Расчет тепловой схемы ТЭЦ целлюлозно-бумажного комбината со связью с районной энергосистемой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Лесной инженерии, материаловедения и дизайна

Кафедра Энергосбережения, гидравлики и теплотехники

Специальность 1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и

энергетический менеджмент»

Специализация 1-43 01 06 05 «Энергоэффективные технологии в

лесном комплексе»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

по дисциплине Производство, транспорт и потребление тепловой энергии

Тема«Расчет тепловой схемы ТЭЦ целлюлозно-бумажного комбината со связью с районной энергосистемой»

Исполнитель

студент 4 курса 6 группы Р.Ю. Новик

Минск 2021



Содержание

• Введение
• 1. Описание технологический схемы получения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ
• 2. Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ без связи с районной энергосистемой
• 2.1 Определение тепловых нагрузок
• 2.2 Выбор паровых турбин
• 2.3 Расчет теплофикационной системы ТЭЦ
• 2.4 Регенеративная система ТЭЦ
• 3. Подбор вспомогательного теплообменного оборудования
• 3.1 Расчет и подбор сетевых подогревателей
• 3.2 Подбор сепаратора
• 3.3 Принцип работы и подбор деаэратора
• Заключение
• Список использованных источников

Приложения



Реферат

Пояснительная записка 31 стр.,8 рис.,1 табл., 6 источников

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫЙ КОМБИНАТ, ДЕАЭРАТОР, СЕТЕВОЙ

ПОДОГРЕВАТЕЛЬ, ТЭЦ, СЕПАРАТОР, ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КПД, ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ

Целью курсового проекта является расчет энергоисточника целлюлозно-бумажного комбината.

Пояснительная записка состоит из трех разделов. В первом разделе приведенасхема ТЭЦ и ее описание при работе на мазуте. Во втором разделе проведены расчеты теоретического и действительного объёма воздуха в топке, вычисления полного объёма уходящих дымовых газов и объёма избыточного воздуха, энтальпии продуктов сгорания и температуры горения топлива, рассчитан тепловой баланс, КПД брутто и расход топлива. В третьем ?подобрали вспомогательное оборудование (деаэратор, два сетевых подогревателя и сепаратор).

Графическая часть включает:

? чертежтехнологической схемы ТЭЦ - 1 лист А1;

? чертеж вспомогательного оборудования - 1 лист А1.



Введение

Целлюлозно-бумажная промышленность -- одна из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства. Удовлетворение потребностей отрасли в тепловой и электрической энергии осуществляется в основном за счет тепловой и электрической энергии, вырабатываемой на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) целлюлозно-бумажных комбинатов(ЦБК).

По виду генерируемой и отпускаемой энергии тепловые электростанции разделяют на два основных типа: конденсационные (КЭС), предназначенные только для производства электроэнергии, и теплофикационные, или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Конденсационные электрические станции, работающие на органическом топливе, строят вблизи мест его добычи, а теплоэлектроцентрали размещают вблизи потребителей тепла - промышленных предприятий и жилых массивов. ТЭЦ также работают на органическом топливе, но в отличие от КЭС вырабатывают как электрическую, так и тепловую энергию в виде горячей воды и пара для производственных и теплофикационных целей.

Современная тепловая электростанция - это сложное предприятие, включающее большое количество различного оборудования. Состав оборудования электростанции зависит от выбранной тепловой схемы, вида используемого топлива и типа системы водоснабжения.

Основное оборудование электростанции включает: котельные и турбинные агрегаты с электрическим генератором и конденсатором. Тип и количество основного оборудования тепловой электростанции соответствуют заданной мощности и предусмотренному режиму её работы. Существует и вспомогательное оборудование, служащее для отпуска теплоты потребителям и использования пара турбины для подогрева питательной воды котлов и обеспечения собственных нужд электростанции. К нему относится оборудование систем топливоснабжения, деаэрационно-питательной установки, конденсационной установки, теплофикационной установки (для ТЭЦ) ит. д.

Целью выполнения курсового проекта является расчет тепловой схемы ТЭЦ целлюлозно-бумажного комбината, определение основных показателей работы теплоэлектроцентрали и годовой топливный экономический КПД, а также подбор вспомогательного теплообменного оборудования.



1. Описание технологический схемы получения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ

ТЭЦ - это тепловая электростанция, расположенная вблизи потребителей тепла (промышленных предприятий и жилых зданий), работающая на органическом топливе и вырабатывающая как электрическую, так и тепловую энергию в виде горячей воды и пара для производственных и теплофикационных целей [1].

Принцип работы технологической схемы получения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ заключается в следующем. Предварительно разогретый в воздухоподогревателе (1) воздух, нагреваемый дутьевым вентилятором (2), подается непосредственно в горелку. Вместе с воздухом в горелку поступает природный раз, подводимый газопроводом через газорегуляторную станцию (3). Газорегуляторные станции устанавливаются для снижения давления потока природного газа с давления в магистральном газопроводе до давления в газопроводах котельного отделения, после чего топливо подается в топочное устройство, где оно сжигается.

Очищенные от летучей золы продукты сгорания дымососом (5) подаются в дымовую трубу (6) и выбрасывается в атмосферу.

Полученный путем сжигания топлива насыщенный пар из барабана (7) котлоагрегата (4) поступает в пароперегреватель (8), в котором, за счет тепла продуктов сгорания, его температура повышается и становится выше температуры насыщения (кипения). Острый пар после пароперегревателя поступает к турбинам (9). Сработанный в турбинах пар направляется к теплопотребителям технологического процесса (10), в сетевые подогреватели (11) теплофикационной системы (на отопление и горячее водоснабжение) и на установки системы регенеративного подогрева питательной воды (подогреватель низкого давления (12), деаэратор (13), подогреватель высокого давления (14) и в конденсатор (15).

Конденсат от тепловых потребителей, из конденсатора, ПНД и ПВД поступает в деаэратор (13), где, за счет тепла пара, подаваемого из турбины, нагревается до температуры кипения, освобождаясь при этом от агрессивных в коррозийном отношении газов - кислорода и двуокиси углерода.

Деаэрированная вода из аккумуляторного бака деаэратора питательным насосом подается через подогреватель высокого давления (14) в водяной экономайзер (16). В экономайзере питательная вода нагревается до расчетной температуры за счет тепла уходящих продуктов сгорания топлива и поступает в котлоагрегат (4), таким образом замыкается пароводяной тракт ТЭЦ.Для обеспечения непрерывной работы пароводяного тракта необходимы система приготовления и подачи добавочной воды и система технического водоснабжения ТЭЦ. Добавочная вода может быть получена путем химической очистки сырой воды, осуществляемой в специальных ионообменных фильтрах химводоочистки (17).

1 - воздухоподогреватель, 2 - вентилятор, 3 - газорегуляторная станция , 4 - котлоагрегат, 5 - дымосос, 6 - дымовая труба, 7 - барабан, 8 - пароперегреватель, 9 - турбина, 10 - теплопотребитель, 11 - сетевой подогреватель, 12 - подогреватель низкого давления, 13 - деаэратор, 14 - подогреватель высокого давления, 15 - конденсатор, 16 - водяной экономайзер, 17 - ионообменный фильтр, 18 - бак обессоленной воды, 19 - конденсационный насос, 20 - циркуляционным насосом, 21 -естественный водоем, 22, 23 - электрические генераторы.

Рисунок 1.1 - Технологическая схема получения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из бака обессоленной воды (18) добавочная вода отводится в конденсатор турбины, откуда вместе с конденсатом с помощью конденсационного насоса (19) подается в деаэратор (13). Охлаждающая вода прокачивается через конденсатор циркуляционным насосом (20), а затем или сбрасывается в естественный водоем (21) или направляется в башенный охладитель (градирню), где охлаждается.

Электрические генераторы (22), (23), вращаемые паровыми турбинами, вырабатывают переменный электрический ток в количестве, достаточном для покрытия технологических, бытовых и осветительных нагрузок ЦБК.



2. Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ со связью с районной энергосистемой

2.1 Определение тепловых нагрузок

Максимальная нагрузка ТЭЦ

W_max=P_max:з_c:ц_c.н.,(2.1)

где P_max ? максимальная электрическая нагрузка ТЭЦ, кВт; з_c ? КПД сетей.

W_max =24000:0,95:0,9 = 28070,18 кВт.

Расход тепла на отопление

,(2.2)

где q^отоп? удельная теплопотеря, Вт/м³; V^отоп ? объем отапливаемого здания, м³;

м ? коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода тепла на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности ограждений,

м=0,03; t_вн ? температура воздуха внутри помещений, °С(приложение 1, [1]); ? наружная расчетная температура в зимний период, °С (приложение 2, [1]) .

= 0,87•540000•(18+32)(1+0,03) = 24194700 Вт.

Расход тепла на вентиляцию

, (2.3)

где q^вен ? удельный расход тепла на вентиляцию, отнесенный к 1 м³ вентилируемого объема зданий и разности температур в 1°С, Вт/м³; V^вен ? объем вентилируемых помещений, м³; t_п.в.? температура подогретого воздуха, ?С; ?расчетная температура наружного воздуха на вентиляцию, °С (приложение 2, [1]).

= 0,58•350000•(18+19) = 7511000 Вт.

Расход тепла на горячее водоснабжение

,(2.4)

где а? норма расхода горячей воды на единицу потребления (приложение 3, [1]);

m? количество единиц потребления; t_г ? температура горячей воды, °С, согласно СНиП принимается равной 60°С; t_х ? температура холодной воды, °С.

= 60•1300•4,19• (60-5)=17975100 = 208045,13 Вт.

Общий расход тепла на теплоснабжение

, (2.5)

=24194700 +7511000 +208045,13 =31913745,13 Вт,

что соответствует отпуску тела с ТЭЦ при к.п.д. сетей з_с=0,95

(2.6)

= 31913745,13/0,95 =33593415,93 Вт ( 120936297,35 кДж/ч).

Расход пара на варку целлюлозы

, (2.7)

где Ц_сут - расход целлюлозы в сутки, т; B - плановый выпуск бумаги в сутки, т; тепловая нагрузка деаэратор подогреватель

f - расход волокнистых материалов; б - доля целлюлозы в волокнистых материалах; в - потери волокнистых материалов.

Для бумаги газетнойf=1,073, б=0,25(приложение 4, [1]).

Тогда

= 1,073•0,25•375•(1/(1-0,045) = 105,33т/сут.

Принимаем продолжительность цикла варки целлюлозы ф_ц=10 ч.

Содержание цикла:

Заварка ф₁=2,0 ч

І.Выдержка ф₂=2,0 ч

Доварка ф₃=3,0 ч

ІІ.Выдержка ф₄=2,0 ч

Перерыв ф₅=1,0 ч

Итого: ф_ц=10 ч

Количество варок в сутки на одном варочном котле

ф_ц=24/10=2,4.

Объем варочных котлов станции

, (2.8)

где с_вк ? удельная производительность варочных котлов, кг/м³ в. к.

= м³.м³.

Число варочных котлов на станции

, (2.9)

где V_вк ? выбранный объем варочных котлов, м³.

Принимаем объем варочного котла V_вк=110 м³.

n =шт.

Общее число варок на станции в течение суток

m= 5•2,4 = 12 вар/сут.

При сульфитном способе цикл состоит из:

· заварки продолжительностью ……….. ф₁

· первой выдержки без подвода пара…...ф₂

· доварки продолжительностью………….ф₃

· второй выдержки без подвода пара…...ф₄

· перерыва………………………………....ф₅

· общая продолжительность цикла…….. ф_ц

где ф₁,ф₂,ф₃,ф₄,ф₅ ? время продолжительности операций варки.

На варку 1 т сульфатной целлюлозы расходуется d_ц=1,8-2,3 т пара давлением 0,5-1,0 МПа. При этом на заварку расходуется 55-60%, на доварку

45-50% удельного расхода пара.

Расход пара на заварку

. (2.10)

105,33•(т/ч (1,34 кг/с).

Расход пара на доварку

. (2.11)

105,33•( т/ч (0,73 кг/с).

Потребление пара варочной станцией

= 4,83+2,63 = 7,46 т/ч (2,07 кг/с)(2.12)

Максимальный расход пара

= 1,35•7,46 = 10,07 т/ч (2,79 кг/с)(2.13)

Расход пара на сушку бумаги и отбелку целлюлозы

,(2.14)

где B_сут ? производительность комбината, т/сут; d_с.б.? удельный расход пара давлением р = 3,0 МПа на сушку бумаги (с учетом вентиляции), зависит от сорта бумаги и времени года (d_с.б. = 3,5-4,0 т пара/т бумаги); d_о.ц. ? удельный расход пара давлением р = 3,0 МПа на отбелку целлюлозы, зависит от сорта целлюлозы, метода отбелки (d_о.ц. = 0,38-0,93 т пара/т цел.);з_с? КПД тепловых сетей; f,б ? коэффициенты композиции при изготовлении печатных бумаг.

