(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование производственно-отопительной котельной
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
(научно-исследовательский университет)
Факультет «Энергетический»
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
Проектирование производственно-отопительной котельной
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»
ЮУрГУ-14010062.2014.20 ПЗ КП
Автор проекта:
студент группы Э-429
Киякпаева С.Т.
Челябинск 2014
Задание
на курсовой проект студента
Киякпаева Сауле Талгатовна
Группа Э-429
1. Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»
2. Тема курсового проекта: «Проектирование производственно-отопительной котельной»
3. Срок сдачи студентом законченной работы: 25.12.2014 г.
4. Перечень вопросов, подлежащих разработке:
4.1. Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и построение их графиков;
4.2. Построение графика длительности тепловых нагрузок;
4.3. Расчёт годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;
4.4. Расчёт температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе и построение температурного графика тепловой сети;
4.5. Расчёт расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и построение их графиков;
4.6. Гидравлический расчёт паропровода;
4.7. Тепловой расчёт паропровода, в том числе расчет толщины изоляции;
4.8.Гидравлический расчет конденсатопровода;
4.9. Разработка принципиальной тепловой схемы котельной;
4.10. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной для следующих температур наружного воздуха: , , , +8 оС, летний режим;
4.11. Выбор основного оборудования — котлы, деаэраторы, теплообменники;
4.12.Выбор вспомогательного оборудования — насосы, арматура и т.д.
4.13. Чертёж развёрнутой тепловой схемы котельной на листе формата А1 со спецификацией и экспликацией оборудования.
5. Исходные данные согласно таблице 1 настоящего задания и таблицам семестровых заданий 1 и 2;
Таблица 1 — Исходные данные
Ф.И.О.
город
Число жителей
система теплоснабжения
регулирование по нагрузке
Киякпаева С.Т.
Магнитогорск
48000
открытая
совмещенная
6. Сроки выполнения отдельных частей курсового проекта, таблица 2.
Таблица 2- Календарный план
№
Наименование разделов курсового проекта
Срок выполнения разделов проекта
Отметка руководителя о выполнении
1
Изучение теоретического материала
01.11.2014
2
Расчетная часть
30.11.2014
3
Графическая часть
25.12.2014
Аннотация
В работе осуществлено проектирование производственно-отопительной котельной для жилого района г. Магнитогорск. При выполнении работы определены сезонные и круглогодичные тепловые нагрузки, температуры сетевой воды, расходы сетевой воды. Также выполнены гидравлический и тепловой расчет паропровода и выбрано основное оборудование для котельной.
Также показаны график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки, температурный график сети, график расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС. Составлена схема котельной.
Введение
Тепловая схема производственно-отопительной котельной с открытой системой теплоснабжения должна составляться с учетом ее основной особенности, связанной с наличием водоразбора на ГВС из тепловых сетей. Это приводит к существенному увеличению потерь теплоносителя и требует повышение производительности системы водоподготовки котельной.
Расход подпиточной воды на компенсацию потерь теплоносителя в открытых системах значительно больше, чем в закрытых. Значительное увеличение расхода подпиточной воды, и следовательно, повышение производительности водоподготовки обуславливает экономическую целесообразность раздельной подготовки питательной воды для паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей. Кроме того показатели качества подпиточной воды ниже, чем питательной воды для паровых котлов, что позволяет использовать первую ступень умягчения и термической деаэрации воды. Но использование сетевой воды для бытовых целей ГВС предъявляет к ней повышенные санитарные требования.
При использовании сетевой воды в целях ГВС схемы тепловых пунктов у абонентов упрощается, так как отсутствуют теплообмотки ГВС.
К достоинствам открытых систем можно отнести:
1. Возможность уменьшения расчетно-производственного источника теплоты при установки в нем баков-аккумуляторов горячей воды.
2. Снижение металлоемкости местных сетей холодного водоснабжения.
3. Увеличение срока службы местных распределительных сетей ГВС (так как в них подается вода из тепловых сетей, не содержащая солей, жесткости и коррозионно-активных газов).
К недостаткам открытых систем относят возможность ухудшения качества разбираемой на цели ГВС, и необходимость раздельной подготовки питательной и подпиточной воды.
Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 0С в подающем трубопроводе и 70 0С в обратном.
Для покрытия технологической нагрузки, как правило, применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.
1. Расчет тепловой нагрузки
Расчет проводим по площади застройки. Будем считать, что дома построены после 1980 г., поэтому площадь, приходящаяся на 1 человека, будет:
Общая площадь застройки:
где z — число жителей города.
Отпуск тепла на 1 м2 застройки qF при tно= -250С:
Расход тепла на отопление:
где k1=0,25 — коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий.
Расход тепла на вентиляцию:
где k2 =0,6 — коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий.
Средненедельный расход тепла на ГВС:
где 1,2 -коэффициент, учитывающий остывание воды в трубах
а=100 (л/сут) — норма расхода горячей воды на одного человека в сутки.
в=25 (л/сут) — норма расхода горячей воды для общественных зданий.
z — число жителей.
