Теплогенерирующие установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

1. Вид топлива: Аркагалинский каменный уголь.

2. Тип котлов: КВТС-10

3. Тепловые нагрузки котельной:

3.1. Отопление и вентиляция: Q_о = 16Гкал/ч;

Q_в = 3,5 Гкал/ч;

3.2. Горячее водоснабжение: Q_гвс = 2,% Гкал/ч;

Q_т=5 тонн/ч;

4. Теплоноситель, вид и его параметры:

- Вода;

- Температура в подающей линии теплосети: 95 ?С;

- Температура в обратной линии теплосети: 70 ?С;

- Количество подпиточной воды в теплосети: по расчету;

5. Характеристика исходной (сырой) воды: водопроводная;

6. Система горячего водоснабжения: закрытая;

7. Район расположения котельной: пгт. Тикси

W^р= 3,0%

A^р= 0,05%

S^р= 0,3%

C^р= 84,65%

H^р= 11,7%

N^р= 0,3%

O^р= 0,3%

Q= 9667 ккал/кг

Для пгт. Тикси:

Температура наиболее холодной пятидневки: -44?С

Средняя температура отопительного периода: -13,4?С

Продолжительность отопительного периода: 365 сут.



Содержание

Введение

1. Составление и расчет принципиальной тепловой схемы

2. Построение для части котельной с водогрейными котлами графика температур

3. Расчет газового тракта котельной

4. Определение расхода топлива

5. Выбор диаметра и высоты дымовой трубы

6. Подбор количества котлов

7. Подбор и определение производительности дымососов и вентиляторов, а также мощности их электродвигателей

8. Определение типа, напора и производительности насосов, а так же мощности и числа оборотов электродвигателей к ним

9. Выбор и описание схемы удаления шлака и золы из котельной

10. Выбор теплового контроля, автоматического регулирования и автоматики безопасности

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Котельной установкой называется комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара. Главной частью этого комплекса является котел. По своему назначению котельные делятся на следующие группы: отопительные, предназначенные для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых, общественных и других зданий; производственные, обеспечивающие паром и горячей водой технологические процессы промышленных предприятий; производственно - отопительные, обеспечивающие паром и горячей водой различных потребителей. В зависимости от вида вырабатываемого теплоносителя котельные делятся на водогрейные, паровые и пароводогрейные.

В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные -- для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные -- для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные -- для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

В отопительных котельных малой и средней мощности применяются водогрейные и паровые котлы различных типов и конструкций.

В данном курсовом проекте рассматривается стальной водогрейный котел марки КВ ТС-10 с мощностью 10 Гкал/ч.

Целью курсового проекта является создание и поддержание в течении всего отопительного периода безопасной и бесперебойной работы котельного агрегата.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

· расчет тепловой схемы котельной;

· подбор оборудования;

· расчет газового тракта котельной;

· определение годовых расчетных затрат.

В настоящем курсовом проекте рассчитана котельная, работающая на малосернистом мазуте с закрытой системой горячего водоснабжения, находящаяся в Тикси Республики Саха (Якутия).



1. Составление и расчет принципиальной тепловой схемы

Расчетный часовой расход сетевой воды на нужды отопления:

; (1)

где - тепловая нагрузка котельной на отопление, Гкал/ч;

t₁ - температура в подающей линии тепловой сети, ?С;

t₂ - температура в обратной линии тепловой сети, ?С;

с - теплоемкость воды, с=1, т.к 1кал=4,187 Дж (с = 4,187 ).

Расчетный часовой расход сетевой воды на нужды вентиляции:

; (2)

где - тепловая нагрузка котельной на вентиляbцию, Гкал/ч;

t₁, t₂, и с - тоже что и в формуле (1);

Расчетный часовой расход сетевой воды на нужды горячего водоснабжения:



; (3)

где - тепловая нагрузка котельной на горячее водоснабжение, Гкал/ч;

t_ГВ - температура горячей воды, ?С;

t_СВ - температура холодной воды, ?С;

с - тоже что и в формуле (1);

Суммарный расчетный часовой расход сетевой воды подсчитывается по формуле:

G=G₀+G_B+G_гвс (4)

G = 640000+140000+41666 = 821666 кг/ч

Расход воды на подпитку вычисляется согласно формуле:

G_подп=G*0.75%+G_гвс*1,2; (5)

G_подп = 821666 · 0,0075 + 41666 · 1,2 =56161 кг/ч

Расход сырой воды на химводоотчистку при собственных нуждах людей составляет 25%:

(6)

G_св= 56161 · 1,25 = 70202,125 кг/ч



Температура химически очищенной воды после охлаждения подпиточной воды, установленного после деаэратора:

; (7)

Расход греющей воды

Температура на выходе из подогревателя t_гр = 108?С

Температура воды, поступающей в деаэратор, вычисляется по формуле:

; (8)

Температура сырой воды перед химводоочисткой находится по формуле:

; (9)

Расход греющей воды на деаэраторную установку:

; (10)

154075·84=192593,75·5,18+G_гр·84

G_гр = 48621,5 кг/ч



Расчет химически очищенной воды на подпитку тепловых сетей:

; (11)

G_хов=562161,7 - 48621,5=7540,2 кг/ч

Потери воды в охладителе. Расчет воды через котлы:

; (12)

где - тепловая мощность котельной, Гкал/ч.

При температуре обратной воды t`₂=50?C для получения температуры воды в котлы путем расхода воды на рециркуляцию вычисляется по формуле:

; (13)

Расход сетевой воды через обратный трубопровод:

; (14)

G_обр=237500+562500-56161,7=237588,3 кг/ч

Расчетный расход воды через котлы:



; (15)

G'_к=237588,3+56161,7+48621,5+150000=492371 кг/ч

2. Построение для части котельной с водогрейными котлами графика температур

; (16)

; (17)

где t_i - средняя температура внутреннего воздуха t_i = 20?С;

- температурный напор нагревательного прибора, определяется следующим образом:

; (18)

где - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора, = 95 ?С;

- температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления, = 70?С;

?С

- средняя температура за отопительный период = -13,4?С;

- расчетная температура наружного воздуха, температура наиболее холодной пятидневки = -44?С;

- расчетный перепад температуры в тепловой сети, вычисляется по формуле:

; (19)

где - температура воды в подающем водопроводе тепловой сети: =95?С;

- температура воды в обратном водопроводе тепловой сети: = 70?С;

Дф=95-70=25 ^оС

- расчетный перепад температуры воды в местной системе отопления, вычисляется по формуле:

; (20)

?С

	+8	0	-10	-20	-30	-40	-44
10	38,72	48,55	59,95	70,73	81,08	91,07	95
20	34,04	40,74	48,23	55,10	61,53	67,64	70



Температурный график

3. Расчет газового тракта котельной

Теоретическое количество воздуха необходимое для полного сгорания топлива рассчитывается по формуле:

; (21)

V₀=0,0889*(84,65+0,375*0,3)+0,265*11,7-0,0333*0,3=10,6 м³/кг

Минимальные объемы продуктов сгорания, которые получились бы при полном сгорании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха:

- Объем азота:

; (22)

V⁰_N2=0,79*10,6+0,8*(0,3/100)=8,38 м³/кг

- Объем трехатомных газов:



; (23)

V⁰_RO2=0,01866*(84,65+0,375*0,3)=1,58 м³/кг

- Теоретический объем водяных паров:

; (24)

V⁰_H2O=0,111*11,7+0,0124*3+0,0161*10,6=1,5 м³/кг.

- Объем газов:

; (25)

V_Г=1,58+8,38+(1,1-1)*10,6+1,5+0,0161*(1,1-1)*10,6=12,54 м³/кг.

4. Определение расхода топлива

; (26)

где Q_пр - сумма тепловых нагрузок на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию, т.е.

; (27)

Q=16+3,5+2,5=22 Гкал/ч;

- низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг;

- коэффициент полезного действия котла, = 0,98;



5. Выбор диаметра и высоты дымовой трубы

Определение площади выходного сечения дымовой трубы:

(28)

где - скорость движения газов, = 10;

- температура уходящих газов, = 150?С;

Расчет диаметра трубы производиться по формуле:

; (29)

d=1,26 м.

Высоту трубы рассчитывают по формуле:

; (30)

где А - коэффициент зависящий от метеорологических условий местности, А= 200;

и - принимаются по таблице 12.1 [7]



= 23,92 г/с, = 5,96 г/с

6. Подбор количества котлов

Количество котлов рассчитывается исходя из требуемой нагрузки и мощности одного котла:

; (31)

Q_TC=Q_ПОТ*(0,10?0,15)=22*0,10=2,2 Гкал/ч

Q_CH=Q_ОТП*(0,03?0,07)=24,2*0,03=0,726 Гкал/ч

Q_ПОТ=Q_O+Q_B+Q_ГВ=22 Гкал/ч

Q_ОТП=Q_ПОТ+Q_ТС=22+2,2=24,2 Гкал/ч

?Q=22+2,2+0,726=24,926 Гкал/ч

7. Подбор и определение производительности дымососов и вентиляторов, а так же мощности их электродвигателей

Дымосос и вентилятор подбираются исходя из производительности и полного давления.

Расчетная производительность определяется по формуле:

; (32)



где - коэффициент запаса по производительности, =1,05;

- барометрическое давление в месте установки машины, =990 Па;

V - расход продуктов сгорания, определяемый для дымососа по формуле:

; (33)

или расход воздуха, определяемый для дутьевого вентилятора по формуле:

; (34)

где - теоретическое количество воздуха необходимое для горения, = 3,997 м³/ч;

и - присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления, = 0,35; = 0,05;

- присосы воздуха в водоподогревателе. При расчете расхода горячего воздуха = 0;

V_Д=2322,23*(12,54+0,35*3,997)*(150+273)/273=50172,65м³/ч

V_B=2322,23*3,997*(1,1-0,35-0,05+0)*(20+273)/273=6952,2 м³/ч



Таблица оборудования.

Наименование	Марка	Производительность, м3/ч	Марка двигателя
Дымосос	ДН-6,3	5102	АИР 112 м
Вентилятор	ВДН-12,5	26600	5А200 L6

8. Определение типа, напора и производительности насосов, а так же мощности и числа оборотов электродвигателей к ним

Расход подпиточной воды определяется по формуле:

G_подп=G; (35)

где G - расход подпиточной воды для одного котла, G=508,975;

В результате выбираем насос подпиточный:

ПЭ 580-185-5 при G_max =580 м³/ч

N=5000 кВт, n=3000 мин^-1

Расход сетевой воды определяется по формуле:

G_подп=G; (36)

где G - расход сетевой воды для одного котла, G =3027,3

В результате подбираем сетевой насос:

СЭ-5000-70, электродвигатель типа А03-3155-2: N=1250 кВт, n = 3000 мин^-1



9. Выбор и описание схемы удаления шлака и золы из котельной

Для расчета системы золошлакоудоления необходимо определить количество золы и шлака, образующегося в каждом котле и в котельной в целом.

Суммарное количество золы и шлака, подлежащие удалению из котельной, зависит от расхода и зольности топлива, способа его сжигания и эффективности работы золоуловителей. Часовая производительность, кг/ч, системы шлакоудаления определяется по формуле:

(37)

где В_р - расход сжигаемого топлива, кг/ч;

А^р - зольность топлива на рабочую массу, %;

q₄ - потери теплоты топлива с механическим недожогом, q₄ = 5,5

- низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг;

7830 - условная теплота сгорания недожога, ккал/кг;

- доля золы в уносе, =7,5

- КПД золоуловителя, %; = 90%

Так как > 200 кг/ч, то золошлакоудоление необходимо механизировать.

Механизированные системы золошлакоудоления делятся по принципу действия на механические, пневматические и гидравлические.

Выберем механическое золошлакоудоление.

Механическое золошлакоудаление осуществляется с помощью скреперных установок. При скреперном золоудалении зола и шлак из золовых бункеров - 1 после заливки их водой сбрасывается в специальный канал - 2, в котором с помощью лебедки 5 и системы натяжных тросов - 4 перемещается ковш (скрепер) - 3. При движении ковш захватывает золу и шлак и по наклонной эстакаде подает их в сборный бункер - 6, расположенный за пределами здания котельной. Из бункера зола и шлак с помощью автотранспорта или других средств удаляется в золоотвал.

10. Выбор теплового контроля, автоматического регулирования и автоматики безопасности

Надежная, экономичная и безопасная работа котельной может осуществляться только при наличии теплового контролья, автоматического регулирования и управления технологическим процессами сигнализации и защиты оборудования.

Для автоматизации применяется серийно выпускаемые приборы и регуляторы. Общими задачами контроля и управелния работой любой энергетической установки является обеспечение:

- выробатки в каждый данный момент времени необходимого количества теплоты при определенных его параметрах - давлениИ и температуре.

- экономичность сжигания топлива, рационального использование электроэнергии и сведение потери тепла к минимуму.

- надежности и безопасности каждого агрегата.

Персонал обслуживающий данный агрегат, должен иметь представление о режиме работы, что обеспечивается показателями КИП которыми должен быть снабжен котельный агрегат.

При обслуживании автоматизации обязательно соблюдение требований Госгортехнадзора РФ к котлам разной производительности, давления и температуры.

При выборе типа, прибора показывающего или регистрирующего, следует руководствоваться следующими показателями, параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильного и экономичного введения технологического процесса котла, контролируется показывающими приборами, установленными на щите котла. К таким приборам могут быть отнесены манометры указывающие давление воды, мазута, газа; приборы, измеряющие температуры газов и т.п.

Автоматизация котельной повышается надежность и экономичность её работы, создаёт возможность уменьшить численность обслуживающего персонала и облегчить его работу.

Схема автоматического регулирования и теплового контроля работы водогрейного котла КВТС-10.

Тепловая защита для котла КВТС-10 срабатывает при отклонении давления воды за котлом, изменении расхода воды через котел, повышении температуры воды за котлом.

При срабатывании тепловой защиты останавливается работа двигателей пневматических забрасывателей и дымососов, после чего блокировка автоматически отключает все механизмы котлоагрегата.

В качестве регулирующего органа рекомендуется использовать регулятор типа Р-25 системы "контур", выпускаемая заводом МЗТА.

Для котла КВТС-10 на схеме показан вариант прибора Р-25 со встроенными датчиками, блоками управления и индикаторами.

Приборы 12, 9, 17 необходимы для ведения процесса горения; остальные - для контроля за работой котла.



Заключение

В данном курсовом проекте составили и рассчитали принципиальную тепловую схему; построили график температур котельной с водогрейными котлами; рассчитали газовый тракт котельной; подобрали и определили производительность дымососов и вентиляторов, а также мощности их электродвигателей; выбрали схему удаления шлака и золы из котельной; выбрали тепловой контроль автоматического регулирования и автоматики безопасности; определили годовые расчетные затраты.

При проектировании данного курсового проекта приобрели навыки работы со справочными материалами, закрепили теоретические знания.



Список использованной литературы

котельная насос электродвигатель тепловой

1. Аэродинамический расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М. "Энергия", 1977 г.

2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М. "Энергия", 1973 г.

3. Правила устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов. М, "Недра", 1976 г.

4. СНиП II-35-76 ч.2. Нормы проектирования. Котельные установки. М., "Стройиздат", 1976 г.

5. Лившиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М., "Энергия", 1977 г.

6. Щеглов М.М. и др. Котельные установки. М., "Стройиздат", 1973г.

7. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение. 1989 г.

Размещено на Allbest.ru