Для печатной бумаги №3 б =0,25 ;f = 1,073 .

= 375• т/ч (18,24 кг/с).

С целью упрощения расчетов примем следующие обозначения тепловых нагрузок

= 33593415,93 Вт ( 120936297,35 кДж/ч);

= =10,07т/ч (2,79 кг/с);

= = 65,68 т/ч (18,24 кг/с).

2.2 Выбор паровых турбин

Для ТЭЦ целлюлозно-бумажного комбината рекомендуются паровые турбины типа ПТ.

Энтальпию пара в отборах и за турбинами определяем, построив действительны процесс расширения пара в h,s-координатах (рисунок 2.1).

Находим действительное значение энтальпии пара в точке отбора и за турбиной. Для первой ступени турбины

,(2.15)

где ? энтальпия пара при P = 0,8 МПа в действительном процессе расширения,кДж/кг; = h_3,5 ? h_0,8 - теоретический адиабатный перепад тепла при расширении пара от P₁ = 3,5 МПа до P = 0,8 Мпа, кДж/кг; h_3,5,h_0,8 ? энтальпии пара при P₁ = 3,5 МПа и P = 0,8 МПа в теоретическом процессе расширения пара, кДж/кг;

? относительный КПД турбины, = 0,75.

=3292-3920,75кДж/кг.

Для второй ступени

=2900-86,730,75=2834,95кДж/кг

=2900-2813,27=86,73кДж/кг

Для третьей ступени

=2813,27-174,870,75=2682,11кДж/кг

=2813,27-2637,4=174,87 кДж/кг

Адиабатные перепады тепла в действительном процессе расширения пара в турбине

= 3292-2998=294кДж/кг(2.16)

= 3292-2834,95=457,05 кДж/кг

=3292-2682,11=609,89 кДж/кг

Удельные расходы пара

, (2.17)

где з_Т - механический КПД турбины, з_Т = 0,95; з_Г - КПД электрогенератора, з_Г = 0,94.

= 13,71 кг/кВт•ч

= 8,82 кг/кВт•ч

= =6,6 кг/кВт•ч

Суммарная мощность, развиваемая турбиной на тепловом потреблении

(2.18)

где - годовой отпуск пара в тепловой сети; - расход пара давлением 0,35 МПа на сетевой подогреватель СП2 системы теплоснабжения; - расход пара давлением 0,12 МПа на сетевой подогреватель СП1 системы теплоснабжения.

=кг/ч

= кг/ч

1,15•() = 11722,7 кВт

Оставшаяся часть нагрузки покрывается за счет районной энергосистемы

W = W_max -W_Т = 28070,18 - 11722,7 = 16347,5 кВт

Для реализации полученной мощности из приложения 7 [1] выбираем турбину марки ПР-6-3,5(1,0)0,12 и турбину марки Р-12-3,5/0,5.Установленная мощность турбин на ТЭЦ

W_уст= 18 МВт.

Номинальная мощность рабочих агрегатов

W_н= 18 МВт.



2.3 Расчет теплофикационной системы ТЭЦ.

Расход сетевой воды

, (2.19)

где , ? энтальпия прямой и обратной сетевой воды, кДж/кг.

= 4,19 • 140 = 586,6 кДж/кг

= 4,19 • 60 = 251,4 кДж/кг

G_с.в= 120936297,35 / (586,6 - 251,4) = 360,79 т/ч (100,22 кг/с).

Тепловая нагрузка теплофикационного отбора конденсационной турбины

, (2.20)

= 4,19 • 96 = 402,24кДж/кг

= 4,19 • 60 = 251,4 кДж/кг

=120936,3• (402,24 - 251,4) / ((140 - 60) • 4,19) = 31097,9кДж/ч

Тепловая нагрузка ПВК

, (2.21)

= 120936,3 - 31097,9 = 89838,7 кДж/ч

Расход пара на СП1

, (2.22)

= 100,22• (402,24 - 251,4) / (2682,11 - 439,4) = 24,26 т/ч ( 6,74 кг/с)

Расход пара на СП2

, (2.23)

= 360,79• = 28,33 т/ч ( 7,87 кг/с).

Предварительный расход пара на турбины

, (2.24)

= 1,15 (2,79 + 18,21 + 6,74 + 7,87) = 40,95 кг/с ( 147,42 т/ч).

Паропроизводительность котлоагрегата

, (2.25)

где ? коэффициент расхода пара на собственные нужды котельного отделения, %

Расход пара на собственные нужды

, (2.26)



= 0,0125 • 40,95 = 0,51 кг/с (1,84 т/ч).

= 40,95 + 0,51 = 41,46 кг/с ( 149,26 т/ч).

Расчет системы непрерывной продувки котлоагрегата.

Расход продувочной воды

, (2.27)

где б_пр? коэффициент непрерывной продувки котлоагрегата, %

= 0,04 • 41,46 = 1,66 кг/с ( 5,98 т/ч).

Выпар в сепараторе непрерывной продувки

, (2.28)

где ? энтальпия продувочной воды при р = 4,0 МПа, кДж/кг; ? энтальпия сливаемой из сепаратора воды при р = 0,12 МПа, кДж/кг; r_0,12? теплота парообразования при р = 0,12 МПа, кДж/кг.

= 1,66 • (1087,4 - 439,4) / 2243,8 = 0,48 кг/с ( 1,73 т/ч).

Количество продувочной воды, отводимое из сепаратора в подогреватель непрерывной продувки

, (2.29)

= 1,66 - 0,48 = 1,18 кг/с ( 4,25 т/ч).

Потери конденсата и расход добавочной воды. Потери конденсата:

На варочной станции = 10,07т/ч (2,79 кг/с);

На сушке бумаги и отбелки целлюлозы = 13,13 т/ч (3,65 кг/с);

Внутристанционные потери = 2,99 т/ч (0,83 кг/с);

Итого потери 26,19 т/ч ( 7,28 кг/с)

Расход добавочной воды, подаваемой в сборник конденсата

, (2.30)

Энтальпия добавочной воды после ПНП

, (2.31)

где ? энтальпия добавочной воды из ПНП в конденсатор, кД/кг; ? энтальпия добавочной воды на входе в ПНП, кДж/кг; ? энтальпия продувочной воды на входе в ПНП и на выходе из него, кДж/кг.

= 21,5 + 1,66• (439,4 - 138) / 8,96 = 77,34 кДж/кг.

Расход питательной воды

, (2.32)

= 41,46 + 1,66 = 43,32 кг/с (155,95 т/ч)

2.4 Регенеративная система ТЭЦ

Расход пара на подогреватель высокого давления

, (2.34)

где - расход питательной воды; , - энтальпия питательной воды на входе и на выходе из ПВД, кДж/кг.

= 43,32 • (697,2 - 584) / (2998 - 720,9) = 2,15 кг/с ( 7,74 т/ч)

Расход пара на деаэратор. Материальный баланс деаэратора

,(2.35)

= 43,32 + 0,83 - 2,15 - 0,48 - 0,8•18,24 = 26,93 кг/с (2.36)

Тепловой баланс деаэратора

. (2.37)

= (43,32 + 0,83) •584 - 2,15•720,9 - 0,48•2670 - 0,8•18,24•584 =14430,34 кг/с (51949,22 т/ч)

Из совместного решения уравнений материального и теплового баланса находим

= 1,3 кг/с ( 4,68 т/ч);

= 25,63 кг/с ( 92,27 т/ч).

Расход пара на подогреватель низкого давления

,(2.38)

где - энтальпия конденсата( = 357 кДж/кг); , - энтальпия пара при давлении 0,12 МПа.

= 25,63кг/с ( 4,32 т/ч).

Расход пара на конденсатор

. (2.39)

= 2,15+ 1,3 + 1,2 + 6,74 + 7,87 + 2,79 + 18,24 = 40,3кг/с ( 145,08 т/ч)

Уточненный коэффициент регенерации

, (2.40)

=

Действительная паропроизводительность котлоагрегатов

, (2.41)

= 40,42 • (1 + 0,0125) = 40,93 кг/с ( 147,35 т/ч)

Выбираем 2 котла Е-75-40ГМ, производительностью 75 т/ч, один из которых ? резервный.

Годовые показатели работы ТЭЦ. Годовой выпуск целлюлозы

, (2.42)

= 345 • 105,33 = 36338,85 т/год

Годовой выпуск бумаги

, (2.43)

= 345 • 375 = 129375 т/год

Годовой отпуск пара в тепловые сети

, (2.44)

= 36338,85• 2,1 / 0,95 = 80327,98 т/год

, (2.45)

= 129375 • (3,8 + 1,073 • 0,25 • 0,72) / 0,95 = 543802,62 т/год.

