Производственно-отопительные котельные установки с паровыми котлами ДЕ и экономайзером ВТИ»; часть I «Теплогенератор»

 

 

Федеральное агентство по образованию

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

 

Институт инженерно-экологических систем и сооружений

 

 

 

 

Кафедра теплогазоснабжения

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Теплогенерирующие установки» 
по теме «Производственно-отопительные котельные установки  
с паровыми котлами ДЕ и экономайзером ВТИ»; 
часть I «Теплогенератор»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр.392                                   Китаева А.В.                      

 

Проверил                                                              Гордеев А.В.

 

 

 

                  

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород - 2008

 

Содержание

 

Введение

 

Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.

В качестве источника тепла мы применяем паровой теплогенератор. Он вырабатывает насыщенный пар. Для того, чтобы пар вырабатывался мы должны сжигать топливо. Для того чтобы происходил процесс горения в топку подается окислитель (воздух). Топливо, сгорая в топке, образует горячие газы, которые движутся по газоходам котельного агрегата, отдавая тепло поверхностям нагрева. После чего газы охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.

В качестве теплоносителя в котельных установках обычно используются пар или вода.

Котельный агрегат представляет собой генератор, в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепло.

В данной работе выполняется поверочный расчет теплогенератора типа ДЕ-4-14.

Задачей расчета является определение температуры воды, пара, воздуха, дымовых газов на границах между определенными поверхностями котельного агрегата, а также расход топлива, КПД котлоагрегата, расхода и скорости дымовых газов по заданным конструкциям и размерам теплогенератора.

Также выполняется конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров.

Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

1. Тепловые потоки теплогенерирующей установки (ТГУ):
0.     1.1 Расход пара на технологию – 6,6 т/ч

         1.2 Максимальный расход теплоты на отопление и вентиляцию –3,1 МВт

         1.3 Среднечасовой расход теплоты за сутки на горячее водоснабжение - 2,2 МВт

2. Местоположение ТГУ – г. Архангельск
3. Располагаемый источник тепловой энергии:
0.     3.1 Органическое топливо – мазут сернистый марки М 100
0.     3.2 Нетрадиционные источники - –
4. Тип теплогенератора – ДЕ-4-14 ГМ
5. Параметры вырабатываемого и возвращаемого в ТГУ теплоносителя

    5.1 Пар Рабс=1,4 МПа

    5.2 Конденсат от технологических потребителей:

          количество 46%, температура – 90оС

6. Другие данные: система теплоснабжения закрытая

τ1=130 оС, τ2=70 оС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение количества и типа размера котельного агрегата.

 

Согласно СНиП «Котельные установки» количество котлов принимается таким, что бы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечивали расчетную нагрузку котельной при средней температуре наиболее холодного месяца.

1.1 Определение максимальной  нагрузки на котельную установку

Максимальная нагрузка на котельную установку определяется по формуле:

     Для перевода нагрузок, обеспечиваемых перегретой водой, в паровую нагрузку, нужно использовать выражения:

                                                

      

                                                    

Дов - расход пара на подогрев воды поступающей в систему отопления и вентиляции, т/ч

Дгв - расход пара на подогрев воды поступающей в систему горячего водоснабжения, т/ч

Дтех – расход пара поступающего технологическим потребителям

kсн-расход пара на собственные нужды котельной установки

Первое приближение kсн=1,1÷1,15

hп = 2,763 МДж/кг, энтальпия пара, поступающего в пароводяной подогреватель, при Р=1,4 мПа

hк - энтальпия конденсата, выходящего из охладителя кондесата; hк=377,1 кДж/кг  при температуре tк =90 К.

h=0,98 - коэффициент полезного действия подогревателя.

 т/ч

 т/ч

 т/ч

 

1.2 Определение расчетной паропроизводительности котельной установки при средней температуре наиболее холодного месяца

 

где α – коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на отопление и вентиляцию при средней температуре наиболее холодного месяца

            

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, tв=160C

tнхм – температура наиболее холодного месяца, tнхм= -18оС

tно – расчетная температура наружного воздуха (температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92),  tно= - 31оС

 т/ч

Определим минимальную нагрузку котельной установки (в летний период)

         

 т/ч

1.3 Определение количества  котлов, которое необходимо установить  в котельной

           

где Дка – паропроизводительность котельного агрегата

, следовательно необходимо установить 5 котлов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет тепловой схемы котельной  установки

2.1 Оперделение максимальной  паропроизводительности

Двн=Дтех+Дов+Дгв

Двн - суммарное внешнее потребление пара в т/ч.

Двн=4,77+3,38+6,6=14,75 т/ч

К этому нужно добавить расход пара внутри котельной

Дкотмакс= Двн + Дсв + Дд + Дпот

Дсв - расход пара на подогрев свежей (водопроводной) воды перед ее умягчением, т/ч;

Дд - расход пара на дегазацию воды, т/ч;

Дпот - потери пара на собственные нужды котельной, т/ч.

