Тепловой расчет котельной установки

Министерство сельского хозяйства  Российского Федерации.

Московский Государственный   Агроинженерный  университет

 имени В.П. Горячкина.

 

Кафедра «Теплоэнергетики и теплотехники».

Расчетная работа

«Тепловой расчет котельной установки»

 

Выполнил: Мещеряков Н.А.

Факультет: энергетический

Группа:37

Преподаватель: Магадеев В.Ш.

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2013.

                                                         

 

                                                           Содержание:

Введение  ……………………………………………………………………….3

Исходные  данные ……………………………………………………………..4

Газообразное  топливо…………………………………………………………5

Основные  элементы систем газоснабжения…………………………………6

Регуляторные  пункты и установок……………………………………………7

Тепловой  расчет котельной установки……………………………………….8

Заключение…………………………………………………………………….11

Список  используемой литературы…………………………………………...12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             Введение.

Газы  в технике, применяются главным  образом в качестве топлива; сырья  для химической промышленности: химических агентов при сварке, газовой химико-термической  обработке металлов, создании инертной или специальной атмосферы, в  некоторых биохимических процессах  и др.; теплоносителей; рабочего тела для выполнения механической работы (огнестрельное оружие, реактивные двигатели и снаряды, газовые  турбины, парогазовые установки, пневмотранспорт  и др.): физической среды для газового разряда (в газоразрядных трубках  и др. приборах). В технике используется свыше 30 различных газов.  

Газоснабжение — организованная подача и распределение  газового топлива для нужд народного  хозяйства.

Тепловой  расчет котла может быть конструктивным или проверочным. Конструктивный расчет выполняется при разработке новых  котлов с целью определения необходимых  габаритов и величины поверхностей нагрева. В проверочном расчете  по существующим конструкциям и геометрическим характеристикам поверхностей нагрева  для заданной нагрузки и используемого  топлива определяются тепловые потери, коэффициент полезного действия, расход топлива. Неизвестными являются не только промежуточные температуры  воздуха и дымовых газов, но и  конечные температуры уходящих газов, горячего воздуха и перегретого  пара.

         Цель расчетной работы – дать представление о методике тепловых расчетов поверхностей нагрева, определение габаритных размеров, поверхностей и газоходов, его экономических показателей.

 

                                           

 

 

 

 

 

 

 

 Исходные данные:

Теплопроизводительность: 30 МВт/ч

Производительность  пара:28 т/ч

Параметры пара :  давление  1,4 МПа,  температура 225 С

Газопровод : Бухара-Урал

Состав  газа по объёму (%)

СH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
94,9	3,2	0,4	0,1	0,1	0,9	0,4

Теплота сгорания низшая сухого газа: Q_н^с - 36,72 МДж/м³

Плотность: р_г^с -  0,837 кг/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                Газообразное топливо.

   Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относятся углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючие компоненты — это азот, оксид (И) углерода и кислорода. Они составляют балласт газообразного топлива, К примесям относят водяные пары, сероводород, пыль. Искусственные газы могут содержать аммиак, цианистые соединения, смолу и пр. Газообразное топливо очищают от вредных примесей. Содержание вредных примесей в граммах на 100 м газа, предназначенного для газоснабжения городов, по ГОСТ 5542 — 78, не должно превышать: сероводорода — 2, меркаптанозой серы — 3,6, механических примесей — 0,1.

   Для газоснабжения применяют, как правило, сухие газы. Если газ транспортируют на большие расстояния, то его предварительно осушают. Большинство искусственных газов имеет резкий запах, что облегчает обнаружить утечки газа из трубопроводов и арматуры. Природный газ не имеет запаха. До подачи в сеть его одорируют с помощью меркаптанов, то есть придают ему резкий неприятный запах, который ощущается при концентрации, а воздухе, равной 1%.

   Запах токсичных газов должен ощущаться при концентрации, допускаемой санитарными нормами. Сжиженный газ, используемый коммунально-бытовыми потребителями (по ГОСТ 20448—80*), не должен содержать сероводорода более 5 г на 100 м3 газа, а запах должен ощущаться при содержании з воздухе 0,5%. Концентрация кислорода в газообразном топливе не должна превышать 1 %. При использовании для газоснабжения смеси сжиженного газа с воздухом концентрация газа в смеси составляет не менее удвоенного верхнего предела воспламеняемости. Используя данные этих таблиц, можно рассчитать теплоту сгорания, плотность и другие характеристики газообразного топлива.

   Для газоснабжения городов и промышленных предприятий в настоящее время широко применяют природные газы, которые можно подразделить на три группы: 1) газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана, тяжелых углеводородов (от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м3; 2) газы, выделяемые из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м3) и являются жирными газами. 3) газы, добываемые из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления (процесс обратной конденсации). Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов.

                             Основные элементы систем газоснабжения.

    Системы газоснабжения состоят из следующих элементов: 1) вводов газопроводов на территорию предприятия; 2) межцеховых газопроводов; 3) внутрицеховых газопроводов; 4) регуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ); 5) пунктов измерения расхода газа (ПИРГ); 6) обвязочных газопроводов агрегатов, использующих газ. Газ от городских распределительных сетей поступает в промышленные сети предприятия через ответвления и ввод. На вводе устанавливают главное отключающее устройство, которое следует размещать вне территории предприятия в доступном и удобном для обслуживания месте, максимально близко к распределительному газопроводу, но не ближе 2 м от линии застройки или стены здания. Для газоснабжения промышленных предприятий проектируют тупиковую разветвленную сеть с одним вводом.Только для крупных предприятий, не допускающих перерыва в газоснабжении, ГРЭС и ТЭЦ применяют кольцевые схемы сетей с одним или несколькими вводами.

   Транспортирование газа от ввода к цехам осуществляется по межцеховым газопроводам, которые могут быть подземными и надземными. Выбор способа их укладки зависит от территориального расположения цехов, характера сооружений, по которым предполагается прокладка газопроводов, насыщенности проездов подземными сооружениями. Надземная прокладка межцеховых газопроводов имеет ряд преимуществ по сравнению с подземной; исключается подземная коррозия газопроводов; менее опасны утечки газа, так как вытекающий из трубопровода газ рассеивается в атмосфере; утечки легче обнаружить и устранить; проще эксплуатировать и осуществлять наблюдение за состоянием газопроводов. При использовании в качестве опор для газопроводов существующих колонн, эстакад, стен и покрытий зданий надземная прокладка газопроводов экономичнее подземной. Из приведенных данных следует, что надземная прокладка газопроводов предпочтительнее подземной. В конечных точках межцеховых газопроводов следует предусматривать продувочные газопроводы.

   Некоторые схемы систем предусматривают проектирование центрального ГРП, который снижает и регулирует давление газа в межцеховых газопроводах. В этом случае в них устанавливают и пункты измерения расхода газа. В межцеховых газопроводах, как правило, поддерживают среднее давление и только у мелких потребителей — низкое. Высокое давление применяют там, где оно необходимо для газоиспользующих агрегатов. На вводе газопровода в цех снаружи или внутри здания устанавливают отключающее устройство. Внутрицеховые газопроводы прокладывают по стенам и колоннам в виде тупиковых линий. Необходимость кольцевания внутрицеховых газопроводов может возникнуть лишь для особо важных промышленных цехов. На ответвлениях к агрегатам устанавливают главные отключающие устройства. Газопроводы промышленных предприятий и котельных оборудуют специальными продувочными трубопроводами с запорными устройствами. Отводы к продувочным трубопроводам предусматривают от последних участков внутрицеховых газопроводов и от каждого газопровода агрегата перед последним по ходу газа отключающим устройством.

 

                                      Регуляторные пункты и установки.

    Основное назначение газорегуляторных пунктов (ГРП, ГРПШ) и установок (ГРУ) — снижение входного давления газа (дросселирование) до заданного выходного и поддержание последнего в контролируемой точке газопровода постоянным (в заданных пределах) независимо от изменения входного давления и расхода газа потребителями. Кроме этого, в ГРП (ГРУ) производятся: очистка газа от механических примесей, контроль за входным и выходным давлением и температурой газа, учет расхода (если отсутствует специально выделенный пункт измерения расхода), предохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода сверх допустимых пределов.

    Наличие в системе газоснабжения постоянного давления (в заранее заданном диапазоне его колебания) является одним из важнейших условий безопасной и надежной работы этой системы и подключенных к ней газопотребляющих объектов и агрегатов.

  ГРП и ГРУ оснащаются практически одним и тем же оборудованием и отличаются друг от друга в основном своим расположением. ГРУ монтируют непосредственно в помещениях, где расположены агрегаты, использующие газовое топливо (цеха, котельные и т. п.). ГРП размещают в зависимости от назначения и технической целесообразности: в отдельно стоящих зданиях; в пристройках к зданиям; на несгораемом покрытии промышленного здания, в котором расположены потребители газа; в шкафах, устанавливаемых на несгораемой стене снаружи газифицируемого здания, на отдельно стоящей несгораемой опоре или (при наличии опорных стоек) на бетонном фундаменте.

 В  зависимости от давления газа  на вводе ГРП и ГРУ подразделяют  на:

 —  ГРП и ГРУ среднего давления (более 0,05 до 3 кгс/см2);

 —  ГРП и ГРУ высокого давления (более 3 до 12 кгс/см2).

   ГРУ размещают в непосредственной близости от ввода газопровода в помещение цеха (котельной), так чтобы не создавались помехи при эксплуатации и ремонте основного технологического оборудования. Подача газа от ГРУ к потребителям, расположенным в других зданиях, не допускается. Питание газом агрегатов, расположенных в других помещениях здания, от одной ГРУ допускается, если эти агрегаты работают при одинаковых давлениях газа и в любое время суток обеспечен свободный доступ обслуживающего персонала газовой службы в эти помещения.

 

                     Тепловой расчет котельной установки.

              1.Объемы воздуха и продуктов  сгорания

Все объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 кг топлива (твердого, жидкого) или на 1 м³ сухого газообразного топлива при нормальных условиях.

Объемы  воздуха и продуктов сгорания при сжигании на 1 м³ сухого газообразного топлива:

Теоретический объем воздуха

 м³/ м³; (1)

 м³/ м³

Теоретический объем азота

  м³/ м³; (2)

 м³/ м³

Объем трехатомных газов

 м³/ м³; (3)

 м³/ м³

Теоретический объем водяных паров

  м³/ м³; (4)

 м³/ м³

Объем газов

 м³/ м³; (5)

 м³/ м³

 

                             2.Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

 кДж/кг

 

 кДж/кг

 

 кДж/кг

 кДж/кг

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при нормальных условиях

 кДЖ/кг или кДж/ м³; (6)

 кДж/кг

Энтальпия дымовых газов

 кДЖ/кг или кДж/ м³; (7)

 кДж/кг

 кДЖ/кг или кДж/ м³; (8)

 кДж/кг

 

                            3.Тепловой баланс котельной установки

Потери теплоты с уходящим газом

, %; (9)

 %

 

Где - энтальпия уходящих газов при и температуре , кДж/кг; - энтальпия холодного воздуха, кДж/кг; -потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %.