Курсовая работа

Выполнил:

Акименко В.В.

Усть-Каменогорск 2009

Содержание

• Введение
• 1. Исходные данные для расчета тепловой схемы
• 2. Расчет тепловой схемы котельной
• 2.1 Подбор водогрейных котлов
• 2.2 Подбор паровых котлов
• 3. Подбор основного оборудования
• 3.1 Подбор насосов
• 3.1.1 Подбор сетевого насоса
• 3.1.2 Подбор насоса сырой воды
• 3.1.3 Подбор подпиточного насоса
• 3.1.4 Подбор рециркуляционного насоса
• 3.2 Подбор деаэратора
• 3.3 Подбор оборудования ХВО
• 4. Расчет системы ХВО
• 4.1 Продувка котлов по сухому остатку
• 4.2 Относительная щелочность котловой воды
• 4.3 Концентрация углекислоты в паре
• 4.4 Расчет Na-катионитовых фильтров
• 5. Предварительный расчет дымососа и вентилятора
• 6. Определение требуемых площадей для оборудования
• 6.1 Компоновка главного корпуса котельной
• 7. Аэродинамический расчет тягодутьевого тракта
• 7.1 Разработка расчетной аксонометрической схемы
• 7.2 Аэродинамический расчет котла
• 7.3 Аэродинамический расчет воздухоподогревателя
• 8. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта
• 8.1 Определение сечений воздуховодов и газоходов
• 8.2 Определение сопротивлений газовоздушного тракта
• 9. Расчет и подбор золоуловителя
• 10. Расчет вредных выбросов в атмосферу
• 10.1 Определение высоты дымовой трубы
• 11. Окончательный подбор дымососа и вентилятора
• 11.1 Окончательный подбор дымососа
• 11.2 Окончательный подбор вентилятора
• 12. Краткое описание основных решений по топливо-подготовке
• 13. Расчет себестоимости вырабатываемой тепловой энергии
• 14. Основные технико-экономические показатели проекта
• Заключение
• Список литературы

Введение

Компоновкой котельной называется взаимное расположение основного и вспомогательного оборудования, установленного в здании. Котельная может состоять из следующих помещений: помещения для установки котла, насосной, химводоочистки, экономайзерно-дымососной, склада топлива, служебно-бытовых помещений. В зависимости от тепловой производительности котельного агрегата вспомогательное оборудование, хвостовые поверхности нагрева, тягодутьевые установки и оборудование для очистки продуктов сгорания могут быть групповыми или индивидуальными.

Котлы располагаются на первом этаже. Здесь же размещаются экономайзеры, воздухоподогреватели, питательные, подпиточные, рециркуляционные и сетевые насосы, оборудование для химической обработки воды.

Компоновка оборудования должна обеспечивать удобство работы и безопасность эксплуатационного и ремонтного персонала, минимальную протяженность трубопроводов, газоходов и воздуховодов, минимальные затраты на сооружение котельной, сокращение численности эксплуатационного персонала, автоматизацию технологических процессов, механизацию ремонтных работ, возможность расширения котельной при установке нового оборудования.

Все решения, применяемые при компоновке оборудования, должны отвечать требованиям строительных норм и правил, правил техники безопасности, санитарных и противопожарных норм.

1. Исходные данные для расчета тепловой схемы

,

Где = 0,8 МПа - напор в тепловых сетях;

= 0,15 МПа - гидравлическое сопротивление котла;

Н_ТР = 0,1 МПа - гидравлическое сопротивление трубопровода.

Расчетный расход через насос:

,

Где = G_К^II - G_рец = 1874,44 - 267,74 = 1606,7 т/ч;

К установке принимаем 4 параллельно соединенных насоса:

- 2-центробежных сетевых СЭ-1250-140-11, один из которых резервный;

- 2-центробежных конденсатных СЭ-500-70-16, один из которых резервный.

