Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Система теплоснабжения от котельной

Система теплоснабжения от котельной

Выбор вида теплоносителей и их параметров, обоснование системы теплоснабжения и ее состав. Построение графиков расходов сетевой воды по объектам. Тепловой и гидравлический расчёты паропровода. Технико-экономические показатели системы теплоснабжения.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 07.04.2009
Размер файла 1,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

7.3 Построение пьезометрического графика

1. Построение пьезометрического графика начинаем с определения напора в коллекторе обратного трубопровода на источнике системы теплоснабжения. Эта точка определяется из условия обеспечения избыточного напора и минимального напора во всасывающем патрубке сетевого насоса. Величина напора находится в пределах 5…25 м.вод.ст. Принимаем: = 25 м. вод. ст. [1].

2. Давление в точке ТК: м. вод. ст.

3. Давление в обратном трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы:

м. вод. ст.

4. Давление в прямом трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы с учётом потерь давления в абонентской установке, 25 м. вод. ст.:

м. вод. ст.

5. В прямом трубопроводе в точке ТК: м.вод.ст.

6. Коллектор прямого трубопровода в точке И: м.вод.ст.

7. Нагнетательный патрубок сетевого насоса:м.вод.ст. Здесь - потери в сетевых подогревателях.

8. Прямой трубопровод на вводе в ПП: м.вод.ст.

9. Обратного трубопровода на вводе в ПП:

м.вод.ст.

График изображен на рисунке7.1.

Рисунок 7.1 - Пьезометрический график.

7.4 Выбор насосов

Для выбора насосов необходимо знать напор Нн, который должен создавать насос, и его подачу Vн при данном напоре.

Выбранная нами схема подключения абонентов и подогрева воды предусматривает выбор насосов следующего назначения:

1. Сетевые - обеспечивают движение воды в сетевых трубопроводах. Источник [1] требует наличия не менее двух сетевых насосов, один из которых является резервным;

2. Подпиточные - компенсируют утечки воды в сети. Для закрытой сети их число также должно быть не менее двух, при одном резервном;

3. Циркуляционные - создают циркуляцию воды в локальных водяных системах. Требования к их количеству аналогичны предыдущим.

7.4.1 Выбор сетевого насоса

Напор сетевых насосов следует принимать равным разности напоров на нагнетательном и всасывающем патрубках сетевого насоса при суммарных расчетных расходах воды. По пьезометрическому графику напор сетевого насоса будет равен:

, (7.16)

где тпу - потери напора в теплоприготовительной установке, м;

Н= 6 м.вод.ст.

под - потери напора в подающем трубопроводе, м;

ДНПОД = ДНИ-ТК + ДНТК-Ж2 = 9,036 + 6,821 =15,857 м. вод. ст.;

обр - потери напора в обратном трубопроводе, м;

ДНОБР = ДНПОД=15,857 м. вод. ст.;

аб - потери напора у определяющего абонента, м.

Тогда по формуле (7.18):

м.вод.ст.

Подача сетевого насоса равна расчётному расходу сетевой воды

G = GИ-ТК + GИ-ПП

G= 222,93 + 34,332 = 256,713 кг/с = 971,856м3/ч.

Согласно [1] количество сетевых насосов должно быть не менее двух, один из которых резервный. По [9] выбираем три насоса типа СЭ-500-70-11 включенных параллельно, (один резервный, два рабочих). В летний период будет работать только один насос СЭ-500-70-11(т.к. нагрузка идет только на горячее водоснабжение), который будет покрывать эту подачу.

Характеристики насоса приведены в таблице 7.2

Таблица 7.2 - Основные технические характеристики сетевого насоса СЭ-500-70-11

Тип насоса

V, м3/ч

H, м вод. ст.

Кавитационный запас,

м вод. ст.

Частот вращения, 1/мин

,

м вод. ст.

,

СЭ

500

70

10

3000

92,6

103

Строим характеристику сети:

, (7.17)

где S - сопротивление сети,;

Задаваясь различными величинами подачи V, строим характеристику сети, значения заносим в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Построение характеристики сети

V, т/ч

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

, м.в.ст.

0

0,66

2,66

5,98

10,62

16,6

23,9

32,54

42,5

53,78

66,4

80,34

95,61

112,21

Строим характеристику насоса, значения заносим в таблицу 7.3:

(7.18)

где n - число параллельно работающих насосов.

Таблица 7.4 - Построение характеристики насоса

V, т/ч

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

, м.в.ст.

70

69,92

69,68

69,28

68,73

68,01

67,14

66,10

64,91

63,56

62,05

60,38

58,55

Строим характеристику трех параллельно работающих насосов, значения заносим в таблицу 7.4.

При параллельной работе , изменяется только V.

Таблица 7.5 - Построение характеристики для трех параллельно работающих насосов

V, т/ч

0

300

600

900

1200

1500

1800

, м.в.ст.

92,6

91,8

89,4

85,4

79,8

72,6

63,8

Построенные характеристики приведены на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Совмещенная характеристика сети и насоса.

1 - характеристика сети; 2 - характеристика одного насоса. 3 - характеристика трех параллельно работающих насосов

Параметры точки пересечения:

Vд=1071 м3/ч, Hд=80 м.вод.ст.. Исходя из этих параметров и параметров рабочей точки:

Vд> Vр=G=971,856 м3/ч, Hд> Hр=62,714 м.вод.ст.

Регулирование характеристики насосов осуществляется направляющим аппаратом, установленным перед рабочим колесом. Данный метод регулирования является наиболее экономичным и целесообразным.

