Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной
Выполнение итерационного расчета тепловой схемы котельной, составление ее теплового баланса. Выбор типа и количества котлоагрегатов. Определение объема и энтальпии продуктов сгорания заданного топлива (мазута). Конструктивный расчет водяного экономайзера.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.04.2012 |
| Размер файла | 283,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КУРСОВАЯ РАБОТА
Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной
Реферат
Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной установки: ТПЖА 621310.04 ПЗ: Курс. проект Гр.ч. 2 л. ф.А2; ПЗ 26 с., 6 рис., 5 источников.
КОТЛОАГРЕГАТ, ЭКОНОМАЙЗЕР, ДЕАЭРАТОР, БОЙЛЕР, РАСШИРИТЕЛЬ-СЕПАРАТОР, КОНДЕНСАТООТВОДЧИК, РЕДУКЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, ХИМВОДООЧИСТКА, КОНДЕНСАТНЫЙ БАК
Объект разработки - промышленно-отопительная котельная заданной тепловой схемы.
Цель курсового проекта - выполнение теплового расчета тепловой схемы котельной, расчет водяного экономайзера.
Выполнен итерационный расчет тепловой схемы и составлен тепловой баланс котельной. Выбран тип и количество котлоагрегатов, составлен тепловой баланс котлоагрегата.
Получены объемы и энтальпии продуктов сгорания заданного топлива (мазута). Вычислен годовой расход и экономия топлива при наличии экономайзера в котлоагрегате.
Проведен тепловой и конструктивный расчет водяного экономайзера котлоагрегата.
|
№ строки |
Формат |
Обозначение |
Наименование |
Кол-во листов |
№ экз. |
Примеч. |
|
|
1 |
Документация общая |
||||||
|
2 |
Вновь разработанная |
||||||
|
3 |
|||||||
|
4 |
А4 |
ТПЖА 621310.04 ПЗ |
Пояснительная записка |
26 |
|||
|
5 |
А2 |
ТПЖА 621310.04 ТС |
Тепловая схема котельной |
1 |
|||
|
6 |
А2 |
ТПЖА 621310.04 ВЭ |
Водяной экономайзер |
1 |
|||
|
ТПЖА 621310.04 ДКП |
Содержание
тепловой котельная топливо мазут
Введение
1. Расчет тепловой схемы котельной
1.1. Исходные данные
1.2. Определение параметров воды и пара
1.3. Расчет подогревателей сетевой воды (бойлеров)
1.4. Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды
1.5. Определение общего расхода свежего (острого) пара
1.6. Расчет редукционно-охладительной установки
1.7. Расчет расширителя - сепаратора непрерывной продувки
1.8. Расчет расхода химически очищенной воды
1.9. Расчет парового подогревателя сырой воды
1.10. Расчет конденсатного бака
1.11. Расчет деаэратора
1.12. Проверка точности расчета первого приближения
1.13. Уточненный расчет РОУ (II приближение)
1.14. Уточненный расчет тепловой схемы (II приближение)
1.15. Проверка точности второго приближения
1.16. Определение полной нагрузки на котельную
2. Расчет теплового баланса котельной
3. Определение количества котлоагрегатов котельной
4. Расчет объемов продуктов сгорания
5. Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха
5.1. с экономайзером
5.2. без экономайзера
6. Расчет теплового баланса котлоагрегата
6.1. с экономайзером
6.2. без экономайзера
7. Расчет годового расхода и экономии топлива
8. Тепловой и конструктивный расчет экономайзера
Заключение
Приложение A. Библиографический список.
Введение
Промышленно-отопительные котельные предназначены для производства технологического пара для производственных нужд и горячей воды для целей теплоснабжения.
В последние годы с ростом инвестиций в промышленность РФ, внедрением современных технологий производства всё более повышается потребность в производстве не только электрической, но и тепловой (пар и горячая вода) энергии. В частности в производстве строительных материалов и конструкций, лесопильно-деревообрабатывающем и лесохимическом комплексах, судоремонте и судостроении, а также в других отраслях промышленности требующих большого расхода технологического пара. Производство горячей воды позволяет удовлетворять потребности в отоплении и горячем водоснабжении не только производственные помещения, но и жилые районы или посёлки городского типа расположенные вблизи производства.
Правильный выбор тепловой схемы и грамотный расчёт схемы промышленно-отопительной котельной является одной из главных составляющих в расчёте экономической целесообразности строительства того или иного промышленного объекта.
Целью данного проекта является изучение принципиальной тепловой схемы промышленно-отопительной котельной, приобретение навыков проведения типовых расчётов тепловой схемы, основ теплового и конструктивного расчётов водяного экономайзера, получение наглядного примера экономической эффективности установки водяного экономайзера.
Объект разработки - промышленно отопительная котельная заданной тепловой схемы.
Цель курсового проекта - выполнение теплового расчёта тепловой схемы котельной, расчёт водяного экономайзера.
1. Расчет тепловой схемы котельной
1.1 Исходные данные
Необходимо рассчитать тепловую схему промышленно-отопительной котельной установки с паровыми котлами.
Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной, следующие:
Параметры острого (свежего) пара из котла: р1 = 1,37 МПа, х1 = 0,99.
Расход острого пара для технологических нужд: DТ = 11,15 кг/с.
Температура поступающей в котельную сырой воды: tсв = 8 0С.
Давление редуцированного пара после РОУ: р2 = 0,118 МПа.
Степень сухости вторичного пара, выходящего из расширителя-сепаратора непрерывной продувки (РНП): х2 =0,98 .
Потери от утечек пара в котельной в процентах от: Dсум : dут = 3,1 %.
Расход котловой воды на продувку в процентах от: Dсум : dпр = 2,4 %.
Потери воды в тепловой сети: dТС = 10 %.
Расход тепла на подогрев сетевой воды: Qб = 12,22 ? 103 кДж/с (кВт).
Температура сетевой воды, выходящей из бойлера в теплосеть: t1?=920С.
Температура сетевой воды из обратной линии тепловой сети: t2? = 500С.
Температура сырой воды перед ХВО и химочищенной воды: tхво = 280С.
Возврат конденсата от потребителя производится двумя потоками:
первый поток - в количестве m1 = 50% ? DТ c температурой tк1 = 95 0С;
первый поток - в количестве m2 = 10% ? DТ c температурой tк2 = 68 0С;
Температура конденсата на выходе из бойлера: tкб = 70 0С.
Температура конденсата после подогревателя сырой воды: tкп = 85 0С.
Топливо для котлоагрегатов: Мазут 40.
Низшая теплота сгорания используемого топлива: Qнр = 40,7 МДж/кг.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки: Т = 1,25.
Величина присоса воздуха в газоходе экономайзера: ?э = 0,10.
Температура уходящих газов перед экономайзером: tух1 = 305 0С.
Температура уходящих газов после экономайзера: tух2 = 180 0С.
Коэффициент теплопередачи в экономайзере: kэ = 0,0150 кВт/(м2 К).
1.2 Определение параметров воды и пара
Для сухого пара и воды в состоянии насыщения при заданном давлении р1 = 1,37 МПа, используя данные для давлений 1,35 и 1,40 МПа (из таблицы А.1 приложения А), методом линейной интерполяции находим:
Температура насыщения при давлении p1:
1,37 - 1,35
t1 = ts (p1) = 193,35 + ------------------- ? (195,04 - 193,35) = 194,03 0С,
1,40 - 1,35
Энтальпия сухого насыщенного пара при давлении p1:
1,37 - 1,35
h1? = h? (p1) = 2787,3 + -------------- ? (2788,4 - 2787,3) = 2787,74 кДж/кг,
1,40 - 1,35
Энтальпия кипящей (насыщенной) воды в котлоагрегате:
1,37 - 1,35
h1? = h? (p1) = 822,5 + ------------------ ? (830,1 - 822,5) = 825,54 кДж/кг.
1,40 - 1,35
Теплота парообразования при давлении р1:
1,37 - 1,35
r1 = r (p1) = 1964,8 + ------------------ ? (1958,3 - 1964,8) = 1962,2 кДж/кг.
1,40 - 1,35
Аналогично для сухого пара и воды в состоянии насыщения при давлении р2 = 0,118 МПа, используя данные для давлений 0,11 и 0,12 МПа, находим:
Температура насыщения при давлении p1:
0,118 - 0,11
t2 = ts (p2) = 102,32 + ------------------- ? (104,81 - 102,32) = 104,31 0С,
0,12 - 0,11
Энтальпия сухого насыщенного пара при давлении p2:
0,118 - 0,11
h2? = h? (p2) = 2680,0 + -------------- ? (2683,8 - 2680,0) = 2683,04 кДж/кг,
0,12 - 0,11
Энтальпия воды в РНП при давлении р2:
0,118 - 0,11
h2? = h? (p2) = 428,84 + ----------------- ? (439,36 - 428,84) = 437,26 кДж/кг.
0,12 - 0,11
Теплота парообразования при давлении р2:
0,118 - 0,11
r2 = r (p2) = 2251,2 + ------------------ ? (2244,4 - 2251,2) = 2245,76 кДж/кг.
0,12 - 0,11
Энтальпия острого (свежего) пара, выходящего из парового котла во влажном насыщенном состоянии равна:
h1х = h1? + r1 · x1 = 825,54 + 1962,2 ? 0,99 = 2768,12 кДж/кг.
Энтальпия вторичного пара во влажном насыщенном состоянии, выходящего из расширителя непрерывной продувки (РНП) равна:
h2х = h2? + r2 · x2 = 437,26 + 2245,76 ? 0,98 = 2638,10 кДж/кг.
Энтальпия нагретой воды при температуре ниже 100 0С с достаточной для практических расчетов точностью может быть определена по формуле
hв = св · tв ,
где св = 4,19 кДж/(кгК) - удельная теплоемкость воды;
tв - температура воды или конденсата, 0С.
1.3 Расчет подогревателей сетевой воды (бойлеров)
Для пароводяных водоподогревателей уравнение теплового баланса
D1 ? (h1 - hк) · ?п = W2 c2 · (t2? - t2?);
где D1 - расход греющего пара, кг/с;
h1 - энтальпия греющего пара, кДж/кг;
hк - энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг;
W2 - расход нагреваемой воды ("холодного" теплоносителя), кг/с;
t2? и t2? - начальная и конечная температуры нагреваемой воды, 0С;
с1 = с2 = св = 4,19 кДж/(кгК) - теплоемкость воды;
?п - КПД подогревателя, (в проекте принимаем ?п = 0,95).
Расчетная схема сетевых подогревателей показана на рис.1.
Расход сетевой воды через сетевые подогреватели (паровые бойлеры Б) находится из заданного расхода тепла Qб по уравнению теплового баланса: Qб = Wб cб · (t1? - t2?)
Qб 12220
Wб = --------------- = ----------------------- = 69,44 кг/с.
cв · (t1? - t2?) 4,19 ? (92 - 50)
Потери сетевой воды в теплосети, полностью восполняемые подпиточным насосом ППН, равны
dТС 10,0
WТС = ----------- · Wб = ---------- ? 69,44 = 6,944 кг/с.
100 100
Энтальпия "обратной" сетевой воды, поступающей из обратной линии теплосети в котельную при температуре t2? = 50 0С, соответственно равна
h2ТС = св · t2? = 4,19 ? 50 = 209,5 кДж/кг.
Поэтому требуемое для подогрева сетевой воды в бойлерах количество теплоты уменьшится на величину
? Qб = WТС · (h2? - h2ТС) = 6,944 ? (437,26 - 209,5) = 1581,57 кДж/с.
Считая, что в бойлеры поступает редуцированный пар после РОУ в сухом насыщенном состоянии при давлении р2 и с энтальпией h2?, необходимый расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения
Qб - ?Qб = Dб · (h2? - hкб) · ?п.
Qб - ?Qб 12220 - 1581,57
Откуда Dб = -------------------- = ------------------------------------ = 4,686 кг/с
(h2? - hкб) · ?п (2683,04 - 293,3) ? 0,95
где hкб = св tкб = 4,19 ? 70 = 293,3 кДж/кг - энтальпия конденсата греющего редуцированного пара после бойлеров.
1.4 Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды
Расход теплоты на технологические нужды QТ определяется, исходя из заданного расхода пара DТ технологическим потребителям,
QТ = DТ · (h1x - hко),
где - hко средневзвешенная энтальпия возвращающегося обратно конденсата технологического пара с учетом энтальпии сырой воды, подаваемой в котельную для восполнения потерь конденсата у технологических потребителей:
hко = m1 · hк1 + m2 · hк2 + (1 - m1 - m2) · hсв
где hк1 = св tк1 = 4,19 ? 95 = 398,05 кДж/кг - энтальпия первого потока конденсата;
hк2 = св tк2 = 4,19 ? 68 = 284,92 кДж/кг - энтальпия второго потока конденсата;
hсв = св tсв = 4,19 ? 8 = 33,52 кДж/кг - энтальпия добавочной сырой воды.
