Xreferat.com » Рефераты по физике » Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Размещено на /

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра Теплотехники


Факультет Мех Курс III Группа 5


Вариант №63


КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Теплотехника

На тему: Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


Студент: Зайков Д. В.

Руководитель: Смолина М.В


Архангельск

2010

Содержание


1. Исходные данные для расчета тепловой схемы

2. Тепловые нагрузки внешних потребителей

3. Тепловые нагрузки собственных нужд котельной

4. Расчет тепловой схемы котельной

4.1 Расчет основного и вспомогательного оборудования

4.2 Расчёт расхода топлива

5. Расчёт мощности электродвигателей оборудования котельной установки

5.1 Питательные насосы

5.2 Тягодутьевые устройства

6. Тепловой баланс в узлах

7. Используемая литература


1. Исходные данные для расчета тепловой схемы


Составить принципиальную тепловую схему производственно-отопительной котельной промышленного предприятия и выполнить её расчет при следующих условиях. Котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу пара и горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жилого поселка.

В результате расчета тепловой схемы определить необходимую максимальную паропроизводительность (мощность) котельной, выбрать тип и количество котлоагрегатов, другого основного и вспомогательного оборудования и рассчитать электрические мощности для их привода.

В расчетах использовать международную систему единиц СИ по ГОСТ 9867-61.


Вариант №63

Пар на производственно технологические нужды Возврат конденсата с производства Горячая вода на производство Отопительно-вентиляционная нагрузка Температура воды в тепловой сети Температура греющей среды Топливо
Расход Давление Температура Температура Процент возврата Температура Расход Расход пара на вентиляционную нагрузку Расход теплоты на отопительную нагрузку

В подающем

трубопроводе

В обратном

трубопроводе

За охладителем

к-та сетевого подогревателя

За подогревателем сырой холодной воды
Dпр Pпр tпр tкпр m tпр.в Gпр.в Dвен Qот t′тс t′′тс tкот tсл
т/ч МПа оС оС % оС т/ч т/ч МВт оС оС оС оС
12 2,3

Насыщенный

пар

68 70 - - 2 1,3 95 70 50 43 Древесные отходы

2. Тепловые нагрузки внешних потребителей

котельная тепловая схема

Расход пара на производственно-технологические нужды составляет Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=3,33 кг/с. Параметры отпускаемого пара: давлениеРасчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной= 2,3 МПа, пар насыщенный.

Расход горячей воды на производственно-технологические нужды Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной при температуре Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной. Подогрев горячей воды производится в пароводяном подогревателе, насыщенным паром давлением 0,6 МПа, поступающим из главного паропровода через редукционный клапан. Вся горячая вода расходуется на производстве и в котельную не возвращается.

Для обеспечения вентиляционной нагрузки производственных помещений расходуется насыщенный пар давлением 0,6 МПа в количестве Dвен =2 т/ч = 0,55 кг/с.

Расход теплоты на отопление жилого поселка и служебных зданий предприятия равен Qот= 1300 кВт. Температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети равна, соответственно, Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=95°С и Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=70оС.

Подогрев сетевой воды производится в пароводяном теплообменнике (бойлере) насыщенным паром давлением 0,6 МПа. Образующийся конденсат во избежание последующего вскипания в деаэраторе охлаждается до tкот =50°С в водо-водяном теплообменнике - охладителе конденсата. Таким образом, обратная сетевая вода до поступления в основной пароводяной подогреватель нагревается, проходя через охладитель конденсата. Потери сетевой воды потребителями принять равными 1,5 % от её общего расхода Gсет.

Потери теплоты в поверхностных пароводяных и водо-водяных подогревателях принять 2% или коэффициент сохранения теплоты (тепловой КПД подогревателей) считать равным ηп=0,98. Потери конденсата греющего пара в пароводяных подогревателях принять равными 2% от расхода пара.

Потери всех теплоносителей восполняются через химводоочистку и деаэратор котельной.

Расчетную температуру сырой воды для зимних условий принять tс.в=5°С.


3. Тепловые нагрузки собственных нужд котельной


Собственные нужды котельной складываются из расхода пара на подогрев воды в деаэраторе, подогрев сырой воды перед химводоочисткой, расход теплоты с продувкой котлов, с утечками пара и питательной воды, прочие неучтенные потери.

Деаэрация питательной и подпиточной сетевой воды происходит в смешивающем подогревателе - деаэраторе атмосферного типа. Греющий теплоноситель - насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

Перед химводоочисткой сырая вода должна быть подогрета до температуры tхво=30°С. Расход пара на подогреватель сырой воды определяется расчетом. Для подогрева используется насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

Расход пара на другие собственные нужды котельной (обдувка поверхностей нагрева котлоагрегата, неучтенные потери и т.д.) принять равным 3% от паропроизводительности котельной (от общего расхода пара на внешние потребители и собственные нужды).

Расход котловой воды на непрерывную продувку котлоагрегата принять 3% от его паропроизводительности.

Продувочная вода поступает в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. Образующийся насыщенный пар давлением 0,12 МПа подается в коллектор пара или непосредственно в деаэратор. Горячая вода, выходящая из расширителя, пропускается через подогреватель сырой воды, который является первой ступенью подогрева сырой холодной водопроводной воды. Охлажденная до tсл=43оС продувочная вода сливается в канализацию или используется для технических целей.

Основные положения о тепловой схеме котельной

Современная производственно-отопительная котельная оснащена разнообразным тепломеханическим оборудованием с развитой сетью паропроводов, трубопроводов сырой и питательной воды, конденсатопроводов, дренажей. Кроме котельного агрегата - основного источника теплоснабжения, в котельной устанавливаются пароводяные подогреватели сетевой и горячей воды для отопления, бытового горячего водоснабжения и производственно-технологических нужд. Для подогрева холодной воды и утилизации низкопотенциальных тепловых выбросов устанавливаются водо-водяные теплообменники. Подготовка воды требуемого качества осуществляется в деаэраторе и оборудовании химводоочистки. Перемещение потоков воды, воздуха, требуемого для горения топлива, и продуктов сгорания происходит с помощью питательных и циркуляционных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов. Для надёжной и безаварийной работы котельной насосы и тягодутьевые устройства должны быть снабжены современными схемами электропривода, а её оборудование оснащено системами автоматизации.

Для определения необходимой мощности котельной и выбора основного и вспомогательного оборудования выполняется расчет тепловой схемы.

При расчете тепловой схемы котельной для каждого потребителя определяют требуемый расход воды или пара, расход теплоносителя на восполнение утечек и рассчитывается необходимая производительность химводоочистки. По результатам расчета тепловой схемы выбирается тип и количество котлоагрегатов, другого теплообменного оборудования, производительность и мощность насосов и тягодутьевых устройств. На схеме проставляются установленные расчётом расходы потоков рабочих сред.

Исходными данными для расчета тепловой схемы являются значения тепловых нагрузок и графики расхода теплоты. Данные о тепловых нагрузках по цехам и видам потребления группируются в сводную таблицу по параметрам теплоносителей. Потребителей теплоты необходимо группировать по признаку однотипности теплоносителя и его параметров. При этом, проектируя теплоснабжение, следует стремиться, чтобы разнообразие в параметрах и характере теплоносителей было минимальным.

Перед расчетом в соответствии с заданием и исходными данными составляется принципиальная тепловая схема в виде чертежа. На ней условными обозначениями изображается всё основное и вспомогательное оборудование котельной, линии потоков пара и воды, записываются параметры и величины потоков (расходы) пара, воды и теплоты. Элементы оборудования располагают на схеме по определенной системе: котлоагрегаты и главный паропровод помещают в верхней части схемы, ниже группируют всё остальное, причём теплообменники и трубопроводы с большими давлениями и температурами изображают выше.


4. Алгоритм расчёта тепловой схемы котельной.


4.1 Расчет основного и вспомогательного оборудования


1. Расход насыщенного пара давлением Pн=0,6 МПа в бойлерной установке для подогрева сетевой воды, циркулирующей по тепловым сетям, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


где Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной- максимальный расход теплоты на отопление с учетом потерь в наружных сетях, кВт;

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной-энтальпия конденсата греющего пара после охладителя конденсата, кДж/кг;

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=4,19*50=209,5 кДж/кг.

hп - коэффициент, учитывающий потери теплоты в бойлерной установке и принимаемый равным 0,98.

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,52кг/с. (1,87т/ч)

2. Расход сетевой воды, направляемой в тепловую сеть, кг/с (т/ч)

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной,


где Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной и Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной- температуры сетевой воды в подающей и обратной ветвях тепловой сети, оС.

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной кг/с(44,68т/ч)

3. Потери сетевой воды (утечки) в тепловых сетях, согласно заданию принимаем 1,5% от расхода Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной*Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной*12,41=0,186 кг/с(0,67т/ч)


Эти потери теплоносителя в нормальных условиях эксплуатации должны восполняться химически очищенной водой, подаваемой подпиточным насосом.

4. Общий расход насыщенного пара давлением Pн=0,6 МПа для приготовления горячей воды на производственно-технические нужды предприятия, для нагрева сетевой воды, циркулирующей в тепловых сетях, и для работы приточно-вытяжных вентиляционных систем предприятия составит, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной кг/с(3,78т/ч)


В производственно-отопительных котельных небольшой мощности, вырабатывающих насыщенный пар невысокого давления (Pн < 4 МПа), понижение давления потребляемого пара из главной магистрали осуществляется простым дросселированием с помощью редукционного вентиля или клапана. Процесс дросселирования протекает при постоянной энтальпии пара h=const. В крупных котельных и ТЭЦ, когда котлоагрегаты дают перегретый пар достаточно высокого давления и температуры, для потребителей пара с меньшими давлениями и температурой приходится устанавливать редукционно-охладительные установки (РОУ).

В данном случае при давлении за котлом в главной паровой магистрали Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=2,3 МПа и температуре насыщенного пара Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной°С, достаточно простого дросселирования пара до 0,6 МПа.

5. Общий отпуск пара всех параметров внешним теплопотребителям составит, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=3,33+1,07=4,4 кг/с(15,84т/ч)


6. Расход пара на собственные нужды котельной (подогреватель сырой воды, деаэратор), оценим предварительно 9% от отпуска пара внешним потребителям кг/с (т/ч).

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной0,09Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной0,09·4,4 =0,396 кг/с(1,426т/ч)

В первом приближении общая паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной составит, кг/с (т/ч)


D∑Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


D∑Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=4,94 кг/с (17,78т/ч)

Для уточнения расхода пара на собственные нужды котельной выполним тепловой расчет расширителя непрерывной продувки, подогревателя сырой воды и деаэратора.

7. Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки.

Схема использования теплоты продувочной воды с принятыми условными обозначениями показаны на рис.1. Отсепарированный в расширителе насыщенный пар давлением Pн=0,12 МПа подается в деаэратор, а горячая продувочная вода – в теплообменник для подогрева холодной сырой воды перед ХВО.


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Рис:1 Схема использования теплоты непрерывной продувки

1- расширитель или сепаратор непрерывной продувки (РНП);

2– водо-водяной подогреватель сырой холодной воды (ВВП-1)


Уравнение теплового баланса расширителя


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной,


где Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной- количество продувочной воды, поступающей из паровых котлов,

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,03Ч D∑

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,03Ч4,94 =0,144 кг/с(0,519т/ч)

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной - энтальпия продувочной воды при давлении 2,3 МПа, кДж/кг;

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной - коэффициент сохранения теплоты в расширителе, принимаем 0,98;

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной - количество пара, получаемого в расширителе, кг/с (т/ч);

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельнойи Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной- энтальпии воды и насыщенного пара при давлении в расширителе Рн=0,12 МПа.

Количество отсепарированного пара, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной.


Количество горячей воды, выходящей из расширителя, кг/с (т/ч)


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной.


Количество отсепарированного пара

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,031кг/с. (0,112 т/ч)

Количество продувочной воды на сливе РНП

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,144-0,031 =0,113 кг/с(0,407т/ч)

8. Расход сырой воды в котельной на восполнение всех потерь с паром и конденсатом через химводоочистку, кг/с (т/ч).

8.1. Потери от невозврата конденсата пара с производства


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной0,999 кг/с (3,596 т/ч);


8.2. Потери пара и конденсата в котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,03Ч4,94 =0,148 кг/с (0,533 т/ч);

8.3. Потери конденсата в подогревателях горячей воды для производственно-технических нужд, отопления и вентиляции (2 % от общего расхода пара в них)

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,02Ч1,07=0.021 кг/с (0,076 т/ч);

8.4. Потери котловой воды при продувке по формуле Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,113 кг/с

8.5. Суммарные потери конденсата и котловой воды, которые необходимо восполнять питательной водой с ХВО


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной0,999+0,148+0,021 +0,113 =1,281 кг/с (4,612 т/ч);


8.6. Расход химически очищенной воды с учетом восполнения потерь воды в тепловых сетях


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=1,467 кг/с (5,281 т/ч)


Учитывая расход воды на собственные нужды химводоочистки в размере 20% от полезной производительности ХВО, общий расход сырой воды


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной1,2Ч1,467 =1,760 кг/с (6,334т/ч)


9. Расчет температуры сырой воды Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной за водо-водяным подогревателем (ВВП-1) расширителя непрерывной продувки. Данная температура определяется из теплового баланса подогревателя


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


Уравнением


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


Или

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной°С.

10. Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды.

Для подогрева сырой воды перед химводоочисткой от температуры Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной= 8,98 °С до Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной= tхво = 30°С за ВВП-1 установлен пароводяной подогреватель поверхностного типа ПВП-2. Греющим теплоносителем этого теплообменника является редуцированный пар давлением Pн=0,12 МПа.

Из уравнения теплового баланса ПВП-2


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


расход пара составит


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


или

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельнойкг/с (0,253т/ч)

11. Количество конденсата от подогревателя ПВП-2, поступающего в деаэратор с учётом 2 % потери составляет


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,98ЧРасчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной= 0,98·0,07=0.0686 кг/с (0,247т/ч)


12. Расчёт деаэратора.

Расчетом деаэратора определяется расход пара, необходимого для подогрева в нем воды до температуры 104,8оС.

Сведем в таблицу 1 характеристики потоков воды и пара, поступающих в деаэратор, а в таблицу 2 – потоки питательной воды из деаэратора:


Таблица 1. Потоки, поступающие в деаэратор

п/п

Наименование

потоков, поступающих

в деаэратор

Обозначение

Расчёт,

кг/с

Температура,

°С

Энтальпия, кДж/кг
1 Возврат конденсата пара с производства

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

μDпр =

= 0,7 · 3,33 = 2,331

68 284,9
2 Конденсат пара из вентиляционной установки

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

0,98Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,98·0,55=

=0.539

158,8 670,4
3 Конденсат из подогревателя сетевой воды отопления посёлка

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

0,98Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,98·0,52=

=0,51

50 209,5
4 Конденсат из подогревателя горячей воды для производства

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

0


0 0
5 Конденсат из пароводяного подогревателя сырой воды ПВП-2

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

0,0686 104,8 439,1
6 Химически очищенная вода с ХВО

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

1,467 30,0 125,7
7 Добавочный пар для подогрева воды в деаэраторе

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Искомая величина 104,8 2683,8

Таблица 2. Потоки питательной воды

п/п

Наименование

потоков, выходящих из деаэратора

Обозначение

Расчёт,

кг/с

Температура,

°С

Энтальпия кДж/кг
1 Питательная вода для котлов

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

4,94 104,8 439,1
2 Подпиточная вода для тепловых сетей

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

0,186 104,8 439,1

Для определения добавочного расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора. Потери теплоты в деаэраторе учтем КПД Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,98.


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной


Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104,8°С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей.

(2,331Ч284,9+0,539Ч671+0,51Ч209,5+0+0,0686Ч439,4+1,467Ч125,7+Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной2683,8)Ч

0,98=(4,94+0,186)Ч439,4.

Решая это уравнение относительно Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной, найдем расход добавочного пара в деаэратор. Расход Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=0,354 кг/с (1,273 т/ч).

Действительный расход пара на собственные нужды котельной составит


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной 0,07+0,354=0,424кг/с(1,526 т/ч).


Таким образом, максимальная расчётная паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной должна составлять


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=4,973 кг/с (17,903т/ч).


Расхождение с величиной паропроизводительности котельной, полученной по предварительному расчёту


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной|4,973-4,94| = 0.033 кг/с.


Расхождение в процентах составляет (0,033/4,973)100 =0,66≤3%, что является допустимым и дальнейшего уточнения расчёта тепловой схемы не требуется.

13. В котельных промышленных предприятий небольшой производительности чаще всего применяются котлоагрегаты типа ДЕ и КЕ (ранее ДКВР) выпускаемые Бийским котельным заводом.

Для необходимой при максимальном зимнем режиме паропроизводительности котельной Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=4,973 кг/с (17,903 т/ч) выбираем для установки 2 котлоагрегата КЕ–10-14-МТО Бийского котельного завода. Общая номинальная паропроизводительность двух котлоагрегата составит 10∙2 =20 т/ч или 5,55 кг/с, что позволяет иметь небольшой резерв на возможное увеличение теплопотребления предприятия и жилого поселка.

Максимальная теплопроизводительность (тепловая мощность) котельной составляет:

Q∑расч =Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной=4,973·2799,8=13923,41 кВт.

Технико-экономические характеристики выбранных к установке котлов выбираем из приложения 5:


Тип котла

Вид

топлива

КПД, %

Расход топлива

кг у.т / Гкал

Расход топлива

кг у.т / ГДж

КЕ–10-14-МТО Древесные отходы 79,7


Экономайзер Н=444 мІ

Вентилятор ВДН-9-1000

Дымосос ДН-12,5-1500

Топочное устройство Топка скоростного горения


4.2 Расчёт расхода топлива


Располагаемая теплота топлива, кДж/кг


Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельнойРасчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной+Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: