4	кДж/кг	2679,17
8	Параметры конденсата на выходе из охладителей ОХ2 и ОХ3: давление температура энтальпия	P4	Мпа	0,11	Подогрев химически очищенной воды осуществяется за счет конденсации пара
		t4	°С	102,29
		h5	кДж/кг	428,83
9	Параметры продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки: давление температура энтальпия				Давление воды на входе в сепаратор принимается равным давлению в барабане котла; Pб=P1+0,05 Мпа; t1` принимается равным tнас. при Pб
		Pб	Мпа	1,45
		t1`	°С	196,68
		h7	кДж/кг	837,5
10	Параметры продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки: давление температура энтальпия				Давление и температура продувочной воды принимаются равными давлению и температуре пара в сепараторе
		P3	Мпа	0,15
		t3	°С	111,37
		h8	кДж/кг	467,13
11	Температура продувочной воды (шламовой воды) после ОХ1				Выбирается из диапазона 40ч50 °С. Давление принимается меньше P3 на величину гидравлических потерь в ОХ1 (0,05 Мпа)
		tпр.	°С	50
		pпр.	Мпа	0,1
		hпр.	кДж/кг	209,42
12	Параметры конденсата после ПСВ				Принимается с учетом обеспечения температурного напора на выходе из ПСВ при максимально зимнем режиме: Дt=10ч15 °С ( tкб больше на 10ч15 °С tобр.). Давление принимается равным давлению в коллекторе собственных нужд с учетом потерь давления.
		tкб	°С	80
		hкб	кДж/кг	335,34
		pкб	Мпа	0,55
13	Параметры конденсата после ПСРВ: температура энтальпия				tнс принимается равной температуре насыщения при давлении на коллекторе собственных нужд, P2
		tнс		158,84
		h6		670,4
14	Величина непрерывной продувки	П	%		Принимается из диапазона 2ч5 % от количества пара, вырабатываемого котлом.
				5
15	Внутрикотельные потери пара	dпот.	%	5	Включает в себя: потери на обдувку поверхностей нагрева и через неплотности элементов конструкции; dпот = 1ч5% от количества пара, вырабатываемого котлом.
16	Утечка воды из тепловой сети	dут	%		Для закрытых тепловых сетей принимается из диапазона 1ч3% от расхода сетевой воды.
				2
17	Коэффициент расхода пара на деаэрацию и подогрев сырой воды.	Kд.псрв	-	0,13	Принимается в пределах 0,03ч0,15, уточняется после определения погрешности теплового расчета схемы котельной.
18	Удельные потери пара с выпаром из деаэратора	dвып	кг пара/ кг сбр.воды	0,002	Принимается
19	Коэффициент собственных нужд ХВО	Кхво		1,2	Принимается
20	Температура подпиточной воды	tпод	°С	70	Принимается равной максимальной температуре обратной сетевой воды
21	Температура подогрева сырой воды перед ХВО	tb	°С	25	Выбирается из диапазона 20ч30 °С
22	Расход пара промышленным потребителем.	Dпотр	т/час	90	По заданию
23	Возврат конденсата от промышленного потребителя	GокА	т/час	15,000	По заданию
		GокБ		14,000
		GокВ		18,750
24	Температура конденсата, возвращаемого промышленными потребителями	tокА	°С	70	По заданию
		tокБ		75
		tокВ		60
25	Параметры воды после деаэратора: давление температура энтальпия				PD принимается равным давлению в деаэраторе. Для деаэратора атмосферного типа PD=1,2 атм.=0,12 МПа. tD=tнас. при PD.
		PD	Мпа	0,12
		tD	°С	104,81
		hD	кДж/кг	439,36
26	Температура сырой воды на входе в котельную в зимних режимах.	t5зим.	°С	5	Принимается из расчета.
27	Температура сырой воды на входе в котельную в летнем режиме.	t5лет.	°С	15	Принимается из расчета.
28	Температура воздуха внутри отапливаемых зданий.	tвр	°С	18	Принимается из расчета.
29	Температура воздуха для расчета отопления в максимально зимнем режиме	tно	°С	-26	Принимается из расчета.
30	Температура наружного воздуха в первом, втором и четвертом режимах работы котельной	tн1	°С	-26	Принимаем температуры равными: tн1=tно tн2=tн.х.м. tн4=tн.лет
		tн2		-8,6
		tн4		8

4.1 Тепловой баланс охладителей ОХ1 и ОХ2.