7.4.2 Выбор подпиточного насоса

Напор подпиточных насосов должен определяться из условий поддержания в водяных тепловых сетях статического давления, т.е. быть равен полному статистическому напору сети:

ДНП = PS = 47 м. вод. ст.

Подача подпиточного насоса должна обеспечивать восполнение потерь в тепловой сети. Согласно [1] расчетный расход воды для подпитки закрытых систем теплоснабжения следует принимать равным 0,75% фактического объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним системах отопления и вентиляции зданий. Кроме того должна предусматриваться дополнительная аварийная подпитка химически необработанной недеаэрированной водой, расход которой принимается равным 2% от объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним системах отопления и вентиляции зданий.

Подачу подпиточных насосов V3под, м3/ч, определяем по формуле

(7.19)

(7.20)

где Q - мощность системы теплоснабжения, Q = 95,02 МВт из п.3.2;

65 м - объем сети, отнесенной к одному МВт нагрузки;

Тогда по формуле (7.19-7.20):

м3/ч.

м3/ч.

Выбираем 3 насоса КМ 90/55, один из которых является резервным. Характеристики выбранных насосов:

Таблица 7.6 - Основные технические характеристики подпиточного насоса К 90/55

Насос

Подача, м3/ч

Напор, м. вод. ст.

Кавитационный запас, м. вод. ст.

КПД не менее, %

Частота,
об/мин

КМ 90/55

90

55

5,5

73

2900

Строим характеристику сети, пользуясь формулой (7.17):

Задаваясь различными величинами подачи V, строим характеристику сети, значения заносим в таблицу 7.7.

Таблица 7.7 - Построение характеристики сети

V, т/ч

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

, м.в.ст.

0

0,31

1,23

2,77

4,93

7,7

11,09

15,09

19,71

24,95

30,8

37,27

44,35

Характеристика насосов подчиняется уравнению:

где n - число параллельно работающих насосов.

Таблица 7.8 - Построение характеристики насоса

V, т/ч

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

, м.в.ст.

65

63,79

62,58

61,37

60,16

58,95

57,74

56,53

55,32

54,11

53,00

51,69

50,48

Построенные характеристики приведены на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 - Совмещенная характеристика сети и насоса.

1 - характеристика сети; 2 - характеристика насоса.

Точка пересечения: VД = 62 м3/ч, НД = 59 м. вод. ст.

Выбранный насос нам подходит, поскольку VД > VР = G = 123,526м3/ч,

НД > НР = 47 м. вод. ст.

8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ. РАСЧЕТ

ТОЛЩИНЫ ИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ

В задачу теплового расчета входит определение изменений температур теплоносителя в тепловых сетях в результате тепловых потерь, проверка температуры наружной поверхности тепловой изоляции( при прокладке в помещениях по нормам не должна превышать ) и определение количества конденсата, образующегося в паропроводах в результате потерь теплоты в окружающую среду.

8.1 Основные параметры сети

Прокладку теплопровода принимаем надземную на тех участках сети, где застройка с высокой вероятностью неплотная, то есть на участках И - ПП. В этом случае трубопроводы расположены на железобетонных опорах. На участках И-ТК, ТК-Ж1 и ТК-Ж2 принимаем подземную канальную прокладку теплопроводов в монолитной оболочке из вспененного полиуретана, который является теплогидроизолятором.

При прокладке в воздухе согласно рекомендациям [5] за расчётную примем среднюю за отопительный период температуру tОСВ = tср = - 4,4єС.

При прокладке под землёй по [5], расчётной должна стать средняя за год температура грунта, но таких сведений нам взять неоткуда, поэтому принимаем tОСЗ = 5єС.

Расчётную температуру теплоносителя при среднегодовой температуре наружного воздуха определяем по графикам рис 4.1. Подающий трубопровод - =85; Обратный трубопровод - =62,5єС.

Нормативные потери с погонного метра определяем по [5]:

Таблица 8.1 Нормативные теплопотери

Участок

Тип прокладки

Условный проход, мм

Направление

qН, Вт/м

И - ПП

подземный

200

прямой

52,4

обратный

52,4

И - ТК

подземный

350

прямой

99

обратный

99

ТК - Ж1

подземный

400

прямой

108

обратный

108

ТК - Ж2

подземный

300

прямой

69,2

обратный

69,2

Средняя скорость ветра за отопительный период - щ = 3,5 м/с;

Тип грунта - примем влажный;

Выбираем изоляционный материал:

Вспененный пенополиуретан, покрытый снаружи фольгой;

Коэффициент теплопроводности - = 0,03 Вт/(м·єС);

Водопоглощение - не более 200 см3/м3;

Плотность (сухая) - 50 кг/м3; Прочность на сжатие - 4 кг/см3 = 0,4 МПа; pH > 8,5.

8.2 Расчёт толщины изоляционного слоя

Проводим расчёт участка И-ТК

Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя: 50 мм.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по нормированной удельной плотности теплового потока через изолированную поверхность. Определяем суммарное термическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции:

(8.1)

где - температура теплоносителя, єС;

R - линейное термическое сопротивление теплопередаче, (м·єС)/Вт;

tОС - температура окружающей среды, єС;

qН - нормативные линейные потери, Вт/м;

k - коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода. Для подземной канальной k = 0,95;

(м·К)/Вт

Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции теплопередаче зависит от способа прокладки и в общем случае состоит из следующих величин, (м·К)/Вт:

, (8.2)

Здесь Rв - сопротивление теплопередаче от теплоносителя к стенке трубы. При расчётах им пренебрегают ввиду относительной малости;

Rтр - сопротивление стенки трубы;

Rг.и - сопротивление слоя гидроизоляции. Отсутствует в нашем случае, поскольку выбранный материал и является гидроизолятором;

Rиз - сопротивление изоляционного слоя;

Rп.с - сопротивление покровного слоя. Этот слой также интегрирован в изолирующий;

Rн - сопротивление теплопередаче к окружающей среде;

Rс.к - сопротивление теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала. Отсутствует - у нас бесканальная прокладка;

Rк - сопротивление стенки канала;

Rгр - сопротивление грунта.

Таким образом получаем следующее уравнения для подземной прокладки:

R = Rтр + Rиз + Rгр + Rн (8.3)

Расчётные уравнения для термических сопротивлений на погонный метр:

Термическое сопротивлении теплоотдаче в окружающую среду , , определяется по формуле

, (8.4)

где - наружный диаметр заизолированного теплопровода, м

- теплоотдача наружной стенки теплопровода воздуху, Вт/(м2·0С). Принимается по [11] таблица 8.3. Принимаем для подземной канальной прокладки при горизонтальном расположении трубопроводов =10 Вт/(м2·0С).

Термическое сопротивлении грунта при прокладке в непроходных каналах , , определяется по формуле

(8.5)

где Н - глубина заложения теплопровода, принимаем Н = 1,5 м;

- теплопроводность грунта, для влажного, глинистого грунта расчётный коэффициент теплопроводности = 2 ккал/(м·ч·єС) = 2,326 Вт/(м·єС);

hк, bк - соответственно высота и ширина непроходного канала, м. Принимается по диаметру теплопровода [7].

Для участка И-ТК hк=0,905 м, bк=1,92 для прямого и обратного трубопровода

Термическое сопротивлении теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала , , определяется по формуле

(8.6)

где - эквивалентный диаметр канала, м;

- теплоотдача от воздуха в канале к стенке канала, Вт/(м2·0С).

Принимается от 5 до 10 Вт/(м2·0С). Принимаем =10 Вт/(м2·0С)

Эквивалентный диаметр канала , м, определяется по формуле

, (8.7)

Из уравнения (8.3) находим термическое сопротивление изоляции

Rиз = R- (Rтр + Rгр + Rн) (8.8)

Rиз = 0,851 - (0,075+0,106+0,026) = 0,644 (м·С)/Вт

Толщина изоляции , м, определяется по формуле

(8.9)

Расчетную толщину для жестких, ячеистых материалов из неуплотняющихся материалов и пенопластов следует принимать ближайшую по соответствующим государственным стандартам и техническим условиям.

Для изолируемых трубопроводов с положительными температурами рабочих сред толщина теплоизоляционного слоя должна быть проверена по допустимой температуре на поверхности изоляции [6]. Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не выше tнп= 75 °С [5].

Определение действительной температуры на наружной поверхности изоляции осуществляется на основании решения уравнения плотности тепловых потоков: теплопроводности, проходящего через слой изоляции трубопровода за счет разности температур (фср-tп) и конвективного, уходящего с наружной поверхности трубопровода - (tп - tо):

, (8.10)

Отсюда

, (8.11)

При подземной прокладке вместо Rн необходимо подставлять Rгр.

Результаты расчётов сведём в таблицу. Единица измерения термического сопротивления в таблице принята (м·єС)/Вт, коэффициента теплоотдачи - Вт/(м2·єС), теплопотерь - Вт/м, температуры - єС.

Аналогично рассчитываем толщину изоляцию для всех участков. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.2.

Таблица 8.2 - Результаты расчета тепловой изоляции

Участок

напр

dвн

dнар

Rск

бнар

Rгр

qн

тау

k

R

Rиз

дизол

tпов

И-ПП

прямой

0,207

0,219

-

20

-

52,4

85

0,98

1,741

1,691

0,082

-1,8

обратн

0,207

0,219

-

20

-

52,4

62,5

0,98

1,303

1,253

0,058

-1,8

И-ТК

прямой

0,359

0,377

0,026

10

0,106

99

85

0,95

0,851

0,644

0,035

16,3

обратн

0,359

0,377

0,026

10

0,106

99

62,5

0,95

0,611

0,412

0,03

18,1

ТК-Ж1

прямой

0,408

0,426

0,026

10

0,106

108

85

0,95

0,78

0,587

0,05

18,4

обратн

0,408

0,426

0,026

10

0,106

108

62,5

0,95

0,56

0,367

0,031

19,8

ТК-Ж2

прямой

0,309

0,325

0,026

10

0,106

69,2

85

0,95

1,217

1,01

0,068

13

обратн

0,309

0,325

0,026

10

0,106

69,2

62,5

0,95

0,875

0,668

0,044

13,4

Из конструктивных соображений принимаем толщину изоляции на обратном трубопроводе равной толщине изоляции на прямом.

8.3 Расчёт тепловых потерь

Значения тепловых потерь тепловыми сетями через теплоизоляционные конструкции в общем виде зависят:

от вида теплоизоляционной конструкции и примененных теплоизоляционных материалов;

температурного режима;

параметров окружающей среды;

материальной характеристики тепловой сети.

Проведем расчет участка И-ТК

Учет местных тепловых потерь в соответствии с [6] может быть выражен через ксум, величина которого зависит от вида прокладки:

. (8.12)

где kсум - коэффициент, учитывает потери теплоты через арматуру, фланцы и опоры. Для подземной бесканальной прокладки kм = 1,15;

? - длина участка.