ср=4190 Дж/кг — теплоемкость воды
tг =550С — температура горячей воды
Температура холодной воды:
tхзим =50С, tхлет =150С
nc=86400 с — длительность подачи воды в сутки
Расчетные значения нагрузки ГВС:
где kн=1,2 — коэффициент недельной неравномерности, kс=2,0 — коэффициент суточной неравномерности
Средний расход теплоты за отопительный период:
где tн = +80С — температура начала и конца отопительного периода, tв = +180С — температура воздуха в помещении (принимается в зависимости от tно)
При tн=tно = -250С
Средний расход теплоты на вентиляцию:
для tн= tно= -250С
для tн= +80С
Далее строим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки . Для этого по [1] определяем число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха , равной и ниже данной для г. Владивосток.
Таблица №1. — Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха
температура наружного воздуха, 0С
-25
-20
-15
-10
-5
0
+8
2
91
518
1350
2210
3320
4820
Годовой расход теплоты за отопительный период на отопление:
Годовой расход теплоты на вентиляцию:
Годовой расход теплоты на ГВС:
Суммарная годовая тепловая нагрузка:
Построим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки:
2. Качественное регулирование разнородной нагрузки
2.1 Качественное регулирование по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения
Расчет будем вести по стандартным параметрам.
температура воды в подающей линии теплосети ф01=1500С.
температура воды в обратной линии теплосети ф02=700С.
температура воды, поступающей в систему отопления ф03=950С.
Перепад температур в тепловой сети дф’0=800C.
Разность температур в местной системе отопления:
Температурный напор нагревательного прибора:
Относительная величина тепловой нагрузки:
температура воды перед отопительной установкой:
Температура воды после отопительной установки:
Результаты сведем в таблицу 2.
Таблица 2. — Результаты расчета качественного регулирования по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения
-25
-20
-15
-10
-5
0
+5
+8
18,225
16,1
13,986
11,867
9,748
7,629
5,5
4,238
1
0,8834
0,7674
0,651
0,535
0,4186
0,3
0,2325
150
136
122
107,7
93,2
78,4
62,868
53,7
70
65,4
60,6
55,616
50,418
44,9
39,118
35,17
2,187
1,93
1,678
1,424
1,17
0,915
0,66
0,5
20,412
18,03
15,664
13,291
10,918
8,544
6,46
4,738
Строим температурный график. Так как система закрытая, регулирование по отопительной нагрузке, подрезка графика делается при температуре 650С.
По графику определяем:
3. Расчет расходов сетевой воды
Расчет расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС
Расход воды на отопление:
при tн<tни
при tн>tни
Расход воды на вентиляцию:
при tн<tни
при tн>tни> tно
При tн>+80C :
Максимальная нагрузка на ГВС:
Расход воды на ГВС:
Расчет проводим для температурного интервала (+8; tно).
Результаты расчетов сведем в таблицу 3.
Таблица 3. — Результаты расчета расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС.
кг/с 0С
-25
-20
-15
-10
-5
0
+5
+8
G0
54,37
54,37
54,37
54,37
54,37
54,37
54,37
43,98
Gв
6,524
6,524
6,524
6,524
6,524
6,524
6,524
5,2
Gгвс
26
29,5
34
40
48,7
62,2
90,57
90,57
G?
87,1
90,6
95,1
101,1
109,8
123,3
151,464
139,75
Качественное регулирование по совмещенной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения
температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС:
Снижение температуры воды в подогревателях ГВС:
Примем недогрев водопроводной воды в подогревателе первой ступени П1 [9].
Нагрев воды в подогревателе:
(36)
(37)
Результаты расчетов сведем в таблицу 4.
Таблица 4. — температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС
0С
ф1”, 0С
ф2”, 0С
д1
д2
+8
84,011
22,989
22,548
15,62
+5
85,5
24,34
20,5
17,66
0
95,918
24,25
17,518
20,65
-5
107,868
26,918
14,668
23,5
-10
119,668
29,416
11,968
26,2
-15
131,388
31,82
9,388
28,78
-20
142,8
34,13
6,8
31,27
-25
154,518
36,35
4,518
33,65
Качественное регулирование по отопительной нагрузке в открытых системах теплоснабжения
температуры сетевой воды:
Расход воды на ГВС при tг >ф02, от +80С до tнг, кг/с [1]:
Расход воды на ГВС при tг <ф02, от tнг до tно, кг/с [1]:
tно = -25
Доля расхода воды на ГВС из подающего трубопровода:
Доля расхода воды на ГВС из обратного трубопровода:
Расходы воды из подающего и обратного трубопровода, кгс [9]:
В диапазоне температур расход определяется [9]:
Результаты расчётов сведём в таблицу 5.
Таблица 5.
tн,
-25
-20
-15
-10
-5
0
+5
+8
0,00
0,00
0,0716
0,18
0,34
0,6
1,00
1,00
1,00
1,00
0,9284
0,82
0,66
0,4
0,00
0,00
0
0
2,48
6,25
11,8
20,832
34,72
34,72
32,05
34,72
32,234
28,47
22,9
13,888
0
0
4. Гидравлический расчёт
4.1 Гидравлический расчет паропровода
Гидравлический расчет следует проводить в направлении от потребителей к источнику, чтобы определить параметры пара, с которыми он должен быть отпущен из котельной.
По паропроводу транспортируется насыщенный водяной пар.
Рисунок 1 — Схема паропровода
Прежде чем приступить к расчётам, необходимо подобрать диаметры труб на участках. Для этого задаёмся скоростью (по таблице 9.18 [2]) и по формуле неразрывности потока считаем диаметры.
Таблица 4.1 — Гидравлический расчёт паропровода
Расчетная величина
Обоз.
Размерность
Расчетная формула или способ определения
Номер участка
П4-П5
П1-П4
П1-К
П1-П2
П1-П3
Расход пара
G
кг/с
По заданию
1,76
3,51
5,27
1,76
1,87
характеристики трубы
Наружный диаметр
Dн
мм
По табл. 9.19
159
194
219
159
159
Толщина стенки трубы
s
мм
4,5
5
6
4,5
4,5
Условный проход
Dy
(мм)
ГОСТ 28338-89
150
175
200
150
150
Коэффициент
a
безразм.
По табл. 9.5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Длина участка трубопровода
По плану
l
м
По заданию
700
300
70
500
450
Эквивалентная
lэ
м
lэ=l•a
350
150
35
250
225
Приведенная
lпр
м
lпр=l+lэ
1050
450
105
750
675
Начало участка
давление
Pн
кгс/см2
По заданию
6,000
7,059
7,109
6,892
6,987
Удельный вес
?н
кгс/м3
По табл. 1.5
3,169
3,677
3,707
3,596
3,646
При ?=1 кгс/м3
Скорость
х
м/с
По табл. 9.19
67
67
70
67
67
Удельная потеря давления на трение
Дh
кгс/м2•м
По табл. 9.19
34,3
4,08
8,9
10,4
6,57
Предполагаемый средний удельный вес
?ср1
кгс/м3
По физико-техническим соображениям
3,4
3,65
3,7
3,6
3,65
При ?ср, кгс/м3
Скорость
хд
м/с
хд=х/?ср
19,706
18,356
18,919
18,611
18,356
Потеря давления
Удельная
Дhд
кгс/м2•м
Дhд=Дh/?ср
10,088
1,118
2,405
2,889
1,800
На участке
ДH
кгм/см2
ДH=Дhд•lпр
1,059
0,050
0,025
0,217
0,122
Конец участка
давление
Pк
кгс/см2
Pк=Pн+ДH
7,059
7,109
7,134
7,109
7,109
Удельный вес
?к
кгс/м3
По табл. 1.5
3,677
3,707
3,716
3,707
3,707
Средний удельный вес
?ср2
кгс/м3
?ср2=(?н+?к)/2
3,423
3,692
3,712
3,652
3,677
Погрешность
д
безразм.
д=(?ср2-?ср1)/?ср2
0,007
0,011
0,003
0,014
0,007
%
д=(?ср2-?ср1)/?ср2*100
0,672
1,138
0,310
1,410
0,721
По данным, полученным из гидравлического расчёта построим пьезометрический график.
Рисунок 2 -Пьезометрический график паропровода
4.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
Рисунок 3 — Схема водяных тепловых сетей
Таблица 4.2 — Гидравлический расчёт водных тепловых сетей
Расчетная величина
Обозначение
Размерность
Расчетная формула или способ определения
Номер участка
К-П1
П1-П9
П1-П2
П2-П3
П2-П4
П4-П5
П4-П6
П6-П7
П6-П8
Расход воды
G
т/ч
По заданию
2327
905
1244
335
907
650
350
118
275
Диаметр трубопровода, принятый в расчете
Dнр
мм
d=корень из(G/pVП) при V=1,2
0,403
0,490
0,575
0,298
0,491
0,415
0,305
0,177
0,270
характеристики трубы
Наружный диаметр
Dн
мм
По табл. 9.11
426
325
325
219
325
273
219
133
194
Толщина стенки трубы
s
мм
10
8
8
7
8
8
7
4
6
Условный проход
Dy
(мм)
ГОСТ 28338-89
450
350
350
250
350
300
250
150
200
Коэффициент
a
безразм.
По табл. 9.5
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Длина участка трубопровода
По плану
l
м
По заданию
150
870
150
250
380
50
180
75
120
Эквивалентная
lэ
м
lэ=l•a
45
261
45
75
114
15
54
22,5
36
Приведенная
lпр
м
lпр=l+lэ
195
1131
195
325
494
65
234
97,5
156
Скорость воды на участке
х
м/с
По табл. 9.11
4,93
3,4
5,125
2,9
3,842
3,69
2,9
2,6
2,45
Потеря давления
Удельная на трение
Дh
кгс/м2•м
По табл. 9.11
60,3
40,5
91,85
49,4
51,57
60,1
49,4
74,9
41,1
На участке
ДH
кгс/м2
ДH=Дh•lпр
11759
45806
17911
16055
25476
3907
11560
7303
6412
Суммарная потеря давления от котельной
H
м.вод.ст.
2УH•10-4
29,237
4.2 Гидравлический расчет конденсатопровода
Расчетная величина
Обозначение
Размерность
Расчетная формула или способ определения
Номер участка
П5-П4
П4-П1
П1-К
П2-П1
П3-П1
Доля возврата конденсата
м
безразм.
По заданию
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Расход пара
Gп
кг/с
По заданию
1,76
3,51
5,27
1,76
1,87
Расход пароводяной смеси
Gсм
кг/с
Gсм=Gп•м
1,232
2,457
3,689
1,232
1,309
характеристики трубы
Наружный диаметр
Dн
мм
По табл. 9.24
159
194
219
159
159
Толщина стенки трубы
s
мм
2,5
2,5
4,5
2,5
2,5
Условный проход
Dy
(мм)
ГОСТ 28338-89
150
150
150
150
150
Разность геодезических отметок в конце и начале участка
Дhг
м
(hгк-hгн) главная ветка И-0-2
0
-8
-20
-38
17
давление перед конденсационным горшком
P1
кгс/см2
Принимаем 0,7•Pн
0,782
0,700
7,109
0,782
0,782
давление в начале участка
P1′
кгс/см2
P1’=a•(P1-1)+1, где а=0,5-0,7
0,869
0,820
4,665
0,869
0,869
давление в конце участка трубопровода
P2
кгс/см2
Принимаем
2,5
1,69
4,4
1,78
1,71
Коэффициент
фи
безразм.
По табл. 9.25
26,38
72,3
89,25
64,4
72,5
Коэффициент
a
безразм.
По табл. 9.5
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Длина участка трубопровода
По плану
l
м
По заданию
700
300
70
500
450
Эквивалентная
lэ
м
lэ=l•a
210
90
21
150
135
Приведенная
lпр
м
lпр=l+lэ
910
390
91
650
585
Конд. при ?=958,4 кгс/м3
Скорость
х
м/с
По табл. 9.24
0,22
0,3
0,43
0,2
0,22
Удельная потеря давления на трение
Дh
кгс/м2•м
По табл. 9.24
3,1
1,35
1,35
1,08
0,9
Удельный вес конденсата при давлении P2
?см
кгс/м3
По табл. 9.27
3,1
1,95
6,41
6,11
3,84
Пароводяная смесь при ?см
Скорость
хсм
м/с
хсм=фи•х
5,8036
21,69
38,3775
12,88
15,95
Потеря давления
Удельная
Дhсм
кгс/м2•м
Дhсм=Дh•фи
81,778
97,605
120,488
69,552
65,25
На участке
ДHсм
кгс/см2
ДHсм=Дhсм•lпр
7,442
3,807
1,096
4,521
3,817
Рисунок 4 -Пьезометрический график конденсатопровода
трубопровод гидравлический тепловой котельная
5. Тепловой расчет паропровода
Прокладка паропровода наземная, следовательно расчетная температура окружающей среды соответствует температуре наружного воздуха при максимально зимнем режиме (tно).
Паропровод полностью изолирован, задвижки изолированы на ѕ от их площади поверхности.
Результаты теплового расчета сведены в таблицу 5.
Таблица 5.1 — Тепловой расчет паропровода
Расчетная величина
Обоз
Размерность
Расчетная формула или способ определения
Номер участка
П5-П4
П4-П1
П1-К
П3-П1
П2-П1
Расход пара
D
т/ч
По заданию
1,22
2,75
6,11
1,53
2,14
Длина участка трубопровода
L
м
По заданию
700
300
70
450
500
Удельная потеря теплоты с 1 м изолированного паропровода
q
Вт/м•К
приложение 3 Грибанов
1,09
1,09
1,09
1,09
1,09
Эквивалентная длина задвижки
LэквЗ
м
Принимается в пределах 4…8
5
количество задвижек на участке
nз
безразм.
По заданию
1
1
1
1
1
Эквивалентная длина опор
Lоп ЭКВ
м
(0,1-0,15)•L
70
30
7
45
50
Суммарная эквивалентная длина участков
Lэкв
м
LэквЗ•nз+Lоп ЭКВ
75
35
12
50
50
температура пара в начале участка (от источника)
ф1
°С
Таблица II Ривкин
168,84
168,96
165,46
164,26
164,77
температура пара в конце участка (от источника)
ф2
°С
Таблица II Ривкин
164,96
165,46
165,6
165,46
165,46
Средняя температура на участке
фср
°С
(ф1+ф2)/2
166,9
167,21
165,53
164,86
165,12
Средняя массовая теплоемкость на участке
ср
кДЖ/кг•К
Теплофизические свойства
3,48
4,03
3,948
3,658
3,68
Потери тепла на участке
Q
кВт
q•(L+Lэкв)•(фср-tно)
151,971
65,804
15,957
96,934
106,780
температура пара в конце участка (от источника)
ф2′
°С
ф1-Q/(D•ср)
133,045
163,022
164,798
146,940
151,211
Погрешность
д
безразм.
д=(ф2-ф2′)/ф2
0,193
0,015
0,005
0,112
0,086
%
д=(ф2-ф2′)/ф2*100
19,347
1,473
0,484
11,193
8,612
Рассчитаем тепловую изоляцию оборудования и трубопроводов [5]
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле:
где — отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;
сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м·°С)/Вт;
термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле
коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя (приложение 9[5])
коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.
наружный диаметр изолируемого объекта, м.
Величину определяем по нормированной линейной плотности теплового потока
где — нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции при расположении оборудования и трубопроводов на открытом воздухе, принимаемая по обязательным приложениям 4, табл. 1 [5], Вт/м;
коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от места установки (приложение 10 [5]). ;
средняя температура теплоносителя, ;
средняя температура за год окружающей среды, ;
Также нужно учитывать термическое сопротивление стенки трубопровода
диаметр наружной поверхности изолирующего слоя, м;
коэффициент теплопроводности стенки ().
В качестве теплоизоляционных материалов выберем плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем, ГОСТ 9573-82, марки 125 с плотностью и теплопроводностью
Таблица 5.2 — Определение толщины изоляции
Расчетная величина
Обозначение
Размерность
Расчетная формула или способ определения
Номер участка
П4-П5
П1-П4
П1-К
П3-П1
П2-П1
Плотность теплового потока
приложение 4; Таблица 1
62
80
91
68
57
Сопротивление теплопередаче на 1 м длины конструкции
2,2
1,976
1,81
2,18
2,3
Термическое сопротивление стенки трубопровода
0,00016
0,00016
0,00014
0,00016
0,00016
Параметр B
B
безразм.
1,590
1,91
1,73
1,91
1,91
Диаметр наружной поверхности изолирующего слоя
м
0,434
0,303
0,379
0,303
0,303
Толщина теплоизоляции
м
0,08
0,072
0,08
0,072
0,072
Расчетную толщину индустриальных теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов и изделий следует округлять до значений, кратных 20, и принимать согласно рекомендуемому приложению 11 [5].
Толщина изоляции на всех участках = 80 мм.
Материал для покровного слоя — сталь тонколистовая толщиной
Для предохранения покровного слоя от коррозии следует предусмотреть окраску.
6. Расчет тепловой схемы котельной
Солесодержание исходной воды Sx=Sив=300 мг/л
Температура сетевой воды:
Энтальпия сетевой воды:
Энтальпия насыщенного пара:
после котла
после РОУ
из деаэратора
СНП
Энтальпия конденсата:
Конденсата
Питательной воды
Воды деаэратора
Исходной воды
Насыщенной воды
Котловой воды р=1,4 Мпа
Расчет возвращенного конденсата
Потери конденсата:
Общая нагрузка отопления, вентиляции, горячего водоснабжения:
Расход пара на сетевые подогреватели:
(6-4)
Общий расход пара на внешнее потребление:
Потери пара в тепловой схеме:
Расход пара на собственные нужды:
Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
, (6 — 8)
, (6 — 9)
Общий расход воды:
, (6 — 10)
Расход подпитки тепловой сети:
Паропроизводительность по пару после РОУ:
Сумма потерь пара и конденсата:
Доля потерь теплоносителя:
Процент продувки:
Расход питательной воды на РОУ:
Паропроизводительность после котла:
Расход продувочной воды:
Расход пара из СНП:
Расход воды из сепаратора продувки:
Расход пара из деаэратора питательной воды:
Расход выпара из деаэратора питательной воды:
Расход воды на ГВС:
Расход выпара из деаэратора горячего водоснабжения:
Суммарные потери сетевой воды, пара и конденсата:
Расход химобработанной воды первой ступени — сумма потерь пара и конденсата:
Расход химобработаноой воды второй ступени:
Расход исходной воды:
Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2. Принято t22=250C:
Температура исходной воды после подогревателя Т№1
температура воды на входе в Т№4:
i41= i32= 121 кДж/кг
Расход пара на подогреватель Т№3:
h52=366 кДж/кг
Расход пара на деаэратор питательной воды:
Температура подпиточной воды на входе в теплообменник Т№9. Считаем, что Gподп?GД2:
h91= 196,93 кДж/кг
Расход пара на подогрев подпиточной воды в Т№8. t82=t91:
Расход пара на подогреватели Т№6,7.:
Считаем что расход пара на каждый сетевой подогреватель рассчитывается как общий расход пара на сетевые подогреватели деленное пополам, для простоты регулирования нагрузки.
(6.32)
температура сетевой воды после Т№6 равная температуре на входе в Т№7:
температура подпиточной воды после охладителя выпара ДР2:
Расход пара на деаэратор горячего водоснабжения:
Расчетный расход пара на собственные нужды:
(6 — 34)
Расчетная паропроизводительность:
Ошибка расчета:
Проведем расчет для других температур наружного воздуха, результаты сведем в таблицу.
Таблица 6 «Расчет режимов производственно-отопительной котельной»
№ п/п
Параметры
Обозн.