Рис.3.1. Схема охладителей ОХ1 и ОХ2 для уравнения теплового баланса.

Запишем уравнение теплового баланса для охладителя ОХ1:

для охладителя ОХ2:

Тогда из уравнения 3.2. получим:

Значение h`_ХВО1 получим из уравнения 3,1:

Принимаем значение h``<sub>ХВО1</sub> равным: h``_ХВО1 = c_вод Чt_b = 4.19*25=104,75 кДж/кг.

Проведем вычисления:

4.2 Тепловой баланс деаэратора Д1

Рис. 3.2 Схема деаэратора Д2 для уравнения теплового баланса.

Согласно рис. 3.2. Запишем уравнение теплового баланса для деаэратора Д1:

Тогда из уравнения 3.4. получим:

Проведем вычисление:

=9,993 (т/час).

4.3 Тепловой баланс охладителей ОХ3 и ОХ4

Рис.3.1. Схема охладителей ОХ1 и ОХ4 для уравнения теплового баланса.

Запишем уравнение теплового баланса для охладителя ОХ3:

для охладителя ОХ4:

Тогда из уравнения 3.8. получим:

Значение h`_ХВО2 получим из уравнения 3.9:

Проведем вычисления:

4.4 Тепловой баланс деаэратора Д2

рис.3.4. Схема деаэратора Д2 для уравнения теплового баланса.

Согласно рис. 3.4. Запишем уравнение теплового баланса для деаэратора Д2:

Из уравнения 3,11 получим:

Проведем вычисление:

Решение уравнений в п.п. 3.1. - 3.4. тепловых балансов для охладителей ОХ1 и ОХ2, ОХ3 и ОХ4, деаэраторов Д1 и Д2 было выполнено для максимально-зимнего режима (режим 1). Для остальных режимов расчёт h_ХВО.Д1, h_ХВО.Д2, D_Д1 и D_Д2 аналогичен. Полученные данные занесены в таблицу 3.2

4.5 Проверка погрешности теплового расчёта

Погрешность теплового расчёта определяем по формуле:

Проведем вычисление:

Так как погрешность меньше 5 %, то тепловой расчет котельной считаем законченным.

5. Гидравлический расчет тепловой сети

Гидравлический расчет является одним из важных разделов проектирования и эксплуатации систем теплоснабжения.

Задачей гидравлического расчета является:

а) определение диаметров трубопроводов;

б) определение падения давления или напора;

в) определение располагаемых давлений или напоров в различных точках системы, в том числе и у потребителей;

г) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью отсечения допустимых давлений и требуемых напоров (или расходов для горячего водоснабжения) в сети и у потребителя.

Это прямая задача. Иногда решается обратная задача, а именно определение пропускной способности трубопровода при известных диаметрах трубопровода и заданной потерей давления. Результаты расчета могут быть использованы для:

Разработки режимов эксплуатации.

Выбора циркуляционных и подпиточных насосов.

Выбора схем присоединения потребителей.

Определения объема работ и капиталовложений на сооружение системы.

Для проведения гидравлического расчета должно быть задано:

o Схема и профиль тепловой сети.

o Указано размещение источника теплоснабжения ( в данном случае котельной ) и потребителей тепловой нагрузки.

o Значение тепловой мощности, потребляемой каждым потребителем.

o Схема и конфигурация тепловых сетей.