Соответственно средневзвешенная энтальпия обратного конденсата
hко = 0,50 ? 398,05 + 0,10 ? 284,92 + (1 - 0,50 - 0,10) ? 33,52 = 240,93 кДж/кг.
Расход тепла на технологические нужды
QТ = DТ · (h1x - hко) = 11,15 ? (2768,12 - 240,93) = 28178,17 кДж/с = 28,18 МВт.
Суммарный расход теплоты на подогрев сетевой воды и на технологические нужды составит
Q = Qб - ?Qб + QТ = 12220 - 1581,57 + 28178,17 = 38816,6 кДж/с = 38,82 МВт.
Необходимый общий расход Do свежего пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды
Q 38816,6
Do = -------------- = ---------------------------- = 16,65 кг/с.
(h1x - h2?) (2768,12 - 437,26)
1.5 Определение общего расхода свежего (острого) пара
Дополнительный расход острого пара D2 на подогрев сырой воды перед химводоочисткой и на деаэрацию воды в деаэраторе обычно равен 3…11 % от Dо.
Примем, что
D2 = 0,07 · Dо = 0,07 ? 16,65 = 1,166 кг/с.
Соответственно ориентировочный суммарный расход свежего пара котельной в первом приближении равен
Dсум = Do + D2 = 16,65 + 1,166 = 17,816 кг/с.
Данное количество пара должно вырабатываться всеми котлоагрегатами (паровыми котлами) котельной.
1.6 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)
Тепловой расчет РОУ ведется на основе уравнений теплового баланса и массового баланса. Расчетная схема РОУ показана на рис. 2.
Расход редуцированного пара Dред с параметрами p2, t2, h2? и расход охлаждающей воды W1 определяем из уравнения теплового баланса РОУ
D · h1x + W1 · h2? = Dред · h2?
из уравнения материального баланса РОУ
Dред = D1 + W1.
Решая совместно уравнения, получим
D1 · (h1x - h2?) D1 · (h1x - h2?)
W1 = ----------------------- = -----------------------,
h2? - h2? r2
где D1 - расход поступающего в РОУ острого пара с параметрами p1, x1, кг/с;
h1x - энтальпия влажного острого пара, кДж/кг;
h2? - энтальпия охлаждающей воды, поступающей в РОУ, кДж/кг;
r2 - теплота парообразования при давлении р2, кДж/кг.
Расход острого пара, поступающего в РОУ,
D1 = Dсум - DТ = 17,816 - 11,15 = 6,666 кг/с.
Расход охлаждающей воды
D1 · (h1x - h2?) 6,666 ? (2768,12 - 2683,04)
W1 = ------------------------ = ----------------------------------------- = 0,253 кг/с.
h2? - h2? 2683,04 - 437,26
Расход редуцированного пара
Dред = D1 + W1 = 6,666 + 0,253 = 6,919 кг/с.
1.7 Расчет расширителя - сепаратора непрерывной продувки
Для уменьшения потерь теплоты с отводимой продувочной водой применяют расширитель-сепаратор непрерывной продувки (РНП).
Расчетная схема РНП показана на рис. 3.
При применении РНП удается сохранять часть рабочей среды за счет вторичного вскипания и уменьшить затраты на водоподготовку. Кроме того, уменьшается энтальпия и количество сбрасываемой продувочной воды, а значит потери теплоты с ней.
Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по заданному значению dпр в процентах от Dсум
dпр 0,428
Wпр = Dпр · -------- = 17,816 ? -------- = 0,428 кг/с.
100 100
Количество пара, выделяющееся в РНП из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса
Wпр · h1? = Dпр · h2x + Wр · h2?
и массового баланса
Wпр = Dр + Wр
Выражая расход вторичного пара Dр, получаем
Wпр · (h1? - h2?) 0,428 ? (825,54 - 437,26)
Dр = ----------------------- = -------------------------------------- = 0,076 кг/с.
h2x - h2? 2638,10 - 437,26
Расход продувочной воды удаляемой из расширителя
Wр = Wпр - Dр = 0,428 - 0,076 = 0,352 кг/с.
1.8 Расчет расхода химически очищенной воды
Общее количество дополнительной воды, которую необходимо добавлять в схему из блока химводоочистки (ХВО) для восполнения потерь рабочей среды в котельной, равно сумме потерь воды и пара в котельной, у технологических потребителей и в тепловой сети.
1) Потери от утечек свежего пара внутри котельной
dУТ 3,1
DУТ = -------- · Dсум = --------- ? 17,816 = 0,552 кг/с.
100 100
2) Потери с продувочной водой
Wp = 0,352 кг/с.
3) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора.
Предварительно примем Dвып = 0,05 кг/с.
4) Потери сетевой воды в теплосети
WТС = 6,944 кг/с.
5) Потери конденсата пара у технологических потребителей
100 - m1 - m2 100 - 50 - 10
W2 = ---------------------- · DТ = --------------------- ? 11,15 = 4,46 кг/с.
100 100
Общее количество необходимой в схеме добавочной химически очищенной воды равно
Wхво = W2 + Wp + DУТ + WТС + Dвып = 4,46 + 0,352 + 0,552 + 6,944 + 0,05 = 12,358 кг/с.
Для определения требуемого расхода сырой воды, поступающей в блок химводоочистки, необходимо учесть дополнительное количество воды на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Эту дополнительную воду обычно учитывают коэффициентом К = 1,10 ?1,25 . В данном курсовом проекте рекомендуется принимать К = 1,20.
Получаем, что необходимый расход сырой добавочной воды равен
Wсв = К · Wхво = 1,20 ? 12,358 = 14,83 кг/с.
где К = 1,20 - коэффициент учитывающий дополнительное количество воды на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки.
Расход Wхо - удаляемой из блока химводоочистки промывочной воды равен
Wхо = Wсв - Wхво = 14,83 - 12,358 = 2,472 кг/с.
1.9 Расчет парового подогревателя сырой воды
Расчетная схема парового подогревателя сырой воды (ППСВ) показана на рис. 4.
Рис. 4. Расчетная схема парового подогревателя сырой воды (ППСВ)
Уравнение теплового баланса парового водоподогревателя
Dсв · (h2? - hкп) · ?п = Wсв · (hхво - hсв)
где hхво = св tхво = 4,19 ? 28 = 117,3 кДж/кг - энтальпия воды для ХВО;
hкп = св tкп = 4,19 ? 85 = 356,15 кДж/кг - энтальпия удаляемого из ППСВ конденсата греющего пара;
hсв = св tсв = 4,19 ? 8 = 33,5 кДж/кг - энтальпия сырой воды поступающей в ППСВ.
Необходимый расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды
Wсв · (hхво - hсв) 14,83 ? (117,3 - 33,5)
Dсв = -------------------------- = --------------------------------------- = 0,562 кг/с.
(h2? - hкп) · ?п (2683,04 - 356,15) ? 0,95
1.10 Расчет конденсатного бака
Возврат конденсата от технологических потребителей необходим для экономии топлива в котельной и улучшения качества питательной воды котлоагрегатов. Конденсат собирается в сборные конденсатные баки (КБ),которые устанавливаются в котельной или на предприятии. Вода поступает в конденсатные баки самотеком или под напором и забирается из КБ конденсатным насосом (КН).
Расчетная схема конденсатного бака показана на рис. 5.
Температура смеси конденсата tсм, удаляемого из КБ, определяется выражением
У ti · Wкi
tсм = ----------------
Wсм
где Wкi - расход i-го потока конденсата или воды в бак, кг/с;
ti - температура i-го потока конденсата или воды, 0С;
Wсм = УWкi - расход смеси, т.е. суммарное количество конденсата и воды, поступающего в конденсатный бак и удаляемого из него, кг/с.
Найдем суммарный расход смеси Wсм, которая поступает в конденсатный бак. В бак подается два потока конденсата от технологических потребителей:
m1 50
Wк1 = --------- · DТ = ------------ ? 11,15 = 5,575 кг/с;
100 100
m2 10
Wк2 = --------- · DТ = ------------- ? 11,15 = 1,115 кг/с;
100 100
Wсм = Wк1 + Wк2 = 5,575 + 1,115 = 6,69 кг/с.