Предварительно можно примять, что:

Дсв + Дд =0,15Двн=2,213 т/ч

Дпот =0,02Двн=0,295 т/ч

Тогда полное количество пара, вырабатываемого котельной, будет равно:

 

где  Дкотмак - максимальная выработка пара котельной, т/ч.

Дкотмакс=14,75+2,213+0,295=17,258 т/ч

 

2.2 Определение расхода  питательной и продувочной воды

Необходимое количество воды, подаваемой в котёл, будет равно сумме максимальной производительности котлов и величины непрерывной продувки:

Расход питательной воды:

         

- расход продувочной воды, т/ч

Согласно СНиП II-35-76 при отсутствии данных размер непрерывной продувки можно принять

        

где Рпр – процент продувки котельного агрегата, принимаем 10%, так как заданный котел имеет давление 1,4 МПа

 т/ч

 т/ч

 

2.3 Определение количества  пара и воды, выходящих из сепаратора  непрерывной продувки

Для расчета сепаратора непрерывной продувки необходимо составить уравнения теплового и материального баланса:

        

где МДж/кг

 МДж/кг

 МДж/кг

Решая систему данных уравнений, получим:

        

 т/ч

 т/ч

2.4 Определение производительности  химводоочистки и производительности деаэратора

Производительность определяем по формуле:

       

где gпк – потери конденсата технологических потребителей

gподп – расход подпиточной воды

Двып – расход выпара из деаэратора

         

µ - процент возврата конденсата, µ=44%

 т/ч

Расход подпиточной воды должен быть 0,75% от объема воды в системе. Объем воды в системе теплоснабжения при отсутствии данных можно определить

          

где gс – удельный объем воды в системе, gс=65 м3/МВт

        

 т/ч

Расход выпара деаэратора принимаем от 2 до 5 кг на 1 тонну деаэрированной воды, то есть

         

gД – расход деаэрированной воды

         

 т/ч

 т/ч

Действительный расход на химводоочистку будет на 10÷15% больше, так как часть воды будет расходоваться на собственные нужды химводоочистки.

Принимаем            

 т/ч

2.5 Определение расхода пара на подогрев воды перед химводоочисткой

Пароводяной теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

t’’св – температура холодной воды в зимний период, t’’св=5 0С

t’’2  принимают равной 60 0С

Расчетная схема

 

Для теплообменника 1 необходимо определить температуру нагреваемой воды на выходе из теплообменника, т.е. t’’св , а для теплообменника 2 определить расход пара на подогрев воды – Дсв.

tсв’’’=30÷40 0C

2.6 Определение температуры воды на входе в деаэратор

После подогревателя вода направляется на умягчение, а затем идет в теплообменник выпара (охладитель выпара), где подогревается за счет избытка пара деаэратора. Охлаждением воды в аппаратах водоподготовки и в трубопроводах можно пренебречь.

Определим температуру воды на выходе из охладителя выпара:

2.7 Определение расхода пара на деаэрацию воды

            

Составляем уравнение теплового баланса:

  2,04 т/ч

Подученный расход Дд нужно сложить с расходом пара на подогревание водопроводной воды. Сумма должна быть близка к предварительно принятой прежде величине Дсв + Дд =0,2Двн

< 20%

Следовательно расчет сделан верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Для сгорания топлива в топку подают воздух. При сгорании топлива образуются продукты сгорания (состав: CO2, H2O, N2, SO2, зола).

Коэффициенты избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по  газоходам котельного агрегата увеличиваются. Это обусловлено тем, что  давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый  тракт агрегата.

При тепловом расчете паровых и водогрейных котлов определяются теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания.

 

3.1 Определение теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания

При сжигании жидкого топлива теоретический объем воздуха равен:

     

где Ср = 83,80%, = 1,4%, Нр = 11,2%, Ор = 0,5%

 м3/кг

 

3.2 Определение теоретического объема азота в продуктах сгорания

При сжигании жидкого топлива теоретический объем азота равен:

       

где Nр = 0,5%

 м3/кг

3.3 Определение объемов трехатомных газов

При расчете учитываем, что диоксид углерода и сернистый газ принято объединять и называть «сухие трехатомные газы», обозначая через RO2, т.е. RO2 = CO2 + SO2

При сжигании жидкого топлива объем трехатомных газов равен:

      

 м3/ч

3.4 Определение теоретического объема водяных паров

     

 

 3.5 Определение среднего коэффициента избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева

        (3.5)

где α’ – коэффициент избытка воздуха перед газоходом

α” – коэффициент избытка воздуха после газохода

Для топки:

Для первого конвективного пучка:

Для второго конвективного пучка:

Для водяного экономайзера: