Проектирование автоматизированной котельной
Выбор количества и типоразмера котлов для автоматизированной котельной. Описание тепловой схемы котельной. Выбор вспомогательного оборудования. Выбор сетевых, подпиточных, котловых и рециркуляционного насосов. Расчет и подбор тягодутьевого оборудования.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.07.2013 |
| Размер файла | 1,4 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Задание
- 1. Выбор количества и типоразмера котлов
- 2. Описание тепловой схемы котельной
- 3. Расчет тепловой схемы котельной
- 4. Выбор вспомогательного оборудования
- 4.1 Выбор насосов
- 4.1.1 Выбор сетевых насосов
- 4.1.2 Выбор подпиточных насосов
- 4.1.3 Выбор котловых насосов
- 4.1.4 Выбор рециркуляционного насоса
- 4.2 Выбор теплообменников
- 5. Расчет и подбор тягодутьевого оборудования
- 5.1 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата
- 5.1.1 Выбор коэффициента избытка воздуха
- 5.1.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
- 5.1.3 Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате
- 5.1.4 Расчет количества топлива, сжигаемого в котельном агрегате
- Список использованных источников
Задание
Тема контрольной работы: Проектирование автоматизированной котельной по следующим исходным данным:
1. Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию - 0,9 МВт, на ГВС - 0,25 МВт.
2. Местоположение - г. Нижний Новгород.
3. Параметры теплоносителя: 95 /70°С.
4. Вид топлива - природный газ.
5. Низшая теплота сгорания топлива - 35 800 кДж/м3.
Выбрать количество и типоразмеры котлов по заданным тепловым нагрузкам; рассчитать тепловую схему котельной; подобрать основное оборудование котельной.
1. Выбор количества и типоразмера котлов
Согласно СНиП 23-01-99 "Строительная климатология" [1] температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для г. Нижний Новгород составляет tо = - 31°С, температура воздуха наиболее холодного месяца обеспеченностью 0,94 tнв = - 17°С. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период: tср. = - 3,2°С согласно [1] для г. Нижнего Новгорода.
Расчетная температура внутри отапливаемых помещений принимается tв = +20°С при наружной температуре воздуха для проектирования отопления tо < - 30°С. Определяем коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:
(1)
В соответствии со СНиП II-35-76 "Котельные установки" [2], расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей, требующихся потребителям отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме.
При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.
Рассчитываем максимальную расчетную мощность котельной:
(2)
где - коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной. Принимаем .
Определяем мощность котельной при температуре наиболее холодного месяца:
(3)
Количество котлов, устанавливаемых в котельной:
(4)
Предварительно принимаем 4 котла.
Мощность одного котла в таком случае будет равна:
котельная котел насос тягодутьевой
(5)
По условиям надежности количество котлов, устанавливаемых в котельной, должно быть таким, чтобы при выходе из строя одного из котлов (наиболее мощного) оставшиеся обеспечили расчетную тепловую нагрузку котельной при среднем температуре наиболее холодного месяца.
При летнем режиме для обеспечения горячего водоснабжения потребителей достаточно одного котла, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла.
Для обеспечения требуемой тепловой нагрузки принимаем к установке четыре котла КВа-0,3.
Котлы отопительные жаротрубные КВа-0,3 предназначены для применения в составе отопительных систем, котельных для теплоснабжения по закрытой схеме и горячего водоснабжения промышленных, жилых и общественных зданий при использовании в качестве горючего природный газ или дизельное топливо.
Таблица 1. Характеристики котла КВа-0,3.
|
Тип котла |
водогрейный жаротрубный |
|
|
Номинальная тепловая мощность, МВт |
0,3 |
|
|
Отапливаемая площадь, м2 |
3000 |
|
|
Масса котла, кг, не более |
810 |
|
|
Вид топлива |
природный газ / жидкое топливо |
|
|
КПД, %, не менее |
92 |
|
|
Газогорелочное устройство |
ГБГ 15/32 |
|
|
Температура уходящих газов, С° |
160-180 |
|
|
СО, мг/м3, не более |
130 |
|
|
NOx, мг/м3, не более |
120 |
|
|
Разрежение за котлом, Па |
40±20 |
|
|
Номинальное давление в топке, Па |
210±20 |
|
|
Массовый расход уходящих газов, кг/ч, мах/мin |
514,4/257,2 |
|
|
Класс котла |
II |
|
|
Давление воды кгс/см2 |
6 |
|
|
Тмах, С° |
95 |
|
|
Тмin, С° |
70 |
|
|
Диапазон регулятора температуры воды, С° |
70-95 |
|
|
Объем воды, л |
260 |
|
|
Напряжение, В/Гц |
220/50 |
|
|
Установленная электрическая мощность, кВт |
0,6 |
|
|
Срок службы, лет |
10 |
|
|
Масса, кг |
810 |
|
|
Диаметр топки, мм |
540 |
|
|
Длина топки, мм |
1350 |
|
|
Объем топки, м3 |
0,3 |
Рис. 1 - Внешний вид котла КВа-0,3.
2. Описание тепловой схемы котельной
Принципиальная тепловая схема котельной приведена на рисунке 2.
Рис. 2 - Принципиальная тепловая схема автоматизированной котельной:
1 - водогрейный котел; 2 - сетевые насосы; 3 - подпиточные насосы; 4 - котловые насосы; 5 - рециркуляционный насос; 6 - калорифер; 7 - подогреватель сетевой воды; 8 - клапан подпитки сети; 9 - клапан подпитки котлов; 10 - клапан сброса воды; 11 - регулирующий клапан калорифера; 12 - регулирующий клапан подогревателя сетевой воды; ТЕ - датчик температуры; РЕ-датчик давления.
Сетевая вода из обратного трубопровода Т2 подается сетевым насосом 2 в подогреватель сетевой воды 7, в котором нагревается водой из котлов и подается в тепловую сеть. Регулирование отпуска теплоты осуществляется автоматическим клапаном 12.
Регулировка температуры сетевой воды при изменении температуры наружного воздуха осуществляется методом качественного регулирования, который заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя, подаваемого в сеть, при неизменном расходе.
Температура воды на входе в котел должна быть выше точки росы дымовых газов, чтобы не было конденсации водяного пара в конвективных пучках котла. При сжигании природного газа подаваемую в котлы воду нагревают до 70°С путем подмеса нагретой воды (95°С) в питающий трубопровод рециркуляционным насосом 5.
Циркуляцию воды в контуре котлов обеспечивают котловые насосы 4.
Потери теплоносителя в котлах и тепловой сети восполняются предварительно очищенной водой при помощи подпиточных насосов 3. Регулирование объема подпитки осуществляется клапаном подпитки сети 8 и клапаном подпитки котлов 9.
Отопление помещения котельной осуществляется калорифером 6.
3. Расчет тепловой схемы котельной
В общем случае основной целью расчёта тепловой схемы являются:
- определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,
- определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,
- определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).
Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для 4-х характерных режимов с соответствующей наружного воздуха в г. Нижний Новгород для характерных режимов определяются по СНиП 23-01-99 "Строительная климатология" [1]:
1. максимально-зимнего (-31°С),
2. средней температуры наиболее холодного месяца (-17°С),
3. средней температуры за отопительный период (-3,2°С),
4. летнего.
Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяем:
Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию:
(6)
где - расчетная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию ,
- расчетная температура внутри помещений, принимается +20°С,
- температура наружного воздуха, [1]°С,
- температура наружного воздуха при максимально-зимнем режиме, [1]°С.
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:
(7)
Мощность котельной с учетом собственных нужд котельной:
(8)
Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе:
(9)
где - расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С.
Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе:
(10)
где - расчетная температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С.
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:
(11)
где - тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;
, - температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,
- теплоемкость воды.
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:
(12)
где - тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;
Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:
(13)
Определяем расход воды через котлы:
(14)
где - температуры на выходе и входе из котельного агрегата в максимально-зимнем режиме, °С. ;
Рассчитываем температуру воды на выходе из котельного агрегата для основных режимов работы, предполагая, что температура на входе поддерживается постоянной :
(15)
Расход воды на собственные нужды котельной:
(16)
Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети", принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.
(17)
Где - объем воды в системе теплоснабжения, м3.
(18)
Где - удельный объем воды в системе, м3/МВт. Для закрытых систем =65 м3/МВт;
- тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт;
- тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.
Расход воды через подогреватель сетевой воды:
(19)
где - температуры воды на входе и выходе из подогревателя сетевой воды. Принимаем ;
Расход воды через рециркуляционную перемычку:
(20)
Расход воды через перемычку:
(21)
Расчет тепловой схемы для всех режимов сведен в таблицу 2.
Таблица 2. Расчет тепловой схемы.
|
№ п/п |
Наименование величин |
Режимы |
||||
|
максимально-зимний |
средняя температура наиболее холодного месяца |
средняя температура за отопительный период |
летний |
|||
|
1 |
Температура наружного воздуха tн. в.,°С |
-31 |
-17 |
-3,2 |
- |
|
|
2 |
Температура внутри отапливаемых помещений tв. н.,°С |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
3 |
Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо. в., МВт |
0,90 |
0,65 |
0,41 |
0,00 |
|
|
4 |
Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг. в., МВт |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|
|
5 |
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию б |
1,00 |
0,73 |
0,45 |
- |
|
|
6 |
Коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной Кс. н. |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
|
|
7 |
Тепловая нагрузка котельной Qк. у., МВт |
1,17 |
0,74 |
0,44 |
0,26 |
|
|
8 |
Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе t1,°С |
90 |
74 |
70 |
70 |
|
|
9 |
Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе t2,°С |
60 |
56 |
59 |
20 |
|
|
10 |
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо. в., т/ч |
25,80 |
30,96 |
30,96 |
- |
|
|
11 |
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг. в., т/ч |
7,17 |
11,85 |
18,91 |
4,30 |
|
|
12 |
Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс., т/ч |
32,97 |
42,81 |
49,87 |
4,30 |
|
|
13 |
Расход воды через котлы Gк, т/ч |
40,25 |
||||
|
14 |
Температура воды на выходе из котельного агрегата , при =70°С |
95 |
86 |
79 |
76 |
|
|
15 |
Расход воды на собственные нужды котельной Gс. н. |
0,79 |
1,25 |
2,10 |
3,56 |
|
|
16 |
Расход воды на линии рециркуляции =70°С=const Gрц., т/ч |
16,10 |
18,70 |
22,03 |
36,22 |
|
|
17 |
Расход воды по перемычке Gпм., т/ч |
4,71 |
16,52 |
22,57 |
0,43 |
|
|
18 |
Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3 |
74,75 |
||||
|
19 |
Расход подпиточной воды Gподп, т/ч |
0,56 |
||||
|
20 |
Расход исходной воды Gисх, т/ч |
0,67 |
||||
|
21 |
Температура на входе в подогреватель сетевой воды, |
95 |
89 |
85 |
85 |
|
|
22 |
Температура на выходе из подогревателя сетевой воды, |
70 |
66 |
69 |
30 |
|
|
23 |
Расход воды через подогреватель сетевой воды Gпсв, т/ч |
39,56 |
49,11 |
60,32 |
38,70 |
4. Выбор вспомогательного оборудования
4.1 Выбор насосов
Для упрощения расчетов в данной контрольной работе насосы выбираем по расходу воды без учета напора. Производительность насоса подбирается с учетом коэффициента запаса .
В проектируемой котельной используем насосы с электроприводом. В соответствии со СНиП II-35-76 "Котельные установки" [2], при использовании насосов с электроприводом, они должны быть подключены к двум независимым источникам электроснабжения. Число и производительность насосов выбираются с таким расчетом, чтобы в случае остановки наибольшего по производительности насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в необходимых количествах.
4.1.1 Выбор сетевых насосов
Сетевые насосы предназначены для обеспечения циркуляции теплоносителя в тепловой сети. Сетевые насосы устанавливаются на выходе из котельной в обратной линии тепловой сети перед подогревателями, так как температура сетевой воды в данной точке не превышает 70°С.
Количество устанавливаемых насосов и их единичная производительность определяется, исходя из условий обеспечения наиболее экономичной их работы в течении года. Для достижения необходимой надежности снабжения водой котлов должно приниматься не менее двух сетевых насосов. Суммарная производительность сетевых насосов в котельной должна быть такой, чтобы при выходе из любого насоса оставшиеся обеспечивали подачу максимального расчетного расхода сетевой воды.
Расход одного насоса:
(22)
где - максимальный расход сетевой воды, т/ч.
В качестве сетевых применяем два одноступенчатых центробежных насоса типа "ин-лайн" GRUNDFOS TP 100-60/4. Противолежащие всасывающий и напорный патрубки позволяют выполнить монтаж на трубе или на бетонном фундаменте. Необслуживаемое торцевое уплотнение из коррозионно-стойкого материала.
Один насос является основным, второй - резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 3.
Таблица 3. - Технические характеристики насоса GRUNDFOS TP 100-60/4.
|
Материал корпуса |
Чугун |
|
|
Материал рабочих колес и промежуточных камер |
Нержавеющая сталь |
|
|
Привод насоса |
Трехфазный асинхронный электродвигатель |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
0.140°C |
|
|
Текущий рассчитанный расход |
55 м3/ч |
|
|
Общий гидростатический напор насоса |
5,1 м |
|
|
Тип электродвигателя |
90SB |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
1,1 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
380 В |
|
|
Номинальный ток |
4,65 A |
|
|
Максимальное рабочее давление |
6 бар. |
|
|
Диапазон температур окружающей среды |
0.60°C |
|
|
Класс защиты |
IP55 |
|
|
Вес нетто |
50,5 кг |
|
|
Полный вес |
53,5 кг |
4.1.2 Выбор подпиточных насосов
Подпиточные насосы служат для подачи чистой воды на подпитку тепловой сети и оборудования котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимальной потребности в подпиточной воде (Gподп).
Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:
|
(23) |
Для питания котельной выбираем два циркуляционных насоса GRUNDFOS GD 30. Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 4.
Таблица 4. - Технические характеристики насоса GRUNDFOS GD 30.
|
Материал корпуса |
Чугун GG 20 |
|
|
Рабочее колесо |
Ryton/GG 20 |
|
|
Диапазон температур окружающей среды |
0.40°C |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
+15.120°C |
|
|
Максимальное рабочее давление |
10 бар |
|
|
Текущий рассчитанный расход |
1,2 м3/ч |
|
|
Общий гидростатический напор насоса |
0,57 м |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
0,06 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
1~230В или 3~380В |
|
|
Класс защиты |
IP44 |
|
|
Полный вес |
5 кг |
4.1.3 Выбор котловых насосов
Котловые насосы предназначены для поддержания циркуляции теплоносителя в контуре котлов. Количество и подача питательных насосов выбирается так, чтобы в случае остановки самого мощного насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в количестве, необходимом для питания всех рабочих паровых котлов.
Расчетный расход воды через котловой насос:
(24)
Для питания котлов выбираем два одноступенчатых циркуляционных насоса GRUNDFOS TР 80-240/2. Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 5.
Таблица 5. - Технические характеристики насоса GRUNDFOS TР 80-240/2.
|
Материал корпуса |
Чугун |
|
|
Материал рабочих колес и промежуточных камер |
Чугун |
|
|
Привод насоса |
Трехфазный асинхронный электродвигатель |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
0.140°C |
|
|
Номинальный расход |
68 м3/ч |
|
|
Номинальный напор насоса |
20,2 м |
|
|
Тип электродвигателя |
132SC |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
5,5 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
380 В |
|
|
Номинальный ток |
11,2 A |
|
|
Максимальное рабочее давление |
16 бар. |
|
|
Диапазон температур окружающей среды |
0.60°C |
|
|
Класс защиты |
IP55 |
|
|
Вес нетто |
93 кг |
|
|
Полный вес |
105 кг |
4.1.4 Выбор рециркуляционного насоса
Рециркуляционный насос служит для поддержания температуры питательной воды на входе в котел не ниже 70°C путем подмешивания в обратную линию нагретой воды из котла.
Расход насоса:
(25)
В котельной устанавливаем два рециркуляционных насоса GRUNDFOS TP 80-120/2, один из которых является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 6.
Таблица 6. - Технические характеристики насоса GRUNDFOS TР 80-240/2.
|
Материал корпуса |
Чугун |
|
|
Материал рабочих колес и промежуточных камер |
Нержавеющая сталь |
|
|
Привод насоса |
Трехфазный асинхронный электродвигатель |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
0.140°C |
|
|
Номинальный расход |
40 м3/ч |
|
|
Номинальный напор насоса |
8,3 м |
|
|
Тип электродвигателя |
90SB |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
1,5 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
380 В |
|
|
Номинальный ток |
3,15 A |
|
|
Максимальное рабочее давление |
6 бар. |
|
|
Диапазон температур окружающей среды |
0.60°C |
|
|
Класс защиты |
IP55 |
|
|
Вес нетто |
42 кг |
|
|
Полный вес |
43 кг |
4.2 Выбор теплообменников
Выбор теплообменников производится на основании теплового расчета установки. На практике обычно выполняются только проверочные расчеты для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников для заданных расчетных условий.
Поверхности нагрева серийно изготавливаемых теплообменников должны быть несколько больше требуемых по расчету, то есть выбираться с запасом. Выбор ведется по теплопроизводительности и площади поверхности нагрева.
Теплопроизводительность теплообменника, т.е. количество передаваемой теплоты, определяется из уравнения теплового баланса.
Для водоводяного теплообменника:
(26)
где - теплоемкость воды;
- расход греющей и нагреваемой воды, кг/с.
Площадь поверхности нагрева теплообменника определяется по формуле:
(27)
где Q - количество передаваемой теплоты, кВт;
К - коэффициент теплопередачи, принимаем К=5 кВт/м2·°С;
t', t" - температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С;
- коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения, принимаем ;
- среднелогарифмический температурный напор:
(28)
где - большая и меньшая разности температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника,°С.
Результаты расчета параметров Q и F для подогревателя сетевой воды сведены в таблицу 7.
Таблица 7. - Расчет основных параметров подогревателя сетевой воды.
|
Температура греющей среды на входе t'псв,°С |
95 |
|
|
Температура греющей среды на выходе t"псв,°С |
70 |
|
|
Температура нагреваемой среды на входе в тепловую сеть t2,°С |
90 |
|
|
Температура нагреваемой среды на выходе из тепловой сети t1,°С |
60 |
|
|
Расход нагреваемой среды Gс, кг/с |
9,16 |
|
|
Среднелогарифмический температурный напор ?t,°С |
7,21 |
|
|
Коэффициент теплопередачи К, кВт/м2·°С |
5 |
|
|
Теплопроизводительность Q, кВт |
1152 |
|
|
Площадь поверхности теплообмена F, м2 |
32,59 |
Для установки в котельной выбираем разборные теплообменники пластинчатого типа, как наиболее эффективные. Пластинчатые теплообменники применяются для теплообмена между различными жидкими и газообразными средами. Кроме высокого коэффициента теплопередачи достоинствами разборных пластинчатых теплообменников являются удобство обслуживания, возможность изменения мощности, компактность и устойчивость к вибрации.
Устройство разборного пластинчатого теплообменника показано на рисунке 3.
Рис. 3 - Устройство разборного пластинчатого теплообменника: 1 - неподвижная плита с присоединительными патрубками; 2 - верхняя направляющая; 3 - нижняя направляющая; 4 - задняя прижимная плита; 5 - теплообменные пластины с уплотнительными прокладками; 6 - комплект резьбовых шпилек; 7 - задняя стойка.
Принимаю к установке в качестве подогревателя сетевой воды разборный пластинчатый теплообменник типа НН №42 О/С-16 общепромышленного исполнения, производства ЗАО "Ридан". На случай выхода его из строя для ремонта или замены предусмотрен байпас.
Основные параметры подобранного теплообменника приведены в таблице 8.
Таблица 8. - Технические характеристики теплообменника НН №42 О/С-16.
|
Площадь поверхности теплообмена F, м2 |
35,88 |
|
|
Площадь поверхности теплообмена одной пластины f, м2 |
0,46 |
|
|
Количество пластин n, шт |
78 |
|
|
Теплопроизводительность Q, кВт |
1269 |
|
|
Габаритные размеры ВхШхГ, мм |
1252х1192х1000 |
|
|
Присоединительный диаметр Ду, мм |
150 |
|
|
Масса, кг |
770 |
5. Расчет и подбор тягодутьевого оборудования
5.1 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата
В данной работе предполагаем, что в котлах сжигается метан с низшей теплотой сгорания 35800 кДж/.
5.1.1 Выбор коэффициента избытка воздуха
Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 топлива, должно быть несколько большим теоретического, так как при практическом сжигании топлива не все количество теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате недостаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии.
Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке:
(29)
где
- действительный объем воздуха, доданного в топку на 1 топлива.
Коэффициент избытка воздуха в общем случае зависит от вида сжигаемого топлива, его состава, типа горелок, способа подачи воздуха, конструкции топочного устройства и т.д.
Для сжигания природного газа обычно принимают .
Для используемой горелки принимаем .
5.1.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания 1 природного газа (при =1):
(30)
Теоретический объем продуктов сгорания при сгорании 1 природного газа:
Теоретический объем азота в продуктах сгорания:
(31)
Теоретический объем водяного пара в продуктах сгорания:
(32)
Теоретический объем трехатомных газов в продуктах сгорания:
(33)
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:
(34)
Энтальпия теоретического объема воздуха:
(35)
Энтальпия продуктов сгорания:
(36)
где - энтальпия золы, при сжигании природного газа не учитывается;
- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах.
5.1.3 Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате
Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяется расход топлива и вычисляется коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата.
В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (вода) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.
Уравнение теплового баланса для установившегося теплового состояния агрегата:
(37)
Или
(38)
где - располагаемая теплота,;
- полезно использованная теплота,;
- суммарные потери,;
- потери теплоты с уходящими газами,;
- потери теплоты от химического недожога,;
- потери теплоты от механической неполноты сгорания,;
- потери теплоты в окружающую среду,;
- потери теплоты с физической теплотой шлаков.
Левая приходная часть уравнения теплового баланса (38) является суммой следующих величин:
(39)
где - теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 топлива; эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата;
- теплота, вносимая с паром для распыления мазута (форсуночный пар);
- физическая теплота 1 топлива.
Т.к. предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то формула (39) принимает вид:
(40)
(41)
где - энтальпия 1 воздуха, кДж/.
Тогда
Коэффициентом полезного действия водогрейного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку горячей воды, к располагаемой теплоте котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто). По разности выработанной и отпущенной теплоты определяется расход на собственные нужды.
В итоге КПД-брутто котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто - коммерческую экономичность. КПД-брутто котельного агрегата определяется по уравнению прямого баланса:
(42)
где - количество полезно используемой теплоты, кДж/;
- располагаемая теплота, кДж/.
То же по уравнению обратного баланса:
(43)
где - относительные потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от наружного охлаждения.
Относительные потери теплоты с уходящими газами определяются по формуле:
(44)
где - энтальпия холодного воздуха:
- потери теплоты от механической неполноты сгорания (учитывается только при сжигании твердого и жидкого топлива), %
Потери теплоты в окружающую среду определяются по графику на рис. 8.1 [11] =3%.
Потери теплоты от химического недожога определяются по таблице 3.1 [5] =0,5%. КПД-брутто котельного агрегата:
(45)
5.1.4 Расчет количества топлива, сжигаемого в котельном агрегате
Общий расчет топлива, подаваемого в топку котельного агрегата:
(46)
где - полезная мощность котла:
(47)
где - расход воды через котельный агрегат, кг/с;
- энтальпия горячей и холодной воды (на выходе и входе водогрейного котла) [12], кДж/кг
Таким образом,
Список использованных источников
1. Строительная климатология. СНиП 23-01-99.
2. Котельные установки. СНиП II-35-76.
3. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. ТСН 23-341-2002 Рязанской области Администрация Рязанской области г. Рязань - 2002.
4. Тепловые сети. СНиП 2.04.07-86.
5. Тепловой расчет котельных установок. Методические указания для выполнения расчетной работы №1. Мордовский государственный университет им. Н.П. Орагева. Саранск, 2005.
6. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. Для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989.
7. Выбор и расчет теплообменников. Учебное пособие. Пензенский государственный университет. Пенза, 2001.
8. Роддатис К.Ф. Котельные установки. Учебное пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. - М.: "Энергия", 1977.
9. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
10. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные котельные 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1984.
11. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных.Л.Я. Порецкий, Р.Р. Рыбаков, Е.Б. Столпнер и др. - 2-е изд., перераб. и доб. - Л.: Недра, 1988.
12. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98 - М.: Издательство МЭИ. 1999.
13. Сайт компании "Виссманн" www.viessmann.ru
14. Сайт компании "Grundfos" www.grundfos.ru
15. Сайт компании "Ридан" www.ridan.ru
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет тепловой схемы отопительной котельной. Гидравлический расчет трубопроводов котельной, подбор котлов. Выбор способа водоподготовки. Расчет насосного оборудования. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котельной. Расчет взрывных клапанов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.05.2017Cоставление тепловой схемы котельной. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата. Технико-экономическая реконструкция котельной с установкой котлов КВ-Рм-1 и перехода на местные виды топлива.
дипломная работа [539,5 K], добавлен 20.04.2014Построение температурного графика отпуска тепловой энергии потребителям. Подбор насосного оборудования. Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию. Подбор котлов и газового оборудования. Расчет тепловой схемы котельной. Такелажные и монтажные работы.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 20.03.2017Разработка тепловой схемы производственно-отопительной котельной. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования. Составление схемы трубопроводов и компоновка оборудования. Основные принципы автоматизации котельного агрегата паровой котельной.
дипломная работа [293,3 K], добавлен 24.10.2012Инженерная характеристика района размещения объекта теплоснабжения. Составление и расчёт тепловой схемы котельной, выбор основного и вспомогательного оборудования. Описание тепловой схемы котельной с водогрейными котлами, работающими на жидком топливе.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 17.06.2017Расчёт тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение, количества работающих котлов, диаметров трубопроводов. Выбор котлоагрегатов, сетевого, рециркуляционного и подпиточных насосов. Автоматизация отопительных газовых котельных малой мощности.
дипломная работа [149,4 K], добавлен 15.02.2017Расчет тепловой схемы с водогрейными котлами, его технико-экономическое обоснование. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Порядок водоподготовки. Расчет системы газоснабжения. Автоматизация технологического процесса заданной котельной.
дипломная работа [379,5 K], добавлен 24.07.2015Тепловой расчет подогревателя сетевой воды и охладителя конденсата. Подсчет конденсатного бака. Избрание диаметров трубопроводов. Калькуляция и выбор основного и вспомогательного оборудования котельной. Анализ снабжения водоподготовительной установки.
курсовая работа [531,8 K], добавлен 16.09.2017Выбор количества мест и установки трансформаторной подстанции. Расчет электрических нагрузок потребителей. Подбор насосов и котлов. Расчет тепловой схемы котельной. Экономия при производстве, передаче электроэнергии. Повышение качества системы отопления.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 18.01.2016Техническая цепочка аппаратов котельной Аноф-3. Описание и преимущество котлов серии ДЕ. Расчёт тепловой схемы. Выбор дополнительного оборудования: насосов, тягодутьевых машин, водоподогревателей, деаэратора. Экономический расчёт окупаемости мероприятия.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.12.2013
