Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(научно-исследовательский университет)

Факультет «Энергетический»

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

Проектирование производственно-отопительной котельной

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

ЮУрГУ-14010062.2014.20 ПЗ КП

Автор проекта:

студент группы Э-429

Киякпаева С.Т.

Челябинск 2014

Задание

на курсовой проект студента

Киякпаева Сауле Талгатовна

Группа Э-429

1. Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

2. Тема курсового проекта: «Проектирование производственно-отопительной котельной»

3. Срок сдачи студентом законченной работы: 25.12.2014 г.

4. Перечень вопросов, подлежащих разработке:

4.1. Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и построение их графиков;

4.2. Построение графика длительности тепловых нагрузок;

4.3. Расчёт годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;

4.4. Расчёт температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе и построение температурного графика тепловой сети;

4.5. Расчёт расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и построение их графиков;

4.6. Гидравлический расчёт паропровода;

4.7. Тепловой расчёт паропровода, в том числе расчет толщины изоляции;

4.8.Гидравлический расчет конденсатопровода;

4.9. Разработка принципиальной тепловой схемы котельной;

4.10. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной для следующих температур наружного воздуха: , , , +8 ^оС, летний режим;

4.11. Выбор основного оборудования - котлы, деаэраторы, теплообменники;

4.12.Выбор вспомогательного оборудования - насосы, арматура и т.д.

4.13. Чертёж развёрнутой тепловой схемы котельной на листе формата А1 со спецификацией и экспликацией оборудования.

5. Исходные данные согласно таблице 1 настоящего задания и таблицам семестровых заданий 1 и 2;

Таблица 1 - Исходные данные

Ф.И.О.	город	Число жителей	система теплоснабжения	регулирование по нагрузке
Киякпаева С.Т.	Магнитогорск	48000	открытая	совмещенная

6. Сроки выполнения отдельных частей курсового проекта, таблица 2.

Таблица 2- Календарный план

№	Наименование разделов курсового проекта	Срок выполнения разделов проекта	Отметка руководителя о выполнении
1	Изучение теоретического материала	01.11.2014
2	Расчетная часть	30.11.2014
3	Графическая часть	25.12.2014

Аннотация

В работе осуществлено проектирование производственно-отопительной котельной для жилого района г. Магнитогорск. При выполнении работы определены сезонные и круглогодичные тепловые нагрузки, температуры сетевой воды, расходы сетевой воды. Также выполнены гидравлический и тепловой расчет паропровода и выбрано основное оборудование для котельной.

Также показаны график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки, температурный график сети, график расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС. Составлена схема котельной.

Введение

Тепловая схема производственно-отопительной котельной с открытой системой теплоснабжения должна составляться с учетом ее основной особенности, связанной с наличием водоразбора на ГВС из тепловых сетей. Это приводит к существенному увеличению потерь теплоносителя и требует повышение производительности системы водоподготовки котельной.

Расход подпиточной воды на компенсацию потерь теплоносителя в открытых системах значительно больше, чем в закрытых. Значительное увеличение расхода подпиточной воды, и следовательно, повышение производительности водоподготовки обуславливает экономическую целесообразность раздельной подготовки питательной воды для паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей. Кроме того показатели качества подпиточной воды ниже, чем питательной воды для паровых котлов, что позволяет использовать первую ступень умягчения и термической деаэрации воды. Но использование сетевой воды для бытовых целей ГВС предъявляет к ней повышенные санитарные требования.

При использовании сетевой воды в целях ГВС схемы тепловых пунктов у абонентов упрощается, так как отсутствуют теплообмотки ГВС.

К достоинствам открытых систем можно отнести:

1. Возможность уменьшения расчетно-производственного источника теплоты при установки в нем баков-аккумуляторов горячей воды.

2. Снижение металлоемкости местных сетей холодного водоснабжения.

3. Увеличение срока службы местных распределительных сетей ГВС (так как в них подается вода из тепловых сетей, не содержащая солей, жесткости и коррозионно-активных газов).

К недостаткам открытых систем относят возможность ухудшения качества разбираемой на цели ГВС, и необходимость раздельной подготовки питательной и подпиточной воды.

Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 ⁰С в подающем трубопроводе и 70 ⁰С в обратном.

Для покрытия технологической нагрузки, как правило, применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.

1. Расчет тепловой нагрузки

Расчет проводим по площади застройки. Будем считать, что дома построены после 1980 г., поэтому площадь, приходящаяся на 1 человека, будет:

Общая площадь застройки:

где z - число жителей города.

Отпуск тепла на 1 м² застройки q_F при t_но= -25⁰С:

Расход тепла на отопление:

где k₁=0,25 - коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий.

Расход тепла на вентиляцию:

где k₂ =0,6 - коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий.

Средненедельный расход тепла на ГВС:

где 1,2 -коэффициент, учитывающий остывание воды в трубах

а=100 (л/сут) - норма расхода горячей воды на одного человека в сутки.

в=25 (л/сут) - норма расхода горячей воды для общественных зданий.

z - число жителей.

