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 = Дк • n1 (4.1)
где Дк - паропроизводительность одного котла, т/ч
С другой стороны,
Д = Двн + Дсн (4.2)
где Двн - суммарный расход пара внешним потребителям, т/ч;
Дсн - суммарный расход пара на собственные нужды, в т.ч. на мазутное хозяйство и покрытие потерь в котельной, т/ч.
Двн = Д'т + Дnсв (4.3)
где Д'т - расход пара внешним потребителям на технологические нужды, т/ч (прил. 1);
Дnсв – расход пара, идущего на подогрев воды в сетевых подогревателях,
Д nсв = (4.4)
где Qов и Qгв - соответственно расходы теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячее водоснабжение, МВт;
i0,7, iк - соответственно энтальпии пара при давлении 0,7 МПа к температуре 180°С и конденсата при давлении 0,7 МПа и температуре насыщения, кДж/кг;
ηпод - КПД сетевого подогревателя, ηпод=0,98.
3. Найти суммарный расход пара на собственные нужды (т/ч):
Дсн = Д'сн + Дм + Дn (4.5)
Здесь Д'сн - расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:
Д'сн = 0,01• Ксн• Двн (4.6)
где Ксн - коэффициент расхода пара на собственные нужды котельной (на подогрев сырой и химически очищенной воды, на деаэрацию питательной воды). Рекомендуемое значение - 5-10 %;
Дм - расход пара на мазутное хозяйство, т/ч,
Д м = 0,01• Км• Двн (4.7)
где Км - коэффициент расхода пара на подогрев мазута. При отсутствии данных рекомендуется принимать равным 3 %. При сжигании газа и твердого топлив Км = 0;
Дп - расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч,
Дп = 0,01• Кп( Двн - Д'сн + Дм ) (4.8)
где Кп - коэффициент расхода пара на покрытие потерь; при отсутствии данных рекомендуется принимать равным 2-3 %.
После определения значений Дсн по указанной выше формуле необходимо выполнить проверку по формуле:
Д сн = Д - Двн (4.9)
4. Определить суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор (т /ч):
Gд = Gxoв + β (Д'т + Дm) + Дсн (4.10)
где Gxoв - расход химически очищенной воды, возмещающей потери конденсата, т/ч,
Gxoв = Gкпот + 0,01 • Ктс • G (4.11)
Здесь Gкпот - потери-конденсата в оборудовании внешних потребителей, т/ч,
Gкпот = ( 1 – β )( Д'т + ДТ ) + 0,01• Кк• Д (4.12)
где β - доля конденсата, возвращаемого внешними потребителями, (см. прил. I);
Кк - коэффициент потерь конденсата в котельной установке, рекомендуется Кк = 3%
G – расход сетевой воды в теплосети, т/ч,
(4.13)
где t1 и t2 - температура сетевой воды в теплосети, °С (см. прил. I);
Ктс - коэффициент потерь воды в теплосети, рекомендуется Ктс = 2 - 3 %.
5. Определить тепловую мощность котельной Qк, (МВт):
Qк = Д' (in-inв)•10-3 (4.14)
где Д' - суммарная паропроизводительность котельной (кг /с)
(4.15)
где inв, in - 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! |
Мы поможем в написании ваших работ!