- •Введение
- •1 Технологическая часть
- •2 Экономическая часть
- •4 Охрана труда Список используемых источников
- •1.1 Описание и расчет тепловой схемы котельной
- •1.2 Описание конструкции котельного агрегата
- •1.3 Тепловой и аэродинамический расчеты котельного агрегата
- •1.3.3 Тепловой баланс котельного агрегата
- •1.3.4 Расчет топочной камеры
- •1.3.5 Расчет конвективного пучка
- •1.4 Расчет и выбор тягодутьевых машин
- •1.5 Расчет рассеивания вредных выбросов и выбор высоты дымовой трубы
- •Определяем минимально допустимую высоту н, м, дымовой трубы:
- •Рассчитаем изменение температуры уходящих газов , с˚/м, в трубе:
- •1.6 Расчет вспомогательного оборудования
- •К установке принимаем два насоса Grundfos cr 45-9 f, один насос из которых резервные, со следующими характеристиками:
- •К установке принимаем два насоса Grundfos cr 120-3 f, один насос из которых резервные, со следующими характеристиками:
- •1.7 Расчет топливного хозяйства
- •Определяем скорость ω, м/с, на входе в пкн:
- •Определяем потери давления в счетчике Рсч, Па,
- •1.8 Описание схемы автоматики котельного агрегата
- •3 Энерго - и ресурсосбережение
- •2 Экономическая часть
- •2.1 Расчет технологических показателей
- •2.1.1 Установленная мощность котельной
- •2.2 Расчет экономических показателей
- •2.2.1 Расчет топливной составляющей
- •2.2.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов
- •2.2.3 Расчет себестоимости
- •2.2.4 Рентабельность капиталовложений
- •4.1 Основные требования безопасности к паровым котлам де 16-14 гм.
- •4.1.2 Пуск в работу парового котла
- •4.2 Меры безопасности при ремонте насосов, дымососов, вентиляторов.
1.1 Описание и расчет тепловой схемы котельной
Для технологических потребителей отпуск пара производится от котельной, называемой производственно-отопительной. Котельная вырабатывает насыщенный пар с давлением 1,4 и 0,7 МПа. Пар используется технологическими потребителями и в небольшом количестве на приготовление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Приготовление горячей воды производится в сетевых подогревателях, установленных в котельной.
Принципиальная тепловая схема производственной котельной с отпуском небольшого количества теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в закрытую систему теплоснабжения изображена в графической части. Насосы сырой воды подают воду в охладитель продувочной воды, где она нагревается за счёт теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 20-25 0С в пароводяном подогревателе сырой воды и направляется на химводоочистку. Химически очищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды и подогревается до определённой температуры. Дальнейший подогрев химически очищенной воды осуществляется в подогревателе паром. Перед поступлением в головку деаэратора часть химически очищенной воды проходит через охладитель выпара деаэратора.
Подогрев сетевой воды производится паром в последовательно включённых двух сетевых подогревателях. Конденсат от всех подогревателей направляется в головку деаэратора, в которую так же поступает конденсат, возвращаемый внешними потребителями пара.
Подогрев воды в атмосферном деаэраторе производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки. Непрерывная продувка котлов используется в расширителе, где котловая вода вследствие снижения давления частично испаряется. Использованная в охладителе продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец (барбатёр).
Деаэрированная вода с температурой до 103 0С питательным насосом подаётся в паровые котлы. Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается из деаэратора, охлаждаясь в охладителе деаэрированной воды до 70 0С перед поступлением к подпиточному насосу. Для подогревателей собственных нужд в тепловой схеме котельной предусматривается редукционная установка для снижения давления пара (РУ). В котельной устанавливаем два деаэратора атмосферного типа.
Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняем для двух режимов: максимально–зимнего и летнего. Исходные данные для расчёта тепловой схемы сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Данные для расчёта тепловой схемы
Физическая величина
|
Обозна- чение |
Обоснование |
Значение величины при характерных режимах работы котельной |
|
зимнего |
летнего |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
3 |
Расход пара на технологические нужды (давление 1,4 МПа), т/ч |
D׳т |
задан |
7 |
3 |
Расход пара на технологические нужды (давление 0,7 МПа), т/ч |
Dт |
задан |
18 |
10 |
Расход теплоты на нужды отопления и вентиляции, МВт |
Qов |
задан |
8,2 |
– |
Расход теплоты на горячее водоснабжение, МВт |
Qгв |
задан |
3,5 |
3,5 |
Возврат конденсата технологическими потребителями %. |
|
задан |
80 |
|
Энтальпия пара давлением 1,4 МПа, кДж/кг |
h′ру |
таблицы водяных паров |
2789 |
|
Энтальпия пара давлением 0,7 МПа, кДж/кг |
h״ру |
таблицы водяных паров |
2763 |
|
Температура питательной воды, ˚С. |
tпв |
задана |
103 |
|
Энтальпия питательной воды, кДж/кг |
hпв |
таблицы водяных паров |
431,57 |
|
Продувка непрерывная котла, %. |
pпр |
принята |
3,5 |
|
Энтальпия котловой воды, кДж/кг |
hкв |
таблицы водяных паров |
826 |
|
Степень сухости пара |
х |
принята |
0,98 |
|
Энтальпия пара на выходе из расширителя непрерывной продувки, кДж/кг |
h״расш |
таблицы водяных паров |
2691 |
|
Температура подпиточной воды, ˚С. |
tподп |
принята |
70 |
|
Энтальпия подпиточной воды, кДж/кг |
h1 |
таблицы водяных паров |
293,3 |
|
Температура конденсата, возвращаемого потребителям, ˚С. |
tк |
задана |
80 |
|
Энтальпия конденсата, возвращаемого потребителям, кДж/кг |
hк |
таблицы водяных паров |
335 |
|
Температура воды после охладителя непрерывной продувки, ˚С. |
tпр |
принята |
50 |
|
Энтальпия конденсата при давлении 0,7 МПа, кДж/кг |
hрук |
таблицы водяных паров |
694 |
|
Температура химически очищенной воды перед охладителем деаэрированной воды, ˚С. |
t׳хов |
задана |
25 |
|
Температура сырой воды, град. |
tсв |
принята |
5 |
15 |
Расчёт тепловой схемы ведём по формулам в соответствии с источником [1].
Определяем расход G, т/ч, воды на подогреватели сетевой воды:
, (1)
где Q – расчётная тепловая нагрузка потребителей системы теплоснабжения (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), МВт;
t1 и t2–воды соответственно перед сетевыми подогревателями и после них, град.
Определяем расход Dп.с.в , т/ч, пара на подогреватель сетевой воды:
, (2)
где h״ру – энтальпия редуцированного пара перед подогревателями сетевой воды, кДж/кг;
hк – энтальпия конденсата после подогревателя сетевой воды, кДж/кг;
– КПД сетевого подогревателя (для различных подогревателей собственных нужд принимаем равным 0,98).
Определяем расход D״ру, т/ч, редуцированного пара внешними потребителями:
D״ру = Dт + Dп.с.в, (3)
где Dт – расход редуцированного пара внешними потребителями, т/ч.
Определяем суммарный расход Dвн, т/ч, свежего пара внешними потребителями:
Dвн = D׳ру + D׳т, (4)
где D׳т – расход свежего пара давлением 1,4 МПа, т/ч.
, (5)
где D״ру – расход пара перед редукционной установкой, т/ч;
hпв – энтальпия питательной воды, кДж/кг.
,
Определяем расход D׳сн, т/ч, пара на собственные нужды котельной:
D׳сн = 0,01 Ксн Dвн, (6)
где Ксн – расход пара на собственные нужды котельной, в процентах расхода пара внешними потребителями; принимаем равными 5 – 10 %.
Определяем расход Dп, т/ч, пара на покрытие потерь в котельной:
Dп = 0,01 Кп (Dвн +D׳сн ), (7)
где Кп – расход пара на покрытие потерь, процентов расхода пара внешними потребителями, принимаем 2 – 3 %.
Определяем суммарный расход Dсн, т/ч, пара на собственные нужды, мазутное хозяйство и покрытие потерь в котельной:
(8)
Определяем суммарную паропроизводительность D, т/ч, котельной:
D = Dвн +Dсн, (9)
Определяем потери Gкпот, т/ч, конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной:
Gкпот = (1–)( Dт +D׳т)+0,01 Кк D, (10)
где – доля конденсата возвращаемого внешними потребителями, проц.;
Кк – потери конденсата в цикле котельной установки, процентов суммарной паропроизводительности котельной, принимаем равными 3%.
Определяем расход Gх.о.в, т/ч, химически очищенной воды:
Gх.о.в = Gкпот + 0,01 Кт.с G, (11)
где Кт.с – потери воды в теплосети, процентов количества воды в
системе теплоснабжения, принимаем равными 2 – 3 %.
Определяем расход Gсв, т/ч, сырой воды:
Gсв = Кх.о.в Gх.о.в, (12)
где Кх.о.в – коэффициент, учитывающий расход сырой воды на собственные нужды химводоочистки, принимаем 1,25.
Определяем количество Gпр, т/ч, воды поступающей с непрерывной продувкой в расширитель:
Gпр = 0,01 pпр D, (13)
где рпр – процент продувки; принимаем от 2 до 5 %.
Определяем количество Dрасш, т/ч пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки:
, (14)
где hкв – энтальпия котловой воды, кДж/кг;
h״расш – энтальпия пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг;
h׳расш – энтальпия воды, получаемой в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг;
х – степень сухости пара, выходящего из расширителя непрерывной продувки, принимаем равной 0,98.
Определяем количество Gрасш, т/ч, воды на выходе из расширителя непрерывной продувки:
Gрасш = Gпр – Dрасш. (15)
Определяем температуру t׳св, град., сырой воды после охладителя непрерывной продувки:
, (16)
где h″пр – энтальпия воды после охладителя непрерывной продувки, кДж/кг, принимаем равной 210.