Температура смеси потоков конденсата
Wк1 · tк1 + Wк2 · tк2 5,575 ? 95 + 1,115 ? 68
tсм = ---------------------------- = ---------------------------------- = 90,5 0С;
Wсм 6,69
чему соответствует hсм = св · tсм = 4,19 ? 90,5 = 379,2 кДж/кг - энтальпия смеси.
1.11 Расчет деаэратора
Неизвестным при расчете деаэратора являются расход деаэрированной воды Wд и расход редуцированного пара на деаэрацию Dд. Уравнения теплового и массового балансов для деаэратора (смешивающего подогревателя записываются как равенства поступающей в деаэратор со входящими потоками воды и пара теплоты (положим для деаэратора ?п = 1) или массы (левая часть равенства) уходящей из деаэратора теплоты и массы с выходящими потоками (правая часть равенства). Для каждой тепловой схемы должны составляться свои уравнения балансов деаэратора в соответствии с имеющимися входящими и выходящими потоками.
Для деаэратора в рассматриваемой тепловой схеме, согласно расчетной схеме деаэратора, уравнения имеют вид:
Dд · h2? + Wхво · hхво + Dсв · hкп + Dб · hкб + Dр · h2х + Wсм · hсм = Wд · h2? + Dвып · h2?
Dд + Wхво + Dсв + Dб + Dр + Wсм = Wд + Dвып
Произведем уточнение ранее принятого расхода Dвып. Суммарный расход деаэрируемой воды и количество выпара равны:
WУ = Dб + Wхво + Dсв + Dр + Wсм = 4,686 + 12,358 + 0,562 + 0,076 + 6,69 = 24,372 кг/с;
Dвып = 0,003 · WУ = 0,003 ? 24,372 = 0,073 кг/с.
Из уравнения массового баланса находим:
Dд = Wд + Dвып - Wхво - Dсв - Dб - Dр - Wсм =
= Wд + 0,073 - 12,358 - 0,562 - 4,686 - 0,076 - 6,69 = Wд - 24,299
Подставляя полученное значение в уравнение теплового баланса и решая его относительно Wд, находим расход деаэрированной воды:
(Wд - 24,299) ? 2683,04 + 12,358 ? 117,3 + 0,562 ? 356,15 + 4,686 ?
? 293,3 + 0,076 ? 2638,10 + 6,69 ? 379,2 = Wд ? 437,26 + 0,073 ? 2683,04
Wд ? 2683,04 - 24,299 ? 2683,04 + 1449,5934 + 200,1563 + 1374,4038 + 200,4956 + 2536,848 =
= Wд ? 437,26 + 195,862
Wд ? 2683,04 - Wд ? 437,26 =
= 24,299 ? 2683,04 - 1449,5934 - 200,1563 - 1374,4038 - 200,4956 - 2536,848 + 195,862
Wд ? 2245,78 = 59629,55
59629,55
Wд = ----------------- = 26,552кг/с;
2245,78
Соответственно расход греющего редуцированного пара
Dд = Wд - 24,299
Dд = 26,552 - 24,299 = 2,253 кг/с.
Расчетная схема деаэратора показана на рис. 6.
1.12 Проверка точности расчета первого приближения
Из уравнения массового баланса для линии редуцированного пара определяем значение расхода пара на деаэрацию Dд
Dд = Dред - Dб - Dсв = 6,919 - 4,686 - 0,562 = 1,671 кг/с.
При расчете деаэратора получено значение Dд = 2,253 кг/с. Ошибка при расчете составляет 35 %. Допустимое расхождение 0,3 %. Следовательно, необходим уточненный расчет тепловой схемы во втором приближении.
1.13 Уточненный расчет РОУ (II приближение)
Уточненный расход редуцированного пара, исходя из вычисленного более точного расхода пара на деаэрацию, равен
Dред = Dд + Dсв + Dб = 2,253 + 0,562 + 4,686 = 7,501 кг/с.
Из уравнений теплового баланса расход входящего в РОУ пара
D1 = Dред - W1 и (Dред - W1) · h1x + W1 ·h2? = Dред · h2?
