Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Сентября 2015 в 19:00, курсовая работа
Данный проект преследует цели углубленной проработки студентами основных типов тепловых схем котельной, подробного расчета 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.
Для пароводяных подогревателей:
,
где - расход нагреваемой воды, кг/с;
- теплоемкость нагреваемой воды, кДж/кг∙ºС;
, - начальная и конечная температура нагреваемой воды, ºС;
- расход греющего пара, кг/с;
- энтальпия пара, кДж/кг;
- энтальпия конденсата, кДж/кг;
- коэффициент, учитывающий
потери тепла аппаратом и
Рисунок 2 - Схема водоподогревательной установки
Определим расход воды через сетевой подогреватель (бойлер) из уравнения теплового баланса, согласно предложенной расчетной схеме на рисунке 2:
, (2)
,
кг/с.
Потери воды в тепловой сети заданы в процентах от :
,
кг/с.
где - энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении), кДж/кг;
Подпиточный насос подает в тепловую сеть воду из деаэратора с энтальпией (принимаем равной энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки,), кДж/кг в количестве , кг/с. Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах уменьшится на величину:
,
где соответствует температуре кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (438,31/4,19 =104,6), °С; соответствует температуре воды в обратной линии теплосети, °С, кДж/кг;
кДж/кг.
Расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения:
,
Откуда:
,
По заданию известно °С, а кДж/кг.
кг/с.
где - расход тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с;
- расход воды через сетевой подогреватель (бойлер), кг/с;
- температура горячей воды на вы
- температура воды в обратной ли
- потери воды в теплосети, кг/с;
- потери воды в теплосети в процентах от;
- энтальпия воды из деаэратора (принимаем равной энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки,), кДж/кг;
- энтальпия воды в обратной линии теплосети, кДж/кг;
- расход пара в подогревателе сетевой воды (бойлере), кг/с;
- энтальпия конденсата после подогревателя сетевой воды (бойлера), кДж/кг.
Расход тепла на технологические нужды составит:
,
При движении пара из котлоагрегата к потребителям и к РОУ происходит потеря энергии сухого насыщенного пара, поэтому для расчета его энергетической эффективности необходимо произвести у каждого из потребителей (технологические нужды, РОУ) следующим образом:
, (5)
В дальнейших расчетах значение энтальпии пара после котлоагрегата необходимо принимать как энтальпию влажного пара - .
где - средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей:
, (6)
В случае отсутствия возврата конденсата от технологических потребителей .
кДж/кг,
кДж/с.
Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит:
,
кДж/с.
Расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит:
,
кг/с.
При отсутствии сетевых подогревателей .
где - энтальпия влажного пара после выхода из котлоагрегата, кДж/кг;
- расход тепла на технологические нужды, кДж/с;
- расход пара на технологические нужды, кг/с;
- средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей, кДж/кг;
, - энтальпия конденсата от первого, второго технологических потребителей, кДж/кг;
, - возврат конденсата от потребителей в процентах от ;
- энтальпия сырой воды, кДж/кг;
- суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические нужды, кДж/с;
- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении), кДж/кг;
- расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды, кг/с.
Расход пара на деаэрацию воды () и расход пара на подогрев сырой воды перед химводоочисткой ( ) приблизительно составляет 3 - 11% от .
В данном примере расход пара на вышеуказанные нужды принимаем 3% от :
,
кг/с.
Общий расход свежего пара:
,
кг/с.
где - расход пара на деаэрацию и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой, кг/с;
- общий расход свежего пара, кг/с;
Редукционно-охладительные установки (РОУ) предназначены для снижения давления и температуры пара до параметров, необходимых потребителю.
Редукционно-охладительные установки работают следующим образом: по паропроводу острый пар через запорную задвижку (поз.1) поступает к регулирующему клапану (поз.2), в котором осуществляется первая ступень снижения давления (дросселирования) пара.
При больших перепадах давлений, с целью уменьшения шума во время работы, установки снабжаются дополнительными ступенями дросселирования. В зависимости от величины давления острого и редуцированного пара в качестве дополнительных ступеней дросселирования устанавливаются один или несколько узлов шумоглушителей рисунок 4 с дроссельной (поз.3) и дроссельно-охладительной решетками.
Шумоглушители не являются необходимым элементом РОУ и применяются только при значительном (околозвуковом и сверхзвуковом) перепаде давления.
Снижение температуры острого пара производится впрыском охлаждающей воды в поток пара через специальную трубку в дросcельно-охладительной решетке узла шумоглушителя или через сопло в охладитель пара рисунок 3 (поз.3).
Охлаждающая вода, испаряясь за счет тепла, отбираемого от пара, охлаждает его до заданной температуры. В зависимости от соотношения расходов острого пара и впрыскиваемой охлаждающей воды, а также их первоначальной температуры обеспечивается необходимая температура охлажденного пара на выходе из охладителя. В зависимости от рабочих параметров охладители пара отличаются размерами и числом форсунок (сопел).
Заданные значения давления и температуры редуцированного пара поддерживаются автоматически электронными регуляторами путем воздействия на регулирующие клапаны паровой (поз.2) и водяной (поз.8).
Кроме того, для регулирования температуры пара предусмотрен вентиль игольчатый с ручным приводом (поз.6).
Для полного перекрытия (открытия) потока охлаждающей воды для РОУ предусмотрен вентиль запорный (поз.7).
В целях предупреждения повышения давления сверх заданного каждая установка снабжается импульсно-предохранительным устройством, состоящим из предохранительного (поз.4) и импульсного (поз.5) клапанов.
Количество импульсно-предохранительных устройств зависит от производительности установки и параметров пара.
В связи с тем, что предохранительные клапаны рассчитаны на минимальное давление 0,25 МПа (2,5 кгс/см2), в установках с номинальным давлением редуцированного пара 0,12 МПа (1,2 кгс/см2) возможно повышение давления до 0,25 МПа (2,5 кгс/см2), что необходимо учитывать при проектировании трубопроводов после РОУ.
В соответствии с назначением в редукционных установках пар проходит расчетное количество ступеней дросселирования: клапан регулирующий и узлы шумоглушителей до получения требуемых параметров давления пара с незначительным снижением температуры (за счет дросселирования). Редукционные установки (РУ) предназначаются только для снижения давления пара.
Рисунок 3 - Схема редукционно-охладительной установки
1– задвижка,
2 – клапан регулирующий (пар), 3 –
охладитель пара или узел
Рисунок 4 - Схема редукционной установки
1 - задвижка, 2 - клапан регулирующий (пар), 3 – узел шумоглушителя с дроссельной решеткой, 4 - клапан предохранительный, 5 - клапан импульсный, 6 -задвижка на выходе.
В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с температурой кипения отводится в конденсатные баки или непосредственно в деаэратор.
Примем в курсовом проекте, что вся вода, вводимая в РОУ, полностью испаряется, и пар на выходе является влажным.
Подача охлажденной воды в РОУ производственных котельных обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора.
Тепловой расчет РОУ ведется по балансу тепла (рисунок 5).
Расход редукционного пара с параметрами , , и расхода увлажняющей воды определяем из уравнения теплового баланса РОУ:
. (11)
Из уравнения материального баланса РОУ:
. (12)
Решая совместно уравнения (6) и (7), получим:
,
Определим расход свежего пара, поступающего в РОУ:
,
кг/с.
Питательный наос подает увлажняющую воду в РОУ из деаэратора с энтальпией (ранее принятой равной энтальпии кипящей воды в расширителе непрерывной продувки,). Таким образом, расход увлажняющей воды,, определим по формуле (13):
кг/с,
Количество редуцированного пара:
=7,113 кг/с.
где - расход острого пара, поступающего в РОУ, кг/с с параметрами , ;
- энтальпия влажного
пара после выхода из
- расход увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кг/с;
- энтальпия увлажняющей (охлаждающей) воды, поступающей в РОУ, кДж/кг;
- количество редуцированного пара, кг/с;
- энтальпия влажного пара после РОУ при давлении ,кДж/кг;
Тепловой баланс котельной составляется для определенных КПД, оценки относительной величины различных потерь, что позволяет оценить экономичность предложенной тепловой схемы.
Суммарное поступление теплоты в схему:
, (15)
кВт,
Здесь:
, (16)
кг/с.
Паропроизводительность котельной включает в себя:
.
Определим расход теплоты с паром на технологические нужды с учетом возврата конденсата:
, (17)
кВт.
Процент расхода теплоты на технологические нужды:
, (18)
%.
Расход острого пара поступающего в РОУ, , включает в себя расход пара на подогрев сетевой воды, на деаэрацию и на подогрев сырой воды, таким образом, расход теплоты, составит:
,
,
,
%,
,
,
%,
,
,
%,
%.
Расход теплоты на продувку котла:
,
,