Расчёт промышленной паровой котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования Украины

Криворожский технический университет

Кафедра теплоэнергетики

Курсовая работа

на тему

«Расчёт промышленной паровой котельной»

Выполнил

ст.гр. ТЕП-01

Зенурова Н.М.

Проверил

Квятковская Ю.П.

г. Кривой Рог 2011г.



Задание

Технологический потребитель (пар):

Давление Р, МПа - 1,7

Температура t, 0C - 235

Паропроизводительность D, m/ч - 30

Отопление и вентиляция производственных зданий (пар):

Р, МПа - 0,5

t, 0С - 180

D, m/ч - 5,8

Возврат конденсата и производства:

µ, % - 70

t, 0С - 77

Подогрев воды перед ВПУ:

t, 0C - 24

Отопление жилых зданий посёлка(вода):

t, 0С - 130 - 70

Q, МВт - 22

Горячее водоснабжение посёлка:

Q, МВт - 3,5 Закрытая система.

Температура наружного воздуха tн,0С:

I режим………………- 25 0С

II режим……………..-14,5 0С

III режим…………….-3,2 0С

Продолжительность отопительного периода

=

Вид топлива: Экибазтусский, СС.Р



Введение

Роль промышленно-отопительных котельных в системах теплоснабжения наряду с ТЕЦ непрерывно возрастает. В перспективе им будет принадлежать ведущее место в колонии теплоснабжения промышленности и жилых массивов.

Данная работа преследует учебные цели и отличается от реального проекта глубиной разработки.

Цель выполнения этой работы - обладает методами проектирования тепломеханической части промышленных паровых котельных, предназначение для теплоснабжения крупных промышленных комплексов с раздельной системой энергоснабжения.

Работа выполняется самостоятельно в соответствии с дынными методическими указаниями, при составлении которых использовании методы и нормы проектирования котельных и вспомогательного оборудования.



1. Составление сводной таблицы тепловых нагрузок котельной

Для правильного представления о тепловых нагрузках котельной необходимо иметь сведения по всем потокам теплопотребления в течении года и суток.

Потребители тепла группируются по признаку однотипности теплоносителя и его параметров.

Перед расчётом тепловой схемы котельной составляем сводную таблицу теплопотребления (табл.1.1).

В графе 1 перечисляем всех потребителей тепла данной котельной, сгрупиированых по признаку однотипности теплоносителя и по характеру изменения его расхода в течении года.

I группа состоит из технологических потребителей, у которых расход тепла определяется технологическим процессом объекта и не зависит от изменения температуры наружного воздуха в течении года.

II группа состоит из производственных потребителей тепла на нужды отопления и вентиляции, использующих в качестве теплоносителей пар.

III группа состоит из потребителей тепла на отопление, с теплоносителем -горячей воды.

IV группа включает потребителей тепла на нужды горячего водоснабжения. Этот потребитель не зависит от температуры наружного воздуха и постоянных как зимой, так и летом.

В графе 2 таблицы указываем род теплоносителя и его параметры, а в графе 3 единицы измерения, в которых подсчитываем расход пара и тепла.

В графе 4-7 приводим максимальные часовые расходы тепла в сутки.

Рассчитаем расходы тепла при четырёх характерных режимах работы котельной, а именно: максимально-зимнем при наименьшей расчётной температуре наружного воздуха, среднем наиболее холодного месяца, средним за отопительный период и летнем.

Максимально - зимний режим определяет собой наибольшую выработку пара котлами. Для этого режима нагрузка котельной по технологическому пару принимаем максимальной часовой за сутки. Расход тепла отопительно-вентиляционными системами принимаем максимальным расчётным, а нагрузку систем горячего водоснабжения (ГВС) среднесуточной за сутки наибольшего водопотребления.

Второй режим, соответствующий средней температуре наибольше холодного месяца, является расчетно-натуральным и просчитывается при условии аварийного отключения наиболее мощного котла.

Среднеотопительный режим характеризует собой нагрузку котельной при среднем за отопительный сезон расходе тепла на отопление и вентиляцию.

Нагрузку потребителей технологического пара принимаем средне суточной. Нагрузку горячего водоснабжения- как в первом режиме. Расчёт котельной по третьему характеризует использование установленного оборудования и среднюю величину расходов тепла на собственные нужды котельной.

Летний режим характеризует работу котельной при отсутствии отопительно-вентиляционных нагрузок. Нагрузку при технологическому пару принимаем по максимально - суточной, но летней, с учётом снижения расхода пара. Пересчёт расхода тепла на отопление и вентиляцию с заданного максимально-зимнего режима на другие с достаточной степенью точности производим пропорционально разности температур внутреннего и наружного воздуха.

Расход пара(горячей воды), обогревающего систему отопления(вентиляции) и изменяющегося пропорционально разности (tвн- tнар) находим по формуле (1.1):

Dі=Dмакс* (1.1)

В 10-й графе сводной таблицы указываем газовой расход тепла. Для производственных потребителей подсчитываем с учётом суточной и газовой неравномерности потребления и сменности производства по числу рабочих дней в году.

Газовой расход пара определяем по формуле (1.2):

Dгод= фгод* фсут* Dср.от.* ц, Т/год (1.2)

где фгод- продолжительность периода потребления в течении года, в днях;

фсут-суточная продолжительность потребления пара в часах;

Dср.от- часовой расход пара в среднеотопительном режиме, Т/г;

ц-коэфициент неравномерности суточного графика, ц=0,8

Газовой расход тепла на отопление и вентиляцию подсчитываем по данным графы в сводной таблице (среднеотопительный режим) по продолжительности отопительного периода.

При подсчёте газовых расходов тепла на отопление и вентиляцию производственных помещений учитываем снижение расхода тепла в нерабочие дни и принимаем его в размере 50% расхода в рабочие дни.

Таблица 1. Расход пара на отопление производственных помещений составит

Газовое потребление тепла, МВт или пара Т/год	10	210240	10755,36	46828,8	16352
Температура конденсата, 0С	9	77	--	--	--
Возврат конденсата µ, %	8	70	--	--	--
Максимальный часовой расход тепла (пара) по режимама с учётом потерь	IV летний	7	30	--	--
III среднеото пительный	6	30	2,716	10,84	3,5
II средней самого холодн ого месяца	5	30	4,24	16,63	3,5
I максимально зимней	4	30	5,8	22	3,5
Единицы измерения	3	m/ч	m/ч	МВт	МВт
Теплоноситель и его параметры	2	Пар Р=1,7 МПа t=235 0С	Пар Р=0,5 МПа t=180 0С	Вода t=130-70 0С	Вода t=650С
Наименование потребителей тепла	1	I.Технологические	II.Отопление и вентиляция производственных зданий	III.Отопление жилых зданий.	IV.Горячее водоснабжение.

