Параметры котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная курсовая работа преследует цели обучения расчетам тепловой нагрузки котельной, углублённой проработки студентами основных типов тепловых схем котельной, подробного расчёта заданного варианта тепловой схемы и отдельных её элементов, составление теплового баланса котлоагрегата на его основе, определение стоимости годового расхода топлива для различных вариантов компоновки котлоагрегатов, выбора вспомогательного оборудования, компоновки котельной.

Тепловая схема во многом определяет экономичность работы котельной. Подробный расчёт тепловой схемы с составлением его теплового баланса позволяет определить экономические показатели котельной, расхода пара и воды, по которым производится выбор основного и вспомогательного оборудования.

Составление теплового баланса котлоагрегата позволяет оценить его экономичность для вариантов с использованием водяного экономайзера и без него.

Приведённая методика расчётов тепловой схемы и составление теплового баланса парогенератора максимально упрощена с целью уменьшения объёма необходимых расчетов.

Таблица А.1 - Исходные данные для расчета котельной

Первая цифра шифра	Производственные и бытовые помещения	Вторая цифра шифра	Количество жителей поселка	Третья цифра шифра	Жесткость воды г.экв/м3
6	Мастерская, баня детский сад, школа	0	200	5	5,8



Таблица А.2- Удельные тепловые характеристики жилых, общественных и производственных зданий при расчётной наружной температуре -30 и их внутренняя расчётная температура.

Здания	Объём зданий, V, тыс.м3	Удельные отопительные характеристики, Вт/(м3)	Внутренняя расчётная температура, tв
		Отопительная qот	Вентиляционная qв
Баня	5	0,33	1.16	25
Мастерская	5	0,6	0,17	20
Школа	5	0,45	0,1	16
Детский сад	5	0,44	0,39	20



1. Расчёт тепловых нагрузок производственных и коммунально-бытовых потребителей тепла

котельная экономайзер тепловой

Котельной установкой называют комплекс устройств и агрегатов, предназначенных для получения пара или горячей воды за счет сжигания топлива. По назначению различают отопительные, производственные и отопительно-производственные котельные установки. Общий случай для расчета представляют отопительно-производственные котельные, так как они работают, как правило, круглый год.

Тепловая нагрузка котельной по характеру распределения во времени классифицируется на сезонную и круглогодовую. Сезонная (расходы теплоты на отопление и вентиляцию) зависит в основном от климатических условий и имеет сравнительно постоянный суточный и переменный годовой график нагрузки. Круглогодовая (расходы теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды), практически не зависит от температуры наружного воздуха и имеет очень неравномерный суточный и сравнительно постоянный годовой график потребления теплоты.

Расчетную тепловую нагрузку котельной отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и теплого периодов года. В зимнее время она складывается из максимальных расходов теплоты на все виды теплопотребления

где Ф_от, Ф_в, Ф_г.в Ф_т - максимальные потоки теплоты, расходуемой всеми потребителями системы теплоснабжения соответственно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, Вт; k_з - коэффициент запаса, учитывающий потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством, k_з = 1,2.

В летнее время нагрузку котельной составляют максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение

Суммарные расходы теплоты на все виды теплопотребления определяют по приближенным формулам.

Расход теплоты на отопление и вентиляцию

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на отопление жилых и общественных зданий поселка, включенных в систему централизованного теплоснабжения, можно определить по укрупненным показателям в зависимости от жилой площади помещения по формулам

,

.

.

где - укрупненный показатель максимального удельного потока теплоты, расходуемой на отопление 1 м² жилой площади, Вт/м²; F - жилая площадь, м².

Значения определяются в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха (=175 Вт/).

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на нагрев вентиляционного воздуха общественных зданий

,

.

Для отдельных жилых, общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты, Вт, расходуемой на отопление и подогрев воздуха в приточной системе вентиляции можно определить по их удельным тепловым характеристикам

где qот и qв - удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3оС); Vн - объем здания по наружному обмеру (без подвальной части), м3; a - поправочный коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий: a = 0,54 + 22/(t_в - t_н).

Баня:

а=0,54+22/(t_в-t_н)=0,54+22/(25-(-32))=0.94;

;

Мастерская:

а=0,54+22/(20-(-32))=0,963

;

;

Школа:

;

;

Детский сад:

;

;

Расход теплоты на горячее водоснабжение

Средний поток теплоты, Вт, расходуемой за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий находят по формуле:

где q_г.в =320 - укрупненный показатель среднего потока теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение одного человека с учетом общественных зданий поселка, принимается в зависимости от средней за отопительный период нормы потребления воды при температуре 55 ^оС на одного человека g=85 л/сут:

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Для производственных зданий максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение, определяют по формуле

где G_v - часовой расход горячей воды, м³/ч; _в - плотность воды, принимается равным 983 кг/м³; С_в - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг^оС); t_г - расчетная температура горячей воды, равная 55 ^оС; t_х - расчетная температура холодной (водопроводной) воды, принимаемая в зимний период равной 5 ^оС, а летний период 15 ^оС.

Поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий в летний период, по отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:

- для жилых и общественных зданий:

- для производственных зданий:

Жилые здания:

Ф_г.в.ср.=320*200=64 кВт

Ф_г.в.=2*64=128 кВт

Баня:

Мастерская:

Школа:

Детский сад:

Максимальные потоки теплоты, расходуемой всеми потребителями системы теплоснабжения на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение:

Расход теплоты на технологические нужды

где ш - коэффициент спроса на теплоту (0,6…0,7); G - расход теплоносителя, кг/ч; h - энтальпия теплоносителя, кДж/кг; h_воз=280кДж/кг - энтальпия обратной воды или возвратного конденсата, кДж/кг; р - коэффициент возврата обратной воды.

2. Построение годового графика тепловой нагрузки

Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления можно определить аналитически или графически из годового графика тепловой нагрузки. По годовому графику устанавливаются также режимы работы котельной в течение всего года. Строят такой график в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур.

Средневзвешенная расчётная внутренняя температура определяется по выражению:

t_в.ср.=,

где V - объёмы зданий по наружному обмеру, м³; t - расчётные внутренние температуры этих зданий, .

Средневзвешенная расчётная внутренняя температура для жилых и общественных зданий и производственных помещений:

t_в.ср.= (5000*25+5000*16+5000*20)/15000=20.33 ° С

t_в.ср.= (5000*20)/5000=20 ° С

Годовой расход теплоты, ГДж/год:

где F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм²; m_ф и m - масштабы расхода теплоты и времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.

3. Расчёт принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной

Тепловая схема №14.

1.Исходные данные для расчёта тепловой схемы котельной.

Пар для технологических нужд производства имеет параметры:

Р₁=1,37 МПа; х₁=0,99; D_Т =11,15 кг/с.

Температура сырой воды t_св=8⁰С.

Давление пара после РОУ Р₂=0,118 МПа.

Сухость пара на выходе из расширителя непрерывной продувки х₂=0,98.

Потери пара в котельной в процентах от D_cут, d_ут=3,1%.

Расход тепловой воды на непрерывную продувку в процентах от D_cут d_пр=2,4%.

Расход тепла на подогрев сетевой воды Q_б=12,22 МВт

Температура воды на выходе из сетевых подогревателей t^/₁=92⁰C.

Температура в обратной линии теплосети t^/₂=50⁰C.

Температура воды перед и после ХВО t_хво=28⁰С.

Температура конденсата на выходе из бойлера t_кб=70⁰С.

Потери воды в тепловой сети d_ТС=10%.

Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды t^//_к1=85⁰С.

Температура продуктов горения перед экономайзером, t_ух1 =305⁰С.

Температура продуктов горения за экономайзером, t_ух2 =180⁰С.

2.Определение параметров воды и пара.

При давлении Р₁=1,37 МПа в состоянии насыщения имеем [1-32] t₁=193.83 ⁰С, i^//₁=2789 кДж/кг, i^/₁=824кДж/кг, r₁=1964кДж/кг.

При давлении Р₂=0,118 МПа в состоянии насыщения имеем [1-31] t₂=104⁰С, i^//₂=2683 кДж/кг, i^/₂=437кДж/кг, r₂=2245 кДж/кг.

Энтальпия влажного пара на выходе из котлоагрегата:

i^х₁=i^//₁ -(1-х₁)•r₁ = 2787-(1-0,99)•1962=2769 кДж/кг.

Энтальпия влажного пара на выходе из расширителя:



i^х₂=i^//₂ -(1-х₂)•r₂ = 2683-(1-0,98)•2245=2637 кДж/кг.

Энтальпия воды при температуре ниже 100⁰С может быть с достаточной точностью определена без использования таблиц по формуле:

i_в=С_в•t_в,

где С_в=4,19 кДж/кг

3.Расчёт подогревателей сетевой воды.

Для водоподогревателя:

Для пароводяных водоподогревателей:

, (3.2)

где W₁ и W₂ - расходы воды (греющей и подогреваемой), кг/с;

t^/₁, t^/₂ и t^//₁, t^//₂ - начальные и конечные температуры воды, ⁰С;

D₁ - расход греющего пара, кг/с;

i₁ - энтальпия пара, кДж/кг;

i_к - энтальпия конденсата, кДж/кг;

з_n - коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом и трубопроводами в окружающею среду (з_n=0,95).



Схема водоподогревательной установки.

Определим расход воды через сетевой подогреватель из уравнения теплового баланса:

кг/с.

Потери воды в тепловой сети заданы в процентах от W_б:

кг/с.

Подпиточный насос подаёт в теплосеть воду из деаэратора с энтальпией i^/₂=437 кДж/кг в количестве W_ТС. Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах уменьшится на величину:

,

где соответствует температуре; 

кДж/кг.

Расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения:

,

кг/с.

i_кб=C_вt_кб=4,19*70=293кДж/кг

4. Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды

Расход тепла на технологические нужды составит:

где iко - средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей:

Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит:

МДж/с.

Расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит:



кг/с. (3.7)

5. Ориентировочное определение общего расхода свежего пара.

Суммарный расход острого пара D_г на подогрев сырой воды перед химводоочисткой и деаэрацию составит 3-11% от D_c.

Примем D_г=0,03•D₀=0,03•16.67=0,5 кг/с.

Общий расход свежего пара:

кг/с. (3.8)

6. Расчёт редукционно-охладительной установки (РОУ)

Назначение РОУ - снижение параметров пара за счёт дросселирования (мятия) и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в распылённом состоянии. РОУ состоит из редукционного клапана для снижения давления пара, устройства для понижения температуры пара путём впрыска воды через сопла, расположенные на участке паропровода за редукционным клапаном и системы автоматического регулирования температуры и давления дросселирования пара.

В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с температурой кипения отводится в конденсационные баки или непосредственно в деаэратор.

Примем в курсовом проекте, что вся вода, вводимая в РОУ, полностью испаряется, и пар на выходе является сухим, насыщенным.

Подача охлаждённой воды в РОУ производственных котельных обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора.

Решая совместно уравнения (9) и (10), получим:

,

где D₁ - расход острого пара, кг/с, с параметрами Р₁, х₁;

- энтальпия влажного пара, кДж/кг;

- энтальпия увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кДж/кг.

Определим расход свежего пара, поступающего в РОУ:

кг/с

Составляем схему РОУ:

Узел РОУ.

Определяем расход увлажняющей воды:

кг/с

7. Расчёт сепаратора непрерывной продувки

Непрерывная продувка барабанных котлоагрегатов осуществляется для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котлоагрегатов) зависит от солесодержания питательной воды, типа котлоагрегатов и т.п.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы - расширители. Давление в расширителе непрерывной продувки принимается равным Р₂. Пар из расширителей непрерывной продувки обычно направляют в деаэраторы.

Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки) экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше 0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды. Вода из сепаратора подаётся в охладитель или барботер, где охлаждается до 40-50 ⁰С, а затем сбрасывается в канализацию.

Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по заданному его значению d_пр в процентах от D_cyт.

кг/с.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

,

и массового баланса сепаратора:

.

Узел сепаратора непрерывной продувки.

Имеем:

кг/с.



Расход воды из расширителя:

кг/с.

8. Расчёт расхода химически очищенной воды

Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и в тепловой сети.

1) Потери конденсата от технологических потребителей:

2) Потери продувочной воды W_р=0,341 кг/с.

3) Потери пара внутри котельной заданы в процента от D.

котельная экономайзер тепловой

кг/с.

4) Потери воды в теплосети W_ТС=6,94 кг/с.

5) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчёте деаэратора. Предварительно примем D_вып=0,05 кг/с.

Общее количество химически очищенной воды равно:

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента К=1,10 - 1,25. Приму К=1,2

Имеем W_св=К•W_хво=1,2•12.33=14.8 кг/с.

Размещено на Allbest.ru

...