Уточненный расход охлаждающей воды
Dред · (h1x - h2?) 7,501 ? (2768,12 - 2683,04) 7,501 ? 85,08
W1 = ----------------------- = ----------------------------------- = ------------------ =
h1x - h2? 2768,12 - 437,26 2330,86
= 0,274 кг/с;
Уточненный расход острого пара
D1 = Dред - W1 = 7,501 - 0,274 = 7,227 кг/с.
Уточненный общий расход острого пара
Dо = D1 + DТ = 7,227 + 11,15 = 18,377 кг/с.
1.14 Уточненный расчет тепловой схемы (II приближение)
Расширитель-сепаратор непрерывной продувки
dпр 2,4
Wпр = ------- · Dо = -----===--------- ? 18,377 кг/с;
100 100
Wпр · (h1? - h2?) 0,44 ? (825,54 - 437,26)
Dр = ------------------------ = ------------------------------------ = 0,078 кг/с;
h2x - h2? 2638,10 - 437,26
Wр = Wпр - Dр = 0,44 - 0,078 = 0,362 кг/с.
Расход химочищенной воды
dУТ 3,1
DУТ = ------- · Dо = -------- ? 18,377 = 0,57 кг/с;
100 100
Wхво = W2 + Wp + DУТ + WТС + Dвып = 4,46 + 0,362 + 0,57 + 6,944 + 0,073 = 12,409 кг/с;
Wсв = К · Wхво = 1,2 ? 12,409 = 14,891 кг/с.
Паровой подогреватель сырой воды
Wсв · (hхво - hсв) 14,891 ? (117,3 - 33,5)
Dсв = -------------------------- = --------------------------------------- = 0,565 кг/с.
(h2? - hкп) · ?п (2683,04 - 356,15) ? 0,95
Деаэратор
Расход деаэрированной воды Wд и греющего редуцированного пара Dд равны
Dд = Wд + Dвып - Wхво - Dсв - Dб - Dр - Wсм =
= Wд + 0,073 - 12,409 - 0,565 - 4,686 - 0,078 - 6,69 = Wд - 24,355
(Wд - 24,355) ? 2683,04 + 12,409 ? 117,3 + 0,565 ? 356,15 + 4,686 ?
? 293,3 + 0,078 ? 2638,10 + 6,69 ? 379,2 = Wд ? 437,26 + 0,073 ? 2683,04
Wд ? 2245,78 = 59762,452
59762,452
Wд = ----------------- = 26,611кг/с;
2245,78
Dд = Wд - 24,355
Dд = 26,611 - 24,355 = 2,256 кг/с.
1.15 Проверка точности второго приближения
Аналогично пункту 1.12. для линии редуцированного пара находим
Dд = Dред - Dб - Dсв = 7,501 - 4,686 - 0,565 = 2,25 кг/с.
Из расчета деаэратора имеем Dд = 2,256 кг/с. Расхождение составляет 0,27 % т.е. менее 0,3 % и поэтому дальнейших приближений не требуется.
1.16 Определение полной нагрузки на котельную
Суммарная (полная) нагрузка котельной (номинальная расчетная паропроизводительность всех котлов) по формуле баланса свежего пара
D?сум = D1 + DТ + DУТ = 7,227 + 11,15 + 0,57 = 18,947 кг/с.
В то же время полная нагрузка котельной по балансу преобразуемой в свежий пар в паровых котлах деаэрированной воды равна
D?сум = Wд - W1 - WТС - Wпр = 26,611 - 0,274 - 6,944 - 0,44 = 18,953 кг/с.
За расчетное берется среднее значение полной нагрузки
D?сум + D?сум 18,947 +18,953
Dсум = -------------------- = ------------------------------ = 18,95 кг/с.
2 2
Суммарный расчетный расход питательной воды поступающей во все котлоагрегаты котельной
W?пв = Dсум + Wпр = 18,95 + 0,44 = 19,39 кг/с,
W?пв = Wд - WТС - W1 = 26,611 - 6,944 - 0,274 = 19,393 кг/с.
Среднее значение:
Wпв = 0,5 ? (W?пв + W?пв) = 0,5 ? (19,39 + 19,393) = 19,392 кг/с.
2. Расчет теплового баланса котельной
Суммарное поступление теплоты в схему
Qсум = Qпо + Qсв,
где Qпо = (Dсум ? h1x + Wпр ? h?1) - Wпв ? h?2 - теплота от сгорания топлива, кДж/с;
Qсв = Wсв ? hсв - теплота поступающей в схему сырой воды, кДж/с.
