Проектирование котельной промышленного предприятия

Содержание

Введение

1. Описание котельной

1.1 Краткое описание котельной

1.2 Описание тепловой схемы существующей котельной

2. Расчет тепловых процессов в котельной

3. Расчет тепловой схемы котельной

4. Тепловой расчет парового котла ДЕ-25-14ГМ

4.1 Исходные данные для расчёта

4.2 Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам

4.3 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания

4.4 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания

4.5 Расчёт потерь теплоты, КПД и расхода топлива

4.6 Тепловой расчёт топки

4.7 Расчёт первого конвективного пучка

4.8 Расчёт второго конвективного пучка

4.9 Расчёт водяного экономайзера

4.10 Определение невязки теплового баланса

5. Аэродинамический расчет парового котла ДЕ-25-14ГМ

Введение

Теплоснабжение является одной из основных задач энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в Украине первичных топливно-энергетических ресурсов. Одной из важнейших задач ускорения научно-технического прогресса является внедрение новых конструкторских и технологических разработок, надёжных и эффективных, обеспечивающих существенное повышение производительности труда, экономию материальных ресурсов, охрану окружающей среды. Необходимо обновление производства, в первую очередь за счёт замены малоэффективного оборудования прогрессивным, высокопроизводительным; усовершенствование тепловых схем котельных и повышение эффективности их работы за счёт более полного использования теплоты. Развитие промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывают непрерывный рост потребления тепловой энергии. Одновременно идёт процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах и промышленных районах, что создаёт предпосылки для дальнейшего развития различных схем теплофикации.

1. Описание котельной

1.1Краткое описание котельной

Котельная установка предназначена для производственных целей и оборудована паровым котлом типа ДЕ-25-14ГМ. Максимальная паропроизводительность котельной (т/ч). Конденсат возвращается в количестве 80% при температуре 70оС. Давление пара, необходимое потребителю, равно 7ат. Обычно потребность в паре для технологических потребителей составляет: летом » (т/ч), в зимнее время – до 8 т/ч. Т.е., как в летнее время, так и в зимнее обычно работает один котёл. Второй котёл находится в резерве. Котел оборудованы непрерывной продувкой, принимаемой равной 5%. Потери на собственные нужды котельной составляют 5% общего расхода вырабатываемого пара.

1.2 Описание тепловой схемы существующей котельной

Насыщенный пар из котла 1 с давлением атм поступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара отбирается на привод резервного парового поршневого насоса 2. К основным производственным потребителям пар направляется с давлением 7ат после прохода через редуктор 3. С этим же давлением пар используется для нагрева питательной воды в деаэраторе 4 и исходной воды в пароводонагревателе 5. Возврат конденсата по линии 13 от потребителей осуществляется в конденсатный бак 12, откуда он при помощи конденсатных насосов 11 подаётся в деаэратор. В него поступает также предварительно обработанная водопроводная вода, восполняющая потери конденсата, а также конденсат от пароводонагревателя 5. Для уменьшения потерь тепла с продувочной водой устанавливается сепаратор непрерывной продувки 6. В сепараторе за счёт снижения давления с 7 до 1,7атм частично выделяется пар вторичного вскипания, который направляется в деаэратор, а остаточная продувочная вода охлаждается до 40Сo в водоводяном теплообменнике 7, после чего сбрасывается в барботёр 8, а затем в дренаж. Исходная водопроводная вода с температурой 5Сo, подаваемая насосом 9, нагревается в теплообменнике 5 до 25Сo, затем проходит химическую водоочистку 10 и теплообменник 7, в котором нагревается до 36Сo. После этого исходная вода проходит через охладитель выпара 11, дополнительно нагреваясь до 39Сo, и лишь затем попадает в деаэратор. В головке деаэратора смешиваются три потока при средней их температуре 80Сo.

Добавочная вода и конденсат в деаэраторе подогреваются до 104Сo как острым паром , так и паром, полученным в сепараторе непрерывной продувки. Из бака-деаэратора питательным насосом 2 (2’) вода нагнетается в водяные экономайзеры котлов. Обычно для питания используются центробежные насосы 2', а паровые поршневые 2 являются резервными. Тепловая схема котельной приведена на рис.1.1.

Рисунок 1.1. Принципиальная тепловая схема котельной.

2. Расчёт тепловых процессов в котельной

Паропроизводительность котельной «брутто» составляет (т/ч).

Общее количество возвращаемого в котельную конденсата

(т/ч).

Расход воды на продувку

(т/ч).

Количество пара, выделяемое в сепараторе непрерывной продувки

(т/ч).

Где и – энтальпия воды соответственно при 14 ат и 1,7 ат, в ккал/кг;

– энтальпия насыщенного пара при 1,7 ат, ккал/кг; – значение коэффициента, учитывающего потери тепла.

