Промислово-опалювальна котельна для теплопостачання підприємства та його житлового селища

Міністерство освіти і науки України

Дніпродзержинський державний технічний університет

Кафедра Теплоенергетики

Академічна група ЕМ - 07 - 1д

Дисципліна Джерела теплопостачання промислових підприємств та теплові мережі

курсова робота

на тему Промислово-опалювальна котельна для теплопостачання підприємства та його житлового селища

Виконав ________________ Кириловська К.В.

Керів. роботи ____________к.т.н., доцент Р.О. Клімов

Захист відбувся _________________________________

Оцінка ________________________________________

Дніпродзержинськ

2010

Дніпродзержинський державний технічний університет

Факультет Енергетичний

Кафедра Теплоенергетики

Академічна група ЕМ - 07 - 1д

Дисципліна Джерела теплопостачання промислових підприємств

та теплові мережі

Завдання

на курсову роботу

Студенту групи ЕМ - 07 - 1д Кириловській К.В.

На тему Розрахунок промислово-опалювальної котельні для теплопостачання підприємства та його житлового селища

Строк подання студентом виконаної роботи ______________________

Початкові дані

Місто	Маріуполь
Розрахункова витрата пари на технологічні потреби підприємства	кг/с
Параметри пари на технологічні потреби підприємства	МПа, °С
Коефіцієнт використання максимуму теплового навантаження
Частка повернення конденсату та його температура	%, °С
Спільна витрата теплоти на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання підприємства	МВт
Співвідношення навантажень
Спільна витрата теплоти селища	МВт
Співвідношення навантажень
Паливо котельні	мазут

Дата видачі завдання 17 - 09 - 2010

Завдання видав

керівник дипломної роботи ________________ доцент Клімов Р.О.

Завдання прийняв до виконання __________________ Кириловська К.В.

Реферат

Курсова робота: 22 с., 1 рис., 2 табл., 5 джерел.

Мета роботи - розрахунок промислово-опалювальної котельні для теплопостачання підприємства та його житлового селища.

Проведено вибір теплоносіїв та розрахунок теплових навантажень котельні згідно завданню до роботи.

За загальним навантаженням проведено вибір типу котельні.

Побудована та розрахована принципова теплова схема котельні, яка включає парові та водогрійні котли. Покриття технологічного навантаження відбувається лише від парових котлів, навантаження опалення, вентиляції та гарячого водопостачання як котельні так і селища від водогрійних котлів.

Прийняте до встановлення обладнання котельні та розраховані її техніко-економічні показники.

Котельна, навантаження, насос, деаератор, теплова мережа, рециркуляція, хімводоочистка, охолодник випару, сепаратор

Зміст

Вступ

1 Вибір теплоносіїв та розрахунок теплових навантажень котельні

2 Вибір типу котельні

3 Розробка теплової схеми котельні

4 Розрахунок принципової теплової схеми котельні

4.1 Розрахунок водогрійної частини

4.2 Розрахунок парової частини

5 Вибір основного і допоміжного обладнання котельні

6 Розрахунок теплової економічності котельні

Висновки

Перелік посилань

Вступ

Для теплопостачання використовуються різноманітні типи котелень. Покриття навантажень опалення, вентиляції та гарячого водопостачання відбувається найчастіше за допомогою теплоносія води, технологічне навантаження покривається майже завжди парою. У деяких випадках доцільним є встановлення лише парових котлів, а в деяких лише водогрійних. Також значне використання знаходять суміщені пароводогрійні котельні. Вибір необхідного типу котельні залежить від декількох чинників, тому потрібно правильно його провести.

У даній роботі розробляється пароводогрійна котельна для теплопостачання підприємства та житлового селища, проводиться розробка та розрахунок принципової теплової схеми, після чого вибирається необхідне обладнання та розраховуються техніко-економічні показники котельні які дозволяють порівнювати дану розробку з іншими вже використовуємими.

1 Вибір теплоносіїв та розрахунок теплових навантажень котельні

Для підприємства використовується пар, для селища - гаряча вода.

Витрата теплоти на технологічні потреби [1]

. (1.1)

В зимовий період

°С; кДж/кг; кг/с.

МВт.

З урахуванням втрат у теплових мережах

МВт.

Річна витрата теплоти на технологічні потреби

МВт·год.

Витрати теплоти на опалення, вентиляцію та ГВП підприємства

МВт;

МВт;

МВт.

Річні витрати теплоти на підприємстві

Опалення: МВт;

МВт·год.

Вентиляція: МВт;

МВт·год.

ГВП: ,

МВт·год.

Витрати теплоти на опалення, вентиляцію та ГВП селища

МВт;

МВт;

МВт.

Річні витрати теплоти в селищі

Опалення: МВт;

МВт·год.

Вентиляція: МВт;

МВт·год.

ГВП: МВт·год.

Всі розрахункові дані зводимо в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 - Навантаження підприємства та селища

Навантаження	Витрати теплоти
	У споживачів, МВт	Втрати в мережі, МВт	Макс. годинна в котельні, МВт	Річна, МВт·год
Підприємство
1. Технологічне 2. Опалення 3. Вентиляція 4. ГВП	91.94 25.60 32.00 6.40	2.758 0.512 0.640 0.128	94.698 26.112 32.640 6.528	598300 50862 63578 45472
Селище
1. Опалення 2. Вентиляція 3. ГВП	83.2 25.6 19.2	2.496 0.768 0.576	85.696 26.368 19.776	166924 77994 137754
Спільне	283.94	7.878	291.818	1140884

2 Вибір типу котельні

Так як МВт, що значно більше ніж 58 МВт [2, 3], то для встановлення приймаємо парові та водогрійні котли. Тобто котельня є пароводогрійною.

3 Розробка теплової схеми котельні

При розробці ПТС повинні бути вирішені наступні питання [3]: тиск і температура пари, що виробляється в котлах, схема відпуску теплоти споживачам з парою і гарячою водою, схема забезпечення власних потреб котельної, схема живлення котлів, схема компенсування втрат теплоносіїв в котельній, в водяних тепломережах та неповернення від промислових споживачів пари, схема використання безперервного продування парових котлів.

Принципова теплова схема котельні представлена на рисунку 3.1.

Для централізованого теплопостачання вибираємо котли ПК, які виробляють перегріту пару. Параметри пари в котельні не відповідають параметрам у споживача, тому трансформацію параметрів пари до необхідних здійснюємо за допомогою РОУ. Пара на власні потреби котельної використовується з тиском 0..6 МПа і невеликим перегрівом. Для цього в тепловій схемі встановлюємо РОУ власних потреб.

Мережна вода підігрівається у водогрійних котлах ВК.

Водоживильна установка котельної складається із атмосферного деаератора ДЖВ та живильних насосів ЖН. Гріюча пара на деаератор подається після РОУ власних потреб. Після живильних насосів вода подається на парові котли (живильна вода) та на впорск в РОУ пари на підприємство і РОУ власних потреб.

Підживлення закритої водяної теплової мережі в паровій котельній здійснюється від атмосферного деаератора ДПВ.



В тепловій схемі котельні передбачається утилізація теплоти безперервного продування парових котлів за допомогою сепаратора безперервного продування СБП. Пара із СБП, що утворюється завдяки зниженню тиску продувальної води від тиску в барабані до 0,17 МПа в СБП, подається в деаератор живильної води, а концентрат охолоджується до 40-50⁰С в підігрівнику сирої води ПСВ.

Компенсація внутрішніх і зовнішніх втрат теплоносіїв здійснюється хімочищеною водою, яка готується із сирої води у хімводопідготовчій установці ХВО. Для нормальної роботи ХВО температура води перед нею повинна бути 30-35⁰С, в той час як температура сирої води в зимовий період складає лише 5⁰С. Тому в тепловій схемі повинні бути підігрівники сирої води ПСВ. Для якісної деаерації хімочищенної води її треба підігрівати перед деаератором до температури на 10-15⁰С нижче температури у деаераторі. Підігрів сирої і хімочищеної води здійснюється парою після РОУ власних потреб.

Частина хімочищеної та сирої води витрачається на власні потреби ХВО. Тому витрата сирої води перевищує на 15-25% витрату хімочищеної води.

Щоб уникнути корозії поверхонь нагрівання водогрійних котлів температуру води на вході в котли необхідно підтримувати вище температури точки роси димових газів.

4 Розрахунок принципової теплової схеми котельні

Початкові дані для розрахунку принципової теплової схеми котельні приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Початкові дані для розрахунку теплової схеми котельної

Найменування величини	Позначення	Одиниця виміру	Чисельне значення
1	2	3	4
Розрахункова температура зовнішнього повітря: опалення вентиляції	tро tрв	оС	-23 -9
Середня температура зовнішнього повітря опалювального періоду	tср.о	оС	-0.80
Витрата пари на технологічні потреби підприємства	Dп	кг/с	18
Тиск пари	Pn	МПа	1.6
Температура пари	tn	оC	210
Питома ентальпія пари	in	КДж/кг	2820
Повернення конденсату	nк	%	70
Температура конденсату	tnк	0С	90
Витрата теплоти з водою: На підприємстві В селищі	Qn Qc	МВт МВт	65.28 131.9
Розрахункова температура мережної води: прямої поворотної		оС оС	150 70
Параметри пари котлів: тиск температура питома ентальпія	Р1 t1 i1	МПа оС кДж/кг	2.4 250 2887
Параметри пари після РОУ власних потреб: тиск температура ентальпія	Р2 t2 i2	МПа оС кДж/кг	0.6 165 2757
Параметри пари і води в сепараторі безперервного продування: Тиск продувальної води Температура продувальної води Питома ентальпія води Тиск в сепараторі	Рпр Рз	МПа оС КДж/кг МПа	2.4 221.77 951.5 0.17
Температура випару і концентрату		оС	115.2
Питома ентальпія випару		КДж/кг	2699.5
Міра безперервного продування	П	%	5
Температура концентрату охолодника	t4	oC	40
Параметри води в живильному деаераторі: Тиск Температура	Рд tд	МПа оС	0.12 104.2
Питома ентальпія	iд	КДж/кг	439.4
Параметри води в деаераторі підживлення: Тиск Температура	Рдп tдп	МПа оС	0.12 104.2
Питома ентальпія	iдп	КДж/кг	439.2
Температура живильної води на котли	tж	оС	104
Температура сирої води: на вході в котельну перед хімічною очисткою	tсв tсх	оС оС	5 30
Температура ХОВ	tх	оС	28
Температура ХОВ перед деаераторами котлів	tхж	оС	90
Температура ХОВ перед деаераторами підживлення Коефіцієнти: власних потреб ХВО внутрішньокотельних втрат втрат в водяній мережі втрат в паровій мережі витрати теплоти на мазутне господарство	tхп х в вн п мг	оС	90 1.25 0.02 0.02 0.02 0.03
Температура мережної води на вході в котли: при спалюванні мазуту коефіцієнт ефективності теплообмінників	n	оС оС	110 0.98

4.1 Розрахунок водогрійної частини

Розрахунковий відпуск теплоти на опалення та вентиляцію

МВт.

Сумарний відпуск теплоти на ГВП

МВт.

Витрата мережної води на опалення та вентиляцію

.

Витрата води на ГВП у споживачів

.

Так як , то підігрівники гарячої води у споживачів приєднуються за змішаною схемою [2].

Теплова потужність підігрівника першого ступеня

кВт.

Температура зворотної мережної води на вході в котельну

°С.

Розрахункова витрата мережної води на виході з котельні

т/год.

Витрата води для підживлення на заповнення витікань в тепловій мережі

Витрата зворотної мережної води на вході в котельну

кг/с.

Температура мережної води на вході у водогрійний котел для сірчастого мазуту з запасом в 10 К дорівнює 100 °С. Тоді температура мережної води на виході з водогрійних котлів

°С.

Температура зворотної мережної води перед насосами

°С.

Витрата води на рециркуляцію

кг/с.

Витрата води на перепуск

кг/с.

4.2 Розрахунок парової частини

Витрата редукованої пари на деаератор води підживлення

Випар з деаератора води для підживлення

кг/с.

Витрата хімічно очищеної води яка надходить в деаератор води для підживлення

кг/с.

Температура хімочищеної води за охолодником деаерованої води

 °С.

Температура хімочищеної води яка надходить в деаератор води для підживлення

°С.

Витрата сирої води яка відповідає витраті хімочищеної

кг/с.

Витрата редукованої пари для підігрівання сирої води

кг/с.

Витрата свіжої пари для зниження параметрів пари РОУ:

1) на зовнішнє споживання

кг/с;

2) на деаератор води для підживлення

кг/с;

3) на підігрівник сирої води

кг/с;

4) на мазутне господарство використовується пара тиском 1.0 МПа та температурою 220 °С ( кДж/кг)

МВт;

кг/с;

кг/с.

У першому наближені задаємося витратою пари з рівняння

,

кг/с.

Внутрішньокотельні втрати пари

кг/с.

Витрата продувальної води

кг/с.

Витрата пари з СБП

кг/с.

Витрата продувальної води на виході з СБП

кг/с.

Витрата води на живлення котлів

кг/с.

Випар із деаератора живильної води

кг/с.

Витрата хімочищеної води, що надходить до деаератору живильної води

Витрата сирої води

кг/с.

Загальна витрата води, що надходить на хімводоочистку

 кг/с.

Витрата редукованої пари для підігрівання сирої води

кг/с.

Витрата свіжої пари

кг/с.

Загальна витрата редукованої пари для підігрівання сирої води

кг/с.

Витрата конденсату, що надходить від підігрівача сирої води

кг/с.

Сумарна витрата потоків води і пари які надходять в деаератор живильної води (крім гріючої пари)

Температура хімочищеної води на виході з охолодника продувальної води

°С

Температура хімочищеної води на виході з охолоднику випару

°С.

Середньозважена температура потоків води і пари, які надходять в деаератор живильної води (крім гріючої пари)

Витрата редукованої пари на деаератор живильної води

кг/с.

Витрата свіжої пари

кг/с.

Витрата пари на деаерацію живильної води та підігрів сирої води, що хімічно очищується

кг/с.

Загальна витрата пари з урахуванням внутрішньокотельних втрат

,

Похибка визначення витрати пари

.

5 Вибір основного і допоміжного обладнання котельні

Відпуск теплоти водогрійними котлами

.

Для встановлення приймаємо котли КВ-ГМ-50 [5] кількістю

шт.

Завантаження водогрійних котлів

%.

Відпуск пари паровими котлами

.

Для встановлення приймаємо котли ГМ-50-1 [5] кількістю

шт.

Завантаження парових котлів

%.

Витрата води на виході з живильного деаератора

.

До встановлення приймаємо 4 деаератори ДА-50 [5].

Необхідна витрата води на виході з деаератора для підживлення

.

До встановлення приймаємо три деаератори ДА-25 [5].

Витрата мережної води

.

До встановлення приймаємо 2 насоси СЭ-2500-180-10 (1 резервний) [5].

Витрата живильного насосу

.

До встановлення приймаємо 3 насоси ПЭ-100-53 (1 резервний) [5].

6 Розрахунок теплової економічності котельні

Річна витрата умовного палива в котельні [3]

Вироблена теплова енергія в котельні за рік

Дж.

Питома витрата умовного палива на одиницю виробленої теплової енергії

кг у.п./Дж=38.4 кг у.п./ГДж.

Кількість відпущеної теплової енергії

.

Питома витрата умовного палива на одиницю відпущеної теплової енергії

кг у.п./Дж=49.2 кг у.п./ГДж.

Висновки

Проведено вибір теплоносіїв та розрахунок теплових навантажень котельні згідно завданню до роботи.

За загальним навантаженням проведено вибір типу котельні. Прийнята до встановлення пароводогрійна котельна.

Побудована та розрахована принципова теплова схема котельні, яка включає парові та водогрійні котли. Покриття технологічного навантаження відбувається лише від парових котлів, навантаження опалення, вентиляції та гарячого водопостачання як котельні так і селища від водогрійних котлів.

Прийняте до встановлення парові котли ГМ-50 та водогрійні котли КВ-ГМ-50 у відповідній потрібній кількості. Також вибране інше обладнання котельні.

Розраховані техніко-економічні показники, а саме витрата умовного палива на одиницю виробленої та відпущеної теплової енергії (відповідно, 38.4 та 49.2 кг у.п./ГДж) показують задовільну економічність роботи котельні в порівнянні з працюючими аналогами для яких витрата умовного палива на одиницю відпущеної теплової енергії більше ніж 48 кг/ГДж.

Перелік посилань

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергия,1982.- 376с.

Алабовський О.М., Боженко М.Ф., Хоренженко Ю.В. Проектування котелень промислових підприємств. - К.: Вища школа, 1992. - 207с.

Бузников Е.Ф. и др. Производственные и отопительные котельные. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 248с.

Соловьев Ю.П. Проектирование крупных центральных котельных для комплексов тепловых потребителей. - М.: Энергия, 1976. - 192с.

Роддатис К.Ф., Полтарецкий Л.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергоатомиздат,1989.-488с.