Расчет действительной удельной линейной потери для действительных условий определяется следующим образом:

а) для воздушной прокладки

(8.13)

б) для подземной канальной прокладки определяется следующим образом

, (8.14)

где - температура воздуха в канале, .

Температура воздуха в канале многотрубного теплопровода tко, 0С, определяется по формуле

(8.15)

где Rк-о = Rск+ Rгр, - суммарное термическое сопротивление внутренней поверхности стенок канала и грунта, (м·С)/Вт

Rпод=Rиз под+Rн - термическое сопротивление подающего трубопровода, (м·С)/Вт

Rобр=Rиз обр+Rн - термическое сопротивление обратного трубопровода, (м·С)/Вт

Rпод = 0,644+0,075=0,719 (м·С)/Вт,

Rобр=0,377+0,075=0,452 (м·С)/Вт,

Rк-о=0,026+0,106=0,132 (м·С)/Вт.

Вычисляем tко по формуле (8.15)

25,40С

Вычисляем удельную линейную потерю по формуле (8.14)

157,699 Вт/м

Вычисляем местные тепловые потери по формуле (8.13)

163218,9 Вт

Расчеты участков ТК-Ж1 и ТК-Ж2 аналогичны. При расчете участка И-ПП, который имеет надземную прокладку, линейные потери следует считать по формуле (8.13) для прямого и обратного направлений.

Результаты расчетов всех участков сводим в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 Результаты расчёта тепловых потерь

Участок

?, м

Направление

R, (м·єС)/Вт

Rпод, (м·єС)/Вт

Rобр, (м·єС)/Вт

Rк.о., (м·єС)/Вт

tок, 0С

qI, Вт/м

Qтп, Вт

И-ПП

500

прямой

1,741

-

-

-

-

52,398

60253,7

обратный

1,303

-

-

-

-

52,391

И-ТК

900

прямой

-

0,719

-

0,132

25,4

157,699

163219

обратный

-

-

0,452

ТК-Ж1

1700

прямой

-

0,648

-

0,132

10,4

40,9091

79977,3

обратный

-

-

0,428

ТК-Ж2

2000

прямой

-

1,085

-

0,132

17,9

97,7273

224773

обратный

-

-

0,743

Итого:

528223

9. Тепловой и гидравлический расчёты

паропровода

Задачей данного раздела является расчет паропровода. Как уже отмечалось, технологические тепловые нагрузки промышленного предприятия полностью покрываются паром. Гидравлический расчёт паропровода и его тепловой расчёт составляют единое целое.

Исходными данными при гидравлическом расчете паровых сетей являются параметры пара у потребителя и на источнике системы теплоснабжения .

Исходные данные:

- Тепловая нагрузка на технологию

- Коэффициент возврата конденсата кВК=0,8;

- Температура возвращаемого конденсата tВК=80°С;

- Давление и температура пара у потребителя, соответственно РП=0,415 МПа, tП=150°С.

- Давление пара на источнике РП=1,4 МПа.

Расход пара Dп, кг/с, находят по выражению

, (9.1)

где hг.п - энтальпия греющего пара, hг.п=2846,2 кДж/кг;

кв.к - коэффициент возврата конденсата, кв.к=0,8;

tк - температура возвращаемого конденсата;

tх.в - температура холодной воды, оС;

Qп.п - тепловая нагрузка по пару промышленного предприятия, Qп.п =26 МВт.

кг/с.

9.1 Гидравлический расчет паропровода

Перепад давления

Р=РИРП, (9.2)

Р =0,4650,415=0,05 МПа.

Рассчитываем линейное падение давления на участке по формуле

, (9.3)

где l - длина участка, м;

б - коэффициент, учитывающий местные сопротивления

, (9.4)

.

Линейное падение давления найдем по формуле (9.3)

Па/м.

Определяем предварительно средние значения абсолютного давления и температуры

, (9.5)

, (9.6)

где - падение температуры на участке, 0С, принимается 20С на 100 м длины паропровода.

МПа,

0С.

По полученным МПа и 0С по [8]определяем кг/м3.

Определяем произведение Па/м.

По расходу пара кг/с и Па/м по [3] находим стандартный диаметр dГ=0,5 м и уточняем Па/м.

По полученному значению диаметра определяем эквивалентную длину местных сопротивлений по [8]

- для задвижки (установленной вначале и в конце участка): ;

- для сальникового компенсатора (установленного через каждые 100м): 10.

= м

Рассчитываем приведенную длину участка

, (9.7)

м.

Уточняем падение давления и среднее давление паропровода

, (9.8)

МПа,

МПа,

МПа.

Рассчитываем потери теплоты на участке

, (9.9)

где q - удельная нормируемая потеря теплоты паропровода, Вт/м, по [7] q=101,2 Вт/м.

Вт.

Уточняем значения падения температуры и средней температуры по формулам

, (9.10)

где С - теплоемкость пара, кДж/кг·К.

0С,

, (9.11)

0С.

По МПа и 0С уточняем значение средней плотности паракг/м3.

Рассчитываем действительное удельное падение давления

, (9.12)

МПа.

9.2 Расчёт толщины изоляционного слоя паропровода

Расчет ведем по методике, изложенной в пункте 8.2.

Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя: 30 мм.

Определяем суммарное термическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции:

(9.13)

(м·К)/Вт

Таким образом получаем следующее уравнения для подземной прокладки:

R = Rиз + Rн (9.14)

Расчётные уравнения для термических сопротивлений на погонный метр:

Сопротивление теплопередаче в окружающую среду вычисляем по формуле

Вычисляем сопротивление изоляции из уравнения (9.14)

Rиз = R- Rн (9.15)

Rиз = 1,452 -0,0335= 1,4185 (м·К)/Вт

Определим толщину изоляции по формуле

(9.16)

Принимаем толщину изоляции 70 мм.

Действительный линейный удельный тепловой поток определяется по формуле, Вт/м:

, (9.17)

Вт/м

Суммарные тепловые потери на участке определяются по формуле (8.12):

Вт

10. Расчёт тепловой схемы источника

теплоснабжения. Выбор основного и

вспомогательного оборудования

Основной целью расчёта тепловой схемы источника теплоснабжения является выбор основного и вспомогательного оборудования. Принципиальная тепловая схема представлена на рисунке 10.1.

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняется для трех режимов: максимально зимнего, наиболее холодного зимнего и летнего. В данной курсовой работе будет произведён расчёт для максимально-зимнего режима работы.

Рисунок 10.1 Принципиальная тепловая схема паровой производственно-отопительной котельной.

10.1 Таблица исходных данных

Таблица 10.1 Исходные данные для расчета тепловых схем котельной:

Физическая величина

Обозначение

Значения величин при максимально-зимнем режиме

Расход пара на технологические нужды, т/ч

36,36

Расход теплоты на нужды отопления, МВт

49,4195

Расход теплоты на вентиляцию, МВт

7,478

Расход теплоты на ГВС, МВт

12,125

Расчетная температура наружного воздуха, 0С

-30

Возврат конденсата технологическими потребителями

0,8

Энтальпия пара с параметрами на выходе из котла, кДж/кг

2928

Энтальпия с параметрами после РОУ, кДж/кг

2851,9

Температура питательной воды, С

104

Энтальпия питательной воды, кДж/кг

435,6

Непрерывная продувка котлоагрегатов

3

Энтальпия котловой воды, кДж/кг

830,13

Степень сухости пара

0,98

Энтальпия пара на выходе из расширителя непрерывной продувки, кДж/кг

2691

Температура подпиточной воды, С

70

Энтальпия подпиточной воды, кДж/кг

293,1

Температура возвращаемого конденсата, С

80

Энтальпия возвращаемого конденсата, кДж/кг

334,9

Температура воды после охладителя непрерывной продувки, С

50

Температура сырой воды , С

5

Температура химически очищенной воды перед охладителем деаэрированной воды, С

20

10.2 Расчёт принципиальной тепловой схемы источника

теплоснабжения

При расчете тепловой схемы в нижеуказанной последовательности определяются:

1. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца

2. Расход воды на подогреватели сетевой воды

3. Расход пара на подогреватели сетевой воды

4. Расход редуцированного пара внешними потребителями

5. Суммарный расход свежего пара внешними потребителями

где

6. Количество впрыскиваемой воды

7. Расход пара на собственные нужды котельной

8. Расход пара на покрытие потерь в котельной

= 0,01·3·(169,56 + 16,96) = 5,59 т/ч.

9. Суммарный расход пара на собственные нужды

= 169,56 + 5,59 = 22,55 т/ч.

10. Суммарная паропроизводительность котельной

11. Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной

12. Расход химически очищенной воды

13. Расход сырой воды

14. Количество воды, поступающей в расширитель с непрерывной продувкой

15. Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки,

16. Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки

Gрасш= Gпр-Dрасш=9,61-1,71=7,9т/ч

17. Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки

18. Расход пара на подогреватель сырой воды

19. Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды

20. Расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором

21. Суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора

22. Средняя температура воды в деаэраторе

23. Расход греющего пара на деаэратор

24. Расход редуцированного пара на собственные нужды котельной

25. Расход свежего пара на собственные нужды котельной

26. Действительная паропроизводительность котельной с учетом расхода на собственные нужды и потери пара в котельной

27. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной

Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной меньше 3 %, поэтому расчет можем считать законченным.

Результаты расчета сводим в таблицу 10.2.

Таблица 10.2 - Результаты расчета принципиальной тепловой схемы котельной.

Физическая величина

Обозначение

Значение величин при расчетном

максимально-зимнем режиме

Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию

Kо.в

1

Расход воды на подогреватели сетевой воды, т/ч

G

741,99

Расход пара на подогреватели сетевой воды, т/ч

Dп.с.в

101

Расход редуцированного пара внешними потребителями, т/ч

D”роу

137,36

Количество впрыскиваемой воды, т/ч

Gроу

4,19

Расход пара на собственные нужды, т/ч

D'с.н

16,96

Расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч

Dп

5,59

Суммарный расход пара на собственные нужды, т/ч

Dс.н

22,55

Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч

D

192,11

Потери конденсата у внешних потребителей и внутри котельной, т/ч

Gкпот

13,03

Расход химически-очищенной воды, т/ч

Gх.о.в

27,87

Расход сырой воды, т/ч

Gс.в

34,84

Количество воды поступающей в расширитель с непрерывной продувкой, т/ч

Gпр

9,61

Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки, т/ч

Dрасш

1,71

Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки, т/ч

Gрасш

7,9

Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки, 0С

t'с.в

16,71

Расход пара на подогрев сырой воды, т/ч

Dс.в

0,202

Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды, 0С

t”х.о.в

17,74

Расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором, т/ч

Dх.о.в

2,9

Суммарное количество воды и пара поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора, т/ч

Gд

162,77

Средняя температура воды в деаэраторе, 0С

t'д

80

Расход греющего пара на деаэратор, т/ч

Dд

6,92

Расход редуцированного пара на собственные нужды, т/ч

10,022

Расход свежего пара на собственные нужды, т/ч

Dс.н

9,72

Действительная паропроизводительность котельной с учетом расхода на собственные нужды и потери тепла в котельной, т/ч

Dк

197,87

Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью, %

ДD

2,91

11. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

11.1 Выбор паровых котлов

Паровые котлы выбираются по рассчитанной ранее суммарной паропроизводительности котельной (таблица 10.2). Принимается пять паровых котла Е-50-14-225. Выбранные котлы покрывают расчетную тепловую нагрузку потребителей, в летний период в работе остается два котла. Характеристики котлов приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Технические характеристики парового котла Е-75-14-225

Абсолютное давление пара, МПа

Температура пара, С

Энтальпия пара, кДж/кг

Температура питательной воды, С

Номинальная паропроизводительность, т/ч (кг/с)

1,4

225

2867,43

104

75 (20,8)

11.2 Выбор деаэраторов

Выбор деаэраторов в схемах котельных производится по их производительности :

Gдеаэр=Gд+DД=162,77+6,92=169,69 т/ч

Принимается два деаэратора ДА-100/25. Технические характеристики деаэраторов приведены в таблице 11.2.

Таблица 11.2 - Технические характеристики деаэратора ДА-100/25

Номинальная производительность, т/ч

100

Рабочее давление, МПа

0,12

Температура деаэрированной воды, С

104,25

Средний нагрев воды в деаэраторе, С

10-50

Пробное гидравлическое давление, МПа

0,3

Максимальное давление при работе предохранительного устройства, МПа

0,17

Площадь поверхности охладителя выпара, м2

8

11.3 Выбор питательных насосов

Производительность питательных насосов определяется суммарным расходом в деаэраторе составляющим:

Напор развиваемый питательными насосами определяется по формуле, м вод. ст.:

, (11.1)

где - избыточное давление в барабане и в деаэраторе, м вод. ст.;

- суммарное сопротивление всасывающего и нагнетающего трактов питательного насоса, м вод. ст.;

- геодезическая разность уровней воды в барабане котла и деаэраторе, м; Принимается м вод. ст. [8].

м вод. ст.

По полученным результатам выбирается два питательных насоса типа ПЭ-250-180, из которых один резервный.

12. Тепловой расчёт подогревателей сетевой воды

Целью данного расчета является определение площади поверхности нагрева и тепловой нагрузки аппарата при заданных конструктивных размерах.

Исходные данные для расчета:

- температура сетевой воды в подающем трубопроводе ;

- температура сетевой воды в обратном трубопроводе;

- расход сетевой воды G=256,732 кг/с;

- температура возвращаемого конденсата tвк=80°С;

- теплоемкость воды с=4,187 кДж/кг·К;

- температура и давление греющего пара.

tг.п=ф01+Дtmin,

где Дtmin - минимальная разность температур принимается Дtmin=10 оС.

Тогда tг.п = 160 оС. По tг.п из термодинамических таблиц определяют давление пара Рп , подаваемого в подогреватель: Рп=0,617 МПа.

12.1 Пароводяной подогреватель

Выбираем пароводяной подогреватель горизонтальный типа ПП1.

Составляем систему уравнений для определения расхода греющего пара.

(12.1)

Определяется расход греющего пара

, (12.2)

.

Определяется температура конденсата на выходе из теплообменника

, (12.3)

.

Определяется тепловая нагрузка паро-водяного теплообменника

(12.4)

Температурный график представлен на рисунке 12.1:

Рассчитываем среднюю температурную разность по выражению

, (12.5)

где

Средняя температура воды

°C.

Задаемся скоростью воды в трубках в пределах хв=1-2,5 м/с [5] и определяем сечение трубного пространства.

Скорость движения воды: хв=2,5м/с

Площадь сечения для прохода воды

Согласно ГОСТ 0,0302 м2 [7].

Для покрытия нагрузки требуется установление четырех параллельно работающих подогревателей ПП1 - 108 - 7 - IV.

.

Характеристика выбранного подогревателя:

- сечение трубного пространства: 108 м2;

- диаметр корпуса: 820 мм.;

- длина трубок: 3000 мм.;

- число трубок в пучке: 792 шт.

Уточняем скорость в трубках

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи в трубках

, (12.6)

Вт/м·оС

Определяем число рядов труб

, (12.7)

где nтр - число трубок в пучке, nтр = 792

Эквивалентный диаметр для пара

dэкв = m·dн, (12.8)

где dн - наружный диаметр трубки

dэкв = 9·0,023 = 0,207 м

Коэффициент теплопередачи при конденсации пара

, (12.9)

где - средняя температура стенки. Средняя температура стенки определяется по выражению

, (12.10)

оС.

Вт/м2·оС

Уточняем среднюю температуру стенки:

(12.11)

Так как разница между ранее принятой температурой и уточненной температурой больше , принимаем за уточненную температуру =137,7 0С и рассчитываем новое значение .