Сводная таблица тепловых нагрузок котельной

Dот= фраб.от.*24* Dср.от.+ фнер.от.*24*0,5* Dср.от.= Dср.от. (фраб.от.*24 +0,5* фнер.от*24), Т/год (1.3)

где фраб.от. и фнер.от.-число рабочих и нерабочих дней за отопительный период;

Dср.от- часовой расход пара в среднеотопительном режиме, Т/ч.

Газовой расход теплоносителя на горячее водоснабжение из условия постоянства водопотребления во всех режимах в течении 16 часов в сутки находим по формуле (1.4):

Dгод= фгод* физд* Dср.от.* ц (1.4)

Так как, полученные тепловые нагрузки котельной не определяют полностью её тепловую мощность, то находим её путем расчёта тепловой схемы котельной, в которой кроме внешних тепловых нагрузок, учитываем также расходы тепла на собственные нужды котельной.

Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30-40 м вод.ст. Если напор сырой воды недостаточен, то предусматриваем установку насосов сырой воды 5.

Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки из паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 24 0С. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть её направляется в подогреватель химически очищенной воды 13 этого потока( часть проходит через охладитель выпора деаэратора 4) и поступает в головку деаэратора питательной воды 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после РОУ(17) с давлением 0,15 МПа для подогрева деаэрируемой воды до 104 0С. Деаэрируемая вода при помощи питательных насосов 6 подается в водяные экономайзеры паровых котлов и к охладителю РОУ.

Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходится для подогрева сырой воды и деаэрации.

Вторая часть потока химически очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Так как температура подпиточной води не ниже 100 0С вода после этого деаэратора проходит водо - водяной теплообменник 14 и подогревает химически очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подаётся в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду гнетами через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идёт в тепловые сети.

Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления.

На приведенной схеме предусматривается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.

Для этой цели устанавливаем сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счёт снижения её давления от 1,7 до 0,17 МПа. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водо-водяной подогреватель сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец.



2. Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми котлами

В данном расчёте мы определим качественные и количественные характеристики работы оборудования с учётом параметров рабочего тела. Находим расчёт пара, конденсата, воды, а также энтальпию и давление этих сред.

Расход пара на подогреватель сетевой воды находим по формуле(2.1):

Dп.с.в.=, m/ч (2.1)

где - расход сетевой воды, m/ч,

- температуры воды на выходе из подогревателя и на входе в него,

- теплоемкость воды, кДж/(кг*К);

-энтальпия редуцированного пара, ,

- энтальпия конденсата, ,

= 0,98- коэффициент, учитывающий потерю теплоты теплообменником в окружающую среду;

Количество сетевой воды циркулирующей в системе отопления жилого посёлка (закрытая система) при заданной максимальной тепловой нагрузке состоит:

=, m/ч (2.2)

где - отпуск теплоты на отопление жилых зданий посёлка, МВт;

- отпуск тепла на горячее водоснабжение, МВт.

Подставим формулу (2.2) в (2.1) и получим выражение:



Dп.с.в.=, m/ч (2.3)

в которое не входит температура сетевой воды.

Суммарный расход редуцированного пара для внешних потребителей составит

= +Dп.с.в., m/ч (2.4)

где - отпуск на производство редуцированного пара, т/ч;

Суммарный расход свежего пара на внешнее потребление:

Dт= + , т/ч (2.5)

где -расход свежего пара на технологические нужды предприятия, m/ч,

- расход свежего пара на РОУ, т/ч,

Расход свежего пара на РОУ определяем по формуле (2.6)

=, m/ч (2.6)

где -энтальпия свежего пара поступающего в РОУ,,

-энтальпия питательной воды ,,

Снижение температуры свежего пара при его редуцировании осуществляется путём впрыска в пароохладитель РОУ деаэрированной воды. Количество воды, впрыскиваемой в РОУ, определяем по формуле

Mроу= , m/ч (2.7)

Расход пара на другие нужды котельной, с последующим уничтожением принимаем 5% от суммарного расхода свежего пара внешним потребителем, т.е.

Dс.н.=0,05Dт

Суммарная паропроизводительность котельной с учётом потерь (3%) и расхода пара на другие нужды котельной

D= (2.8)

Пар отправляемый на производство, конденсируется там, отдавая при этом тепло. В котельную возвращается не весь конденсат, а только его часть µ.

Потерю конденсата с учётом 3% его, потерь внутри котельной находим по формуле

mс.под.= (1-µ)(+ ) + 0,03D (2.9)

Расход химически очищенной воды при величине потерь в тепловых сетях 2% то общего расхода сетевой воды равен сумме потерь конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей:

mхов= mх.пот.+0,02mс.в. (2.10)

Кроме перечисленных расходов теплоты и потерь в тепловых сетях, в самой котельной имеются безвозвратные потери воды на уплотнение и охлаждение подшипников насосов и дымососов, на охлаждение приборов на котлах и пр.

Принимая расход воды на собственные нужды водоподготовительной установки равным 25% расхода химочищенной воды, получим расход сырой воды:

mсыр.в.= 1,25*mхов (2.11)

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды находим после уточнения температуры сырой воды за охладителем продувочной воды паровых котлов.

Принимаем величину непрерывной продувки котлов равной 3% номинальной их производительности.

Количество воды поступающей от непрерывной продувки составит

=

где =3%- принятый процент продувки котлов, зависящий от качества исходной воды и способа химводоподготовки.

Продувочная вода после котлов поступает в расширители, где снижается её давление и в следствии этого, происходит частичное испарение. Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки находим по формуле (2.12):

Dпр= *, m/ч (2.12)

где - степень сухости пара, выходящего из расширителя, принимаем равной 0,98;

- энтальпия воды при давление в котле,,

- энтальпия воды при давлении в расширителе,,

- энтальпия пара при давлении в расширителе, ,

Количество воды на выходе из расширителя

= mпр - Dпр (2.13)

Температура сырой воды после охладителя продувочной воды найдем из уравнения теплового балата сырой воды и продувочной по формуле

- Св= (-

= +, (2.14)

где температура сырой воды, принимаемая зимой 5, летом 15;

-энтальпия продувочной воды после охладителя, ,

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды находим за уравнением теплового баланса этого подогревателя:

Dсыр.в.(-) ?под= mсыр.в.() (2.15)

Dсыр.в= mсыр.в , m/ч (2.16)

где -энтальпия воды перед водоподготовительной установкой, ,

- энтальпия уходящего конденсата, ,

Подогрев химочищенной воды производится:

-в водо-водяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счёт охладителя воды от деаэратора,

-в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за счёт теплоты редуцированного пара.

Подогрев химочищеной воды в охладителе выпара из деаэратора незначителен и нами не учитывается.

