Расчет тепловой схемы теплоцентрали с водогрейными и паровыми котлами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий (ЭПП)

Факультет Нефти, газа и энергетики (НГиЭ)

Контрольная работа

по дисциплине: Энергоснабжение

на тему: Расчет тепловой схемы теплоцентрали с водогрейными и паровыми котлами

Выполнил:

студент группы 10-Н-ЭС1

Новиков Дмитрий Валериевич

2013г.

Введение

Наряду с централизованным теплоснабжением от ТЭЦ в нашей стране действуют и вводятся в эксплуатацию десятки тысяч различных по назначению и оснащению теплоцентралей.

Основным оборудованием, вырабатывающим тепловую энергию в производственных и отопительных теплоцентралях и ТЭЦ, являются паровые и водогрейные котлы, надежность работы которых в значительной мере зависит от культуры эксплуатации оборудования. Повышение культуры эксплуатации тепломеханического оборудования, прежде всего обусловлено квалификацией обслуживающего персонала. Качество подготовки оперативного инженерно-технического персонала и рабочих подразумевает кроме теоретических знаний умение самостоятельно быстро и правильно ориентироваться и действовать при эксплуатации оборудования и возможных аварийных ситуациях.

В настоящее время котельные установки в теплоцентралях и ТЭЦ работают на природном газе. За последние годы газ стал одним из наиболее широко применяемых видов топлива.

1. Расчет тепловой схемы теплоцентрали с водогрейными котлами

Расчет произведен на примере тепловой схемы теплоцентрали со стальными водогрейными котлами, работающими на закрытую систему теплоснабжения.

1. Составляется таблица исходных данных для расчета. Эта таблица составляется на основании проекта системы теплоснабжения или расчета расходов теплоты различными потребителями по укрупненным показателям. Расчет производится для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего.

Таблица 1. Исходные данные для расчета тепловой схемы теплоцентрали:

Наименование	Обозн.	Обоснование	Значение величины режимов
			Макс.- зимн	Наиболее хол. мес.	Летний
Место расположения теплоцентрали	-	задано	г. Тверь
Максимальные расходы теплоты, МВт: на отопление на вентиляцию на горячее водоснабжение
			45	-	-
			12	-	-
			15	15	12
Расчетная температура наружного воздуха для отопления, оС		табл. климат. данных	-27	-14	-
Расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, оС			-13	-	-
Температура воздуха внутри помещений, оС		справочник СНиП 11-36-73	18	18	-
Температура сырой воды оС			5	5	15
Температура подогретой сырой воды перед ХВО, оС		принято	19	19	19
Температура подпиточной воды после ОДВ, оС			70	70	70
Коэффициент собственных нужд ХВО			1,25	1,25	1,25
Температура сетевой воды на выходе из ВК, оС			150	150	120
Температура воды на входе в ВК, оС			70	70	70
Расчетная температура горячей воды после местных теплообменников горячей воды, оС			60	60	60
Предварительно принятый расход ХОВ, т/ч			12	12	4,5
Предварительно принятый расход воды на подогрев ХОВ, т/ч			6	6	1
Температура греющей воды после ПХВ, оС			108	108	108
КПД подогревателей			0,98	0,98	0,98

2. Определяется коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:

Где:

- принятая температура воздуха внутри отапливаемых помещений;

- расчетная температура наружного воздуха (определяется по таблице климатических данных для г.Тверь)

- температура наружного воздуха для режима наиболее холодного месяца для вентиляционной нагрузки;

3. Температура воды на нужды отопления и вентиляции в падающей линии для режима наиболее холодного месяца:

4. Температура обратной сетевой воды после систем отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца:

5. Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию для максимально-зимнего режима:

Для режима наиболее холодного месяца:

6. Суммарный отпуск теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения:

- для максимально-зимнего режима:

- для режима наиболее холодного месяца:

7. Расход воды в падающей линии системы горячего водоснабжения потребителей для максимально-зимнего режима:

Где: - температура сырой воды зимой (принимается).

8. Тепловая нагрузка подогревателя первой ступени (на обратной линии сетевой воды) для режима наиболее холодного месяца:

Где: - минимальная разность греющей и подогреваемой воды (принимается).

9. Тепловая нагрузка подогревателя второй ступени наиболее холодного месяца:

10. Расход сетевой воды на местный теплообменник второй ступени, то есть на горячее водоснабжение, для режима наиболее холодного месяца:

11. Расход сетевой воды на местный теплообменник для летнего режима:

Где: - расход теплоты потребителями горячего водоснабжения для летнего режима, МВт;

- температура сетевой воды в прямой линии горячего водоснабжения летом, ^оС.

12. Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

- для максимально-зимнего режима:

- для режима наиболее холодного месяца:

13. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

- для максимально-зимнего режима:

- для режима наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

14. Температура обратной сетевой воды после внешних потребителей:

- для максимально-зимнего режима:

- для режима наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

15. Расход подпиточной воды для восполнения утечек в теплосети внешних потребителей:

- для максимально-зимнего режима:

- для летнего режима:

-

Где: - потери воды в закрытой системе теплоснабжения и в системе потребителей принимаются 2 % часового расхода воды внешними потребителями.

16. Расход сырой воды, поступающей на химводоочистку:

для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

Где: 1,25 - коэффициент, учитывающий потери воды на собственные нужды в ХВО;

17. Температура химочищенной воды после охладителя деаэрированной воды:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

Где:

- температура сырой воды перед ХВО (принимается до 20 ^оС);

- температура подпиточной воды после деаэратора;

- температура подпиточной воды после охладителя деаэратора;

- предварительно принятый расход химочищенной воды, т/ч.

18. Температура химически очищенной воды, поступающей в деаэратор:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

19. Проверяется температура сырой воды перед ХВО:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

20. Расход греющей воды на деаэратор:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

21. Проверяется расход хим. очищенной воды на подпитку теплосети:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

.

22. Расход теплоты на подогрев сырой воды:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

.

23. Расход теплоты на подогрев химочищенной воды:

- для максимально холодного, зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

24. Расход теплоты на деаэратор:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

.

25. Расход теплоты на подогрев химочищенной воды в охладители деаэрированной воды:

- для максимально-зимнего режима и наиболее холодного месяца:

- для летнего режима:

.

26. Суммарный расход теплоты, необходимый в водогрейных котлах:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

27. Расход воды через водогрейные котлы:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

28. Расход воды на рециркуляцию:

- для максимально-зимнего режима:



- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

29. Расход воды по перепускной линии:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

30. Расход сетевой воды от внешних потребителей через обратную линию:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

31. Расчетный расход воды через водогрейные котлы:

- для максимально-зимнего режима:



- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

32. Расход воды, поступающей к внешним потребителям по прямой линии:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

для летнего режима:

.

33. Разница между найденным ранее и уточненным расходом воды внешними потребителями:

- для максимально-зимнего режима:

- для наиболее холодного месяца:

.

- для летнего режима:

.

При расхождении, меньшем 3% расчет считается оконченным. После расчета тепловой схемы необходимо выбрать число устанавливаемых котлов. Как показали технико-экономические расчеты, оптимальным числом выбранных котлов является четыре. Затем определяют расход воды одним котлом и сравнивают его с расходом воды, установленным заводом-изготовителем. Если , регламентированного заводом-изготовителем, то выбор котлов считают законченным и проверяют, какое число котлов должно работать при режиме наиболее холодного месяца и летнем режиме.

В соответствии с расчетом тепловой схемы к установке принимаем четыре котла КВ-ГМ-20. По данным завода-изготовителя мощность одного котла составляет 23,2 МВт при расходе воды через него 247 т/ч. Расчетный расход воды через один котел при максимально-зимнем режиме составляет 979/4=244,75<247 т/ч. В связи с этим, сохраняя температуру воды на выходе из котлов , необходимо при эксплуатации увеличить расход воды, подаваемой рециркуляционным насосом, на 2,25 т/ч через каждый котел. Это приведет к увеличению температуры воды на входе в котел, что несколько уменьшит коррозию конвективных поверхностей нагрева котлов, но увеличит расход электроэнергии на привод рециркуляционного насоса.

При летнем режиме теплоснабжения потребителей будет обеспечено одним котлом, который будет загружен на 52%. При режиме наиболее холодного месяца в работе будут находиться три котла. В случае выхода из строя одного котла подачу теплоты на вентиляцию общественных зданий и потребителям второй категории придется сократить на 51,5-23,2*2=5 МВт, что в соответствии со СНиП 11-35-76 допускается. Поэтому в теплосети достаточно установить три котла, не предусматривая резервного котла.

2. Технология производства теплоты в паровой производственно-отопительной теплоцентрали

Отпуск пара технологическим потребителям часто производится от теплоцентралей, называемых производственными. Это теплоцентрали вырабатывают насыщенный или слабо перегретый пар с давлением до 1,4 или 2,4 МПа. Пар используется технологическими потребителями и в небольшом количестве - на приготовление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Нагрев горячей воды производится в сетевых подогревателях, устанавливаемых в теплоцентрали.

Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной теплоцентрали с отпуском небольшого количества теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в закрытую систему теплоснабжения микрорайона показано на схеме 2.

Насос сырой воды (НСВ) подает воду в охладитель непрерывной продувки (ОНП), где она за счет теплоты продувочной воды, сбрасываемой из барабана котла в барбатер (Б) и далее - в дренаж. Затем сырая вода подогревается до 20-30 ^оС в пароводяном подогревателе (ПСВ) и направляется на химические фильтры в цех химводоочистки (ХВО). Химочищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды (ОДВ). Где подогревается до 50-60 ^оС. Дальнейший подогрев химочищенной воды осуществляется в пароводяном подогревателе (ПХВ) до 80-90 ^оС. Перед поступлением головку деаэратора часть химочищенной воды проходит через охладитель выпара (ОВ).

Подогрев сетевой воды производится конденсатом и паром в последовательно включенных двух сетевых подогревателях (ОК и СП). Конденсат греющего пара сетевых подогревателей направляется в головку деаэратора, в которую также поступает конденсат от внешних потребителей пара.

Подогрев воды в атмосферных деаэраторах производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки (РНП). Непрерывная продувка от котлов используется в расширителе, где перегретая котловая вода вследствие снижения давления в редукционном клапане (РК) частично испаряется (в РНП образуется пара до 15% от объема сбрасываемой котловой воды). Деаэрированная вода с температурой 104 ^оС питательным электронасосом ПЭН подается в паровые котлы. Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается из того же деаэратора Д, охлаждаясь в охладителе деаэрированной воды ОДВ до 70 ^оС перед поступлением к подпиточному насосу ППН.

Использование общего деаэратора для приготовления питательной и подпиточной воды возможно только для закрытых систем теплоснабжения ввиду малого расхода подпитки. В открытых системах теплоснабжения расход подпиточной воды значителен, поэтому в теплоцентралях устанавливают два деаэратора: один для приготовления питательной воды, другой - для подпиточной воды.

Для технологических потребителей, использующих пар более низкого давления по сравнению с вырабатываемым котлоагрегатами, и для подогревателей собственных нужд в тепловых схемах теплоцентралей предусматривается редукционная установка РУ для снижения давления пара или редукционно-охладительная установка РОУ для снижения давления и температуры пара.

Редуцирование пара производится дроссельным клапаном, а охлаждение пара - впрыском конденсата через сопла. За охладителем пара имеется трубопровод значительной протяженности для выравнивания температуры пара.

Регулирование давления и температуры редуцированного пара производится автоматически с помощью приборов электронного типа.

3. Расчет тепловой схемы теплоцентрали с паровыми котлами

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной теплоцентрали с паровыми котлами выполняется для максимально-зимнего режима.

Теплоцентраль расположена в городе Воронеж и работает на природном газе.

При расчете тепловой схемы в нижеуказанной последовательности определяют:

1. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:

2. Расход воды на подогреватели сетевой воды:

3. Расход пара на подогреватель сетевой воды:

4. Расход редуцированного пара внешними потребителями:

5. Суммарный расход свежего пара внешними потребителями:

Где:

- расход пара на входе в РОУ.

6. Расход впрыскиваемой воды в РОУ:



7. Расход пара на собственные нужды теплоцентрали:

8. Расход пара на покрытие потерь в теплоцентрали:

9. Суммарный расход пара на собственные нужды:

10. Суммарная паропроизводительность теплоцентрали:

11. Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри теплоцентрали:

12. Расход химически очищенной воды:

13. Расход сырой воды:



14. Расход воды, поступающей в расширитель непрерывной продувки:

15. Расход пара, получаемый в расширителе непрерывной продувки:

16. Расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки:

17. Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки:

18. Расход пара на подогреватель сырой воды

19. Температура химочищенной воды после охладителя деаэрированной воды:

20. Расход пара на подогрев химочищенной воды в подогревателе пред деаэратором:

21. Суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора:

22. Средняя температура вода в деаэраторе:

23. Расход греющего пара на деаэратор:

24. Расход редуцированного пара на собственные нужды теплоцентрали:

25. Расход свежего пара на собственные нужды теплоцентрали:

26. Действительная паропроизводительность теплоцентрали с учетом расхода на собственные нужды и потери пара в теплоцентрали:

27. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью теплоцентрали:

Расчет тепловой схемы следует уточнить, так как невязка с предварительно принятой паро- производительностью теплоцентрали больше 3% для этого определяются:

- уточненный расход редуцированного пара с учетом действительного расхода пара на собственные нужды:

- уточненный расход свежего пара с учетом действительного расхода на собственные нужды:

- уточненное количество воды, впрыскиваемой в РОУ:

- уточненная суммарная паро- производительность теплоцентрали:



В результате расчета у установке в теплоцентрали принимаются четыре котла паро- производительностью по 50 т/ч пара каждый со следующими параметрами:

- давление 1,4 МПа;

- температура пара 250 ^о С.

В качестве основного топлива принят природный газ, в качестве резервного - мазут. Так как на подогрев мазута требуется пара не более 4,5 т/ч, то такой расход пара не вызовет перегрузки котлоагрегатов при максимально-зимнем режиме. Таким образом, к изготавливаемым Белгородским котельным заводом «Энергомаш».

Приложение 1

Тепловой схеме теплоцентрали со стальными водогрейными котлами. Тепломеханическое оборудование теплоцентрали:

ПСВ - подогреватель сырой воды;

ХВО - химводоочистка;

ОДВ - охладитель деаэрированной воды;

ДА - деаэратор атмосферный;

ОВ - охладитель выпара;

БДВ - бак деаэрированной воды;

ПХВ - подогреватель химочищенной воды;

КВ - котел водогрейный;

ТП - тепловой потребитель.

Насосное оборудование теплоцентрали:

НСВ - насос сырой воды;

ППН - подпиточный насос;

СЭН - сетевой электронасос;

РН - рециркуляционный насос.

энергия отопительный теплоцентраль

Приложение 2

Технологии производства теплоты в паровой производственно-отлпительной теплоцентрали.

Тепломеханическое оборудование теплоцентрали:

ПК - котел паровой;

РОУ - редукционно-охладительная установка;

СП - сетевой подогреватель;

ОК - охладитель конденсата;

ОВ - охладитель выпара;

Д - деаэратор атмосферный;

РК - редукционный клапан;

РНП - расширитель непрерывной продувки;

ОНП - охладитель непрерывной продувки;

Б - барбатер;

ПСВ - подогреватель сырой воды;

ХВО - химводоочистка;

ОДВ - охладитель деаэрированной воды;

ПХВ - подогреватель химочищенной воды;

Насосное оборудование теплоцентрали:

НСВ - насос сырой воды;

ПЭН - питательный электронасос;

СЭН - сетевой электронасос;

КЭН - конденсатный электронасос;

ППН - подпиточный насос.

Размещено на Allbest.ru

...