метод определения
Расчетные режимы
1
Расчетная температура наружного воздуха
По заданию
tно
tнхм
tни
8
летний
-30
-13,5
4,42
2
давление пара, Мпа
pтех
Из гидравлического расчета
0,731
0,731
0,731
0,731
0,731
3
Технологическая нагрузка, кг/с
Dтех
По заданию
5,833
5,833
5,833
5,833
5,833
4
Доля возврата конденсата
м
По заданию
0,600
0,600
0,600
0,600
0,600
5
температура возвращаемого конденсата, °С
tтех
По заданию
65,000
65,000
65,000
65,000
65,000
6
Нагрузка на отопление, МВт
Q0
Из главы 2
20,575
13,115
6,100
4,698
0,000
7
Нагрузка на вентиляцию, МВт
Qв
Из главы 2
2,349
2,246
0,732
0,564
0,000
8
Нагрузка на ГВС, МВт
Qгвс
Из главы 2
8,729
8,729
8,729
8,729
5,587
9
Солесодержание исходной воды, мг/кг
Sив
Принимается
300,000
300,000
300,000
300,000
300,000
10
Температура сетевой воды, °С
Подающий трубопровод
ф01
Из главы 2
150,000
110,600
65,000
65,000
65,000
Обратный трубопровод
ф02
70,000
57,000
40,070
40,070
40,070
11
Энтальпия сетевой воды, кДж/кг
Подающий трубопровод
iсп
По таблицам Ривкина
632,200
463,858
272,020
272,020
272,020
Обратный трубопровод
iсоб
292,970
238,540
170,376
170,376
170,376
12
Энтальпия насыщен-ного пара, кДж/кг
При p=1,4 МПа
i»1,4
По таблицам Ривкина
2788,400
2788,400
2788,400
2788,400
2788,400
При p=0,67 МПа
i»0,67
2761,100
2761,100
2761,100
2761,100
2761,100
При p=0,15 МПа
i»0,15
2693,900
2693,900
2693,900
2693,900
2693,900
При p=0,12 МПа
i»0,12
2683,800
2683,800
2683,800
2683,800
2683,800
13
Энтальпия технологических сред, кДж/кг
Возвращаемого конденсата
iтех
При tтехв=65 °С По таблицам Ривкина
272,020
272,020
272,020
272,020
272,020
Конденсата tк=80 °С
iк
По таблицам Ривкина
334,920
334,920
334,920
334,920
334,920
Питательной воды tпв=90 °С
iпв
По таблицам Ривкина
439,390
439,390
439,390
439,390
439,390
воды деаэратора p=0,12 Мпа
iд
По таблицам Ривкина
439,360
439,360
439,360
439,360
439,360
Исходной воды
iив
По таблицам Ривкина
21,010
21,010
21,010
21,010
21,010
Насыщенной воды p=0,15 Мпа
i’0,15
По таблицам Ривкина
467,130
467,130
467,130
467,130
467,130
Котловой воды p=1,4 Мпа
i’1,4
По таблицам Ривкина
830,100
830,100
830,100
830,100
830,100
14
Расход технологического конденсата, кг/с
Gтех
Gтех=м•Dтех
3,500
3,500
3,500
3,500
3,500
15
Потери технологического конденсата, кг/с
Gтехпот
Gтехпот=Dтех-Gтех
2,333
2,333
2,333
2,333
2,333
16
Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС, МВт
Qс
Qс=Q0+Qв+Qгвс
31,653
24,090
15,561
13,991
5,587
17
Расход пара на сетевые подогреватели, кг/с
Dст
Dст=Qс/(i»0,67-iк)
13,046
9,929
6,414
5,767
2,303
18
Общий расход пара на внешнее потребление, кг/с
Dвн
Dвн=Dтех+Dст
18,879
15,762
12,247
11,600
8,136
19
Потери пара в тепловой схеме, кг/с
Dпот
Dпот=0,03•Dвн
0,566
0,473
0,367
0,348
0,244
20
Расход пара на собственные нужды, кг/с
Dсн
Dсн=0,05•Dвн
3,503
2,961
2,477
2,303
1,299
21
Расход сетевой воды, кг/с
На отопление и вентиляцию
Gов
Gов=(Q0+QВ)/(iсп-iсоб)
67,577
68,175
67,215
51,769
0,000
На ГВС
Gгвс
Gгвс=Qгвс/(iсп-iсоб)
25,732
38,741
85,878
85,878
54,966
22
Общий расход сетевой воды, кг/с
Gс
Gс=Gов+Gгвс
93,308
106,916
153,093
137,647
54,966
23
Расход подпитки, кг/с
Gподп
Gподп=0,015•Gc
1,400
1,604
2,296
2,065
0,824
24
Паропроизводительность при p=0,67 Мпа, кг/с
Dк0,67
Dк0,67=Dтех+Dст+Dсн+Gпод
22,949
19,196
15,091
14,251
9,679
25
Сумма потерь воды, пара и конденсата, кг/с
Gпот
Gпот=Gтехпот+ Dпот+Gпод
4,299
4,410
4,997
4,746
3,402
26
Доля потерь теплоносителя
Пх
Пх=Gпот/Dк0,67
0,187
0,230
0,331
0,333
0,351
27
Солесодержание воды, мг/кг
Химобработанной
Sх
Принято
300,000
300,000
300,000
300,000
300,000
Котловой
Sкв
3000,000
3000,000
3000,000
3000,000
3000,000
28
Доля продувки
Рпр
Рпр=Sх•Пх/(Sкв-Sх•Пх)
0,019
0,024
0,034
0,034
0,036
29
Расход питательной воды на РОУ, кг/с
Gроу
Gроу=Dк0,67*(i»1,4-i»0,67)/ (i»1,4-iпв)
0,267
0,223
0,175
0,166
0,112
30
Паропроизводительность при p=1,4Мпа, кг/с
Dк1,4
Dк1,4=Dк0,67-Gроу
22,682
18,973
14,916
14,085
9,566
31
Расход продувочной воды, кг/с
Gпр
Gпр=Рпр•Dк1,4
0,433
0,446
0,511
0,485
0,348
32
Расход пара из сепаратора, p=0,15 Мпа
Dс0,15
Dс0,15=Gпр•(i’1,4-i’0,15)/ (i»0,15-i’0,15)
0,071
0,073
0,083
0,079
0,057
33
Расход воды из сепаратора, кг/с
Gснп
Gснп=Gпр-Dс0,15
0,362
0,373
0,428
0,406
0,292
34
Расход воды из деаэратора, кг/с
Gд
Gд=Dк0,67+Gпр+Gподп
24,781
21,246
17,898
16,801
10,852
35
Расход выпара, кг/с
Dвып
Dвып=0,002•Gд
0,050
0,042
0,036
0,034
0,022
36
Суммарные потери пара и конденсата, кг/с
Gпот
Gпот=Gтехпот+Dпот+Gснп+ +Gподп+Dвып
4,711
4,825
5,460
5,185
3,715
37
Расход воды, кг/с
Химобработанной
Gхво
Gхво=Gпот
4,711
4,825
5,460
5,185
3,715
Исходной
Gисх
Gисх=1,15•Gхво
5,418
5,549
6,279
5,963
4,272
38
Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2, кг/с
D2
Принимаем t22=25 °С D2=Gисх*(i22-i21)/(i»0,67-iк)
0,187
0,192
0,217
0,206
0,147
39
температура исходной воды после подогревателя Т№1, °С
t12
t12=(i22+(Gснп/Gисх)* *(i’0,15-iк))/св
—
—
—
—
—
40
температура воды на входе в Т№4, °С
t41
t41=(t42-(Gд/Gхво)*(iд-iпв))/ /св
80,000
80,000
80,000
80,000
80,000
41
Расход пара на подогреватель Т№3, кг/с
D3
D3=Gхво•(i32-i12)/ /(i»0,67-iк)
0,447
0,458
0,519
0,493
0,353
42
температура химобработан- ной воды после охладителя выпара
t52
t52=(t42+(Dвып/Gхво)* *(i»0,12-iк))/св
85,898
84,936
83,675
83,633
83,275
43
Расход пара на деаэрацию
Dд
Формула 4-23
2,944
2,364
1,741
1,605
0,863
44
Расход пара на собственные нужды, кг/с
Dснр
Dснр=Dд+D2+D3
3,578
3,014
2,477
2,303
1,364
45
Расчетная производительность, кг/с
Dкр0,7
Dкр0,7=Dтех+Dснр+Dпот+ +Dст
23,024
19,249
15,091
14,251
9,744
46
Погрешность
%
?=(Dкр0,67-Dк0,67)/Dкр0,67
0,327
0,275
-0,001
0,003
0,663
7. Выбор оборудования котельной
7.1 Выбор котельного агрегата
Паропроизводительность котельного агрегата:
1) Максимальная, в зимний период при :
2) Минимальная, в летний период:
Выбираем 1 паровой котел марки Е-100-1,4-250 ГМ (ГМ-100-14-250):
Таблица 7.1 — Основные технические данные парового котла Е-50-1,4-250ГМ.
№ п/п
Наименование
1
Тип
Однобарабанный
2
Вид расчетного топлива
Природный газ и мазут
3
Паропроизводительность, т/ч
50
4
давление пара на выходе из котла, МПа
1,4
5
температура перегретого пара, °С
250
6
Температура питательной воды, °С
100
7
КПД расчетный (брутто), %
93/90
8
Размеры, м
Ширина
Глубина
Верхняя отметка котла
11,2
18
14,6
Выбираем 2 паровых котлов E-160-1,4-250 ГМ (ТГМЕ-187)
Таблица 7.2 — характеристики котла E-160-1,4-250ГМ
Топливо
Природный газ и мазут
Паропроизводительность, т/ч
160
КПД (брутто), %
90,9
давление пара на выходе, МПа
1,4
Температура пара на выходе, °С
250
Суммарная производительность выбранных котлов
D=50+160+160=370 т/ч
7.2 Выбор деаэратора
Расход воды из деаэратора питательной воды . Выбираем 2 деаэратора ДА-200/50 и ДА-25/8.
Таблица 7.2 — характеристики деаэраторов ДА-400/75 и ДА-50/15
Номинальная производительность, т/ч
400
50
Рабочее давление, МПа
0,02
0,02
Полезная емкость бака-аккумулятора, м3
75
15
Высота деаэратора, мм
6600
4390
7.3 Подбор насосов:
1. Насос исходной воды. — СМ 100-65-200/2б,
2шт(1 резерв)
2. Питательный насос — ПЭ 250-45-2, 3шт(1 резерв)
3. Сетевой насос 90 м.в.ст. — СЭ 2500-100-25, 2шт(1 резерв)
4. Подпиточный насос — ЦН 50-135, 2шт(1 резерв)
Таблица 7.3 — характеристики насосов
Насос
Подача, м3/ч
Напор, м
Мощн. двигателя, КВт
Частота вращения, об/мин
СМ 100-65-200/2б
80
32
18,5
1450
ПЭ 250-45-2
250
500
500
2970
СЭ 2500-100-25
2500
100
700
1500
ЦН 50-135
50
135
250
3000
7.4 Подбор теплообменников
Выбор теплообменных установок для котельной осуществляется по результатам теплового расчета подогревателей. Цель расчета — определить площадь теплообмена. Полученная и известные (максимальные и рабочие давления теплоносителей в трубной системе, в межтрубном пространстве, максимальные температуры теплоносителей, тепловая мощность) характеристики сравниваются с характеристиками теплообменных аппаратов, приведенные в каталогах. После технико-экономического обоснования (ТЭО) выбирается тип и марка теплообменника.
Таблица 7.41 — характеристики теплообменников
мер
Обозначение нагревателя ПП
Рабочее давление, пар/вода, МПа
Диаметр корпуса, Ду, мм
Кол-во трубок, шт
Площадь поверхности нагрева, м2
Масса секции/ подогревателя, кг
2
ПП2-9-7-2
0,68/1,57
325
68
9,5
470
3
ПП2-6-2-2
0,68/1,57
325
68
6,3
380
4
ВВП-11- -219-2000
219
61
5,76
173
5
Охладитель выпара ОВА-8
0,12/0,5
426
48
8
355
8
ПП2-6-2-2
0,68/1,57
325
68
6,3
380
6
ПСВ-300-14-23
0,14/0,23
1540
1217
311
16007
7
ПСВ-650-6-25
0,588/2,45
325
68
580,8
26364
9
ВВП-01- 57-2000
16
4
0,38
24
10
Охладитель выпара ОВА-2
0,12/0,5
219
48
2,9
232
Таблица 7.42 — Расчет теплообменников тепловой схемы котельной.
Расчетная величина
Обоз.
Размерность
Расчетная формула или метод опред.
Номер теплообменного аппарата
Производственная часть
Отопительная часть
2
3
4
5
8
6
7
9
10
Тепловая нагрузка
Q
кВт
1360
189
3020
413
396
83430
83430
1348
45
Наиб. разность темп. т/н
tБ
0С
141
137
68
87
120
56
56
20
20
Наим.разность темп. т/н
tМ
0С
75
55
20
5
55
10
10
15
5
Среднелог. темп. напор
t
0С
147,77
108,18
103,276
22,216
108,18
71,135
28,462
103,276
33,412
Коэф. теплопередачи
k
Рекомендации [6]
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Площадь поверхности т/о
F
м2
2,33
0,12
2,36
4,27
0,14
227
567,3
0,235
0,29
Заключение
В курсовом проекте рассчитаны:
1. сезонная тепловая нагрузка котельной при tно= -340С:
2. круглогодичная тепловая нагрузка котельной:
3. суммарная годовая тепловая нагрузка:
4. температуры воды в подающем и обратном трубопроводах, и построили температурный график (см. стр.14)
5. расходы сетевой воды и построили график расходов (см. стр.19)
Также провели:
6. гидравлический и тепловой расчет паропровода.
7. гидравлический расчет водяных тепловых сетей.
8. гидравлический расчет конденсатопровода.
Рассчитали:
9. тепловую изоляцию трубопроводов, толщина изоляции 80 мм на всех участках. Материал для покровного слоя — сталь тонколистовая толщиной 0,35 мм.
10. При заданном расходе технологического пара, определены расходы котловой воды при различных режимах работы.
Для обеспечения нагрузки теплоснабжения и нужд производственных потребителей подобраны паровые котлы, а также вспомогательное оборудование: деаэраторы, насосы и подогреватели.
Библиографический список
1. Кириллов В.В. Расчет тепловых схем источников теплоснабжения промышленных предприятий: учебное пособие/В. В. Кириллов. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. — 77 с.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/Е.Я. Соколов. — М.: Издательство МЭИ, 2013. — 472 с.
3. Ривкин С.Л., Александров, А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных — 2-е изд., перераб. и доп. / С.Л. Ривкин, А.А. Александров — М.: Энергоатомиздат, 2012. — 80с.
4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/под ред. А.А. Николаева. — Курган.: Интеграл, 2007. — 360 с.
5. Есина, И.В. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий/ И.В. Есина, А.И Грибанов- Челябинск: ЧГТУ, 1990.
6. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
]]>