Температура воды поступающая в деаэратор из теплообменника для охлаждения подпиточной воды, будет определятся нами из уравнения теплового баланса этого теплообменника:

=+ , (2.17)

где =0,02mсв-расход подпиточной воды, , m/ч,

-предварительно принятый расход химочищенной воды, поступающей в деаэратор для подпитки тепловых сетей;

-температура воды после ВПУ,

-энтальпия воды, поступающей в теплообменник, ,

-энтальпия воды на выходе из водо-водяного теплообменника, ,

Температура воды после водоподготовительной установки состоит:

=-,

где- - снижение температуры воды в процессе её обработки, обычно равное 2-3 , принимаем =2

Расход пара на деаэратор подпиточной воды:

= , m/ч (2.18)

С учётом количества пара идущего на подогрев воды, фактический расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды будет равен

=- (2.19)

Полученное расчётное значение сравниваем с предварительно принятым значением.

Количество воды и пара, поступающих в деаэратор для подпитки воды за вычетом греющего пара составит

+++ + + Dпр. (2.20)

Среднюю температуру воды и пара, поступающих в деаэратор подпиточной воды, находим из уравнения теплового баланса деаэратора:

= + + +++ Dпр,

= , (2.21)

Расход пара на деаэратор питательной воды находим из уравнения теплового баланса этого деаэратора

=, m/ч (2.22)

Суммарный расход редуированного пара внутри котельной для собственных нужд составит

= ++ Dс.в.+Dхов (2.23)

или свежего пара

Dс.п.= , m/ч (2.24)

Паропроизводительность котельной с учётом внутренних потерь определяем по формуле

D=(Dт+Dс.н.)* (2.25)

После определения уточненного значения паропроизводительности котельной сравниваем ее с предварительной. Так как расхождение этих значений менее 5% расчёт считаем законченным.

Количество и единичную производительность котлов, устанавливаемых нами в котельной выбирали по расчётной производительности котельной(т.е. для максимального зимнего режима), проверяя режим работы для летнего периода.

При этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла в котельной оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты потребителям в количестве, определенном минимально допустимыми для данных потребителей нагрузки в количестве, определённом режимом наибольше холодного месяца.

Принимаем к установке 4 котла ДКВР-20-23 с такой технической характеристикой:

Паропроизводительность, D,т/ч………………………………..22

Избыточное давление пара, Р, МПа……………………………2,4

Температура перегретого пара, Т, ………………………..…260

Габаритные размеры котла, мил:

Длинна котла в облегчённой обмуровке………………………

Ширина…………………………………………………………3215

Высота котла от пола до оси верхнего барабана………………7060

Высота котла от пола до патрубка на верхнем барабане………

Принимаем камерное питание твердого топлива с жидким шлакоудалением.

В летний период в работе находится два котла, а остальные остановлены на ремонт.

При выходе из строя одного котла, для обеспечения потребителей теплом, производительность оставшихся котлов увеличивается на 30% за счёт перевода их на мазут.



3. Выбор вспомогательного оборудования

газовоздушный подогреватель вода пароводяной

3.1. Выбор вспомогательного оборудования тепловой схемы котельной

Характеристика вспомогательного оборудования, выбираемого нами, должна удовлетворять условиям работы котельной при всех возможных эксплуатационных режимах. Выбор числа однотипных единиц того или другого оборудования производим находя из требуемой расчётной производительности данного узла тепловой схемы, единичной производительности выпускаемого оборудования, требований взаимного резервирования и наиболее экономичной загрузки его.

По вспомогательному оборудованию, требуемой периодического ремонта - смены отдельных элементов, чистки и т.п. предусматриваем резервные агрегаты и аппараты.

Деаэраторы

Деаэраторы питательной воды. Деаэрация питательной воды котлов является обязательной для всех промышленных котельных. Присутствие в питательной воде кислорода и углекислого газа приводит к коррозии питательных трубопроводов, кипятильных труб и барабанов котлов.

В промышленных котельных нашли широкое применение атмосферные деаэраторы, состоящие из цилиндрической деаэраторной колонки и бака питательной воды. Выделившийся кислород и уникислота с небольшим количеством пара (выпар) удаляются через вестовую трубу. В атмосферных деаэраторах давление автоматически поддерживается на уровне 0,12 МПа, температура воды в деаэраторном баке равна примерно 104 , что соответствует температуре насыщения при 0,12 МПа.

Количество и производительность деаэраторов питательной воды выбираем из расчёта нашего покрытия расхода питательной воды котлами с учётом их продувки и расхода питательной воды на впрыск в РОУ при максимально-зимнем режиме.

Принимаем к установке три деаэратора питательной воды марки ДА-25/8, при mд=68,37 m/ч.

Техническая характеристика деаэратора:

Производительность, m/ч………………………………………25

Рабочее давление, МПа…………………………………………0,12

Полезная емкость деаэраторного бака, м3……………………..8

Область применения в котельных среднего, низкого и высокого давления.

Количество и производительность деаэраторов подпиточной воды определяем из условия обеспечения подпитки теплоты для восполнения потерь и расхода воды на горячее водоснабжение (при отопительном водоразборе).

Принимаем к установке 2 деаэратора подпиточной воды марки ДА-5/2 с такой технической характеристикой (mподп =7,32, m/ч):

Производительность, m/ч……………………………5

Рабочее давление, МПа………………………………0,12

Полезная емкость деаэраторного бака, м3…………..2

Область применения…………………………………..та же

Деаэраторы устанавливаем на площадках с отметкой превышающей отметку установки питательных насосов.

Деаэраторы должны иметь заметные устройства от повышения давления в них и от перенаселения баков аккумуляторов водой.

В целях использования тепла выпара деаэраторы снабжаем тестальными поверхностными теплообменниками-охладителями, пара в которых производится конденсация выпара химочищенной водой, подаваемый в деаэратор.

Принимаем к установке охладители выпара с такой характеристикой:

Тип деаэраторной колонки, комплектуемой охладителем ДСА-25.

Поверхность охладителя, м2……………………………….2

Наружный диаметр корпуса, мм……………………………325

Полная длинна охладителя, мм…………………………….1200

Резервные деаэраторы не устанавливаются.

Редукционно-охладительные установки (РОУ)

В промышленных котельных необходимость в установке РОУ предопределяется различием параметров пара, отпускаемого потребителям и вырабатываемого котлами.

Устанавливаем две РОУ- рабочую и резервную. Требования резервирования определяется продолжительностью работы РОУ и требованиями потребителя в отношении беспрерывности пароснабжения.

Выбор РОУ производим по расходу редуцированного пара и перепадом давления до РОУ и поле неё.

+ =48+6,305=54,305 m/ч

Редуцирование пара производится редуцированным клапаном золотникового типа, а охлаждение до нужной температуры в смесительном патрубке.

Принимаем к установке две РОУ с такими характеристиками:

Производительность, m/ч…………………………………….60

Параметры редуцированного пара:

Давление, МПа…………………………………………………0,6

Температура, …………………………………………………190

Трубопровод редуцированного пара Dу, мм…………………500



Теплообменники

Подогрев воды в паровых котельных производим в пароводяных подогревателях, а охлаждение продувочной, подпиточной воды и конденсата в водо-водяных теплообменниках. Необходимость в установке того или иного теплообменника определяем из тепловой схемы установки и её расчёта, а выбор поверхности нагрева производим по наиболее напряженным условиям их работы.

Все расчёты по теплообменной аппаратуре, выполняемые нами в данной работе, носят проверочный характер, а не конструктивный. Целью расчётов является проверка достаточности выбранной поверхности нагрева теплообменника для заданных расчётных условий. Выбор поверхности нагрева теплообменника производим с некоторым запасом.

Поверхность нагрева теплообменника Н*м2,находим из уравнения теплопередачи:

Н= (3.1)

где -тепловая нагрузка, Вт;

-коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К);

- средний температурный напор между теплоносителями, К

Тепловую нагрузку теплообменника находим из уравнения теплового баланса:

Q=m1*Св(-)= m2*Св(-) (3.2)

Для аппаратов работающих с изменённым агрегатного состояния одного из теплоносителей:

Q=D(tп- tк)= m2*Св(-) (3.3)

где m1и m2- расходы теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние, кг/с;

D- расход теплоносителя, изменяющего свое агрегатное состояние, кг/с;

Св- теплоемкость воды, Дж/(Кг*К);

t? и t?? -начальные и конечные температуры теплоносителей;

iп и iк- энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Для пароводяных подогревателей величину определяем по формуле.

= (3.4)

Где - - большая и меньшая разности температур между теплоносителями на входе и выходе теплообменника, .

Температура греющего пара в паровых подогревателях практически остается постоянной на протяжении всей поверхности нагрева и равна температуре насыщения при рабочем давлении пара в подогревателе. Для водоводяных теплообменников также подсчитываем по формуле(3.4).

Общий коэффициент теплопередачи определяем по формуле для плоской стенке.

К= (3.5)

где - коэффициенты теплоотдачи с внутренней и внешней стороны трубок, Вт/(m2*К);

- толщина стенки трубки, м;

- коэффициент теплопроводности материала трубки, Вт/(М*К);

- термическое сопротивление загрязнений, отлагающихся на поверхности нагрева с обеих сторон (накипь и пр.)

= + (3.6)

Водоводяные теплообменники, охладители конденсата и продувочной воды с движением воды в гладких трубках или вдоль гладких трубных пучков в межтрубном пространстве работают при турбулентном движение воды, т.е. при числе Рейнольдса:

Rе=10000

где -средняя скорость воды, м/с,

гидравлический диаметр поперечного сечения потока, м;

-кинематический коэффициент вязкости, м2/с.

Гидравлический диаметр при движении воды внутри трубок равен их диаметр, а при движении в межтрубном пространстве

= ,

где - площадь поперечного сечения потока, м2;

-смачиваемый периметр сечения, м.

При Rе определяются с использованием критерия Нерсельта по формуле

=1,163В1* (3.7)

где В1- коэффициент объединяющий комплекс величины зависящих только от температуры воды, определяем его по таблице 3.4 [1];

- число Прандтля при температуре стенки.

В трубчатых пароводяных подогревателях, применяемых в котельных, имеет место плёночная конденсация водяного пара на поверхности трубчатых пучков.

Коэффициенты теплоотдачи от труб к воде, общий коэффициент теплоотдачи в подогревателе по формуле, приведённым для водо-водяных теплообменников среднюю температуру плёнки плёнки конденсата находим по формуле

tпл=0,5(tп+ tс).

Температура стенки трубы со стороны пара:

tс=tп - , (3.8)

где tп- температура насыщенного пара при расчётном давлении в подогревателе,

- средняя температура воды в трубках,

Для определения tс предварительно находим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде по формуле (3.7), задается величиной коэффициента от пара к стенке . В конце расчёта проверяем значение и если оно не совпадает с предварительной заданной величиной, то расчёт уточняем.

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке определяется по формуле

=1,163*0,725А1( (3.9)

где - среднее число труб в пучке по вертикали;

- скрытая теплота парообразования , ,

А1-коэффициент принимаемый по таблице 3.6 [1] по температуре плёнки.

Расчёт охладителя коэффициента сетевых подогревателей.

Охладитель конденсата сетевых подогревателей устанавливаем, т.к. по условию теплового баланса энергоустановки конденсат сетевых подогревателей с энтальпией соответствующей давлению пара в них не может быть подан непосредственно в деаэратор питательной воды.

Охладитель конденсата представляет собой водо-водяной теплообменник, обычно горизонтального типа , включенного параллельно по движению греющей сетевой воды.

Сетевая вода из тепловой сети с температурой =70 проходит в начале через охладители конденсата 1, нагревается используя тепло конденсата, затем направляется в пароводяной подогреватель16. Греющей средой в охладителе конденсата является конденсат пара с температурой =152;

Массовый расход конденсата m1=42,2 m/ч =11,72 кг/с.

Он протекает в межтрубном пространстве теплообменника. Нагреваемая вода в количестве m2=350,26 т/ч=101,67 кг/с протекает в трубах охлаждая конденсат до =104 равной температуре воды в деаэраторе.

Тепловая мощность теплообменника:

Q= m1(-)Св=11,72(152-104)*4,19=2,357 МВт

Температура сетевой воды на выходе из охладителя конденсата находим из уравнения баланса:

=+= 70 +=75,5

Средний температурный напор

= = =50,6

Принимаем значение коэффициента теплопередачи К= Вт/м2*К

Находим площадь поверхности нагрева:

F = == м2

К установке принимаем 2 теплообменника типа ОГ-24, техническая характеристика которых:

Поверхность охлаждения, м2……………………………………..24

Количество трубок, шт……………………………………………224

Диаметр трубок, мм……………………………………… ……….22\18

Материал…………………………………………………………….сталь

Число ходов трубок ……………………………………………….8

Число ходов в межтрубном пространстве……………………….8

Рабочее давление в трубном пространстве, бар

Рабочее давление в межтрубном пространстве, бар……………4

Рабочая температура трубного пространства, ………………130

Рабочая температура в межтрубном пространстве,……100

Расчётный диаметр корпуса, мм………………………………200

Уточнённый расчёт теплообменника.

Определяем скорость воды в трубках:

??2== = 0,9 м/с

где -площадь сечения трубки, м2;

-число трубок в одном ходу

== = 2,5*10-4 м2

= 976 кг/м3, - плотность определяемая по средней температуре воды, tср.

tср2=0,5(+)=0,5(70+75,5)=73

Скорость движения конденсата в межтрубном пространстве:

??1= == 0,301 м/с

tср2=0,5(152+104)=128

-площадь межтрубного пространства, м2;

= Fk-?Fmp=0,0314-0,01064=0,02076

Fk-диаметр корпуса, м2

Fk===0,0314 м2

?Fmp=n1=*28= 0,01064 м2

Определяем критерии Рейнольдса:

Re2=== 4,2*104104-режим турбулентный.

Re1===4,5*104104-режим турбулентный.

- кинематическая вязкость среды при tср1 и tср2 , м2/с;

=- гидравлический диаметр межтрубного пространства, м.

= n+Dр- смачиваемый периметр,м

== 0,033 м

Находим коэффициент теплоотдачи со стороны греющей среды

=1,163 В1=1,163*11,59=2433,3 Вт/м2*К,

а так же со стороны нагреваемой среды

=1,163 В2=1,163*9,5=55,87,3 Вт/м2*К,

Определим коэффициент теплопередачи:

К===1011,22 Вт/м2*К, Принимаем К=1020 Вт/м2*К.

Расчёт пароводяного подогревателя сетевой воды (ПВП)

В соответствии с заданным температурным графиком: (130-70), расход сетевой воды составит m1.в=366,02 т/ч=101,67 кг/с; расход пара на подогрев сетевой воды Dп.с.в.=42,2 т/ч=11,72 кг/с. Подогрев воды осуществляется редуцированным паром с давлением Р=0,5МПа, температурой насыщения tн=152, энтальпией in=2815 .

В сетевой ПВП поступает вода после охлаждения конденсата с температурой t=75,5.

Тепловая мощность:

Q=D(in- iк)=11,72(2815-640,1)=25,489 МВт

Принимаем ориентировочные значения коэффициента теплопередачи К=2800Вт/м2*К

Средняя температура подогреваемой воды в ПВП:

tср.в.= 0,5(t1- t2)=0,5(75,5+130)=102,75

Предварительная разность температур между греющим паром и нагреваемой водой составит:

=152-102,75=49,25

Требуемая поверхность нагрева будет

F== = м2

При допустимой скорости воды ??в=2 м/с, живое сечение для прохода воды будет:

fв=== 0,053 м2

Принимаем к установке теплообменник ПСВ-63-7-15 двухходовой, с такой технической характеристикой:

Площадь поверхности теплообмена, м2……………63

Избыточное давление, МПа:

по пару…………………………………………………0,7

по воде………………………………………………….1,5

максимальная температура пара на входе, ………400

Расчётные параметры пара:

Давление абсолютное, МПа………………………………………..0,8

Температура,……………………………………………………169,6

Массовый расход, m/ч………………………………………………20

Расчётные параметры сетевой воды:

Давление абсолютное, МПа………………………………………1,6

Температура на входе, …………………………………………..110

Температура на выходе, ………………………………………..150

Номинальный массовый расход, m/ч……………………………..240

Расчётная теплопроизводительность, МВт………………………11,16

Скорость в трубах, м/с……………………………………………….2

Живое сечение для прохода воды, м2………………………….0,0369

Устанавливаем три подогревателя, из них два рабочих и один резервный. Подогреватели включены параллельно, следовательно живое сечение для прохода воды составит:

=2*0,0369=0,0738 м2

Уточнённый расчёт ПВП

===1,438 м/с

Число Re для воды

Re===9,93*1044- режим турбулентный.

где -0,275*10-6 м2/с- коэффициент кинематической вязкости, при tср.в.=102,75

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к воде

б2=1,163 В2= 1,163 *10,92=9106,49 Вт/м2*К

Найдём температуру стенки труб со стороны пара предварительно приняв коэффициент теплоотдачи от пара к стенке б1=4200 Вт/м2*К:

-= 152- =118,29

Температура плёнки конденсата

=0,5(

Действительный коэффициент теплоотдачи от пара к трубе будет

б1=1,163*0,725 А1(, Вт/м2*К,

где А1=2354,5- коэффициент зависящий от температуры плёнки, принимаем по таблице;

=2108,8-скрытая теплота парообразования при Р=0,5 МПа;

= -= 2748,8-640=2108,8 .

-среднее число труб в пучке;

-разность температур пара и стенки

=-= 152-118,29=33,7

Вт/м2*К

Полученное значение , близко к принятому, потому уточнения не требует.

Коэффициент теплоотдачи от пара к воде

К===2789,2 Вт/м2*К

Поверхность нагрева

F=== 271,16 м2

Средняя логарефмическая разность температур греющего пара и нагреваемой воды, считая, что процесс теплообмена протекает при постоянной температуре греющего пара, составит

=== 43,73

При достижении толщины загрязняющего слоя 0,4-0,5 мм один ПВП отключается и заменяется резервным.

Охладитель продувочной пары.

Он предназначен для подогрева сырой воды за счёт теплоты продувочной воды. В охладитель продувочной воды поступает сырая вода с температурой =5 в количестве m2=25,7 m/ч=7,138 кг/с. Выходит из охладителя холодная вода с температурой =10,93. Из сепаратора непрерывной продувки в охладитель поступает вода с =117, в количестве m1=2,27 m/ч = 0,6325 кг/с.

Выходит охлаждённой до =50 и выпускается в канализацию.

Тепловая мощность охладителей

Q= m2() Св= 7,138(10,93-5)*4,19*0,98=173,8 кВт

Средний температурный напор в охладителе

===69,6

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи k=3500 Вт/м2*К.

Требуемая площадь поверхности охладителя



F=

Принимаем к установке 1 теплообменник типа ГКЗ(ПН-552-63)

Техническая характеристика:

№ подогревателя……………………………..…………………..1

Количество и длинна трубок, мм……………………..………201700

Площадь теплообмена, м2……………………………..………1,65

Число ходов по трубкам ………………………………………..4

Площадь проходного сечения по трубкам,м2………………0,00075

Число ходов между трубками…………………………………..4

Площадь проходного сечения между трубками, м2…………0,003

Наибольший расход воды, m/ч:

через трубки…………………………………………………….7

через корпус……………………………………………………..27

Трубки латунные, dн/ dвн,мм…………………………………16/14

Уточнённый расчёт

Скорость воды в трубках

===1,7404 м/с

где -969кг/м3-плотность воды при tср,

=0,5(+)=0,5(5+10,93)=7,9 - средняя температура воды.

Скорость движения воды межтрубном пространстве

===2,379 м/с

Re1===6,8*1044- режим турбулентный.

Re2===4,6*1044- режим турбулентный.

где =4f1/Псм= 4*0,003/0,4681=0,0256 м

Псм=

Dp=0,0691 м

Находим коэффициент теплоотдачи со стороны греющей среды:

б1=1,163В2( Вт/м2*К,

Коэффициент теплопередачи:

К===3888,16 Вт/м2*К

Принимаем К=3900 Вт/м2*К

Требуемая площадь поверхности составит:

F=

Подогреватель сырой воды (ПВП).

Сырая вода после охладителя продувочной воды направляется в подогреватель сырой воды ПВП (позиция 12) и нагревается редуцированными паром. Температура сырой воды на входе в ПВП =10,93. Расход сырой воды m2=25,7 m/ч=7,138 кг/с. Расход пара Dс.в.=1,76 m/ч=0,488 кг/с.

Нагревается вода до температуры t??=24.

Тепловая мощность ПВП:

Q=D(=0,488(2815-640,1)*0,98=1041,82 кВт

Средний температурный напор

===134,

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи в теплообменнике К=1550,0 Вт/м2*К

Требуемая поверхность нагрева

F==м2

Принимаем к установке 1 теплообменник типа ТКЗ (ПН-552-66)

Техническая характеристика:

Номер подогревателя……………………………………………2

Количество и длина труб, мм…………………………………201700

Площадь проходного сечения по воде, м2……………………0,00645

Среднее число рядов труб по вертикали……………………...0,00645

Наибольший расход воды, m/ч…………………………………50

Трубки латунные, dн/ dвн,мм………………………………….16/14

Поверхность нагрева, м2………………………………………..8,2

Уточнённый расчёт ПВП

===1,11 м/с

Число Re для воды

Re===1,35*1044- режим турбулентный.

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к воде определяем по формуле

б1=1,163Вт Вт/м2*К,

Примем предварительно коэффициент теплоотдачи от пара к стенке

б1=5200 Вт/м2*К

Найдём температуру стенки труб со стороны пара

-= 152- =89,4

Средняя температура плёнки конденсата

Действительный коэффициент теплоотдачи от пара к трубке

б1=1,163*0,725 А1(,

где =-= 2748,8-640=2108,8 .- скрытая теплота парообразования.

=40-среднее число труб в пучке

б1=1,163*0,725 *2300(=5223,9 Вт/м2*К,

-разность температур пара и стенки

==152-89,42=62,58

Полученное значение б1 близко к ранее принятому поэтому уточнённый расчёт не выполняем.

Коэффициент теплопередачи от пара к воде

К===1554,4 Вт/м2*К

Поверхность нагрева

F==м2

Подогреватель химически очищенной воды(ПВП).

Сырая вода поступающая в тепловую сеть проходит хомводоочистку в водоподготовительной установке (ВПУ) откуда выходит в количестве mхов=20,56m/ч=5,711 кг/с, с температурой на 2ониже, т.е. при t?=22. Часть ХОВ проходит через ВПВ (13) и далее через охладитель выпара поступает в деаэратор питательной воды. Вторая часть в количестве =6,88 m/ч=1,911 кг/с- поступает в охладитель подпиточной воды( водо-водяной теплообменник 14). Таким образом в ПВП 13 поступает химочищенная вода в количестве

mв= mхов-=5,911-1,911=4 кг/с.

В ПВП 13 ХОВ греется редуцированным паром в количестве Dхов=0,9 m/ч=0,25 кг/с.

Тепловая мощность подогревателя.

Q= Dхов(iн-iк)?=0,25(2815-640,1)*0,98=532,85 кВт

Температура воды на выходе из теплообменныка:

t??=+t?= +22=53,854



Принимаем коэффициент теплопередачи подогревателя К=1800 Вт/м2*К

Средний температурный напор

===113,2

Поверхность теплообменника

F==м2

Принимаем к установке теплообменник ТКЗ(ПН-551-63)

Техническая характеристика:

Номер подогревателя……………………………………………..1

Поверхность нагрева, м2…………………………………………3,97

Площадь проходимого сечения по воде, м2………………….0,003225

Среднее число рядов труб по вертикали………………………….4

Наибольший расход воды, m/ч……………………………………25

Трубки латунные, dн/ dвн,мм……………………………………16/14

Уточненный расчёт ПВП:

Средняя скорость воды

===1,25 м/с, при tср=38

Число Re для воды

Re===2,53*1044- режим турбулентный.



Коэффициент находим по формуле

б2=1,163В1 Вт/м2*К,

Принимаем ориентировочно б1=6400 Вт/м2*К,

Температура стенки

-= 152- =96,58

Действительное значение б1

б1=1,163*0,725 А1(=

б1=1,163*0,725*2314,87(=6443,1 ==152-96,5=55,5

Находим коэффициент теплопередачи в теплообменнике:

К===1815 Вт/м2*К

Поверхность нагрева:

F=м2

Охладитель подпиточной воды.

Подпиточная вода из тепловой сети поступает из деаэратора подпиточной воды с температурой t1?=104. Вода охлаждается в водо-водяном теплообменнике до температуры t1??=70. Нагревается вода в количестве =1,911 кг/с=6,879 т/ч и с температурой t2?=22 нагревается до t2??=57,8

Количество воды поступающей в деаэратор:

m= = =2,06 кг/с=9,04 т/ч

Мощность теплообменника:

Q= () Св= 1,911*4,18(57,8-22)=285,96 кВт

Средний логарифмический напор:

===36,66

Принимаем коэффициент теплопередачи К=4800 Вт/м2*К

F=м2

Принимаем к установке теплообменник типа ТКЗ(ПН-552-63)

Техническая характеристика:

№ подогревателя…………………………..……………………….1

Поверхность теплообменника, м2…………………………………1,65

Количество и длинна трубок, мм…………………….….………201700

Площадь проходного сечения по трубкам,м2…………………0,00075

Площадь проходного сечения между трубками, м2……………0,003

Число ходов по трубкам …………………………………………..4

Число ходов между трубками……………………………………..4



Наибольший расход воды, m/ч:

через трубки……………………………………………………….7

через корпус………………………………………………………..27

Диаметр латунных трубок, dн/ dвн,мм……………………………16/14

Уточненный расчёт.

Скорость воды в трубках

===2,57 м/с, где =990,4 кг/м3

при tср.в=05,(57,8+22)=39,9=40

Скорость движения воды в межтрубном пространстве

===0,71 м/с

Находим число Re для воды движущейся в трубах

Re2===5,8*1044- режим турбулентный.

Находим Re1

Re1===5,6*1044- режим турбулентный.

Коэффициент теплоотдачи от трубок к воде

б2=1,163В2( Вт/м2*К,

Находим коэффициент теплопередачи в теплообменнике

К===4833,3 Вт/м2*К

Принимаем К=4830 Вт/м2*К

Конденсатные баки.

Баки предназначаются для приема конденсата, возвращающегося с производства, из мазутного хозяйства котельной и дренажей паропроводов котельной. В эти же баки производится слив воды из трубных систем котлов при ремонтах.

При автоматизированной откачке воды из баков их суммарная полезная емкость должна обеспечивать накопление конденсата в количестве поступающем за 20-30 мин. Устанавливаем два конденсатных бака: один для сбора промышленного конденсата, а другой для сбора дренажей. Емкость дренажных баков принимается в пределах 5-10 м3.

Перекачивающие насосы к конденсатным и дренажным бакам выбираем по максимальному поступлению конденсата или дренажей. Напор насосов должен обеспечить подачу конденсата с отметки 0,00 в атмосферные деаэраторы( избыточное давление 0,02 МПа), которое устанавливается на отметке деаэраторной этажерки.

Насосы.

В тепловой схеме предусмотрены насосы:

-питательной воды;

-подпиточной воды;

-сетевой воды;

-конденсатные;

-сырой воды.

Насосы выбираем по расходу воды или конденсата в соответствующих участках тепловой схемы.

Питательные насосы подают питательную воду в котел. Они могут быть центробежными или поршневыми с электрическим и паровым приводом. Число их должно быть не менее двух не зависимым приводом. Один насос или более должны быть с паровым приводом. Суммарная подача насосов с электроприводом должна быть не менее 110%, а с паровым приводом не менее 50% номинальной паропроизводительности всех рабочих котлов.

Количество и подача питательных насосов выбирается так, что бы в случае остановки самого мощного насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в количестве, необходимом для питания всех рабочих паровых котлов, с учётом расходов на непрерывную продувку котлов и на РОУ.

Напор, который должны создавать питательные насосы для котлов определяется по формуле

Н=1,15*102(Рб-Рд)+Нс+Нг, м.вод.ст.

где Рб- наибольшее возможное избыточное давление в барабане котла, МПа;

Рд- избыточное давление в деаэраторе, МПа;

Нс- суммарное сопротивление всасывающего и напорного тракта питательной воды, м.вод.ст.

Нг- геометрическая разность уровней воды в барабане котла и деаэратора, м.

Н=1,15*102(1,7-0,12)+20+в=239,44 м.вод.ст.=235 МПа

Q=mоу+?Dр+mпр=1,084+85,65+2,497=89,23 m/ч

Принимаем к установке два насоса ЦНСГво-264 и ПТН-60-27-15

Техническая характеристика ЦНСГво-264

Производительность, м3/ч………………………………….60

Напор, МПа………………………………………………….2,64

Тип и мощностьэлектродвигателя…………………………75(А2-82-2)

Техническая характеристика ПТН-60-27-15

Производительность, м3/ч……………………………………60

Напор, МПа…………………………………………………….2,7

Давление пара за турбиной, МПа……………………………0,12-0,25

Расход пара, m/ч……………………………………………...1,6-1,7

Частота вращений, об/мин………………………………….7000

Подпиточные насосы.

Для восполнения утечки воды из закрытых систем и расходов воды на горячее водоснабжение и на утечки в открытых системах теплоснабжения устанавливают подпиточные насосы.

Количество воды для покрытых утечек из закрытых теплофикационных систем принимают равным 0,5% объема воды в трубопроводах системы, а подача подпиточного насосы выбирается вдвое большей для возможности аварийной подпитки сетей. При открытых системах теплоснабжения подача подпиточных насосов определяется суммой расходов воды на покрытие максимального расхода на горячее водоснабжение и удвоенного расхода воды на утечки.

Необходимый напор подпиточных насосов определяем давление воды с обратной материей и сопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки.

Н=10м.вод.ст.

Q=2 =2*6,879=13,758 m/ч

Принимаем к установке два подпиточных насоса, один из которых резервный с такой характеристикой:

Марка насоса 1 ? К-в

Подача, m/ч……………………………………………………………..14

Полный напор, м………………………………………………………..14

Число оборотов, об/мин……………………………………………2900

Мощность электродвигателя, кВт………………………………..1,7

Мощность на валу насоса, кВт…………………………………….0,9

КПД,%.................................................................................................55,5

Диаметр рабочего колеса,мм………………………………………128

Сетевые насосы.

Сетевые насосы являются ответственными элементами тепловых схем. Сетевые насосы выбираем по расходу сетевой воды, который определяем исходя из величины расчётной тепловой нагрузки при температурном перепаде с.в.

Количество устанавливаемых насосов и их единичная подача определяются, исходя из условий обеспечения наиболее экономичной их работы в течении года. Суммарная подача сетевых насосов должна быть такой, что бы при выходе из строя любого насоса оставшиеся обеспечивали подачу максимального расхода сетевой воды. Напор сетевых насосов выбираем из условия преодоления гидравлического сопротивления сети при расчётном максимальном расходе воды.

Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловых сетей, где температура воды не превышает 70.

Принимаем к установке центробежный сетевой насос марки СЭ-500- 50-16, при расходе сетевой воды mс.в.=366,02 m/ч

Техническая характеристика:

Подача, м3/ч……………………………………………………500

Напор, МПа…………………………………………………….0,7

Частота вращения, об/мин…………………………………….3000

Марка электродвигателя……………………………………….4АН2802

Мощность, кВт…………………………………………………160



Устанавливаем 2 насоса: рабочий и резервный.

Конденсатные насосы.

Эти насосы перекачивают конденсат из баков, куда он поступает с производства, в деаэраторные установки.

Подача конденсатных насосов определяется исходя из максимального количества конденсата.

Количество конденсата:

m=µ( +)+0,03D=0,7(5,8+30)+0,03*85,65=27,63 m/ч

принимаем к установке 2 насоса 5Кс-5, один из которых резервный:

Техническая характеристика:

Подача, м3/ч…………………………………………………………30

Полный напор, м…………………………………………………….39

Частота оборотов, об/мин…………………………………………1450

Мощность на валу насоса, кВт………………………………………6,4

Мощность электродвигателя, кВт…………………………………..10

КПД…………………………………………………………………….49

Насосы сырой воды

Для подачи воды от источника водоснабжения котельной в систему водоподготовки устанавливают насосы сырой воды. Подача этих насосов определяется максимальной потребностью в химически очищенной воде и расходом её на собственные нужды химводоочистки. Необходимый напор выбирается в зависимости от гидравлического сопротивления трубопроводов, арматуры, фильтров и лежит в пределах от 40 до 60 м.вод.ст.

Принимаем к установке насосы марки ЗК-6а: резервный и рабочий. Этот насос покрывает наш расход сырой воды, который составляет mс.в=25,7 m/ч.

Техническая характеристика:

Подача, м3/ч…………………………………………………………30

Напор, м…………………………..………………………………….45

Частота оборотов, об/мин……………………………………………2900

Мощность на валу насоса, кВт………………………………………6,4

Мощность электродвигателя, кВт…………………………………..10

КПД,%………………………………………………………………….50

Расширители

Для использования тепла непрерывной продувки котлов в котельных устанавливаем расширители непрерывной продувки. Продувочная котельная вода поступает вначале в расширитель. В дросимирующих устройствах и в корпусе расширителя давление её снижается и одновременно происходит частичное испарение продувочной воды. Образующийся пар отводится из расширителя обычно в деаэраторы, а отсепарированная вода пропускается через теплообменник, где охлаждается водой, используемой в цикле котельной, до температуры 50 и затем сбрасывается в канализацию.

