Реферат: Диплом - Проектирование котельной
Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:
- определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды, и распределением этих нагрузок между водогрейной и паровой частями котельной для обоснования выбора основного оборудования;
- определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры;
- определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов (годовых выработок тепла, годовых расходов топлива и др.).
Расчет тепловой схемы позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной установки при нескольких режимах ее работы.
Тепловая схема котельной приведена на листе 2 графической части дипломного проекта.
Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной приведены в таблице 1.4, а сам расчет тепловой схемы приведен в таблице 1.5.
Таблица 1.4
Исходные данные для расчета тепловой схемы отопительно-производственной котельной с паровыми котлами КЕ-25-14с для закрытой системы теплоснабжения.
| №№ пп | Наименование | Обоз- | Ед. | Расчетные режимы | Примечание | |||
| позиц. исход. данных | величин | начение | изм. | Максимально зимний | При средней температуре наиболее холодного периода | При темпера туре наружного воздуха в точке излома температурного графика | Летний | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 01 | Температура наружного воздуха | tн | °C | -24 | -10 | - | - | I |
| 02 | Температура воздуха внутри отапливаемых зданий | tвн | °C | 18 | 18 | 18 | 18 | |
| 03 | Максимальная температура прямой сетевой воды | t1макс | °C | 150 | - | - | - | |
| 04 | Минимальная температура прямой сетевой воды в точке излома температурного графика | t1.изл | °C | - | - | 70 | - | |
| 05 | Максимальная температура обратной сетевой воды | t2макс | °C | 70 | - | - | - | |
| 06 | Температура деаэрированной воды после деаэратора | Tд | °C | 104,8 | 104,8 | 104,8 | 104,8 | |
| 07 | Энтальпия деаэрированной воды | iд | КДж/кг | 439,4 | 439,4 | 439,4 | 439,4 | Из таблиц насыщенного пара и воды при давлении 1.2Мпа |
| 08 | Температура сырой воды на входе в котельную | T1 | °C | 5 | 5 | 5 | 15 | |
| 09 | Температура сырой воды перед химводоочисткой | TЗ | °C | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| 10 | Удельный объем воды в системе тепловодоснабжения в т. на 1 МВт суммарного отпуска тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение | qсист | Т/ МВт | 30,1 | 30,1 | 30,1 | 30,1 | Для промышленных предприятий |
| Параметры пара, вырабатываемого котлами (до редукционной установки) | ||||||||
| 11 | Давление | P1 | МПа | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | Из таблиц насы- |
| 12 | Температура | t1 | °C | 195 | 195 | 195 | 195 | щенного пара и |
| 13 | Энтальпия | i1 | КДж/кг | 2788,4 | 2788,4 | 2788,4 | 2788,4 | воды при давлении 1,4 МПа |
| Параметры пара после редукционной установки: | ||||||||
| 14 | Давление | P2 | МПа | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | Из таблиц насы- |
| 15 | Температура | t2 | °C | 165 | 165 | 165 | 165 | щенного пара и |
| 16 | Энтальпия | i2 | КДж/кг | 2763 | 2763 | 2763 | 2763 | воды при давлении 0,7 МПа |
| Параметры пара, образующегося в сепараторе непрерывной продукции: | ||||||||
| 17 | Давление | P3 | МПа | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | Из таблиц насы- |
| 18 | Температура | t3 | °C | 115,2 | 115,2 | 115,2 | 115,2 | щенного пара и |
| 19 | Энтальпия | i3 | КДж/кг | 2700 | 2700 | 2700 | 2700 | воды при давлении 0,17 Мпа |
| Параметры пара, поступающего в охладитель выпара из деаэратора: | ||||||||
| 20 | Давление | P4 | МПа | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,12 | Из таблиц насы- |
| 21 | Температура | t4 | °C | 104,8 | 104,8 | 104,8 | 104,8 | щенного пара и |
| 22 | Энтальпия | i4 | КДж/кг | 2684 | 2684 | 2684 | 2684 | воды при давлении 0,12 Мпа |
| Параметры конденсатора после охладителя выпара: | ||||||||
| 23 | Давление | P4 | МПа | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,12 | Из таблиц насы- |
| 24 | Температура | t4 | °C | 104,8 | 104,8 | 104,8 | 104,8 | щенного пара и |
| 25 | Энтальпия | i5 | КДж/кг | 439,4 | 439,4 | 439,4 | 439,4 | воды при давлении 0,12 Мпа |
| Параметры продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки: | ||||||||
| 26 | Давление | P1 | Мпа | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | Из таблиц насы- |
| 27 | Температура | t1 | °C | 195 | 195 | 195 | 195 | щенного пара и |
| 28 | Энтальпия | i7 | КДж/кг | 830,1 | 830,1 | 830,1 | 830,1 | воды при давлении 1,4 Мпа |
| Параметры продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки: | ||||||||
| 29 | Давление | P3 | Мпа | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | Из таблиц насы- |
| 30 | Температура | t3 | °C | 115,2 | 115,2 | 115,2 | 115,2 | щенного пара и |
| 31 | Энтальпия | i8 | КДж/кг | 483,2 | 483,2 | 483,2 | 483,2 | воды при давлении 0,17 Мпа |
| 32 | Температура продувочной воды после охлаждения продувочной воды | tпр | °C | 40 | 40 | 40 | 40 | |
| 33 | Температура конденсата от блока подогревателей сетевой воды | tкб | °C | 80 | 80 | 80 | 80 | Принимается |
| 34 | Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды | t2 | °C | 165 | 165 | 165 | 165 | Принимается |
| 35 | Энтальпия конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды | i6 | КДж/кг | 697,1 | 697,1 | 697,1 | 697,1 | Из таблиц насыщенного пара и воды при давлении 0,7 Мпа |
| 36 | Температура конденсата, возвращаемого с производства | tкп | °C | 80 | 80 | 80 | 80 | |
| 37 | Величина непрерывной продувки | П | % | 4,6 | 4,6 | 4,6 | 4,6 | Принимается из расчета химводоочистки |
| 38 | Удельные потери пара с выпаром из деаэратора питательной воды в т на 1т деаэрированной воды | dвып | т/т | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | Принимается по рекомендациям ЦКТИ |
| 39 | Коэффициент собственных нужд химводоочистки | Ксн хво | - | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | |
| 40 | Коэффициент внутрикотельных потерь пара | Кпот | - | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | Принимается |
| 41 | Расчетный отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию | Qмакс ов | МВт | 15,86 | - | - | - | Табл. 1.2. |
| 42 | Расчетный отпуск тепла на горячее водоснабжение за сутки наибольшего водопотребления | Qср гв | МВт | 1,36 | - | - | - | Табл. 1.2. |
| 43 | Отпуск тепла производственным потребителям в виде пара | Дотр | кг/с | 4,98 | 4,98 | 4,98 | 0,53 | |
| 44 | Возврат конденсата от производственных потребителей (80%) | Gпотр | =кг/с | 3,98 | 3,98 | 3,98 | 0,42 | =0,8 |
Таблица 1.5
Расчет тепловой схемы отопительно-производственной котельной с паровыми котлами КЕ-25-14с для закрытой системы теплоснабжения.
| №№ пп | Наименование | Обоз- | Ед. | Расчетная | Расчетные режимы | |||
| позиц. исход. данных | величин | начение | изм. | формула | Максимально зимний | При средней температуре наиболее холодного периода | При темпера туре наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды. | Летний |