5.1 Порядок проведения гидравлического расчета

1. Составляем расчетную схему теплоснабжения, с нанесением длин (l) и расчетных расходов (G) теплоснабжение по всем участкам тепловой сети. Расчетные расходы определяем по формуле:

где, Q_i - расчетная тепловая нагрузка на i-м участке, кВт; суммарная тепловая нагрузка равна : Q_У= Q_О + Q_В + Q_{ГВСЗИМ.}

С_р - теплоемкость, кДж/(кгС);

t_п и t_обр - температуры прямой и обратной сетевой воды. Так как гидравлический расчет проводим для сети, распределяющей тепло на отопление, вентиляцию и ГВС, то расчетные расходы определяем для температур 3-его режима, которому соответствует наибольшие расходы сетевой воды.

2. Задаемся скоростью течения жидкости W = 1 3 м/с.

3. Определяем диаметр проходного сечения трубы на i-м участке, исходя из уравнения сплошности, по формуле:

, м

После определения d_i выбираем стандартный диаметр d_ст из справочной литературы /1/ наиболее близкий по значению к d_i.

4. Определяем действительную скорость течения по формуле:

, м/с

где - плотность теплоносителя, кг/м³.Выбираем , соответствующее средней температуре теплоносителя в сети, равной (t_п - t_обр )/2;

5. Определяем потери давления на трение на каждом i-м участке трубопровода по формуле:

где л - коэффициент гидравлического трения, определяемый по следующим формулам:

л = 0,11(k_э/d + 68/Re)^0,25 если Re < Re_кр

где k_э - абсолютная эквивалентная шероховатость, м; Re_кр =568d_ст/k_э ; Re - число Рейнольдса, определяемое по формуле:

где н - кинематическая вязкость, м²/с.

л = 0,11( k_э /d )^0,25 если

6. Определяем потери давления от местных сопротивлений по формуле:

где l_эi -сумма эквивалентных длин местных сопротивлений на i-м участке трубопровода, м , определяемая по справочной литературе / 2 /.

7. Определяем суммарные потери на каждом i-м участке по формуле:

где g = 9,8 , м/с²- ускорение свободного падения.

5.2 проведение гидравлического расчета тепловой сети

Рис 5.1. Гидравлическая схема тепловой сети.

Каждому участку схемы тепловой сети (рис 5.1) соответствует определенная длина l, м . На каждом из участков установлено по два вентиля а также п-образные компенсаторы через каждые 80-100 м трубопровода для компенсации теплового расширения трубопроводов, при этом необходимо учитывать, что поворот трубопровода (например на 90° ) также компенсирует тепловое расширение трубопровода и п-образный компенсатор на данном участке не требуется.

Таблица 5.1. Длины участков трубопроводов.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
l,м	1100	400	1000	200	700	1400	700	700	600	300
№	11	12	13
l,м	400	500	400

Проведем гидравлический расчет для участка №1.

1. Определим расход воды на участке из формулы 5,1:

2. Задаем скорость течения теплоносителя: W = 1.5 м/c.

3. Определяем диаметр трубопровода по формуле 5, 2 :

Берем стандартное значение диаметра трубопровода d_ст = 408мм.

4. Находим действительное значение скорости воды в трубопроводе на участке по формуле 5,3:



5. Определяем коэффициенты Рейнольдса (принимаем н =0,41Ч10^-6 м² /с; k_э =0,5 мм ):

т.к. ,то коэффициент трения найдем по формуле 5,7:

6. Определяем потери давления на трение на каждом i-м участке трубопровода по формуле 5,4 :

7. Определяем местные сопротивления на участке и их эквивалентные длины (приведены в скобках):

o 2 задвижки (11,88 м).

o 4 п-образных компенсатора (150,40 м).

o Колено на 120° (13,90 м).

8. Определяем потери давления от местных сопротивлений на участке по формуле 5,8:



9. Определяем суммарные потери на участке по формуле 5,9:

Для остальных участков гидравлический расчет аналогичен. Полученные данные занесем в таблицу.

5.3 Определение магистрали

Определим суммарные потери напора на направлениях от источника теплоснабжения (И) до каждого потребителя:

1. направление И - Г: H_У = 3,22+1,78+6,47+3,46+6,26 = 21,18 (м. вд. ст.).

2. направление И - А: H_У = 3,22+1,78+5,69+4,51+18,17+3,35 = 36,73 (м. вд. ст.).

3. направление И - Б: H_У = 3,22+1,78+5,69+6,79+3,37+2,62+5,33+2,42+2,64+2,58 = 36,45 (м. вд. ст.).

4. направление И - В: H_У = 3,22+1,78+5,69+6,79+3,37+6,37+14,12+16,45 = 57,81 (м. вд. ст.).

По полученным данным магистралью является участок И - 1 - 2 - 6 - 10 - 11 - 17 - 18 - 19 - В, так как на этом участке наибольшие потери напора: H_У = 57,81 (м. вд. ст.).

6. Выбор основного и вспомогательного оборудования котельной .

6.1 Котлоагрегаты

Паровые котлы, которые выбираем по максимальному давлению пара у потребителей - 1,4МПа, и расходу пара (табл. 4.2. п.19) - 135,974 т/ч. По справочной литературе [2] выбираем 3 котла марки К-50-40/14 (и один резервный). Основные технические характеристики котла следующие:

Показатели	К-50-40/12
Номинальная паропроизводительность, т/ч	50
Давление пара, МПа	1,4
Состояние пара	Насыщенный, перегретый на 250 0С
Температура, 0С питательной воды: Уходящих газов:	100 136ч161
КПД котла, %	88
Площадь поверхности нагрева, м2. радиационной конвективной	224 180
Габаритные размеры, м ширина длина высота	12 18 21

6.2 Редукционно-охладительные установки

Устанавливаем две однотипные РОУ: рабочую и резервную. Установку выбираем по давлению пара после РОУ (см. табл. 4.1. п.5) - 0,6 МПа и расходу пара после РОУ (см. табл. 3.2. п.п 20) - 45,974 т/ч по справочной литературе / 3 /:

Производительность 60 т/ч;

Параметры редуцированного пара: p=0,6 МПа, T=190 ⁰С.

6.3 Деаэраторы

Выбираем Деаэраторы Д1 и Д2 атмосферного типа по количеству питательной и подпиточной воды по справочной литературе / 3 /:

Деаэратор Д1 - по количеству питательной воды (табл. 4.2. п. 26) - 143,652 т/ч.

Установим два деаэратора ДА-100 со следующими параметрами:

Номинальная производительность - 100 т/ч;

Рабочее давление - 0,12 МПа (1,2 кгс/см²);

Температура деаэрированной воды - 104 ⁰С;

Полезная вместимость деаэраторного бака - 25 м³.

Поверхность охладителя выпара - 8 м².

Тип охладителя выпара - ОВА-8.

Деаэратор Д2 - по количеству подпиточной воды (табл. 4.2. п. 28) - 4,414 т/ч.

Установим деаэратор ДА-5 со следующими техническими характеристиками:

Номинальная производительность - 5 т/ч;

Рабочее давление - 0,12 МПа (1,2 кгс/см²);

Полезная вместимость деаэраторного бака - 2 м³.

Тип охладителя выпара - ОВА-2.

6.4 Сетевой насос

Сетевой насос выбираем по необходимому напору и по расходу сетевой воды. Напор, развиваемый насосами, определяется на основании гидравлического расчета внешней тепловой сети с учетом схем присоединения к ним тепловых абонентов, а также по потерям напора на преодоление сопротивлений подогрева сетевой воды, охладителей конденсата и т. д. Сетевой насос, как правило, устанавливают на обратной линии сетевой воды до ПСВ и перекачивающего воду с температурой 70 ⁰С. Согласно нормам проектирования сетевых насосов должно быть не менее двух.

6.4.1 Определение параметров сетевого насоса

Рабочий напор сетевых насосов закрытой водяной системы определяется:

где:

напор, развиваемый сетевым насосом;

потери напора в теплоподающей установке источника теплоснабжения ( теплообменный аппарат, пиковая котельная, станционные коммуникации ). Данные потери напора принимаем равными: =20 м;

потери напора в подающей и обратной линии тепловой сети (определяются из гидравлического расчета), значения равны потере напора на магистрали. =57,81 м, =57,81 м.

требуемый располагаемый напор в конечной точке тепловой сети на абонентском вводе с учетом потерь напора в авторегуляторах. Так как используем присоединение отопительных установок с помощью элеваторного узла, то принимаем равным = 20м.

Вычислим значение рабочего напора сетевого насоса:

20+57,81+57,81+20=155,62 м.

Необходимая производительность равна 341,397 т/час.

Устанавливаем последовательно три сетевых насоса ( и один резервный) по справочной литературе / 4 /.

Характеристика насосов: тип насоса: 10Д-6;

напор: 60 м;

Производительность: 400 м³/ч;

мощность: 160 кВт.

Последовательно три насоса развивают напор 180 м.

6.5 Насос питательной воды

Насос питательной воды выбираем по расходу питательной воды (табл.4.2. п. 26) - 143,652 т/ч и по развиваемому напору, равному 1,4ЧP₁=1,4Ч1,4=1,96 МПа.(196 м.).

По справочной литературе / 4 / устанавливаем последовательно четыре питательных центробежных насоса с электроприводом, (и один резервный).

Характеристики насоса: тип насоса: 2ЦГ 200/50А-45-5; производительность: 200 м³/ч; напор: 50 м.;

Последовательно четыре насоса развивают напор 200 м.

6.6 Подпиточный насос

Подпиточный насос выбираем по расходу подпиточной воды (табл. 4.2. п. 28) - 4,414 т/ч по справочной литературе / 4 /.

Установим один подпиточный насос.

Характеристики насосов: тип насоса: ЭПН-5/1-П: производительность: 5 м³/ч; напор: 0,75 МПа (75 м);

Мощность электродвигателя: 6 кВт.

6.7 Подогреватель сетевой воды

Сетевые подогреватели, устанавливаемые в промышленных котельных, рассчитываются на полную отопительно-вентиляционную нагрузку. Резервных ПСВ не устанавливают. Выбор размеров теплообменников, т.е. их поверхности нагрева, производятся на основании расчета тепловой схемы котельной.

1. Начальные данные для расчета:

Суммарная тепловая мощность: 20,597 МВт;

температура прямой сетевой воды Т₁=150 ⁰С;

температура обратной сетевой воды Т₂=70 ⁰С;

температура греющего пара Т_п=170 ⁰С;

теплопроводность материала (латунь) =105 Вт/(м К);

наружный диаметр трубы принимаем =25 мм;

толщина стенки трубы =1 мм;

высоту трубного пучка принимаем h=3 м;

скорость движения воды в трубах принимаем =2,5 м/с;

толщина слоя накипи =0,5 мм;

теплопроводность накипи =1,5 мм

2. Определим коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемому теплоносителю определяется по формуле, Вт/(м К):

где:

коэффициент, объединяющий комплекс величин, зависящих только от температуры воды, при Средней температуре воды, равной (150+70)/2 = 110 0С, =11,005;

=968 кг/м³ плотность жидкости при средней температуре, кг/м³;

Вычислим значение б₂:



3. Предварительно по упрощенной формуле определим температуру стенки трубы, ⁰С:

,

где =170 ⁰С температура насыщенного пара при расчетном давлении в подогревателе.

Проведем вычисление:

4. Вычислим разность температур между напором и стенками трубы, ⁰С:

=170-140=30⁰С

5. Определим величину определяемую по формуле:

где D=0,0061 коэффициент, определяемый по температуре пара, h высота трубного пучка.

Проведем вычисления:

6. Т.к. , то имеет место, смешанное течение пленки (ламинарное сверху и турбулентное снизу), коэффициент теплоотдачи определятся по формуле:

где A коэффициент, выражающий значение комплекса величин, зависящих от температуры пленки конденсата A = 11420. Проведем вычисления:

7. Определим фактическое значение величины температуры стенки , ⁰С:

Проведем вычисления:



8. Определим погрешность: %,

Так как погрешность определения температуры стенки больше 5%, проведем пересчет пунктов 4-8 при t_ср^пред = t_с =127,6 °С. Получим следующие значения:

4. =170-127,6 = 42,4 ⁰С.

5.

6.

7.

8.

Так как погрешность определения температуры стенки меньше 5%, Расчет температуры стенки закончен. t_с =126,5 °С.

9. Определим коэффициент теплопередачи, k, Вт/(м² К):



где 0,95 коэффициент, учитывающий неравномерную скорость движения в трубном пучке; толщина стенки трубы, м. Проведем вычисления:

10. Определим среднелогарифмический температурный напор между паром и водой , ⁰С:

,

где большая и меньшая разность температур между паром и водой, ⁰С; = 170-70 = =100 ⁰С, = 170-150 = 20⁰С. Проведем вычисление:

11. Определим площадь теплообменника:

=20,56Ч1000000/(1469,2Ч49,76) = 281,21 м².

Выберем ПСВ по справочной литературе / 3 /. Выберем следующий ПСВ:

Параметры ПСВ: тип ПСВ: ПСВ-315-14-23;

Поверхность нагрева: 315 м²;

Пропускная способность: 725 м²/час воды;

Диаметр труб: 19/17 мм.

Определим новое значение температуры воды на выходе из ПСВ, Т_{1 НОВ}. Для этого получим новое значение среднелогарифмического температурного напора между паром и водой, , ⁰С, выразив его из формулы 6.10 :

где F` = 315 м² - паспортная величина поверхности нагрева ПСВ.

Подставим полученное значение в формулу 6.9 и численно решим данное уравнение относительно Т_{1 НОВ}:

Полученный результат равен 154,174 ⁰С.

Определим относительную разность температур по формуле:

Проведем вычисление:

Так как погрешность меньше 10 %, то выбор данного подогревателя сетевой воды целесообразен.

6.8 Подогреватель сырой воды

Подогреватель сырой воды выбираем по поверхности нагрева, которую рассчитываем по формуле:

,

где: Q_ПСРВ - тепловая нагрузка подогревателя сырой воды, рассчитываемая по формуле:

Получим:

K принимаем равным 3000 Вт/(м² К), Дt_ср примем равным (t₅+ t_б)/2 = (25+5)/2 = 15 °С. Проведем вычисления:



Выбираем по справочной литературе / 3 / теплообменник ПВП-05 с площадью поверхности теплообмена 53,9 м².

8. Расчет годового расхода топлива в котельной

Принимаем в качестве используемого топлива природный газ. Наименьшая теплота сгорания природного газа равна 36,5 МДж/м³.

Расчет годового расхода произведем по формуле:

,

где: B_год - годовой расход топлива в год, м³/год;

Q_р^н - наименьшая теплота сгорания природного газа, Q_р^н = 36,5 МДж/м³ = 0,0365 ГДж/м³.

k,d - доли потерь тепла в тепловых сетях и расхода тепла на собственные нужды соответственно (принимаем k = 5%, d = 2%).

з_кот - КПД котельной (принимаем КПД котельной равным 85 %).

Значения годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию технические нужды и ГВС приведены в разделе №3. Проведем вычисления:

Список используемой литературы

1. Методические указания на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий.(Издание 4-ое).М.: 2002г.

2. Сафонов А. П.

“Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям “: Учебное пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 232 с.: ил.

3. Соловьёв Ю.П. “Проектирование крупных центральных котельных для комплекса тепловых потребителей.”-М.:Энергия, 1976г.

4. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности/ Под ред. К.Ф. Роддатиса. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.: ил.

5. Соколов Е.Я. ”Теплофикация и тепловые сети”: Учебник для ВУЗов. 5-е изд., перераб. - М.: Энергоиздат, 2001. 360 с., ил.

6. Ривкин С.Л., Александров А.А. ”Термодинамические свойства воды и водяного пара”: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Энергоатоиздат, 1984, 80 с. с ил.

Размещено на Allbest.ru