3.1.2 Подбор насоса сырой воды

· паровой баланс котельной, позволяющий выявить максимальные потери пара и конденсата (см. таблицу 1.3);

· анализ исходной воды. Исходная вода должна соответствовать нормам питьевого качества;

· требования к качеству питательной и подпиточной воды.

4.1 Продувка котлов по сухому остатку

Водоподготовка предназначена для котельной, оборудованной 5 водогрейными котлами КВ-ТС-30-150П и 2 паровыми котлами Е-160-14.

Исходные данные:

Производительность одного водогрейного котла 370 т/ч при давлении 2,5 МПа;

Производительность одного парового котла 160 т/ч при давлении 2,5 МПа.

Исходная вода поступает из водопровода в количестве, равном количеству питательной воды:

* Магниевая жесткость ;

* Кальциевая жесткость ;

* Сухой остаток ;

* Щелочность .

;

где Р_п - размер продувки по сухому остатку в % паропроизводительности котла;

б_ов - доля обработанной воды в питательной

;

S_ов - сухой остаток обработанной воды (мг/л):

= 600 + 2,96·4,2 + 10,84·3,5 = 650,37 мг/л.

4.2 Относительная щелочность котловой воды

По определенным характеристикам отдельных компонентов определяем величину относительной щелочности котловой воды.

;

Где 40 - эквивалент NaOH;

(щелочность химически обработанной воды)

S_х = 1,1· - сухой остаток химически обработанной воды.

Данная проверка подтверждает возможность применения схемы Na-катионирования, так как относительная щелочность котловой воды не превышает 20 %.

4.3 Концентрация углекислоты в паре

CO₂ = 22·Щ_ов·_ов·(₁+) = 22·3·0,155·(0,4+0,7) = 11,25 мг/кг

где ₁ - доля разложения NaHCO₃ в котле, равная 0,4;

- доля разложения Na₂CO₃ в котле, равная 0,7.

Содержание углекислоты не должно превышать 100 мг/кг при централизованном потреблении пара.

Принимаем схему двухступенчатого Na-катионирования.

Нормы качества подпиточной воды для теплоснабжения принимаются по данным СНиП и соответствуют:

растворенный О₂ = 0,05-0,1 мг/л; рН = 7-8,5;

Ж_к = 1,5-0,7 мг экв/л;

содержание взвешенных веществ - 5 мг/л; свободная углекислота отсутствует.

4.4 Расчет Na-катионитовых фильтров

Рассчитываем фильтры:

Общее количество фильтров принимаем 4, из которых 2 фильтра первой ступени, один второй ступени и один резервный фильтр для обеих ступеней.

В качестве катиона используем сульфоуголь с обменной способностью .

Число регенераций каждого фильтра не должно превышать 3 раз в сутки. Высоту загрузки сульфоугля 2 метра.

Устанавливаются фильтры I ступени диаметром 2600 мм и второй ступени 1500 мм.

Проверка скорости:

Фильтр первой ступени: м/с

Фильтр второй ступени: м/с

Скорости лежат в допустимых пределах.

После прохождения через фильтры I ступени вода практически снижает свою жесткость до 0,2-0,1 , поэтому общее количество солей жесткости, поглощаемое в фильтрах I ступени, составит:

;

G_р^в.к. - производительность ХВО.

Объем сульфоугля в каждом фильтре:

.

; .

Число регенераций натрий-катионовых фильтров I ступени в сутки:

рег/сут.

Межрегенерационный период равен:

часов.

Жесткость воды, поступающей в фильтр II ступени , а ее содержание на выходе из фильтра считают равным нулю, следовательно, количество солей жесткости, поглощаемое в фильтре II ступени: .

Число регенераций фильтра II ступени:

рег/сут.

Межрегенерационный период:

часов.

Определяем расход соли необходимый, для регенерации:

, где = 200 - удельный расход соли.

; .

Объем 26 % раствора на одну регенерацию:

,

где = 1,2 кг/м³ - плотность раствора соли;

р = 26 % - содержание соли в растворе.

м³; м³.

Расход технологической соли в сутки:

.

Расход соли на регенерацию в месяц:

.