с_р=4190 Дж/кг - теплоемкость воды

t_г =55⁰С - температура горячей воды

Температура холодной воды:

t_х^зим =5⁰С, t_х^лет =15⁰С

n_c=86400 с - длительность подачи воды в сутки

Расчетные значения нагрузки ГВС:



где k_н=1,2 - коэффициент недельной неравномерности, k_с=2,0 - коэффициент суточной неравномерности

Средний расход теплоты за отопительный период:

где t_н = +8⁰С - температура начала и конца отопительного периода, t_в = +18⁰С - температура воздуха в помещении (принимается в зависимости от t_но)

При t_н=t_но = -25⁰С

Средний расход теплоты на вентиляцию:

для t_н= t_но= -25⁰С

для t_н= +8⁰С

Далее строим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки . Для этого по [1] определяем число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха , равной и ниже данной для г. Владивосток.

Таблица №1. - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха

Температура наружного воздуха, 0С
-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
2	91	518	1350	2210	3320	4820

Годовой расход теплоты за отопительный период на отопление:

Годовой расход теплоты на вентиляцию:

Годовой расход теплоты на ГВС:

Суммарная годовая тепловая нагрузка:

Построим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки:

2. Качественное регулирование разнородной нагрузки

2.1 Качественное регулирование по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

Расчет будем вести по стандартным параметрам.

Температура воды в подающей линии теплосети ф₀₁=150⁰С.

Температура воды в обратной линии теплосети ф₀₂=70⁰С.

Температура воды, поступающей в систему отопления ф₀₃=95⁰С.

Перепад температур в тепловой сети дф'₀=80⁰C.

Разность температур в местной системе отопления:

Температурный напор нагревательного прибора:

Относительная величина тепловой нагрузки:

Температура воды перед отопительной установкой:



Температура воды после отопительной установки:

Результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2. - Результаты расчета качественного регулирования по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
	18,225	16,1	13,986	11,867	9,748	7,629	5,5	4,238
	1	0,8834	0,7674	0,651	0,535	0,4186	0,3	0,2325
	150	136	122	107,7	93,2	78,4	62,868	53,7
	70	65,4	60,6	55,616	50,418	44,9	39,118	35,17
	2,187	1,93	1,678	1,424	1,17	0,915	0,66	0,5
	20,412	18,03	15,664	13,291	10,918	8,544	6,46	4,738

Строим температурный график. Так как система закрытая, регулирование по отопительной нагрузке, подрезка графика делается при температуре 65⁰С.

По графику определяем:

3. Расчет расходов сетевой воды

Расчет расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС

Расход воды на отопление:

при t_н<t_ни

при t_н>t_ни

Расход воды на вентиляцию:

при t_н<t_ни

при t_н>t_ни> t_но



При t_н>+8⁰C :

Максимальная нагрузка на ГВС:

Расход воды на ГВС:

Расчет проводим для температурного интервала (+8; t_но).

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.

Таблица 3. - Результаты расчета расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС.

кг/с 0С	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
G0	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	43,98
Gв	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	5,2
Gгвс	26	29,5	34	40	48,7	62,2	90,57	90,57
G?	87,1	90,6	95,1	101,1	109,8	123,3	151,464	139,75

Качественное регулирование по совмещенной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

Температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС:

Снижение температуры воды в подогревателях ГВС:



Примем недогрев водопроводной воды в подогревателе первой ступени П1 [9].

Нагрев воды в подогревателе:



(36)

(37)

Результаты расчетов сведем в таблицу 4.

Таблица 4. - Температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС

0С	ф1”, 0С	ф2”, 0С	д1	д2
+8	84,011	22,989	22,548	15,62
+5	85,5	24,34	20,5	17,66
0	95,918	24,25	17,518	20,65
-5	107,868	26,918	14,668	23,5
-10	119,668	29,416	11,968	26,2
-15	131,388	31,82	9,388	28,78
-20	142,8	34,13	6,8	31,27
-25	154,518	36,35	4,518	33,65

Качественное регулирование по отопительной нагрузке в открытых системах теплоснабжения

Температуры сетевой воды:

Расход воды на ГВС при t_г >ф02, от +8⁰С до t_нг, кг/с [1]:

Расход воды на ГВС при t_г <ф02, от t_нг до t_но, кг/с [1]:

tно = -25

Доля расхода воды на ГВС из подающего трубопровода:



Доля расхода воды на ГВС из обратного трубопровода:

Расходы воды из подающего и обратного трубопровода, кг\с [9]:



В диапазоне температур расход определяется [9]:

Результаты расчётов сведём в таблицу 5.

Таблица 5.

tн,	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
	0,00	0,00	0,0716	0,18	0,34	0,6	1,00	1,00
	1,00	1,00	0,9284	0,82	0,66	0,4	0,00	0,00
	0	0	2,48	6,25	11,8	20,832	34,72	34,72
	32,05	34,72	32,234	28,47	22,9	13,888	0	0

4. Гидравлический расчёт

4.1 Гидравлический расчет паропровода

Гидравлический расчет следует проводить в направлении от потребителей к источнику, чтобы определить параметры пара, с которыми он должен быть отпущен из котельной.