Количество воды непрерывной продувки, сливаемое в канализацию

(т/ч).

Количество воды, добавляемое для питания котлов

(т/ч).

Количество воды, подвергаемое химической водоподготовке, с учётом собственных нужд (gхим=10%)

(т/ч).

Количество питательной воды, поступающей из деаэратора, с учётом непрерывной продувки

(т/ч).

Расход выпара из деаэратора

(т/ч).

Где т/т – удельный расход выпара в т на 1т деаэрируемой воды (по данным ЦКТИ).

Расход пара для подогрева исходной воды в теплообменнике 5

(т/ч).

Где и – энтальпия исходной воды при входе и выходе из теплообменника 5 (численно равные их температурам), ккал/кг;

и – энтальпия насыщенного греющего пара и воды при давлении пара 7 ат, ккал/кг.

Количество конденсата из теплообменника 5, возвращаемое в деаэратор принимаем количество возвращаемого конденсата численно равным расходу пара, т.е.: (т/ч). А энтальпию конденсата берём при давлении 7 ат: ккал/кг.

Энтальпия химически очищенной воды (численно равная её температуре) после её нагрева в теплообменнике 7

(ккал/кг).

Где i”7 и i’7 – энтальпия воды при выходе и входе в теплообменние 7, ккал/кг;

i’1,7- энтальпия продувочной воды при давлении 1,7 ат, ккал/кг.

i’др- энтальпия сбрасываемой в барботёр воды (принимаемая численно равной температуре 40Сo).

Энтальпия химически очищенной воды после её нагрева в охладителе выпара (теплообменник 11)

ккал/кг.

Где и – энтальпия воды при выходе и входе в теплообменник 11 (численно равные их температурам);

i’1,2 и i”1,2 – энтальпия пара и конденсата при давлении 1,2 ат.

Средняя энтальпия (численно равная средней температуре) потоков воды, вошедших в деаэратор

(ккал/кг) (С)

Расход пара на подогрев питательной воды в деаэраторе (по пару 7 ат)

(т/ч).

Где – энтальпия греющего пара при 7 ат, ккал/кг;

– энтальпия питательной воды в деаэраторе при давлении 1,2 ат;

– средняя энтальпия водяных потоков, поступающих в деаэратор.

Количество пара, расходуемое на собственные нужды котельной

(т/ч).

Количество пара, выдаваемое потребителю

(т/ч).

или в % это составит %.

3. Расчёт тепловой схемы котельной

Исходные данные для расчёта тепловой схемы котельной с паровым котлом, работающей на закрытую систему теплоснабжения.

Расчёт тепловой схемы котельной ведётся для трёх наиболее характерных режимов работы:

А. Максимально зимний режим;

В. Режим работы для наиболее холодного месяца;

С. Летний режим работы котельной.

Коэффициент снижения расходов теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца

Расход воды на подогреватели сетевой воды

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца (Qо.в.=7,29 МВт):

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Расход пара на подогреватели сетевой воды

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Расход редуцированного пара внешними потребителями

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Суммарный расход свежего пара внешними потребителями

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Количество впрыскиваемой воды

Расход пара на собственные нужды котельной

где – Расход пара на собственные нужды в % расхода пара внешними потребителями (рекомендуется принимать 5-10 %).

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Расход пара на покрытие потерь в котельной∙

где – Расход пара на покрытие потерь (рекомендуется принимать 2-3 %).

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Суммарный расход пара на собственные нужды

Dсн= Dўсн+Dп

А. Для максимально зимнего режима:

Dсн= 1,553+0,978 = 2,531 т/ч

В. Для режима наиболее холодного месяца:

Dсн= 1,425+0,898 = 2,323 т/ч

С. Для летнего режима работы:

Dсн= 0,61+0,385 = 0,995 т/ч

Суммарная паропроизводительность котельной

D = Dвн+Dсн

А. Для максимально зимнего режима:

D = 31,06+2,531 = 33,591 т/ч

В. Для режима наиболее холодного месяца:

D = 28,5+2,323 = 30,823 т/ч

С. Для летнего режима работы:

D = 12,23+0,995 » 13,23 т/ч

Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной

где – Потери конденсата в цикле котельной установки.

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Расход химически очищенной воды

где – Потери воды в теплосети.

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Расход сырой воды

где – Коэффициент, учитывающий расход сырой воды на собственные нужды химводоочистки.

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Количество воды, поступающей в расширитель с непрерывной продувкой

А. Для максимально зимнего режима:

(т/ч)

В. Для режима наиболее холодного месяца:

(т/ч)

С. Для летнего режима работы:

(т/ч)

Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки