Краткое описание схемы
Содержание
1. Исходные данные для курсового проекта | |
2. Расчет тепловой схемы котельной | |
3. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования котельной | |
4. Химводоподготовка | |
5. Аэродинамический расчет котельной установки. Выбор тягодутьевого оборудования | |
6.Расчет диаметров трубопровода | |
7.Защита окружающей среды. 8.Технико - экономические показатели котельной |
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект предназначен для практического закрепления знаний студентов по устройству и выбору основного и вспомогательного оборудования котельной. К расчету предлагается тепловая схема паровой производственно-отопительной котельной с закрытой (без разбора сетевой воды) системой теплоснабжения. Задаются: максимальные тепловые нагрузки на теплоснабжение (отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию) и на производственное пароснабжение. Выбранное на основании расчетов оборудование размещается в здании котельной в соответствии со строительными и санитарными нормами.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Руководителем проекта задаются следующие величины:
1) = 9 МВт– максимальная тепловая нагрузка: на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт;
2) =5,5 кг/с– расход пара, отпускаемого на производство, кг/с;
3) g =0,5– доля возврата конденсата с производства от ;
4) =1,15,
=0,6 и
=0,12– давление пара на производство, на теплофикацию и деаэрацию, МПа;
5) =105 и
=70– температуры прямой и обратной сетевой воды (на выходе и входе в котельную), °С;
6) =20 °С
7) =70 – температура конденсата, возвращаемого с производства,°С.
8) υух=155°С
9) =1,4 МПа
В качестве основного оборудования в котельной предполагается использовать котлы, тепловой расчет которых был проведен в курсовой работе по дисциплине «Теплогенерирующие установки». Из этого расчета необходимо взять следующие данные: марка котла; используемое топливо, В – расход топлива, кг/с; тип топки; D – паропроизводительность котла, кг/с; – давление насыщенного пара в барабане котла, МПа; υух– температура уходящих газов, °С;
– температура холодного воздуха (подсасываемого в котел и идущего на горение), °С; tпв– температура питательной воды, °С;
т и
ух – коэффициенты расхода воздуха в топке и в уходящих газах; объемы воздуха, подаваемого на горение, и объемы продуктов сгорания. При сжигании твердого топлива задаются типы топливоподачи и золошлакоудаления, которые чертятся на компоновочных чертежах котельной. Для газа в пояснительной записке необходимо представить схемы: ГРП, разводки газа по котлам.
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ
Краткое описание схемы.
Тепловая схема котельной показывает взаимосвязь теплового оборудования и позволяет последовательно произвести её расчет.
Паровой котел 1 вырабатывает сухой насыщенный пар. Пар направляется в паровую гребенку 2, откуда через редукционные устройства (РУ) поступает к потребителям: на производство 3, на собственные нужды 5 и на теплоснабжение 6. После РУ 6 пар идет на паровой теплообменник 7 (ПСВ), где конденсируется, нагревая сетевую воду; конденсат охлаждается в охладителе конденсата 8 (ОК). Обратная сетевая вода с температурой t2 из тепловой сети входит в котельную и через грязевик (фильтр) 11 сетевым насосом 10 подается в теплообменники 8 и 7 и направляется в теплосеть с температурой t1. Конденсат 16 из охладителя конденсата 8 направляется в конденсатный бак 19. Туда же приходит конденсат с производства 15 и из теплообменников собственных нужд 17 (из теплообменников подогрева сырой 27 и химически обработанной воды 31). Из конденсатного бака 18 конденсатным насосом 19 он подается в головку деаэратора питательной воды 32. Потери воды в цикле котельной в виде пара, продувочной и сетевой воды восполняются химически очищенной водой, получаемой за счет обработки исходной сырой воды.
Сырая вода подается насосом 21 через теплообменники 22 и 27 (и частично в барботажный бак 23), где подогревается до 30 – 35 °С и идет на химическую водоподготовительную установку (ВПУ) 28.
Вода непрерывной продувки (н.пр.) проходит дроссельное устройство 25, где ее давление снижается от давления в барабане котла РБ до давления РД (около 0,13 МПа). Вода становится перегретой и направляется в расширитель
Рис. 3.1. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами
непрерывной продувки (РНП), где часть ее преобразуется в пар (0,15 – 0,18 от расхода продувочной воды), который поступает в деаэратор питательной воды. Оставшаяся в РНП шламовая вода используется для подогрева сырой воды в водоводяном теплообменнике 24 и поступает в барботер 25 (бак нижних точек). Туда же подается и периодическая продувка (п.пр.) с температурой кипения в паровом котле: для ее охлаждения до допустимой для слива в канализацию 26 температуры 50 °С в барботер подается часть сырой воды с температурой 5 °С.
Химически очищенная вода после ВПУ подогревается в теплообменниках 29 и 31 до температуры 60–80 °С, а затем направляется в деаэраторы. В деаэраторах вода подогревается паром до температуры кипения и при ней выдерживается 20–30 минут, причем из воды выходят растворенные газы. Теплообменник 29 устанавливается для охлаждения подпиточной воды и предотвращения ее вскипания на всасе подпиточного насоса 13.
Деаэрированная (обескислороженная) питательная вода поступает к питательному насосу 33 ичерез обратный клапан 34 и водяной экономайзер (ВЭК) подается в паровой котел 1. Для предотвращения кавитации в питательном насосе деаэратор 32 либо устанавливается на высоте не менее 6 м, либо питательная вода, выходящая из деаэратора, охлаждается в теплообменнике перед питательными насосами, как это делается с подпиточной водой, охлаждаемой в теплообменнике 29.
В тепловой схеме обязательно предусматриваются коммерческие узлы учета (на основе счетчиков, измерительных диафрагм и т.д.), по которым проводят расчеты с другими организациями: расход пара на производство 4; расходы воды сырой 20, подпиточной 14, обратной 12 и прямой 9 сетевой воды. РК 1 и РК 2 – редукционные клапана.
Если расход подпиточной воды менее 5 т/ч, то отдельный деаэратор подпиточной воды не ставится. Его следует убрать из схемы и соединить точки (а и б) и (в и г).
Тепловая схема котельной приводится в записке после расчета потерь сетевой воды. Поясняющие расчетные схемы и графики представляются в соответствующих разделах. При выполнении тепловой схемы следует руководствоваться ГОСТ 21.403-80 «Обозначения условные графические в схемах. Оборудование энергетическое».
Расчет тепловой схемы можно вести в такой последовательности:
рассчитываются производительность котельной, паровой подогреватель 7 и охладитель конденсата ПСВ ОК 8 сетевой воды, конденсатный бак 15, затем теплообменники 23, 24, 25, 27, , теплообменник 29, теплообменник 31 и деаэратор 32 .
Выписать из справочника [11, табл. 1] теплофизических свойств воды и водяного пара на линии насыщения. Она составляется на основании заданных или принимаемых давлений пара: Рб – идущего из котлов, Рп – на производство, Рт – на теплоснабжение, Рд – на собственные нужды (в основном на деаэрацию).
Характеристики пара и воды на линии насыщения
Давление, МПа | Температура насыщения, t = ts,°С | Удельный объем воды ![]() | Удельный объем пара ![]() | Энтальпия воды ![]() | Энтальпия пара ![]() | Теплота парообразования r, кДж/кг |
Рб =1,4 МПа | 195,04 | 0,0011489 | 0,14072 | 830,1 | 2788,4 | 1958,3 |
Рп = 1,15 МПа | 186,01 | 0,0011358 | 0,170295 | 789,75 | 2781,9 | 1992,15 |
Рт= 0,6 МПа | 158,84 | 0,0011009 | 0,31556 | 670,4 | 2756,4 | 2086,0 |
Рд =0,12 МПа | 104,32 | 0,0010472 | 1,37366 | 437,35 | 2682,98 | 2239,36 |
Рис.2 Схема блока сетевых подогревателей
1) Уравнение теплового баланса для пары теплообменных аппаратов для подогрева сетевой воды:
Считаем расход пара на подогрев сетевой воды:
.
iок=ср(t2+10) =80*4.19=335,2 кДж/кг
2)Из уравнения теплового баланса определяем расход сетевой воды:
.
3) .
4) По найденному суммарному расходу пара предварительно определим число котлов nк=Dк/D, где Dк и D – паропроизводительность котельной и одного котла.
nк= Отсюда принимаем ,что у нас 3 котла.
5) Потери воды в теплосети составляют, кг/с:
=0,02*61,37=1,227 кг/с.
< 5
что подпиточную воду берут из деаэратора питательной воды
=> 1 деаэратор.
6) а) потери конденсата на производстве, кг/с,
кг/с;
б) потери конденсата в цикле котельной установки, кг/с,
=0,03*10,164=0,305 кг/с;
где Dп и g – расход пара на производство и доля конденсата, возвращаемого с производства;
в) потери воды из котла с непрерывной продувкой, кг/с,
=0,01*3*10,164=0,304 кг/с .
где – процент непрерывной продувки, принимается от 2 до 5 %
7) Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки (РНП), рассчитывается по тепловому балансу, кг/с,
кг/с .
Рис. 3 Принципиальная схема расширителя непрерывной продувки
8) Расход шламовой воды на выходе из расширителя непрерывной продувки, кг/с:
пр =
пр –
пр =0,304-0,053=0,251 кг/с.
10) Все потери воды должны быть восполнены химически очищенной водой, кг/с:
=2,75+1,227+0,305+0,304=4,586 кг/с.
11)На ВПУ воды подается немного больше, кг/с:
=1,25*4,586=5,733 кг/с.
Поток сырой воды подогревается шламовой водой из РНП
Рис.4 Расчетная схема теплообменника охладителя непрерывной продувки (подогревателя сырой воды)
Находим температуру сырой воды на выходе из охладителя:
°С
12) Расчет парового подогревателя сырой воды.
Рис.5. Расчетная схема парового подогревателя сырой воды
Уравнение теплового баланса:
Dс.в∙(i"б - i'д )= Gc.в.∙ср∙(t"с.в. – t'с.в);
Расход пара на этот нагреватель будет равен:
=
.
13) Расчет деаэратора подпиточной воды.
Рис. 6 Расчетная схема деаэратора подпиточной воды теплосети
Находим Расход пара на деаэрацию:
.
tх.о.в= tsд - 20= 104,326 – 20 = 84,326 ºС – температура химически очищенной воды после теплообменника.
Gх.о.в1=GПодп-DД1=1,227-0,04=1,184 кг/с
14) Расчет охладителя подпиточной деаэрированной воды.
Рис. 6. Расчетная схема теплообменника – охладителя подпиточной воды для тепловой сети
Уравнение теплового баланса запишется в виде:
Из уравнения теплового баланса найдем температуру подпиточной воды, ºС:
ºС .
15) Расчет подогревателя химически обработанной воды.
Химически очищенную воду перед питательным деаэратором подогревают в теплообменнике 31 (рис.7)
Рис.7. Расчетная схема подогревателя химически очищенной воды
16) Gх.о.в2 = Gх.о.в
17) расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе, кг/с:
=
кг/с.
18) Расчет конденсатного бака.
Рис.8. Расчетная схема конденсатного бака
Материальный баланс:
=0,5*5,5+0,236+0,453+3,74=7,179 кг/с.
19) Из баланса энергии найдем температуру конденсата на выходе из конденсатного бака, ºС
ºС .
20) Расчет деаэратора питательной воды.
Рис.9. Расчетная схема деаэратора питательной воды
Расход пара, кг/с:
кг/с
21)Уточненный расход пара на собственные нужды, кг/с:
=0,0432+0,475+0,236+0,453=1,2070 кг/с .
22) . Уточненная паропроизводительность котельной, кг/с:
=5,5+3,74+1,2070=10,45 кг/с.
23) Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:
=
< 3%
Невязка в пределах допустимого значения, а значит, исправление расчётов не требуется.