Вт/м2·оС

Определяем коэффициент теплопередачи подогревателя

, (12.12)

где Rзагр - коэффициент, учитывающий загрязнение, принимаем Rзагр = 0,00005

ст - толщина стенки трубы, ст = 0,001 м

ст - коэффициент теплопроводности материала стенки трубы, для стали

ст = 46,5 Вт/м2оС

нак - толщина накипи,м. нак = 0,0005 м

ст - коэффициент теплопроводности накипи, Вт/м2оС

нак = 2,3 Вт/м2оС

Вт/м2·оС

Рассчитываем поверхность подогревателя

м2

Количество подогревателей

,

таким образом, принимаем 3 подогревателя ПП1 -108 - 7 - IV [7]

Таблица 12.1 - Технические характеристики пароводяного подогревателя ПП1-108-7-IV

Теплопризводительность, кВт (Гкал/ч)

15516 (13,3)

Давление греющего пара, МПа

0,7

Расход воды номинальный, кг/с (т/ч)

52,2 (188)

Число ходов (по воде)

4

Площадь поверхности нагрева, м2

108

Площадь сечения для прохода воды , м2

0,0302

Диаметр корпуса, мм

820

Число трубок z

792

Длина трубок, мм

3000

Внутренний диаметр трубок , мм

14

Наружный диаметр трубок,

16

Потери напора в пароводяном подогревателе.

,

где- число ходов воды. Составляет: =4;

- скорость движения воды в камере. Составляет: = 2,5 м/с;

- длина трубок. Составляет: = 3 м.;

- коэффициент гидравлического трения.

Коэффициент гидравлического трения , определяется по формуле

,

где- коэффициент эквивалентной шероховатости. Составляет: = 0,5 мм.;

- коэффициент кинематической вязкости. м2/с Составляет = 0,24 • 10-6 м2/с при средней температуре воды tв=126,64 0С.

Определяем критерий Рейнольдса и сравниваем его с предельным значением :

,

Значение приведённого коэффициента Рейнольдса:

Т.к. значение Re > Reпр, то при определении коэффициента гидравлического трения величиной пренебрегаем.

Па.

12.2 Расчёт охладителя конденсата

Предварительно выбираем охладитель конденсата типа ПВ.

Тепловая нагрузка охладителя определяется по формуле

, (12.13)

Определяем средний температурный напор

, (12.14)

где ;

°C.

.

Температурный график:

Средняя температура конденсата

; (12.15)

°C.

Средняя температура воды в подогревателе

; (12.16)

°C.

Задаемся скоростью движения рабочих сред в трубном пространстве х=1…2,5 м/с (чтобы было турбулентное движение) и определяем сечение fтр для прохода конденсата :

, (12.17)

где - плотность конденсата в трубках в зависимости от температуры конденсата.

Составляет: = 947,24 кг/м3;

- скорость движения воды в трубках принимаем: = 2,5 м/с.

м2.

По данному fтр из [7] по ГОСТ 27590-88Е принимаем ближайшее fтр =0,0304 м2 [13]

Выбираем водо-водяной подогреватель типа ПВ - 325 x 4 - 1,0 - РГ - 5 - У3 [13]. Характеристика которого представлена в таблице 12.2.

Таблица 12.2 - Технические характеристики пароводяного подогревателя ПВ-325х4-1,0-РГ-5-У3

Теплопризводительность, кВт

1209

Расход сетевой воды номинальный, кг/с (т/ч)

218,8

Площадь поверхности нагрева, м2

31,62

Площадь сечения для прохода сетевой воды , м2

0,0304

Площадь сечения межтрубного пространства , м2

0,348

Наружный диаметр корпуса , мм

325

Внутренний диаметр корпуса , мм

309

Число трубок z

134

Длина трубок, мм

4000

Внутренний диаметр трубок , мм

17

Наружный диаметр трубок,

19

Уточняем скорость движения воды в трубном пространстве:

;

м/с.

Проверяем удовлетворение движения среды в трубках турбулентному течению

- коэффициент кинематической вязкости. м2/с Составляет = 0.3875 • 10-6 м2/с при средней температуре воды tв=75.5 0С.

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от конденсата к трубкам

.

Рассчитываем эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:

Определяем скорость среды в межтрубном пространстве:

, где

- площадь сечения межтрубного пространства. Составляет: = 0,348 м2;

- плотность сетевой воды. Составляет: = 947,7 кг/м3.

м/с.

Проверяем критерий Reмтр для межтрубного пространства

= 0,2743 • 10-6 м2/с при средней температуре конденсата tв=108.9 0С.

Рассчитывают коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве, Вт/(м2К):

.

Определяем коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К):

,

где - коэффициент, учитывающий загрязнение трубок, принимается равным, = 0,8-0,95

Принимаем = 0,9.

- коэффициент эффективности теплообмена: для гладко трубных водоподогревателей с опорами в виде полок

.

Рассчитываем необходимую поверхность нагрева водоподогревателя:

,

м2.

Число секций NС, шт, определяется по формуле

,

где FС- площадь поверхности одной секции выбранного теплообменника, м2. FС=31,62 м2

?7 шт.

Действительная поверхность нагрева с учетом округления числа секций до целого числа FД, м2, определяется по формуле

,

где - округленное число секций до целого числа, шт. =7 шт.

=221,34 м2

Потери давления для воды, проходящей в трубках ДP, кПа, определяется по формуле

,

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимается равным

=2-3.Принимаем =3.