Годовой отпуск тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение

, (2.46)

где S ? коэффициент использования максимума отопительной нагрузки (S = 2500 ч/год).

= 2500 • 120936300 = 302340750000 кДж/год

Годовой расход пара на турбину



, (2.47)

= 24•345•145,51 = 1204822,8 т/год

Годовая паропроизводительность котлоагрегатов

, (2.48)

= 1204822,8•(1+0,0125) = 1219883,08 т/год

Годовой расход топлива

, (2.49)

где ? энтальпия пара на выходе из пароперегревателя котлоагрегата и энтальпия питательной воды на входе в котлоагрегат, кДж/кг; ? теплота сгорания топлива кДж/кг или кДж/нм³; ? КПД котлоагрегата.

= = 100142,85 т/год

В пересчете на условное топливо

, (2.50)

= 100142,85 •34870 / 29300 = 119180,25 т.у.т/год.

Годовая выработка электроэнергии



, (2.51)

гдеа ? число часов использования максимума электрической нагрузки, ч/год. Принимаем в расчетах а = 7800 ч/год.

= 7800•11722,7 = 91437060 кВт*ч.

Годовой полезный отпуск тепла с ТЭЦ

, (2.52)

где - общий годовой полезный отпуск тепла с ТЭЦ, кДж/год

, (2.53)

= 80327,98•1000•2908,9 + 543802,62 •1000• (2813,27 - 584) + 302340750000 = =1446251268459400 кДж/год

= 0,51



3 Подбор вспомогательного теплообменного оборудования

3.1Расчет и подбор сетевых подогревателей

Для покрытия теплофикационных нагрузок на принципиальной схеме предусматриваются два сетевых подогревателя СП1 и СП2(рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 - Общая схема расчета СП1 и СП2

Для расчета и подбора сетевых подогревателей определим их площадь по формуле:

, (3.1)

где Q - количество теплоты, Вт; k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²•°С);

Дt_ср - средняя разность температур между теплоносителями.

Определим количество теплоты, расходуемое на СП1 по формуле:

, (3.2)

где G_с.в. - расход сетевой воды, кг/с; с_в- теплоемкость воды, кДж/(кг•°С);

t_СП1 - температура сетевой воды на выходе из СП1,°С; t₀ - температура сетевой воды на входе в СП1,°С.

= 100,22•4190• (96 - 60) = 15117184,8Вт.

Рассчитаем среднюю разность температур по формуле:

, (3.3)

Для этого воспользуемся рисунком 3.2,а). Тогда

Дt_ср1 =(45 + 9) / 2 = 27 °С.

Для расчета площади примем значение коэффициента теплопередачи

k= 2424 Вт/(м²•°С). Тогда площадь СП1

F₁=15117184,8 / (2424•27) = 230,98м².

а)

б)

а) - СП1; б) - СП2

Рисунок 3.2- Графики для определения средней разности температур:

Второй сетевой подогреватель рассчитываем так же, как и первый. Количество теплоты расходуемое на СП2 определяем по формуле

,(3.4)

Тогда

Q_СП2= 33593415,93- 15117184,8 = 18476231,13 Вт.

Воспользуемся рисунком 3.3, б. Средняя разность температур для СП2

Дt_ср2=22 °С.

Значение коэффициента теплопередачи примем равным k= 4424 Вт/(м²•°С). Тогда площадь СП2

F₂ = 18476231,13 / (22•4424) = 189,83 м².

К установке принимаем два основных сетевых подогревателя [5]. Для

F₁ = 230,98 м²принимаем ПСВ-300-14-23 с площадью теплообмена F = 311 м² и расходом 800 т/ч, для F₂ = 189,83 м² принимаем ПСВ-200-7-15 с площадью теплообмена F = 200 м² и расходом 400 т/ч.

3.2 Подбор сепаратора

Сепаратор пара предназначен для отделения капельной влаги от водяного пара, т.е. для отделения мелких капель воды из пара путем их конденсации на внутренних перегородках и материале рабочей зоны.

Принцип работы сепаратора пара основан на разделении сред при центробежном ускорении. При входе в сепаратор пара пароводяная смесь движется по окружности. Крупные частицы воды при этом оседают на стенке корпуса и перегородках и скатываются в нижнюю часть, откуда отводятся через патрубок слива конденсата.

Далее пар проходит через решетку, собирающую остаточные частицы влаги. После чего осушенный пар выходит из сепаратора.

Сепаратор пара представляет собой сосуд с цилиндрическим корпусом и двумя эллиптическими днищами. На корпусе установлены три патрубка: вход пара, выход очищенного пара, отвод конденсата. Патрубки могут быть изготовлены с фланцевым или резьбовым соединением или под приварку. Патрубки входа и выхода пара в стандартном исполнении расположены в горизонтальной плоскости на одной оси.

К установке принимаем сепаратор СП-0,15-0,3[6].

3.3 Принцип работы и подбор деаэратора

Деаэрация питательной воды основной метод борьбы с коррозией теплообменного оборудования в ПТУ ТЭС и АЭС. Для реализации этой цели в схемах ПТУ устанавливаются специальные теплообменные аппараты, как правило, термические деаэраторы.

Деаэрационные установки (ДУ) в системах регенеративного подогрева питательной воды ПТУ предназначены:

· для максимально возможного удаления из питательной воды коррозионно-агрессивных газов, как находящихся в растворенном состоянии (О₂, СО₂ и др.), так и образующихся при термическом разложении бикарбонатов и карбонатов (NaHCO₃, NH₄HCO₃, Na₂CO₃ и др.);

· создание рабочего резерва питательной воды в баках-аккумуляторах для компенсации небаланса между расходом питательной воды в котел и основного конденсата турбины с учетом добавочной воды;

· подогрева питательной воды в регенеративно схеме турбоустановки.

Технические деаэраторы должны обеспечивать устойчивую деаэрацию воды при работе в диапазоне 30-100% номинальной производительности при изменении подогрева воды в них в пределах 10-40°С.

Современный термический деаэратор должен удовлетворять следующим основным требованиям:

· температура воды перед последней ступенью деаэрации должна быть близка (равна) температуре насыщения (для обеспечения максимально возможной дегазации и особенно для эффективного термического разложения бикарбонатов и других термически нестойких соединений);

· деаэратор должен вентилироваться необходимым количеством пара (для непрерывного и устойчивого протекания процесса дегазации обрабатываемой воды), при этом парциальное давление удаляемых газов в паровой среде должно быть минимальным, а удельный расход - составлять от 1,5 до 5 кг/т деаэрированной воды;

· конструкция деаэратора на всем пути движения воды должна обеспечивать максимальную разность между равновесным давлением пара в воде и его парциальным давлением над водой; внутри каждой ступени должны отсутствовать циркуляционные токи (которые могут приводить к проскоку необработанной воды), а также застойные зоны как по воде, так и по пару;

· способ деаэрации воды, особенно на последних ступенях дегазации, должен обеспечивать многократную ее обработку паром и максимальное развитие поверхности контакта воды и пара.

На рисунке 3.3 приведена конструктивная схема двухступенчатого деаэраторатипа ДА производительностью 5-300 т/ч.

Рисунок 3.1 - Конструктивная схема деаэрационной установки:

1 - подвод химически очищенной воды; 2 - охладитель выпара; 3, 6 - выхлоп в атмосферу; 4 - подвод основного конденсата; 5 - регулятор уровня; 7 - деаэрационная колонка; 8 - верхняя тарелка; 9 - перепускная тарелка; 10 - барботажная тарелка; 11 - водосливные трубы; 12 - бак-аккумулятор; 13 -предохранительное устройство; 14 -пароперепускное устройство; 15 - подвод горячих конденсатов; 16 - манометр; 17 - регулятор давления; 18 - подвод греющего пара; 19 - отвод деаэрированной воды; 20 - теплообменник для охлаждения проб воды; 21 - указатель уровня; 22 - дренаж

Деаэратор включает колонку, установленную непосредственно на деаэраторном баке у одного из его торцов. В деаэрационной колонке размещены две ступени дегазации: 1-я ступень - струйная, 2-я - барботажная. Химически очищенная вода через охладитель выпара и регулятор уровня подается на верхнюю тарелку, куда поступают также потоки основного конденсата и конденсата сетевых подогревателей.

Затем вода струями стекает на расположенную ниже перепускную тарелку, откуда узким пучком струй увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровальнойбарботажной тарелки. Обработанная на барботажной тарелке в слое, обеспечиваемом переливным порогом, вода через водосливы труб направляется в деаэраторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора. Греющий пар подается в деаэраторный бак, вентилирует паровой объем и попадает под барботажную тарелку. Проходя сквозь отверстие тарелки, пар интенсивно обрабатывает воду на ней. При увеличении тепловой нагрузки срабатывает гидрозатвор пароперепускного устройства, через которое избыточный пар перепускается в обвод барботажной тарелки. При снижении тепловой нагрузки гидрозатвор заливается деаэрационноц водой через специальную трубу, прекращая перепуск тепла. Из барботажного устройства пар направляется в струйный отсек, где большая его часть конденсируется. Парогазовая смесь отводится из деаэратора через охладитель выпара или непосредственно в атмосферу.

При подводе к деаэратору чистого конденсата с температурой выше температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, его следует вводить в паровое пространство деаэраторного бака.

Деаэрационные колонки типа ДА не имеют фланца и привариваются непосредственно к деаэраторному баку. Относительно вертикальной оси колонки могут быть ориентированы произвольно в зависимости от конкретной компоновки установки. Корпусы колонок (и баков) изготавливаются из углеродистой стали, все внутренние элементы - из нержавеющей стали. Крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.

Деаэраторы типа ДА комплектуются индивидуальными горизонтальными охладителями выпара поверхностного типа, комбинированными предохранительными устройствами и другими изделиями.

По расчетам, полученным в разделе 2, расход питательной воды на деаэратор составляетG_п.в= 155,95 т/ч. Принимаем к установке деаэратор атмосферного давления ДА-200/50 со следующими техническими характеристиками [5]:

Таблица - Параметры деаэратора

Параметр	Значение
Производительность, т/ч	200
Рабочий диапазон, т/ч	60?240
Давление рабочее, МПа	0,12
Температура воды, оС	104,25
Диапазон подогрева воды,оС	10:50
О2 в воде, мкг/кг	?30
Объем бака, м3	50
Габаритные размеры (бак с колонкой)
Диаметр корпуса, мм	3020
Высота, мм	6300
Длина, мм	9095
Масса (бак с колонкой), кг	10385



Заключение

По результатам расчетов можно сделать вывод, что для обеспечения ЦБК необходимым количеством каждого вида энергии тепловые нагрузки должны составлять = 3,3·10⁷Вт;= = 10,07 т/ч (2,79 кг/с); = = 65,68 т/ч (18,24 кг/с), номинальная мощность турбин W_н = 36000 МВт, расход питательной воды G_п.в. =43,32 кг/с; годовая выработка элеткроэнергии = 91437060кВт*ч.

В результате расчетов было выбрано следующее основное и вспомогательное оборудование: дляF₁ =230,98 м² принимаем ПСВ-300-14-23 с площадью теплообмена F =311 м² и расходом 800 т/ч, для F₂ =189,83 м² принимаем ПСВ-200-7-15 с площадью теплообмена F =200 м² и расходом 400 т/ч., сепаратор СП-0,15-0,3, а также деаэратор атмосферного давления ДА-200/50.



Список использованных источников

1. Смоляков, А. Ф. Расчет тепловой схемы целлюлозно-бумажного комбината. Методические указания к выполнению курсовой работы: учеб. / А. Ф Смоляков, А. Б. Добров, А. К Леонтьев, С. М. Шишкаев, И. Н. Фомушкин; под общей редакцией А. К Леонтьева. - 77-е изд., перераб. и доп. - Ленинград, 1989. - 55 с.

2. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий: учеб. / сост. Б. Н. Голубков [и др] - М.: Энергия, 1979.- 544 с.

3. Кунтыш, В. Б. Кожухотрубные теплообменные аппараты / В. Б Кунтыш.,

4. А. Б. Сухоцкий, А. Ш. Миннигалеев. - СПб.: Недра, 2014. - 264 с.

5. Саратовский завод энергетического машиностроения [Электронный ресурс] / Номенклатура подогревателей сетевой воды (ПСВ и ПСГ). ? Саратов, 2021. ? Режим доступа: http://heat.sarzem.ru/psv.html/. ? Дата доступа: 10.12.2021.

6. Саратовский завод энергетического машиностроения [Электронный ресурс] / Cепараторы и расширители продувки (сосуды для получения вторичного вскипания). ? Саратов, 2021. ? Режим доступа: http://water.sarzem.ru/separators.html/. ? Дата доступа: 10.12.2021.

7. Саратовский завод энергетического машиностроения [Электронный ресурс] / Номенклатура деараторов. ? Саратов, 2021. ? Режим доступа: http://heat.sarzem.ru/dearators.html/. ? Дата доступа: 10.12.2021.

Размещено на Allbest.ru

...