Расчет тепловой схемы производственной

Курсовой проект «Расчет и подбор оборудования отопительной котельной»

Устройство и эксплуатация оборудования котельных

 

При сжигании органического топлива химические элементы, входящие в состав топлива, соединяются с кислородом воздуха, выделяют теплоту и образуют продукты сгорания. От продуктов сгорания тепловая энергия передается рабочему телу, которым обычно служит вода, сжатая до давления, выше атмосферного. Для превращения химической энергии топлива в тепло­вую существует комплекс устройств, называемых ко­тельной, или теплогенерирующей установкой.

 Котельной установкой называют комплекс уст­ройств и механизмов, предназначенных для производ­ства тепловой энергии в виде водяного пара или го­рячей воды. Водяной пар используется для технологи­ческих нужд промышленных предприятий и получения электроэнергии, в сельском хозяйстве, а также для нагрева воды, направляемой на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Горячую воду используют для отопления производственных, общественных и жи­лых зданий, а также для коммунально-бытовых нужд населения.

В котельную установку необходимо подать неко­торое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сгорание топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания топлива рабочему телу и удалить продукты сгорания топлива; подать рабочее тело — воду, сжатую до необходимого давления, нагреть эту воду до требуемой температуры или превратить ее в пар, отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу всех элементов уста­новки.

Для осуществления перечисленных процессов ко­тельная установка должна включать в себя: котельный агрегат (паровой или водогрейный котел), хвостовые поверхности нагрева, а также различные дополни­тельные устройства. На рис. 4.1 изображена принци­пиальная схема котельной, работающей на газе или жидком топливе. Производительность котла определя­ется количеством теплоты или пара, получаемого из агрегата. Если теплота передается рабочему телу от продуктов сгорания излучением, поверхности нагрева называют радиационными, а при передаче теплоты со­прикосновением — конвективными.

Радиационные поверхности нагрева размещены в топочной камере и воспринимают теплоту от продуктов сгорания топлива, одновременно защищая стены топки от прямого воздействия излучающей среды. Конвектив­ные поверхности нагрева установлены за топкой, в газоходах котла. К конвективным или хвостовым по­верхностям нагрева также относят водяные экономай­зеры, контактные теплообменники, воздухоподогрева­тели, они предназначены дня снижения потерь тепла с уходящими топочными газами, увеличения КПД котель­ного агрегата или установки и снижения расхода топ­лива.

Рис. 4.1. Принципиальная схема котельной

1 — водопровод; 2 — подогреватель сырой воды; 3 — катионитовый фильтр; 4— колонка деаэратора; 5 — пи­тательный бак деаэратора; 6 — конденсатопровод от потребителей; 7 — конденсатный бак; 8 — конденсат­ный насос; 9 — питательный насос; 10 — водяной эко­номайзер; 11 — барабан котла; 12— опускные трубы фронтового и заднего экранов; 13 — экраны топочной камеры; 14 — фестон; 15 — пароперегреватель; 16 — пароохладитель или регулятор температуры перегрето­го пара; 17— коллектор перегретого пара; 18 — глав­ный запорный вентиль; 19 — главный паропровод и коллектор; 20 — редукционно-охладительная установка; 21 — пар на собственные нужды котельной; 22 — водо­указательное стекло; 23 — предохранительный клапан; 24 — газопровод или мазутопровод; 25 — горелка; 26 — воздуховод забора воздуха; 27 — вентилятор дутье­вой; 28— воздухоподогреватель; 29 — воздуховод наг­ретого воздуха; 30 — подземный газоход «боров»; 31 — дымосос; 32 — дымовая труба; 33 — обмуровка; 34 — арматура; 35 — пар к потребителю.

 

Котельная установка также включает в себя: го­релочные устройства для подачи и подготовки топлива к сжиганию; дутьевой вентилятор для нагнетания воздуха, необходимого для горения топлива; системы шлако- и золоудаления для удаления очаговых остат­ков топлива; дымосос для удаления продуктов сгора­ния; золоуловители, отделяющие золу от дымовых га­зов; дымовую трубу для отвода дымовых газов; обору­дование для химической очистки воды от вредных при­месей и деаэрации; питательные насосы для увеличе­ния давления воды и подачи ее в котельный агрегат.

Все эти устройства размещаются в специальном здании, называемом котельной, включающей в себя ко­тельные установки, а также помещения, для различ­ных вспомогательных служб и мастерских. Котельная пред­ставляет промышленное здание, в котором имеют­ся: устройства для хранения некоторого запаса топ­лива, механизмы для его подготовки к сжиганию и по­дачи в топку; оборудование для хранения, водоочист­ки, по­догрева и перекачки воды для питания котель­ного аг­регата, теплообменников, деаэраторов, баков, пита­тельных, сетевых и других насосов; различные вспо­могательные устройства и машины, предназначен­ные для обеспечения длительной и надежной работы ко­тельных агрегатов, в том числе и приборов, позво­ляющих контролировать ход процессов в котельном аг­регате.

Вне здания котельной обычно располагаются: устройства для приемки, разгрузки и подачи жидкого топлива по емкостям, аппаратам для подогрева, фильтрации и транспорта в котельную; трубопроводы, подводящие газ к котельной, и газорегуляторные пункты (ГРП) для приема, очистки и снижения давле­ния газа перед котлами; склады для хранения мате­риалов и запасных частей, необходимых при эксплуа­тации и ремонтах оборудования котельной; устройства для приемки и преобразования электрической энергии, потребляемой котельной установкой. На территории котельной регламентировано устройство проездов и площадок разного назначения, санитарно-защитной зоны для охраны окружающей среды. Снабжение котель­ной топливом может осуществляться различными путя­ми: по железной дороге, автотранспортом и по трубо­прово­дам.

При использовании жидкого топлива, подаваемого в железнодорожных или автомобильных цистернах, на территории котельной предусмотрены устройства для разгрузки топлива, его слива и хранения. Жидкое топливо из хранилищ перекачивается насосами, подог­ревается для снижения вязкости и фильтруется для освобождения от частиц, засоряющих форсунки.

Газообразное топливо, подведенное к котельной по газопроводу, поступает в газорегуляторный пункт (ГРП) или газорегуляторную установку (ГРУ), где его давление снижается до требуемой величины. Далее топливо поступает в газопровод котельной, откуда к агрегатам и горелкам. Устройства для снижения дав­ления газа перед котельной, магистрали для отвода газа и разводка трубопроводов в котельной должны быть выполнены в соответствии с указаниями «Правил безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора.

Вода, предназначенная для подачи в паровые и водогрейные котлы или тепловые сети, должна удовле­творять ряду технических, санитарных и экономическ­их требований. В случае поступления воды в котель­ную из городского водопровода обработка сводится к ее умягчению и снижению щелочности в специальных фильтрах, а при использовании воды из открытых во­доемов к этому добавляется еще и очистка от взве­шенных веществ. До поступления в устройства для хи­мической очистки вода должна быть нагрета в теп­ло­обменниках. Загрязненный конденсат, возвращаемый от технологических потребителей, также подвергается очистке. Подготовленные тем или иным способом вода и конденсат направляются в устройства (деаэраторы) для удаления из них растворенных газов. После деаэраторов с помощью после питательных насосов вода направляется в котельный агрегат или подпиточ­ными насосами в тепловые сети.

В промышленных котельных с паровыми котлами, как правило, используются центробежные насосы с электрическим приводом и с приводом от паровой тур­бины. Для подпитки водой тепловых сетей, когда в качестве источника теплоснабжения установлены стальные водогрейные котлы, применяются центробеж­ные насосы, обычно с электрическим приводом. В не­больших котельных иногда для подачи питательной воды используют поршневые паровые насосы или инжек­торы.

Все котельные установки с давлением выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) и температурой выше 115°С подле­жат регистрации в государственной организации, кон­тролирующей правильность конструкции котлоагрегата, соответствие установленным правилам и нормам обору­дования и здания котельной и соблюдение обслужи­ваю­щим персоналом «Правил устройства и безопасной экс­плуатации паровых и водогрейных котлов Госгор­тех­надзора РФ», обязательных для всех министерств и ведомств. Размеры зданий котельных, материалы, из которых они выполняются, проходы между стенами и оборудованием, а также расстояния до ферм и пе­ре­крытий определяются Правилами и нормами Госгор­тех­надзора и Госстроя РФ.

Эффективность работы котельных установок во многом определяется правильностью выбора метода сжигания топлива, совершенством оборудования и при­боров, своевременностью и качеством проведения пус­коналадочных работ, квалификацией обслуживающего персонала и др. Безопасность, надежность и эконо­мичность работы котельных установок и теплоэнерге­тического оборудования зависят от степени подготов­ки обслуживающего персонала, правильности выполне­ния производственных и должностных инструкций.

 

Структура курсового проекта

 

Курсовой проект "Расчет отопительной котельной" и подбор оборудования является второй частью курсового проекта по дисциплине "Теплогенерирующие установки" для студентов специальности 29.07.00 "Теплоснабжение и вентиляция"

Проект включает:

- расчетно-пояснительную записку с обоснованием выбора элементов оборудования котельной;

- принципиальную схему соединений элементов оборудования котельной (тепловая схема котельной);

- чертежи котельной (план и два разреза).

При защите курсового проекта следует одновременно представить курсовую работу "Тепловой расчет котла".

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части

Пояснительная записка должна включать; цель проекта; краткое описание котельной и режима ее эксплуатации; методику расчетов.

Пояснительная записка должна быть написана черными чернилами, пастой или тушью, почерком, близким к чертежному.

Все условные обозначения следует давать в соответствии с принятыми в нормативном методе.

Пояснительную записку оформляют на листах писчей бумаги размером 297x210 мм (на одной стороне листа), выполняя требования ВСКП ГОСТ 2.105-79 "Общие требования к текстовым документам и ГОСТ 2.106-68 "Текстовые документы". Все материалы, размещаемые в записке, нумеруют арабскими цифрами. Листы нумеруют, начиная с титульного. На второй странице записки приводят задание на курсовой проект, а в конце помещают список использованных источников и оглавление с указанием номера страницы. Содержание записки распределяют на разделы, подразделы, пункты и подпункты. Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами с точкой; подразделы - порядковые номера в пределах каждого раздела.

Приводят размерность каждого параметра. Каждая страница пояс­нительной записки должна иметь угловой штамп.

Графическую часть проекта выполняют на листах чертежной бумаги размером 594x641 мм в соответствии с действующими стандартами ЕСКД. Каждый лист графической части проекта должен иметь угловой штамп с указанием номера листа и общего числа листов, входящих в проект, а при необходимости - спецификацию.

Условные обозначения теплотехнических, химических и других величин должны быть одинаковыми во всех разделах записки. Расшифровку обозначений символов и численных коэффициентов, входящих в формулу, приводят непосредственно под формулой. Первую строку расшифровки начинают со слова "где" без какого-либо знака препинания после него. При использовании справочных материалов, нормативных методов расчета, СНиП, литературных данных и других материалов необходимо делать ссылки на использованную литературу, указывать порядковый номер, под которым в конце записки она помещена в перечне использованных источников.

Графическая часть проекта включает два чертежа: лист 1 - тепловая схема котельной, лист 2 - компоновка котельной - план и два сечения (разреза).

Тепловая схема представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединяемого линиями трубопроводов для рабочего тела. Различают принципиальную и развернутую схемы. В принципиальной схеме условно показывают все главное оборудование (в нашем случае паровые котлы с экономайзерами, подогреватели, деаэраторы, насосы, элементы химводоподготовки) и трубопроводы, опуская при этом арматуру, вспомогательные устройства и второстепенные трубопроводы. В развернутой схеме указывают количество установленного оборудования и все коммуникации.

 

В проекте выполняют принципиальную схему с изображением кон­кретного количества оборудования, которое либо выбирается по расчету, либо задано: котлоагрегаты, питательные и сетевые насосы. Перечень основного оборудования, включая выбранного расчетом, приводят в спецификации.

Примеры выполнения тепловых схем и компоновка приведены в [1.8]. При выполнении тепловых схем следует соблюдать индексы инженерных сетей и условные обозначения трубопроводов [6].

Приступать к выполнению проекта целесообразно после изучения по учебным пособиям всех основных и вспомогательных устройств и установок котельной (дутьевых вентиляторов и дымососов, питательных насосов, водоумягчительных установок, деаэраторов и т.д.), а также схем соединения элементов ее оборудования.

При проектировании котельной расчеты и графическая часть должны быть связаны между собой, поэтому их необходимо выполнить параллельно (расчеты выполняют в единицах СИ).

При разработке проекта принимают схему котельной установки с паровыми котлами и пароводяными теплообменниками для удовлетворения нужд потребителей по отоплению, вентиляции и горячего водоснабжения.

В отопительной и производственно-отопительной котельной устанавливают, как минимум, три котла. К установке следует принимать серийно выпускаемые котлоагрегаты.

Единичную мощность котлоагрегата нужно взять из курсовой работы "Тепловой расчет котла". Число котлов n задает преподаватель.

Расчет тепловой схемы включает:

- составление материальных балансов по всей схеме и отдельных узлов,

- составление энергетического баланса установки, выбор оборудования на основании материального и энергетического баланса.

В проекте необходимо рассчитать общий материальный баланс по пару, который включает:

приходную часть, равную суммарной производительности котельной, Д, т/ч;

расходную часть, равную сумме расходов пара внешним потребителям и на внутреннее потребление.

Внутреннее потребление - это расходы пара на собственные нужды котельной (на подогреватели воды и мазута и др.), а также потери, сопровождающие процесс получения и распределения пара. К расчету материального баланса относится также определение суммарного количества воды и пара, поступающего в деаэратор (п. 4.3).

В соответствии с [17] расчетную мощность котельной определяют суммой мощностей, требующейся потребителям, как по техническому пару, так и горячей воде на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме. При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытие потерь в котельной и тепловых сетях.

Единичную мощность и число котлоагрегатов выбирают по расчетной мощности для максимально-зимнего режима. Резервные котлоагрегаты не устанавливают. Выбор оборудования котельной в данном проекте ограничивается подбором питательных и сетевых насосов (разд. 4) и элементов химической водоподготовки (разд. 6). Наряду с выбором оборудования, входящего в тепловую схему, выполняют аэродинамические расчеты котельной установки, на основании которых подбирают дутьевые вентиляторы, дымососы и дымовые трубы (разд. 5). Исходные данные для аэродинамических расчетов следует брать из курсовой работы "Тепловой расчет котла".

 

Расчет тепловой схемы производственной

Котельной

 

Тепловую схему производственной котельной рекомендуется рассчитывать в такой последовательности:

 

1. Составить таблицу исходных данных для расчета - на основании данных о расходах пара технологическими потребителями и теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В этой же таблице указать значения величин, предварительно принятые в последующих расчетах.

 

2. Определить суммарную паропроизводительность котельной (т/ч):

 

Д = Д_к • n₁                                   (4.1)

 

где Дк - паропроизводительность одного котла, т/ч

 

С другой стороны,

 

Д = Д_вн + Д_сн                (4.2)

 

где     Д_вн - суммарный расход пара внешним потребителям, т/ч;

Д_сн - суммарный расход пара на собственные нужды, в т.ч. на мазутное хозяйство и покрытие потерь в котельной, т/ч.

 

Д_вн  = Д'_т + Д_nсв           (4.3)

 

где     Д'_т - расход пара внешним потребителям на технологические нужды, т/ч (прил. 1);

Д_nсв – расход пара, идущего на подогрев воды в сетевых по­догревателях,

 

Д _nсв =               (4.4)

 

где     Q_ов и Q_гв - соответственно расходы теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячее водоснабжение, МВт;

i_0,7, i_к - соответственно энтальпии пара при давлении 0,7 МПа к температуре 180°С и конденсата при давлении 0,7 МПа и температуре насыщения, кДж/кг;

η_под - КПД сетевого подогревателя, η_под=0,98.

 

3. Найти суммарный расход пара на собственные нужды (т/ч):

 

Д_сн = Д'_сн + Д_м + Д_n                           (4.5)

Здесь Д'_сн - расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:

 

Д'_сн = 0,01• К_сн• Д_вн   (4.6)

 

где     К_сн - коэффициент расхода пара на собственные нужды котельной (на подогрев сырой и химически очищенной воды, на деаэрацию питательной воды). Рекомендуемое значение - 5-10 %;

Д_м - расход пара на мазутное хозяйство, т/ч,

 

Д _м = 0,01• К_м• Д_вн            (4.7)

 

где     К_м - коэффициент расхода пара на подогрев мазута. При отсутствии данных рекомендуется принимать равным 3 %. При сжигании газа и твердого топлив К_м = 0;

Д_п - расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч,

 

 Д_п = 0,01• К_п( Д_вн - Д'_сн + Д_м )        (4.8)

где  К_п - коэффициент расхода пара на покрытие потерь; при отсутствии данных рекомендуется принимать равным 2-3 %.

 

После определения значений Д_сн по указанной выше формуле необходимо выполнить проверку по формуле:

Д _сн = Д - Д_вн                (4.9)

 

4. Определить суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор (т /ч):

 

G_д = G_xoв + β (Д'_т +  Д_m) + Д_сн       (4.10)

 

где     G_xoв - расход химически очищенной воды, возмещающей потери конденсата, т/ч,

G_xoв = G_к^пот + 0,01 • К_тс • G         (4.11)

Здесь G_к^пот - потери-конденсата в оборудовании внешних потребителей, т/ч,

 

G_к^пот = ( 1 – β )( Д'_т + Д_Т ) + 0,01• К_к• Д (4.12)

 

где     β - доля конденсата, возвращаемого внешними потребителями, (см. прил. I);

К_к - коэффициент потерь конденсата в котельной установке, рекомендуется К_к = 3%

G – расход сетевой воды в теплосети, т/ч,

 

             (4.13)

 

где     t₁ и t₂ - температура сетевой воды в теплосети, °С (см. прил. I);

К_тс - коэффициент потерь воды в теплосети, рекомендуется К_тс = 2 - 3 %.

 

5. Определить тепловую мощность котельной Q_к, (МВт):

 

Q_к = Д' (i_n-i_nв)•10^-3 (4.14)

 

где     Д' - суммарная паропроизводительность котельной (кг /с)

 

                               (4.15)

 

где     i_nв, i_n - энтальпия питательной воды и перегретого пара за котлоагрегатом (из теплового расчета котла) (прил. 2). Тепловая мощность, расходуемая на собственные нужды и потери (КВт)

 

                           (4.16)

 

Процент собственных нужд и потерь:

 

                                          (4.17)

 

 

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 336; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!