- коэффициент, учитывающий длину секции, для lС=4 м =7,5

- уточненная скорость воды в трубках, м/с

1324,6 кПа

Потери давления для воды, проходящей в межтрубном пространстве ДP, кПа, определяется по формуле

,

где В- коэффициент зависящий от размеров секции. Определяется по таблице 4.4 [12]. В=20

- скорость воды в межтрубном пространстве, м/с

1,633 кПа

13. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Количество выработанной тепловой энергии в год ?Qвыр, ГДж/год, определяется по формуле

(13.1)

где - расход теплоты на технологию, ГДж/год. ГДж/год;

- расход теплоты на отопление, ГДж/год. =458272,29 ГДж/год;

- расход теплоты на вентиляцию, ГДж/год. = 41254,54 ГДж/год;

- расход теплоты на ГВС, ГДж/год. = 291480,77 ГДж/год;

- количество утечек, ГДж/год.

-суммарные потери теплоты через изоляцию, ГДж/год. =15921,5 ГДж/год.

- расход теплоты на нагрев сырой воды, ГДж/год.

- расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором, ГДж/год.

Количество утечек , ГДж/год, определяется по формуле

, (13.2)

где tср- средняя температура воды, 0С, tср=110 0С;

tсв- температура сырой воды, 0С. t'св=5 0С;

n - число дней работы котельной, сут., n=350 cут.

132679 ГДж/год.

Расход теплоты на нагрев сырой воды , ГДж/год, определяется по формуле

, (13.3)

где - годовой расход воды котельной, т/год.

ГДж/год.

Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором , ГДж/год, определяется по формуле

, (13.4)

=61067,97 ГДж/год.

Рассчитываем количество отпущенной тепловой энергии в год по формуле ()

Количество отпущенной тепловой энергии в год ?Qотп, ГДж/год, определяется по формуле

, (13.5)

ГДж/год

Годовой расход топлива B, тыс.м3/год, определяется по формуле

- для выработанной тепловой энергии

, (13.6)

- низшая теплота сгорания топлива. Для мазута составляет: = 0,0373 ГДж/м3;

- КПД котельной. Составляет: = 0,98.

- для отпущенной тепловой энергии

, (13.7)

50504,177 тыс.м3/год,

48611,025 тыс.м3/год.

Удельный расход топлива на единицу теплоты b, тыс.м3/ГДж, определяется по формуле

- для выработанной тепловой энергии

(13.8)

- для отпущенной тепловой энергии

(13.9)

0,029 тыс.м3/ГДж

0,029 тыс.м3/ГДж

Число часов использования установленной мощности , час/год, определяется по формуле

, (13.10)

где - установленная мощность котельной, МВт.

Установленная мощность котельной , МВт, определяется по формуле

, (13.11)

где nk- количество котлов, шт.

МВт

Вычисляем число часов использования установленной мощности по формуле (13.10)

669,4 час/год.

Удельный расход сырой воды , кг/ГДж, определяется по формуле

- для выработанной тепловой энергии

, (13.12)

где годовой расход воды котельной, т/год.

- для отпущенной тепловой энергии

, (13.13)

Годовой расход воды котельной , т/год, определяется по формуле

, (13.14)

169592,64 т/год.

Вычисляем удельный расход сырой воды мощности по формуле (13.13) - (13.14)

0,09 т/ГДж,

0,1 т/ГДж,

Установленная мощность токоприемников Nуст, кВт, определяется по формуле

, (13.15)

где - удельный установленный расход электроэнергии на собственные нужды, кВт/МВт. = 18 кВт/МВт

13008,2 кВт.

Годовой расход электрической энергии Эс.н., кВт·ч/год, определяется по формуле

, (13.16)

где - коэффициент использования электрической мощности. Принимается = 0,8.

- число часов работы котельной в год, ч. =8400 ч.

87415,104·103 кВт·ч/год.

Удельный расход электрической энергии , кВт·ч/ГДж, определяется по формуле

- для выработанной тепловой энергии

, (13.17)

- для отпущенной тепловой энергии

, (13.18)

50,19 кВт·ч/ГДж

52,15 кВт·ч/ГДж

заключение

Разработанный проект системы теплоснабжения промышленного района позволяет обеспечить потребителей теплотой в заданном количестве и с требуемыми параметрами.

В результате расчетов определены состав и тип основного и вспомогательного оборудования промышленно отопительной котельной, разработаны температурные графики регулирования тепловой нагрузки, выбран тип и способ прокладки тепловых сетей, произведен тепловой расчет тепловых сетей и выбрана тип и конструкция изоляции.

Для теплоснабжения промышленного района в котельной необходимо установить пять котлов типа Е-50-14-225, четыре сетевых подогревателя с водо-водяными подогревателями, выполняющими роль выносных охладителей конденсата типов ПП1-108-7-VI и ПВ-325х4-1,0-РГ-5-У3 соответственно.

Список литературы

СНиП 2.04.07. - 86*. Тепловые сети /Минстрой России.- М.: ГП ЦПП, 1994. - 48 с.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/Минстрой России.- М.: ГП ЦПП, 2000. - 79 с.

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 472 с.

СниП 2.04.05-91**. Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха /Минстрой России.- М.: ГП ЦПП, 2000. - 79 с.

Авдюнин Е.Г., Ершов Ю.Г., Шарафутдинова Н.К.: Учеб. пособие/ Иван.гос.энерг.ун-т. - Иваново, 2004. - 108 с.

СНиП 2.04.18 - 88*. Тепловая изоляция оборудования трубопроводов/ Госстрой СССР.- М., ЦИТП Госстрой СССР, 2000. - 28 с.

7. Новое теплообменное оборудование для промышленных энергоустановок и систем теплоснабжения / Отраслевой каталог - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1998 г.

8. Таблицы водяного пара

9. СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий

10. ГОСТ 10706-76 Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования.

11. СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

12. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980. - 288 с., ил.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены