Проектирование производственно-отопительной котельной

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    83,83 Кб
  • Опубликовано:
    2015-01-21
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Проектирование производственно-отопительной котельной

Министерство образования и науки Российской Федерации

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

. Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

. Тема курсового проекта: «Проектирование производственно-отопительной котельной»

. Срок сдачи студентом законченной работы: 25.12.2014 г.

. Перечень вопросов, подлежащих разработке:

4.1. Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и построение их графиков;

4.2. Построение графика длительности тепловых нагрузок;

.3. Расчёт годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;

.4. Расчёт температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе и построение температурного графика тепловой сети;

.5. Расчёт расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и построение их графиков;

.6. Гидравлический расчёт паропровода;

.7. Тепловой расчёт паропровода, в том числе расчет толщины изоляции;

.8.Гидравлический расчет конденсатопровода;

.9. Разработка принципиальной тепловой схемы котельной;

4.10. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной для следующих температур наружного воздуха: , , , +8 оС, летний режим;

.11. Выбор основного оборудования - котлы, деаэраторы, теплообменники;

.12.Выбор вспомогательного оборудования - насосы, арматура и т.д.

.13. Чертёж развёрнутой тепловой схемы котельной на листе формата А1 со спецификацией и экспликацией оборудования.

. 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


. 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:

.        Возможность уменьшения расчетно-производственного источника теплоты при установки в нем баков-аккумуляторов горячей воды.

.        Снижение металлоемкости местных сетей холодного водоснабжения.

.        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

.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 дф0=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

-25-20-15-10-50+5+8









18,22516,113,98611,8679,7487,6295,54,238









10,88340,76740,6510,5350,41860,30,2325









150136122107,793,278,462,86853,7









7065,460,655,61650,41844,939,11835,17









2,1871,931,6781,4241,170,9150,660,5









20,41218,0315,66413,29110,9188,5446,464,738










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

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

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

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, кг\с [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

.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

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

м

lэ=l∙a

350

150

35

250

225


Приведенная

lпр

м

lпр=l+lэ

1050

450

105

750

675

Начало  участка

Давление

кгс/см2

По заданию

6,000

7,059

7,109

6,892

6,987


Удельный вес

ϒн

кгс/м3

По табл. 1.5

3,169

3,677

3,707

3,596

3,646

При  ϒ=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

ϒср1

кгс/м3

По физико-техническим соображениям

3,4

3,65

3,7

3,6

3,65

При  ϒср, кгс/м3

Скорость

хд

м/с

хд=х/ϒср

19,706

18,356

18,919

18,611

18,356


Потеря давления

Удельная

Дhд

кгс/м2∙м

Дhд=Дh/ϒср

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

кгс/см2

Pк=Pн+ДH

7,059

7,109

7,134

7,109

7,109


Удельный вес

ϒк

кгс/м3

По табл. 1.5

3,677

3,707

3,716

3,707

3,707

Средний удельный вес

ϒср2

кгс/м3

ϒср2=(ϒн+ϒк)/2

3,423

3,692

3,712

3,652

3,677

Погрешность

д

безразм.

д=(ϒср2-ϒср1)/ϒср2

0,007

0,011

0,003

0,014

0,007



%

д=(ϒср2-ϒср1)/ϒср2*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

.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

мм

По табл. 9.11

426

325

325

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

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

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

м

lэ=l∙a

210

90

21

150

135


Приведенная

lпр

м

lпр=l+lэ

910

390

91

650

585

Конд. при ϒ=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

ϒсм

кгс/м3

По табл. 9.27

3,1

1,95

6,41

6,11

3,84

Пароводяная смесь  при ϒсм

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

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

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 6280916857






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.

. 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

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

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

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=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=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

Принято

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

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=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

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

.1 Выбор котельного агрегата

Паропроизводительность котельного агрегата:

1)      Максимальная, в зимний период при :

)        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

Значение

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

.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


.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)

. Сетевой насос 90 м.в.ст.  - СЭ 2500-100-25, 2шт(1 резерв)

. 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


.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

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

141137688712056562020










Наим.разность темп. т/н

DtМ

7555205551010155










Среднелог. темп. напор

Dt


147,77

108,18

103,276

22,216

108,18

71,135

28,462

103,276

33,412

Коэф. теплопередачи

k

Рекомендации [6]222222222











Площадь поверхности т/о

F

м2

2,330,122,364,270,14227567,30,2350,29












Заключение

В курсовом проекте рассчитаны:

.        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)

.        расходы сетевой воды и построили график расходов (см. стр.19)

Также провели:

.        гидравлический и тепловой расчет паропровода.

.        гидравлический расчет водяных тепловых сетей.

.        гидравлический расчет конденсатопровода.

Рассчитали:

.        тепловую изоляцию трубопроводов, толщина изоляции 80 мм на всех участках. Материал для покровного слоя - сталь тонколистовая толщиной 0,35 мм.

.        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.

. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/Е.Я. Соколов. - М.: Издательство МЭИ, 2013. - 472 с.

. 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.

. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/под ред. А.А. Николаева. - Курган.: Интеграл, 2007. - 360 с.

. 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.

Похожие работы на - Проектирование производственно-отопительной котельной

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!