Определяем расход Dсв, т/ч, пара на подогреватель сырой воды:
, (17)
где h′х.о.в – энтальпия сырой воды после подогревателя, кДж/кг, определяем для температуры от 20 до 30 0С;
h′св – энтальпия сырой воды после охладителя непрерывной продувки, кДж/кг, определяем по температуре t′cв;
h″ру – энтальпия редуцированного пара, кДж/кг;
hрук – энтальпия конденсата редуцированного пара, кДж/кг, определяем по температуре конденсата 70-85 0С.
Определяем температуру t″х.о.в, град., химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды:
, (18)
где t′х.о.в – температура химически очищенной воды на входе в охладитель деаэрированной воды, ˚С;
tпв – температура питательной воды на входе в охладитель,˚С;
t2 – температура деаэрированной воды после охладителя,˚С;
0,01Ктс G – расход подпиточной воды для покрытия утечек в системе теплоснабжения, т/ч.
Определяем расход Dх.о.в, т/ч, пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором:
, (19)
где h″х.о.в – энтальпия химически очищенной воды перед подогревателем, кДж/кг, определяем по температуре химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды;
hк – энтальпия химически очищенной воды после подогревателя, кДж/кг, определяем по температуре, равной температуре конденсата, т.е. 70-85 С˚.
Определяем суммарное количество Gд, т/ч, пара и воды, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора:
Gд = Gх.о.в + (Dт + D׳т) + Dх.о.в + Dсв + Dп.с.в + Dрасш, (20)
Определяем среднюю температуру t׳д, С˚., воды в деаэраторе
, (21)
Определяем расход Dд, т/ч, греющего пара на деаэратор:
Dд = Gд (hпв – 4,2 t׳д) , (22)
(h″ру – hпв)
Определяем расход Dрусн, т/ч, редуцированного пара на собственные нужды котельной:
Dрусн = Dд + Dх.о.в + Dсв, (23)
Определяем расход Dсн, т/ч, свежего пара на собственные нужды котельной:
, (24)
Рассчитываем действительную паропроизводительность Dк, т/ч, котельной с учётом расхода пара на собственные нужды:
Dк = (Dвн + Dсн) 0,01 Кп + Dвн + Dсн, (25)
Рассчитываем невязку D, %, с предварительно принятой паропроизводительностью котельной:
D = Dк –D ∙100, (26)
Dк
Расчеты летнего периода мы произвели в таблице 2.
Таблиц 2 – Расчет тепловой схемы летнего периода
Искомая величина |
Обозна- чение |
Значение величины |
1 |
2 |
3 |
Определяем расход воды на подогреватели сетевой воды, т/ч |
|
100,3 |
Определяем расход пара на подогреватель сетевой воды ,т/ч |
|
5,31 |
Определяем расход редуцированного пара внешними потребителями, т/ч |
|
15,31 |
Определяем суммарный расход свежего пара внешними потребителями, т/ч |
|
18,147 |
Определяем расход пара на собственные нужды котельной, т/ч |
|
1,45
|
Определяем расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч |
|
0,39 |
Определяем суммарный расход пара на собственные нужды, т/ч |
|
1,84 |
Определяем суммарную паропроизводительность котельной, т/ч |
|
20 |
Определяем потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной, т/ч |
|
3,2 |
Определяем расход химически очищенной воды, т/ч |
|
6,21 |
Определяем расход сырой воды, т/ч |
|
7,76 |
Определяем количество воды поступающей с непрерывной продувкой в расширитель, т/ч |
|
0,7 |
Определяем количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки , т/ч |
|
0,125 |
Определяем количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки , т/ч |
|
0,575 |
1 |
2 |
3 |
Определяем температуру сырой воды после охладителя непрерывной продувки, |
|
18,76 |
Определяем расход пара на подогреватель сырой воды, т/ч |
|
0,15 |
Определяем температуру химически очищенной воды после охладителя деаэрированой воды, |
|
25,45 |
Определяем расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором, т/ч |
|
0,6 |
Определяем суммарное количество пара и воды, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора, т/ч |
|
22,79 |
Определяем среднюю температуру воды в деаэраторе , |
|
85,66 |
Определяем расход греющего пара на деаэратор, т/ч |
|
0,72 |
Определяем расход редуцированного пара на собственные нужды котельной, т/ч |
|
1,47 |
Определяем расход свежего пара на собственные нужды котельной , т/ч |
|
1,45 |
Рассчитываем действительную паропроизводительность котельной с учётом расхода пара на собственные нужды, т/ч |
|
19,989 |
Рассчитывае невязку с предварительно принятой паропроизводительностью котельной ,% |
|
-0,055 |
Так как невязка получилась менее 3%, то расчет тепловой схемы считается законченным.
В результате расчёта к установке принимаем, три котла ДЕ 16-14ГМ паропроизводительностью 16 т/ч каждый со следующими параметрами пара: абсолютное давление 1,4 МПа, температура 194,1 0С. Основным видом топлива является природный газ газопровод «Бухара - Урал».