Резервуар мокрого хранения соли принимается из расчета 10 суточного расхода с запасом 50 % по СНиП: V_рез =1,5·G_мес =1,5·15,7 = 23,6 м³.

Устанавливаем железобетонный резервуар емкостью V = 28 м³, размерами 4х3,5х2 м.

5. Предварительный расчет дымососа и дутьевого вентилятора

5.1 Подбор дутьевого вентилятора

Количество воздуха, на которое рассчитывается дутьевое устройство, определяют по уравнению:

м³/ч,

где 1,1 - значение коэффициента учитывающего утечку воздуха через неплотности воздуховодов;

- значение коэффициент избытка воздуха в топке;

- максимальный расход топлива, м³/ч;

- количество воздуха, необходимое для сжигания1 м³ топлива при 0⁰ и 760 мм рт. ст., м³/ч;

b - барометрическое давление в мм рт. ст. в районе расположения котельной;

- температура подаваемого воздуха в градусах

Значение мало, поэтому поправка в большинстве случаев несущественная.

Исходя из найденной производительности, к установке принимаем дутьевой вентилятор марки ВДН-15 производительностью 50000 м³/ч.

5.2 Подбор дымососа

Подбор дымососа осуществляется точно по таким же формулам, что и дутьевой вентилятор.

м³/ч.

Исходя из найденной производительности, к установке принимаем центробежный дымосос ДН-19Б производительностью 108000 м³/ч.

6. Определение требуемых площадей для оборудования. Компоновка главного корпуса котельной

В данном проекте была запроектирована котельная закрытого типа.

Здание имеет прямоугольную форму длинной 66 м и шириной 30 м. Один торец здания является постоянным, а второй свободным, то есть при необходимости увеличения мощностей здание можно расширить. Со стороны постоянного торца здания расположены административно-бытовые помещения. За ними в сторону свободного торца находится общий зал, в котором расположены: система ХВО, деаэратор и группа сетевых, подпиточных и рециркуляционных насосов.

Дальше расположены пять водогрейных котлов КВ-ТС-30-150П с воздухоподогревателями, вентиляторами и дымососами. В общем зале также расположен деаэратор установленный на высоте 8,5 м; теплообменники для подогрева холодной воды поступающей на ХВО.

Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» между котлами, технологическим оборудованием и стенами здания устроены проходы необходимой ширины.

Оборудование в главном корпусе представлено в таблице 5.3. «Спецификация оборудования».

7. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта

7.1 Разработка расчетной аксонометрической схемы

Таблица 7.1 - Спецификация оборудования

7.2 Аэродинамический расчет котла

7.3 Аэродинамический расчет воздухоподогревателя

Аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя рассчитывается отдельно по ходу газов и отдельно по ходу воздуха.

Сопротивление проходу газов

.

Сопротивление проходу воздуха

.

8. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта

8.1 Определение сечений воздуховодов и газоходов

8.1.1 Определение сечений воздуховодов

Определение расчетного объемного расхода:

м³/с,

где - секундный расход топлива, м³/с;

- объём воздуха необходимого для горения (дымовых газов), м³/м³;

- присос воздуха.

Допустимой скоростью для данного расхода, является скорость =10 м/с. Площадь сечения равна . АЧВ = (1,12Ч1,12) м.

8.1.2 Определение сечений газоходов

Участок котел - воздухоподогреватель:

Определение объемного расчетного расхода:

.

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна .

АЧВ = (1,86Ч1,86) м.

Участок воздухоподогреватель-дымосос:

Определение объемного расчетного расхода:

.

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна:

. АЧВ = (1,74Ч1,74) м.

Участок дымосос - сборный коллектор:

.

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна .

АЧВ = (1,74Ч1,74) м.

Участок сборный коллектор - дымовая труба.

Определение объемного расчетного расхода:

.

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна . АЧВ = (3,89Ч3,89) м.

8.2 Определение сопротивлений газовоздушного тракта

Сопротивление газового тракта рассчитывается по формле:

где = 40 Па - сопротивление топки;

= 309 Па - сопротивление котла;

=154 Па - сопротивление воздухоподогревателя.

Сопротивление дымовой трубы:

где - потери давления в дымовой трубе;

- потери давления на выходе из трубы:

, Па;

L = 60 м - высота дымовой трубы;

= 0,05 - коэффициент сопротивления для бетонных труб.

;

.

Суммарное сопротивление дымовой трубы: = 4,2 + 21,47 = 25,67 Па.

?h уч. №1. Участок воздухоподогреватель-золоуловитель.

Газоход размерами 1860х1860.

Требуемая площадь живого сечения газохода: .

Скорость движения газа = 12 м/с.

Длина газохода: L = 7,5 м.

,

; .

где d_э - эквивалентный (гидравлический) диаметр:

;

F - площадь живого сечения,

U - полный периметр сечения, омываемый протекающей средой.

;

;

.

?h_l = ?h_тр+?h_м = 8,46+146,2 = 154,6 Па.

?h уч. №2. Участок дымосос - золоуловитель.

Требуемая площадь живого сечения газохода .

Скорость движения газа =12 м/с.

Длина газохода: L = 8 м.

л = 0,02 коэффициент сопротивления для металлических труб.

; .

где d - требуемый диаметр газохода:

d_э=,

где F - площадь живого сечения;

U - полный периметр сечения, омываемый протекающей средой.

?h_тр = ;

?

?h_м = .

?h₂ = ?h_тр + ?h_м = 3,84 + 157,04 = 170,88 Па.

?h уч. №3 Участок общий коллектор - дымосос.

Требуемая площадь живого сечения газохода ;

Скорость движения газа = 12 м/с.

Длина газохода: L=5 м.

м; .

; .

.

Сумма сопротивлений газового тракта

?h_г = ?h_к +?h_т +?h_вл +?h_тр + ?h_уч = 309 +40 +154 +25,67 +127,68 +170,88 +154,6 = 981,83 Па.

Сопротивление воздушного тракта принимаем по таблице равным ?h_в = 650 Па.

9. Расчет и подбор золоуловителя

В качестве золоуловителей предлагается использовать блок-циклоны, расположенные за пределами котельной. Золоуловители устанавливаются между воздухоподогревателем и дымососом для снижения износа дымососов из-за сильной абразивности перекачиваемой среды.

1. Определяем секундный расход дымовых газов, очищаемых под каждым золоуловителем:

.

2. Находим значение плотности дымовых газов при :

.

3. Задаемся аэродинамическим сопротивлением данного типа золоуловителя: ?h_зол = 50 Па, при этом устанавливаем, что .

4. Определяем число элементов, входящих в блок-циклон, задаваясь диаметром корпуса каждого элемента D = 750 мм.

шт.,

следовательно, необходимо установить 2 золоуловителя с 8 элементами.

Сравнив табличные данные с расчетными, убеждаемся, что расчет произведен правильно и устанавливаемому золоуловителю соответствует типоразмер блоков 4х2-750.

5. Определяем величину аэродинамического сопротивления золоуловителя

6. Определяем производительность золоуловителя по числу элементов и их диаметрам:

.

7. Определяем среднюю скорость

.

10. Расчет вредных выбросов в атмосферу

10.1 Определение высоты дымовой трубы

1. Определяется выброс золы (г/с):

где В_Р - расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу т/час;

з_зу - КПД золоуловителя, %;

q₄ - потеря теплоты от механической неполноты горения, %.

2. Определяется выброс SO₂(г/с):

,

где S^P - содержание серы в рабочей массе топлива, %;

молекулярная масса SO₂ и S.

3. Определяется выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO₂ (г/с):

г/с,

где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход оксидов азота;

- поправочный коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;

r - степень рециркуляции продуктов сгорания;

k - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 т сожженного топлива, определяется по формуле:

,

где Q_H, Q - номинальная и действительная теплопроизводительность котла, Гкал/ч.