По паропроводу транспортируется насыщенный водяной пар.

Рисунок 1 - Схема паропровода

Прежде чем приступить к расчётам, необходимо подобрать диаметры труб на участках. Для этого задаёмся скоростью (по таблице 9.18 [2]) и по формуле неразрывности потока считаем диаметры.

Таблица 4.1 - Гидравлический расчёт паропровода

Расчетная величина	Обоз.	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				П4-П5	П1-П4	П1-К	П1-П2	П1-П3
Расход пара	G	кг/с	По заданию	1,76	3,51	5,27	1,76	1,87
Характеристики трубы	Наружный диаметр	Dн	мм	По табл. 9.19	159	194	219	159	159
	Толщина стенки трубы	s	мм		4,5	5	6	4,5	4,5
	Условный проход	Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	150	175	200	150	150
Коэффициент	a	безразм.	По табл. 9.5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Длина участка трубопровода	По плану	l	м	По заданию	700	300	70	500	450
	Эквивалентная	lэ	м	lэ=l•a	350	150	35	250	225
	Приведенная	lпр	м	lпр=l+lэ	1050	450	105	750	675
Начало участка	Давление	Pн	кгс/см2	По заданию	6,000	7,059	7,109	6,892	6,987
	Удельный вес	?н	кгс/м3	По табл. 1.5	3,169	3,677	3,707	3,596	3,646
При ?=1 кгс/м3	Скорость	х	м/с	По табл. 9.19	67	67	70	67	67
	Удельная потеря давления на трение	Дh	кгс/м2•м	По табл. 9.19	34,3	4,08	8,9	10,4	6,57
Предполагаемый средний удельный вес	?ср1	кгс/м3	По физико-техническим соображениям	3,4	3,65	3,7	3,6	3,65
При ?ср, кгс/м3	Скорость	хд	м/с	хд=х/?ср	19,706	18,356	18,919	18,611	18,356
	Потеря давления	Удельная	Дhд	кгс/м2•м	Дhд=Дh/?ср	10,088	1,118	2,405	2,889	1,800
		На участке	ДH	кгм/см2	ДH=Дhд•lпр	1,059	0,050	0,025	0,217	0,122
Конец участка	Давление	Pк	кгс/см2	Pк=Pн+ДH	7,059	7,109	7,134	7,109	7,109
	Удельный вес	?к	кгс/м3	По табл. 1.5	3,677	3,707	3,716	3,707	3,707
Средний удельный вес	?ср2	кгс/м3	?ср2=(?н+?к)/2	3,423	3,692	3,712	3,652	3,677
Погрешность	д	безразм.	д=(?ср2-?ср1)/?ср2	0,007	0,011	0,003	0,014	0,007
		%	д=(?ср2-?ср1)/?ср2*100	0,672	1,138	0,310	1,410	0,721

По данным, полученным из гидравлического расчёта построим пьезометрический график.

Рисунок 2 -Пьезометрический график паропровода

4.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

Рисунок 3 - Схема водяных тепловых сетей

Таблица 4.2 - Гидравлический расчёт водных тепловых сетей

Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				К-П1	П1-П9	П1-П2	П2-П3	П2-П4	П4-П5	П4-П6	П6-П7	П6-П8
Расход воды	G	т/ч	По заданию	2327	905	1244	335	907	650	350	118	275
Диаметр трубопровода, принятый в расчете	Dнр	мм	d=корень из(G/pVП) при V=1,2	0,403	0,490	0,575	0,298	0,491	0,415	0,305	0,177	0,270
Характеристики трубы	Наружный диаметр	Dн	мм	По табл. 9.11	426	325	325	219	325	273	219	133	194
	Толщина стенки трубы	s	мм		10	8	8	7	8	8	7	4	6
	Условный проход	Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	450	350	350	250	350	300	250	150	200
Коэффициент	a	безразм.	По табл. 9.5	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Длина участка трубопровода	По плану	l	м	По заданию	150	870	150	250	380	50	180	75	120
	Эквивалентная	lэ	м	lэ=l•a	45	261	45	75	114	15	54	22,5	36
	Приведенная	lпр	м	lпр=l+lэ	195	1131	195	325	494	65	234	97,5	156
Скорость воды на участке	х	м/с	По табл. 9.11	4,93	3,4	5,125	2,9	3,842	3,69	2,9	2,6	2,45
Потеря давления	Удельная на трение	Дh	кгс/м2•м	По табл. 9.11	60,3	40,5	91,85	49,4	51,57	60,1	49,4	74,9	41,1
	На участке	ДH	кгс/м2	ДH=Дh•lпр	11759	45806	17911	16055	25476	3907	11560	7303	6412
Суммарная потеря давления от котельной	H	м.вод.ст.	2УH•10-4	29,237

4.2 Гидравлический расчет конденсатопровода

Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				П5-П4	П4-П1	П1-К	П2-П1	П3-П1
Доля возврата конденсата	м	безразм.	По заданию	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Расход пара	Gп	кг/с	По заданию	1,76	3,51	5,27	1,76	1,87
Расход пароводяной смеси	Gсм	кг/с	Gсм=Gп•м	1,232	2,457	3,689	1,232	1,309
Характеристики трубы	Наружный диаметр	Dн	мм	По табл. 9.24	159	194	219	159	159
	Толщина стенки трубы	s	мм		2,5	2,5	4,5	2,5	2,5
	Условный проход	Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	150	150	150	150	150
Разность геодезических отметок в конце и начале участка	Дhг	м	(hгк-hгн) главная ветка И-0-2	0	-8	-20	-38	17
Давление перед конденсационным горшком	P1	кгс/см2	Принимаем 0,7•Pн	0,782	0,700	7,109	0,782	0,782
Давление в начале участка	P1'	кгс/см2	P1'=a•(P1-1)+1, где а=0,5-0,7	0,869	0,820	4,665	0,869	0,869
Давление в конце участка трубопровода	P2	кгс/см2	Принимаем	2,5	1,69	4,4	1,78	1,71
Коэффициент	фи	безразм.	По табл. 9.25	26,38	72,3	89,25	64,4	72,5
Коэффициент	a	безразм.	По табл. 9.5	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Длина участка трубопровода	По плану	l	м	По заданию	700	300	70	500	450
	Эквивалентная	lэ	м	lэ=l•a	210	90	21	150	135
	Приведенная	lпр	м	lпр=l+lэ	910	390	91	650	585
Конд. при ?=958,4 кгс/м3	Скорость	х	м/с	По табл. 9.24	0,22	0,3	0,43	0,2	0,22
	Удельная потеря давления на трение	Дh	кгс/м2•м	По табл. 9.24	3,1	1,35	1,35	1,08	0,9
Удельный вес конденсата при давлении P2	?см	кгс/м3	По табл. 9.27	3,1	1,95	6,41	6,11	3,84
Пароводяная смесь при ?см	Скорость	хсм	м/с	хсм=фи•х	5,8036	21,69	38,3775	12,88	15,95
	Потеря давления	Удельная	Дhсм	кгс/м2•м	Дhсм=Дh•фи	81,778	97,605	120,488	69,552	65,25
		На участке	ДHсм	кгс/см2	ДHсм=Дhсм•lпр	7,442	3,807	1,096	4,521	3,817

Рисунок 4 -Пьезометрический график конденсатопровода

трубопровод гидравлический тепловой котельная

5. Тепловой расчет паропровода

Прокладка паропровода наземная, следовательно расчетная температура окружающей среды соответствует температуре наружного воздуха при максимально зимнем режиме (t_но).

Паропровод полностью изолирован, задвижки изолированы на ѕ от их площади поверхности.

Результаты теплового расчета сведены в таблицу 5.

Таблица 5.1 - Тепловой расчет паропровода

Расчетная величина	Обоз	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				П5-П4	П4-П1	П1-К	П3-П1	П2-П1
Расход пара	D	т/ч	По заданию	1,22	2,75	6,11	1,53	2,14
Длина участка трубопровода	L	м	По заданию	700	300	70	450	500
Удельная потеря теплоты с 1 м изолированного паропровода	q	Вт/м•К	Приложение 3 Грибанов	1,09	1,09	1,09	1,09	1,09
Эквивалентная длина задвижки	LэквЗ	м	Принимается в пределах 4…8	5
Количество задвижек на участке	nз	безразм.	По заданию	1	1	1	1	1
Эквивалентная длина опор	Lоп ЭКВ	м	(0,1-0,15)•L	70	30	7	45	50
Суммарная эквивалентная длина участков	Lэкв	м	LэквЗ•nз+Lоп ЭКВ	75	35	12	50	50
Температура пара в начале участка (от источника)	ф1	°С	Таблица II Ривкин	168,84	168,96	165,46	164,26	164,77
Температура пара в конце участка (от источника)	ф2	°С	Таблица II Ривкин	164,96	165,46	165,6	165,46	165,46
Средняя температура на участке	фср	°С	(ф1+ф2)/2	166,9	167,21	165,53	164,86	165,12
Средняя массовая теплоемкость на участке	ср	кДЖ/кг•К	Теплофизические свойства	3,48	4,03	3,948	3,658	3,68
Потери тепла на участке	Q	кВт	q•(L+Lэкв)•(фср-tно)	151,971	65,804	15,957	96,934	106,780
Температура пара в конце участка (от источника)	ф2'	°С	ф1-Q/(D•ср)	133,045	163,022	164,798	146,940	151,211
Погрешность	д	безразм.	д=(ф2-ф2')/ф2	0,193	0,015	0,005	0,112	0,086
		%	д=(ф2-ф2')/ф2*100	19,347	1,473	0,484	11,193	8,612

Рассчитаем тепловую изоляцию оборудования и трубопроводов [5]

Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле:

где - отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;

сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м·°С)/Вт;

термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле

коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя (приложение 9[5])

коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.

наружный диаметр изолируемого объекта, м.

Величину определяем по нормированной линейной плотности теплового потока

где - нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции при расположении оборудования и трубопроводов на открытом воздухе, принимаемая по обязательным приложениям 4, табл. 1 [5], Вт/м;

коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от места установки (приложение 10 [5]). ;

средняя температура теплоносителя, ;

средняя температура за год окружающей среды, ;

Также нужно учитывать термическое сопротивление стенки трубопровода

диаметр наружной поверхности изолирующего слоя, м;

коэффициент теплопроводности стенки ().

В качестве теплоизоляционных материалов выберем плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем, ГОСТ 9573-82, марки 125 с плотностью и теплопроводностью

Таблица 5.2 - Определение толщины изоляции

Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				П4-П5	П1-П4	П1-К	П3-П1	П2-П1
Плотность теплового потока			Приложение 4; Таблица 1	62	80	91	68	57
Сопротивление теплопередаче на 1 м длины конструкции				2,2	1,976	1,81	2,18	2,3
Термическое сопротивление стенки трубопровода				0,00016	0,00016	0,00014	0,00016	0,00016
Параметр B	B	безразм.		1,590	1,91	1,73	1,91	1,91
Диаметр наружной поверхности изолирующего слоя		м		0,434	0,303	0,379	0,303	0,303
Толщина теплоизоляции		м		0,08	0,072	0,08	0,072	0,072

Расчетную толщину индустриальных теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов и изделий следует округлять до значений, кратных 20, и принимать согласно рекомендуемому приложению 11 [5].

Толщина изоляции на всех участках = 80 мм.

Материал для покровного слоя - сталь тонколистовая толщиной

Для предохранения покровного слоя от коррозии следует предусмотреть окраску.

6. Расчет тепловой схемы котельной

Солесодержание исходной воды S_x⁼S_ив=300 мг/л

Температура сетевой воды:

Энтальпия сетевой воды:

Энтальпия насыщенного пара:

после котла

после РОУ

из деаэратора

СНП

Энтальпия конденсата:

Конденсата

Питательной воды

Воды деаэратора

Исходной воды

Насыщенной воды

Котловой воды р=1,4 Мпа

Расчет возвращенного конденсата

Потери конденсата:

Общая нагрузка отопления, вентиляции, горячего водоснабжения:

Расход пара на сетевые подогреватели:

(6-4)



Общий расход пара на внешнее потребление:

Потери пара в тепловой схеме:

Расход пара на собственные нужды:

Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

, (6 - 8)

, (6 - 9)



Общий расход воды:

, (6 - 10)

Расход подпитки тепловой сети:

Паропроизводительность по пару после РОУ:

Сумма потерь пара и конденсата:

Доля потерь теплоносителя:



Процент продувки:

Расход питательной воды на РОУ:

Паропроизводительность после котла:

Расход продувочной воды:



Расход пара из СНП:

Расход воды из сепаратора продувки:

Расход пара из деаэратора питательной воды:

Расход выпара из деаэратора питательной воды:

Расход воды на ГВС:

Расход выпара из деаэратора горячего водоснабжения:

Суммарные потери сетевой воды, пара и конденсата:

Расход химобработанной воды первой ступени - сумма потерь пара и конденсата:

Расход химобработаноой воды второй ступени:

Расход исходной воды:

Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2. Принято t₂₂=25⁰C:



Температура исходной воды после подогревателя Т№1

Температура воды на входе в Т№4:

i₄₁= i₃₂= 121 кДж/кг

Расход пара на подогреватель Т№3:

h₅₂=366 кДж/кг

Расход пара на деаэратор питательной воды:

Температура подпиточной воды на входе в теплообменник Т№9. Считаем, что G_подп?G_Д2:

h₉₁= 196,93 кДж/кг

Расход пара на подогрев подпиточной воды в Т№8. t₈₂=t₉₁:



Расход пара на подогреватели Т№6,7.:

Считаем что расход пара на каждый сетевой подогреватель рассчитывается как общий расход пара на сетевые подогреватели деленное пополам, для простоты регулирования нагрузки.

(6.32)

Температура сетевой воды после Т№6 равная температуре на входе в Т№7:

Температура подпиточной воды после охладителя выпара ДР2:

Расход пара на деаэратор горячего водоснабжения:

Расчетный расход пара на собственные нужды:

(6 - 34)

Расчетная паропроизводительность:

Ошибка расчета:

Проведем расчет для других температур наружного воздуха, результаты сведем в таблицу.

Таблица 6 «Расчет режимов производственно-отопительной котельной»

№ п/п	Параметры	Обозн.	Метод определения	Расчетные режимы
1	Расчетная температура наружного воздуха		По заданию	tно	tнхм	tни	8	летний
				-30	-13,5	4,42
2	Давление пара, Мпа	pтех	Из гидравлического расчета	0,731	0,731	0,731	0,731	0,731
3	Технологическая нагрузка, кг/с	Dтех	По заданию	5,833	5,833	5,833	5,833	5,833
4	Доля возврата конденсата	м	По заданию	0,600	0,600	0,600	0,600	0,600
5	Температура возвращаемого конденсата, °С	tтех	По заданию	65,000	65,000	65,000	65,000	65,000
6	Нагрузка на отопление, МВт	Q0	Из главы 2	20,575	13,115	6,100	4,698	0,000
7	Нагрузка на вентиляцию, МВт	Qв	Из главы 2	2,349	2,246	0,732	0,564	0,000
8	Нагрузка на ГВС, МВт	Qгвс	Из главы 2	8,729	8,729	8,729	8,729	5,587
9	Солесодержание исходной воды, мг/кг	Sив	Принимается	300,000	300,000	300,000	300,000	300,000
10	Температура сетевой воды, °С	Подающий трубопровод	ф01	Из главы 2	150,000	110,600	65,000	65,000	65,000
		Обратный трубопровод	ф02		70,000	57,000	40,070	40,070	40,070
11	Энтальпия сетевой воды, кДж/кг	Подающий трубопровод	iсп	По таблицам Ривкина	632,200	463,858	272,020	272,020	272,020
		Обратный трубопровод	iсоб		292,970	238,540	170,376	170,376	170,376
12	Энтальпия насыщен-ного пара, кДж/кг	При p=1,4 МПа	i''1,4	По таблицам Ривкина	2788,400	2788,400	2788,400	2788,400	2788,400
		При p=0,67 МПа	i''0,67		2761,100	2761,100	2761,100	2761,100	2761,100
		При p=0,15 МПа	i''0,15		2693,900	2693,900	2693,900	2693,900	2693,900
		При p=0,12 МПа	i''0,12		2683,800	2683,800	2683,800	2683,800	2683,800
13	Энтальпия технологических сред, кДж/кг	Возвращаемого конденсата	iтех	При tтехв=65 °С По таблицам Ривкина	272,020	272,020	272,020	272,020	272,020
		Конденсата tк=80 °С	iк	По таблицам Ривкина	334,920	334,920	334,920	334,920	334,920
		Питательной воды tпв=90 °С	iпв	По таблицам Ривкина	439,390	439,390	439,390	439,390	439,390
		Воды деаэратора p=0,12 Мпа	iд	По таблицам Ривкина	439,360	439,360	439,360	439,360	439,360
		Исходной воды	iив	По таблицам Ривкина	21,010	21,010	21,010	21,010	21,010
		Насыщенной воды p=0,15 Мпа	i'0,15	По таблицам Ривкина	467,130	467,130	467,130	467,130	467,130
		Котловой воды p=1,4 Мпа	i'1,4	По таблицам Ривкина	830,100	830,100	830,100	830,100	830,100
14	Расход технологического конденсата, кг/с	Gтех	Gтех=м•Dтех	3,500	3,500	3,500	3,500	3,500
15	Потери технологического конденсата, кг/с	Gтехпот	Gтехпот=Dтех-Gтех	2,333	2,333	2,333	2,333	2,333
16	Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС, МВт	Qс	Qс=Q0+Qв+Qгвс	31,653	24,090	15,561	13,991	5,587
17	Расход пара на сетевые подогреватели, кг/с	Dст	Dст=Qс/(i''0,67-iк)	13,046	9,929	6,414	5,767	2,303
18	Общий расход пара на внешнее потребление, кг/с	Dвн	Dвн=Dтех+Dст	18,879	15,762	12,247	11,600	8,136
19	Потери пара в тепловой схеме, кг/с	Dпот	Dпот=0,03•Dвн	0,566	0,473	0,367	0,348	0,244
20	Расход пара на собственные нужды, кг/с	Dсн	Dсн=0,05•Dвн	3,503	2,961	2,477	2,303	1,299
21	Расход сетевой воды, кг/с	На отопление и вентиляцию	Gов	Gов=(Q0+QВ)/(iсп-iсоб)	67,577	68,175	67,215	51,769	0,000
		На ГВС	Gгвс	Gгвс=Qгвс/(iсп-iсоб)	25,732	38,741	85,878	85,878	54,966
22	Общий расход сетевой воды, кг/с	Gс	Gс=Gов+Gгвс	93,308	106,916	153,093	137,647	54,966
23	Расход подпитки, кг/с	Gподп	Gподп=0,015•Gc	1,400	1,604	2,296	2,065	0,824
24	Паропроизводительность при p=0,67 Мпа, кг/с	Dк0,67	Dк0,67=Dтех+Dст+Dсн+Gпод	22,949	19,196	15,091	14,251	9,679
25	Сумма потерь воды, пара и конденсата, кг/с	Gпот	Gпот=Gтехпот+ Dпот+Gпод	4,299	4,410	4,997	4,746	3,402
26	Доля потерь теплоносителя	Пх	Пх=Gпот/Dк0,67	0,187	0,230	0,331	0,333	0,351
27	Солесодержание воды, мг/кг	Химобработанной	Sх	Принято	300,000	300,000	300,000	300,000	300,000
		Котловой	Sкв		3000,000	3000,000	3000,000	3000,000	3000,000
28	Доля продувки	Рпр	Рпр=Sх•Пх/(Sкв-Sх•Пх)	0,019	0,024	0,034	0,034	0,036
29	Расход питательной воды на РОУ, кг/с	Gроу	Gроу=Dк0,67*(i''1,4-i''0,67)/ (i''1,4-iпв)	0,267	0,223	0,175	0,166	0,112
30	Паропроизводительность при p=1,4Мпа, кг/с	Dк1,4	Dк1,4=Dк0,67-Gроу	22,682	18,973	14,916	14,085	9,566
31	Расход продувочной воды, кг/с	Gпр	Gпр=Рпр•Dк1,4	0,433	0,446	0,511	0,485	0,348
32	Расход пара из сепаратора, p=0,15 Мпа	Dс0,15	Dс0,15=Gпр•(i'1,4-i'0,15)/ (i''0,15-i'0,15)	0,071	0,073	0,083	0,079	0,057
33	Расход воды из сепаратора, кг/с	Gснп	Gснп=Gпр-Dс0,15	0,362	0,373	0,428	0,406	0,292
34	Расход воды из деаэратора, кг/с	Gд	Gд=Dк0,67+Gпр+Gподп	24,781	21,246	17,898	16,801	10,852
35	Расход выпара, кг/с	Dвып	Dвып=0,002•Gд	0,050	0,042	0,036	0,034	0,022
36	Суммарные потери пара и конденсата, кг/с	Gпот	Gпот=Gтехпот+Dпот+Gснп+ +Gподп+Dвып	4,711	4,825	5,460	5,185	3,715
37	Расход воды, кг/с	Химобработанной	Gхво	Gхво=Gпот	4,711	4,825	5,460	5,185	3,715
		Исходной	Gисх	Gисх=1,15•Gхво	5,418	5,549	6,279	5,963	4,272
38	Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2, кг/с	D2	Принимаем t22=25 °С D2=Gисх*(i22-i21)/(i''0,67-iк)	0,187	0,192	0,217	0,206	0,147
39	Температура исходной воды после подогревателя Т№1, °С	t12	t12=(i22+(Gснп/Gисх)* *(i'0,15-iк))/св	-	-	-	-	-
40	Температура воды на входе в Т№4, °С	t41	t41=(t42-(Gд/Gхво)*(iд-iпв))/ /св	80,000	80,000	80,000	80,000	80,000
41	Расход пара на подогреватель Т№3, кг/с	D3	D3=Gхво•(i32-i12)/ /(i''0,67-iк)	0,447	0,458	0,519	0,493	0,353
42	Температура химобработан- ной воды после охладителя выпара	t52	t52=(t42+(Dвып/Gхво)* *(i''0,12-iк))/св	85,898	84,936	83,675	83,633	83,275
43	Расход пара на деаэрацию	Dд	Формула 4-23	2,944	2,364	1,741	1,605	0,863
44	Расход пара на собственные нужды, кг/с	Dснр	Dснр=Dд+D2+D3	3,578	3,014	2,477	2,303	1,364
45	Расчетная производительность, кг/с	Dкр0,7	Dкр0,7=Dтех+Dснр+Dпот+ +Dст	23,024	19,249	15,091	14,251	9,744
46	Погрешность	%	?=(Dкр0,67-Dк0,67)/Dкр0,67	0,327	0,275	-0,001	0,003	0,663

7. Выбор оборудования котельной

7.1 Выбор котельного агрегата

Паропроизводительность котельного агрегата:

1) Максимальная, в зимний период при :

2) Минимальная, в летний период:

Выбираем 1 паровой котел марки Е-100-1,4-250 ГМ (ГМ-100-14-250):

Таблица 7.1 - Основные технические данные парового котла Е-50-1,4-250ГМ.

№ п/п	Наименование	Значение
1	Тип	Однобарабанный
2	Вид расчетного топлива	Природный газ и мазут
3	Паропроизводительность, т/ч	50
4	Давление пара на выходе из котла, МПа	1,4
5	Температура перегретого пара, °С	250
6	Температура питательной воды, °С	100
7	КПД расчетный (брутто), %	93/90
8	Размеры, м Ширина Глубина Верхняя отметка котла	11,2 18 14,6

Выбираем 2 паровых котлов E-160-1,4-250 ГМ (ТГМЕ-187)

Таблица 7.2 - Характеристики котла E-160-1,4-250ГМ

Топливо	Природный газ и мазут
Паропроизводительность, т/ч	160
КПД (брутто), %	90,9
Давление пара на выходе, МПа	1,4
Температура пара на выходе, °С	250

Суммарная производительность выбранных котлов

D=50+160+160=370 т/ч

7.2 Выбор деаэратора

Расход воды из деаэратора питательной воды . Выбираем 2 деаэратора ДА-200/50 и ДА-25/8.

Таблица 7.2 - Характеристики деаэраторов ДА-400/75 и ДА-50/15

Номинальная производительность, т/ч	400	50
Рабочее давление, МПа	0,02	0,02
Полезная емкость бака-аккумулятора, м3	75	15
Высота деаэратора, мм	6600	4390

7.3 Подбор насосов:

1. Насос исходной воды. - СМ 100-65-200/2б,

2шт(1 резерв)

2. Питательный насос - ПЭ 250-45-2, 3шт(1 резерв)

3. Сетевой насос 90 м.в.ст. - СЭ 2500-100-25, 2шт(1 резерв)

4. Подпиточный насос - ЦН 50-135, 2шт(1 резерв)

Таблица 7.3 - Характеристики насосов

Насос	Подача, м3/ч	Напор, м	Мощн. двигателя, КВт	Частота вращения, об/мин
СМ 100-65-200/2б	80	32	18,5	1450
ПЭ 250-45-2	250	500	500	2970
СЭ 2500-100-25	2500	100	700	1500
ЦН 50-135	50	135	250	3000

7.4 Подбор теплообменников

Выбор теплообменных установок для котельной осуществляется по результатам теплового расчета подогревателей. Цель расчета - определить площадь теплообмена. Полученная и известные (максимальные и рабочие давления теплоносителей в трубной системе, в межтрубном пространстве, максимальные температуры теплоносителей, тепловая мощность) характеристики сравниваются с характеристиками теплообменных аппаратов, приведенные в каталогах. После технико-экономического обоснования (ТЭО) выбирается тип и марка теплообменника.

Таблица 7.41 - Характеристики теплообменников

мер	Обозначение нагревателя ПП	Рабочее давление, пар/вода, МПа	Диаметр корпуса, Ду, мм	Кол-во трубок, шт	Площадь поверхности нагрева, м2	Масса секции/ подогревателя, кг
2	ПП2-9-7-2	0,68/1,57	325	68	9,5	470
3	ПП2-6-2-2	0,68/1,57	325	68	6,3	380
4	ВВП-11- -219-2000		219	61	5,76	173
5	Охладитель выпара ОВА-8	0,12/0,5	426	48	8	355
8	ПП2-6-2-2	0,68/1,57	325	68	6,3	380
6	ПСВ-300-14-23	0,14/0,23	1540	1217	311	16007
7	ПСВ-650-6-25	0,588/2,45	325	68	580,8	26364
9	ВВП-01- 57-2000		16	4	0,38	24
10	Охладитель выпара ОВА-2	0,12/0,5	219	48	2,9	232

Таблица 7.42 - Расчет теплообменников тепловой схемы котельной.

Расчетная величина	Обоз.	Размерность	Расчетная формула или метод опред.	Номер теплообменного аппарата
				Производственная часть	Отопительная часть
				2	3	4	5	8	6	7	9	10
Тепловая нагрузка	Q	кВт		1360	189	3020	413	396	83430	83430	1348	45
Наиб. разность темп. т/н	tБ	0С		141	137	68	87	120	56	56	20	20
Наим.разность темп. т/н	tМ	0С		75	55	20	5	55	10	10	15	5
Среднелог. темп. напор	t	0С		147,77	108,18	103,276	22,216	108,18	71,135	28,462	103,276	33,412
Коэф. теплопередачи	k		Рекомендации [6]	2	2	2	2	2	2	2	2	2
Площадь поверхности т/о	F	м2		2,33	0,12	2,36	4,27	0,14	227	567,3	0,235	0,29

Заключение

В курсовом проекте рассчитаны:

1. сезонная тепловая нагрузка котельной при t_но= -34⁰С:

2. круглогодичная тепловая нагрузка котельной:

3. суммарная годовая тепловая нагрузка:

4. температуры воды в подающем и обратном трубопроводах, и построили температурный график (см. стр.14)

5. расходы сетевой воды и построили график расходов (см. стр.19)

Также провели:

6. гидравлический и тепловой расчет паропровода.

7. гидравлический расчет водяных тепловых сетей.

8. гидравлический расчет конденсатопровода.

Рассчитали:

9. тепловую изоляцию трубопроводов, толщина изоляции 80 мм на всех участках. Материал для покровного слоя - сталь тонколистовая толщиной 0,35 мм.

10. При заданном расходе технологического пара, определены расходы котловой воды при различных режимах работы.

Для обеспечения нагрузки теплоснабжения и нужд производственных потребителей подобраны паровые котлы, а также вспомогательное оборудование: деаэраторы, насосы и подогреватели.

Библиографический список

1. Кириллов В.В. Расчет тепловых схем источников теплоснабжения промышленных предприятий: учебное пособие/В. В. Кириллов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. - 77 с.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/Е.Я. Соколов. - М.: Издательство МЭИ, 2013. - 472 с.

3. 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. / С.Л. Ривкин, А.А. Александров - М.: Энергоатомиздат, 2012. - 80с.

4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/под ред. А.А. Николаева. - Курган.: Интеграл, 2007. - 360 с.

5. Есина, И.В. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий/ И.В. Есина, А.И Грибанов- Челябинск: ЧГТУ, 1990.

6. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.

Размещено на Allbest.ru