| Р01 | Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды | tн.изл | °C | tвн -0,354(tвн - tр.о. ) | - | - | 18-0,354* *(18+24)= =3,486 | - |
| Р02 | Коэффициент снижения расхода тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха | Ков | - | (tвн - t'н )/ (tвн - tр.о ) | 1 | (18-(-10))/(18-(-23))=0,67 | (18-0,486)/ /(18-(-24))= =0,354 | - |
| Р03 | Расчетный отпуск теплоты на отопление и вентиляцию | Qов | МВт | Qмакс ов *Ков | 15,86 | 15,86*0,67= 10,62 | 5,61 | - |
| Р04 | Значение коэффициента Ков в степени 0,8 | К0.8 ов | - | 1 | 0,73 | 0,436 | - | |
| Р05 | Температура прямой сетевой воды на выходе из котельной | tI | °C | 18+64,5* *К0.8 ов +64,5*Ков | 150 (см 03) | 18+64,5*0,73+67,5*0,67= 110,3 | 70 (см 04) | 70 |
| Р06 | Температура обратной сетевой воды | t2 | °C | t1 -80*Ков | 70 | 56,7 | 54,7 | 42,7 |
| Р07 | Суммарный отпуск теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зимних режимах | Qов+гв | МВт | Qов + Qср гв | 17,22 | 11,98 | 6,97 | 0,936 |
| Р08 | Расчетный расход сетевой воды в зимних режимах | Gсет | кг/с | Qов+гв *103 /(t1 -t2 )*C | 51.37 | 94.13 | 65.56 | - |
| Р09 | Отпуск теплоты на горячее водоснабжение в летнем режиме | Qл гв | МВт | - | - | - | 0,963 | |
| Р10 | Расчетный расход сетевой воды в летнем режиме | Gл сет | кг/ч | Qл гв *103 /(t1 -t2 )*C | - | - | - | 9,2 |
| Р11 | Объем сетевой воды в системе водоснабжения | Gсист | Т | qсис *Qд max | 519,53 | 519,53 | 519,53 | 519,53 |
| Р12 | Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети | Gут | кг/с | 0,005*Gсист *1/3,60 | 0,72 | 0,72 | 0,72 | 0,72 |
| Р13 | Количество обратной сетевой воды | Gсет.обр. | кг/с | Gсет - Gут | 21,24 | 92,21 | 60,08 | 7,64 |
| Р14 | Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами | tз | °C | t2 *Gсет.обр +Т*Gут / Gсет | 70,5 | 56,7 | 42,2 | 43,1 |
| Р15 | Расход пара на подогреватели сетевой воды | Дб | кг/с | Gсет *(t1 -t3 )/(i2 /4,19-tкб )* 0,98 | 7,14 | 9,13 | 2,93 | 0,48 |
| Р16 | Количество конденсата от подогревателей сетевой воды | Gб | кг/с | Дб | 7,14 | 9,13 | 2,93 | 0,43 |
| Р17 | Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учета внутрикотельных потерь | Д | кг/с | Дпотр +Дб +Дмаз | 4,98+7,14= 12,12 | 4,98+9,13= 14,11 | 4,98+2,93= 7,91 | 0,53+0,43= 0,96 |
| Р18 | Количество конденсата от подогревателей сетевой воды и с производства | Gк | кг/с | Gб + Gпотр | 7,19+3,98= 11,12 | 9,13+3,98= 13,11 | 2,93+3,98= 6,91 | 0,43+0,42= 0,85 |
| Р19 | Количество продувочной воды, поступающей в сепаратор непрерывной продувки | Gпр | кг/с | n/100*Д | 0,6 | 0,7 | 0,39 | 0,05 |
| Р20 | Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки | Д' пр | кг/с | 0,148*Gпр | 0,148*0,6= 0,089 | 0,148*0,70= 0,104 | 0,148*0,39= 0,060 | 0,148*0,05= 0,007 |
| Р21 | Количество продувочной воды, на выходе из сепаратора непрерывной продувки | G' пр | кг/с | G' пр - Дпр | 0,6-0,089= 0,511 | 0,70-0,104= 0,596 | 0,32-0,060= 0,33 | 0,05-0,007= 0,043 |
| Р22 | Внутрикотельные потери пара | Дпот | кг/с | 0,02*Д | 0,02*1212* 0,24 | 0,02*14,11= 0,28 | 0,02*7,91= 0,16 | 0,02*0,96= 0,02 |
| Р23 | Количество воды на выходе из деаэратора | Gд | кг/с | Д+ Gпр + Пут | 13,44 | 15,53 | 9,02 | 2,07 |
| Р24 | Выпар из деаэратора | Двып | кг/с | dвып *Gд | 0,002*13,44= 0,027 | 0,002*15,53= 0,03 | 0,002*9,02= 0,018 | 0,002*2,07= 0,004 |
| Р25 | Количество умягченной воды, поступающей в деаэратор | Gхво | кг/с | (Дпотр -Gпотр )+ +G'пр +Дпот +Двып +Gут | 2,498 | 2,64 | 2,44 | 0,96 |
| Р26 | Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку | Gс.в | кг/с | Кс.н. хво *Gхво | 1,2*2,498= 3,2 | 1,2*2,64= 3,17 | 1,2*2,44= 2,93 | 1,2*0,96= 1,15 |
| Р27 | Расход пара для подогрева сырой воды | Дс | кг/с | Gсв *(Т3 -Т1 )*С/(i2 -i6 )*0.98 | 0.13 | 0.13 | 0.12 | 0.024 |
| Р28 | Количество конденсата от подогревателей сырой воды, поступающей в деаэратор | Gс | кг/с | Дс | 0,13 | 0,13 | 0,12 | 0,024 |
| Р29 | Суммарный вес потоков, поступающих в деаэратор (кроме греющего пара) | GS | кг/с | Gк +Gхво +Gс +Дпр -Двып | 13,89 | 15,95 | 10,07 | 2,01 |
| Р30 | Доля конденсата от подогревателей сетевой воды и с производства в суммарном весе потоков, поступающих в деаэратор | Gк / GS | 0,8 | 0,82 | 0,68 | 0,4 | ||
| Р31 | Удельный расход пара на деаэратор | dд | кг/кг | Рис.11 [ ] | 0,0525 | 0,052 | 0,056 | 0,0753 |
| Р32 | Абсолютный расход пара на деаэратор | Д* g | кг/с | dд * GS | 0.75 | |||
| Р33 | Расход пара на деаэратор питательной воды и для подогрева сырой воды | - | кг/с | (Дg +Дс )* | 0,75+0,13= 0,88 | 0,82+0,13= 0,95 | 0,56+0,12= 0,88 | 0,15+0,024= 0,179 |
| Р34 | Паровая нагрузка на котельную без учета внутрикотельных потерь | Д* ' | кг/с | Д+(Дg +Дс ) | 12,12+0,88= 13,00 | 14,11+0,9= 15,06 | 7,91+0,68= 8,59 | 0,96+0,179= 1,13 |
| Р35 | Внутрикотельные потери пара | Дпот | кг/с | Д' * (Кпот /(1-Кпот )) | 0,26 | 0,3 | 0,17 | 0,023 |
| Р36 | Суммарная паровая нагрузка на котельную | Д* сум | кг/с | Д'+Дпот | 13,26 | 15,36 | 8,76 | 1,153 |
| Р37 | Количество продувочной воды, поступающей в сепаратор непрерывной продувки | Gпр | кг/с | n/100*Dсум | 0,61 | 0,71 | 0,42 | 0,055 |
| Р38 | Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки | Dпр | кг/с | Gпр *(i7 *0,98-i8 )/ (i3 -i8 ) | 0,091 | 0,104 | 0,06 | 0,008 |
| Р39 | Количество продувочной воды на выходе их сепаратора непрерывной продувки | G' пр | кг/с | Gпр -Dпр | 0,519 | 0,606 | 0,36 | 0,047 |
| Р40 | Количество воды на питание котлов | Gпит | кг/с | Dсум +Gпр | 13,87 | 16,07 | 9,18 | 1,208 |
| Р41 | Количество воды на выходе из деаэратора | Gg | кг/с | Gпит +Gут | 14,59 | 17,157 | 9,90 | 1,93 |
| Р42 | Выпар из деаэратора | Dвып | кг/с | dвып *Gg | 0,029 | 0,034 | 0,02 | 0,004 |
| Р43 | Количество умягченной воды, поступающее в деаэратор | Gхво | кг/с | (Dпотр -Gпотр )-G'пр + Dпот +Dвып +Gут | 2,72 | 2,48 | 0,98 | |
| Р44 | Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку | Gс.в | кг/с | Kс.н. хво *Gхво | 1,2*2,57= 3,08 | 1,2*2,72= 3,24 | 1,2*2,48= 2,98 | 1,2*0,98= 1,12 |
| Р45 | Расход пара для подогрева сырой воды | Dc | кг/с | Gс.в. *(T3 -T1 )*C/ (i2 -i8 )*0,98 | 0,068 | 0,14 | 0,12 | 0,02 |
| Р46 | Количество конденсата поступающего в деаэратор от подогревателей сырой воды | Gc | кг/с | Dc | 0,068 | 0,14 | 0,12 | 0,02 |
| Р47 | Суммарный вес потоков поступающих в деаэратор (кроме греющего пара) | GS | кг/с | Gk +Gхво +Gc +Dпр -Dвып | 13,9 | 16,04 | 9,78 | 1,96 |
| Р48 | Доля конденсата от подогревателей | кг/с | Gk / GS | 11,12/13,90= 0,797 | 13,11/16,04= 0,82 | 0,736 | 0,486 | |
| Р49 | Удельный расход пара на деаэратор | dg | кг/кг | Рис.11 | 0,0525 | 0,052 | 0,056 | 0,0753 |
| Р50 | Абсолютный расход пара на деаэратор | Dg | кг/с | dg * GS | 0,765 | 0,835 | 0,55 | 0,15 |
| Р51 | Расход пара на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды | - | кг/с | (Dg +Dc ) | 0,833 | 0,975 | 0,67 | 0,17 |
| Р52 | Паровая нагрузка на котельную без учета внутрикотельных потерь | Д1 | кг/с | D+(Dg +Dc ) | 12,12+0,87= 12,9 | 14,11+0,87= 15,07 | 7,91+0,67= 8,58 | 0,96+0,17= 1,13 |
| Р53 | Суммарная паровая нагрузка на котельную | Dсум | кг/с | Д1 +Dпот | 13,21 | 15,385 | 8,75 | 1,153 |
| Р54 | Процент расхода пара на собственные нужды котельной (деаэрация подогрев сырой воды) | Кс.н. | % | (Дg +Дс )/Dсум *100 | 6,3 | 6,34 | 7,66 | 14,74 |
| Р55 | Количество работающих котлов | Nк.р. | Шт. | Dсум /Dк ном | 2 | 2 | 2 | 1 |
| Р56 | Процент загрузки работающих паровых котлов | Кзат | % | Dсум /Dк ном *Nк.р. * *100% | 95,17 | 110,84 | 63 | 16,6 |
| Р57 | Количество воды, пропускаемое помимо подогревателей сетевой воды (через перемычку между трубопроводами прямой и обратной сетевой воды) | Gсет.п. | кг/с | Gсет *(tmax 1 -t1 )/ /(tmax 1 -t3 ) | 0 | 40,22 | 49,52 | 7,03 |
| Р58 | Количество воды пропускаемое через подогреватели сетевой воды | Gсет.б. | кг/с | Gсет - Gсет.п. | 51,37 | 94,13-40,22= 53,91 | 66,56-49,52= 17,04 | 9,20-7,03= 2,17 |
| Р59 | Температура сетевой воды на входе в пароводяные подогреватели | t4 | °C | [t1 max (i6 -tк.б.с. )+ t3 (i2 -i6 )]/(i2 - tк.б.с. ) | 81,6 | 71,2 | 57,4 | 58,6 |
| Р60 | Температура умягченной воды на выходе из охладителя продувочной воды | Т4 | °C | T3 +G'пр /Gхво *(i8 /c --tпр ) | 33,6 | 32,1 | 31,1 | 37,2 |
| Р61 | Температура умягченной воды поступающей в деаэратор из охладителя пара | Т5 | °C | T4 +Dвып /Gхво *(i4 -i5 )/c | 37,8 | 35,6 | 34,4 | 39,2 |
1.6. ПОДБОР И РАЗМЕЩЕНИЕ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
На основании результатов полученных при расчете тепловой схемы котельной (таб. 1.5) производим выбор основного и вспомогательного оборудования.
1.6.1. Выбор паровых котлоагрегатов
Выбор типа, количества и единичной производительности котлоагрегатов зависит главным образом от расчетной тепловой производительности котельной, где они будут установлены; от вида теплоносителя, отпускаемого котельной.
На основании вышеизложенного и в связи с тем, что для технологических потребностей нербходим пар, в котельной установлены два паровых котлоагрегата КЕ-25-14 единичной производительностью по пару D =6,94кг/с, что в сумме дает 13,88 кг/с. А из расчета тепловой схемы максимальная суммарная паровая нагрузка котельной Dсум =15,377 кг/с (табл.1.5 п.53), что позволяет использовать котлоагрегаты КЕ-25-14 с небольшой перегрузкой в один из режимов.
1.6.2. Подбор сетевых насосов
Сетевые насосы выбирают по расходу сетевой воды . Расход сетевой воды принимаем из табл. 1.5 позиция .
GЗ СЕТ =93,13 кг/с = 338,87 т/ч
Необходимая производительность сетевых насосов, приведенная к плотности rВ =1000кг/м3 , м/ч
GСН =GЗ СЕТ /rВ70 =338,87/0,978=346,49
Напор сетевых насосов выбирается из условия преодоления гидравлического сопротивления теплотрассы при расчетном максимальном расходе воды, сопротивления котельной и соединительных трубопроводов с 10%-м запасом.
HC P =1,1 Н (1.2)
Иэ данных гидравлического расчета тепловой сети
Н = 0,7 МПа
Тогда
HC P =1,1*0,7=0,77 МПа
К установае принимаем блок сетевых насосов БСН-1801420, состоящий из 2-х насосов Д400/80, один из которых резервный, электродвигатель А02_82_2, N=100кВт, n=3000-1 , Q=400м3 /ч, H=0,65¸0,85 Мпа
1.6.3. Подбор питательных насосов
В котельных с паровыми котлами устанавливаются питательные насосы числом не менее двух с независимым приводом.