Давление в расширителе устанавливается таким, чтобы его было достаточно для продавливания отсепарированной воды через теплообменник и и спускные трубопроводы, обычно оно составляет 0,2 МПа. Выбор расширителя производим из количества продувочной воды котлов и объема образующего пара при расширении продувочной воды: 1000 м3 образующегося пара на 1 м3полезного объема расширителя.

Для котлов среднего и низкого давления используем расширитель с наружным диаметром корпуса 630 мм. Полезный объем расширителя равен 0,78 м3. К котла устанавливаем по одному расширителю. Он устанавливается вне здания котельной.



3.2 Выбор вспомогательного оборудования газовоздушного тракта

Тягодутьевые машины.

Каждый котельный аппарат должен иметь свой вентилятор и дымосос, и только при производительности котлов до 1 МВт/ч допускается установка групповых тягодутьевых машин, состоящих из двух дымососов и двух вентиляторов.

Основными параметрами тягодутьевых машин является их производительность и создаваемый напор. Создаваемый напор (разрежение) представляет собой перепад полных давлений в входном и выходном патрубках машин. Характеристикой вентиляторов и дымососов считают зависимость между полным давлением Н и производительностью при данной частоте вращения и плотности перемещаемой среды, которые завод-изготовитель обычно задает при температуре для дымососов 200, вентиляторов в 20 и атмосферном давлении 760 мм.рт.ст.

Производительность тягодутьевой машины, м3/ч, составляем для дымососа:

Q=Вр*Vг*,

где Вр- расчётный расход топлива при номинальной нагрузке, кг/ч,

Vг-полный объём газов перед дымососом (при 0 и 760 мм.рт.ст.), м3/кг

температура дымовых газов перед дымососом,

- барометрическое давление, мм.рт.ст.

Расчётный расход топлива находим по формуле:

Вр=



где - расчётная производительность котельной, m/ч

- энтальпия свежего пара и энтальпия питательной воды, кДж/кг

Производительность дутьевых вентиляторов, м3/ч:

Q=Вр*V0бт

где V0- теоретически необходимое количество воздуха( при и 760 мм.рт.ст.), м3/кг

бт-коэффициент избытка воздуха;

- температура на входе в вентилятор,

Находим теоретический объем воздуха:

V0=0,0889(Ср+0,375 *Sорг+к)+0,265 Нр-0,033 Dр=

=0,889(41,1+0,375*0,8)+0,265*2,8-0,033*6,6=4,2 м3/кг

Полный объем продуктов порания будем находить по формуле:

Vг=VRO2+ V0N2+ V0H2O+1,0161(бcp-1) V0,

где VRO2 -объем сухих трехатомных газов, м3/кг;

V0N2 и V0H2O -теоретические объемы азота и водяных паров в дымовых газах, м3/кг;

бcp-средний коэффициент избытка воздуха.

V0N2=0,79 V0+0,8Np/100=0,79*4,2+0,8*0,8/100=3,328 м3/кг

VRO2=0,0187(Ср+0,375*Sрорг+к)=0,0187(41,1+0,375*0,8)=0,774

V0H2O=0,0124(9Нр+??р)+0,0161

V0=0,0124(9*2,8+7)+0,0161*4,2=0,4669

Vг=0,774+3,328+0,4669+1,0161(1,45-1)*4,2=6,489 м3/кг

Находим расчетный расход топлива:



Вр===16397,9 кг/ч=4,55 кг/с

Принимаем температуру дымовых газов перед дымососом tд.г.=140,

тогда производительность дымососа будет:

Q=16397,9*6,489 *=160964,3 м3/ч

С учетом коэффициента запаса по производительности 1=1,1, производительность одного дымососа равна:

Qд=1 *Q=1,1*40241,1=44265,21 м3/ч

Сопротивление газовоздушных трактов определяем в соответствий с требованиями нормального метода аэродинамических расчётов котельных установок [ ].

Дымосос выбираем так, чтобы развиваемое им давление обеспечивало с некоторым запасом необходимый перепад нашего давления по газовому тракту. Таким образом требуемое давление дымососа, с учётом коэффициента запаса по давлению 2=1,2,составит:

Нд=2*Н= 1,2*185=222 мм.вод.ст.

По сводному графику тягодутьевых машин типа D и ВD [ ] выбираем дымосос

D-13,5 с числом оборотов n=970 об/мин и КПД ?=0,81.

Находим производительность вентиляторов:

Qв=1,05* Q=1,05*22931,8=24078,39 м3/ч

Дутьевой вентилятор выбираем так, чтобы развиваемое им давление обеспечило с некоторым запасом необходимый перепад давления по воздушному тракту.

Требуемое полное давление дутьевого вентилятора с учётом коэффициента запаса 2=1,1 составит:

Нв=2*Н= 1,1*145=159,5 мм.вод.ст.

Принимаем к установке вентилятор ВD-12 с числом оборотов n=730 об/мин и КПД ?=0,8

Мощность требуемого для привода дымососа или дутьевого вентилятора определяем по формуле:

, кВт

где -коэффициент запаса мощности электродвигатель, принимаем равным 1,1;

Q и Н- соответственно производительность дымососа или вентилятора и создаваемое ими давление, м3/с и кПа;

?-экстлуатоционный к.п.д. дымососа или вентилятора.

Дымовая труба

Принимаем к установке одну дымовую трубу на все котельные агрегаты. Высоту её определяем в соответствии с едиными санитарными нормами по таблице 6.7 [7].

Расчёт конструктивных характеристик дымовой трубы будем производить по методике изложенной в п. 6.4. [7].

Принимаем высоту дымовой трубы для многозольного топлива равной 60 м.

Количество дымовых газов, проходящих, через дымовую трубу определяем по формуле:

Vд=Вр[Vг0+(бд.т.-1) Vв0] ,

где Vг0=N0N2+ VRO2+ VH2O0=3,328+0,774+0,4669=4,569 м3/кг

=140- температура дымовых газов перед дымовой трубой.

Vд=4,55(4,569+(1,45-1)*4,2)=45,5 м3/с

Принимаем скорость выхода газов из трубы равной 15 м/с.

Найдём диаметр устья дымовой трубы:

=

Принимаем диаметр устья =2м.

Уточнённая скорость истечения газов составит 14,5 м/с.

Диаметр основания дымовой трубы в свету составит

где i- средний уклон внутренних стенок трубы, принимаем его равным 0,02.

Принимаем к установке коническую железобетонную трубу, высотой 60м.



4. Компоновка паровых промышленных котельных

Компоновка тепломеханического оборудования котельной, т.е. взаиморасположение его должна удовлетворять главным условиям:

· Обеспечить надёжность и удобство эксплуатации оборудования;