Подставляя, получаем для котельной
Qсум = [(Dсум ? h1x + Wпр ? h?1) - Wпв ? h?2] + Wсв ? hсв =
= [(18,95 ? 2768,12 + 0,44 ? 825,54) - 19,392 ? 437,26] + 14,891 ? 33,5 = 44838,614 кВт.
Найдем величину полезно использованной теплоты. Количество теплоты QТ, кДж/с, полезно использованной с острым паром на технологические нужды (производственная нагрузка) с учетом возврата части конденсата на котельную
QТ = QТух - QТпр = DТ ? h1х - (Wk1 ? hk1 + Wk2 ? hk2)
QТ = 11,15 ? 2768,12 - (5,575 ? 398,05 + 1,115 ? 284,92) = 28327,723 кВт.
Процент (доля) расхода теплоты на производственные нужды:
QТ 28327,723
qТ = ---------- ? 100 = -------------------- ? 100 = 63,177%
Qсум 44838,614
Количество теплоты QТС, кДж/с (кВт), полезно использованной в водяной тепловой сети (отопительная нагрузка) с учетом потерь сетевой воды, равно
QТС = Wб ? h1ТС - (Wб - WТС) ? h2ТС = 69,44 ? 385,48 - (69,44 - 6,944) ? 209,5 = 13674,819 кВт.
Аналогично, процент (доля) расхода теплоты на отопительные нужды
QТС 13674,819
qТС = ---------- ? 100 = -------------------- ? 100 = 30,498%
Qсум 44838,614
Полезно использованная у потребителей доля суммарно поступившей в котельную теплоты, т.е. КПД схемы равен
?сх = qТ + qТС = 63,177 + 30,498 = 93,679 %.
Соответственно доля суммарных потерь теплоты в схеме
qПОТ = 100 - ?сх = 100 - 93,679 = 6,325 %.
Рассмотрим основные составляющие потерь теплоты в схеме.
1) Потери от утечек свежего пара в котельной
QПОТ1 = DУТ ? h1х = 0,57 ? 2768,12 = 1577,828 кВт;
QПОТ1 1577,828
qПОТ1 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 3,385%.
Qсум 44838,614
2) Потери теплоты в окружающую среду в бойлерах котельной
QПОТ2 = Dб ? (h2? - hкб) ? (1 - ?п) = 4,686 ? (2683,04 - 293,3) ? (1 - 0,95) = 559,916 кВт;
QПОТ2 559,916
qПОТ2 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 1,249%.
Qсум 44838,614
Неосновные тепловые потери в котельной составляют
qПОТно = qПОТ - qПОТ1 - qПОТ2 = 6,325 - 3,385 - 1,249 = 1,691 %.
Вычислим неосновные тепловые потери:
3) Потери теплоты с водой, удаляемой из блока химводоочистки
QПОТ3 = (Wсв - Wхво) ? hхво = (14,891 - 12,409) ? 117,3 = 291,139 кВт;
QПОТ3 291,139
qПОТ3 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 0,649%.
Qсум 44838,614
4) Потери теплоты со сбрасываемой в барботер продувочной водой
QПОТ4 = Wр ? h2? = 0,362 ? 437,26 = 158,288 кВт;
QПОТ4 158,288
qПОТ4 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 0,353%.
Qсум 44838,614
5) Потери теплоты в окружающую среду в паровом подогревателе сырой воды ППСВ
QПОТ5 = Dсв ? (h2? - hкп) ? (1 - ?п) = 0,565 ? (2683,04 - 356,15) ? (1 - 0,95) = 65,735 кВт;
QПОТ5 65,735
qПОТ5 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 0,147%.
Qсум 44838,614
6) Потери теплоты с выпаром, сливаемым в бак-барбатер
QПОТ6 = Dвып ? h2? = 0,073 ? 2683,04 = 195,862 кВт;
QПОТ6 195,862
qПОТ6 = ----------- ? 100% = ------------------ ? 100 = 0,437%.
Qсум 44838,614
Суммарные неосновные потери составляют
6
qПОТно = У qПОТ i = 0,649 + 0,353 + 0,147 + 0,437 = 1,586%.
i=3
Проверяем тепловой баланс расчета схемы котельной установки
?сх + qПОТ = ?сх + qПОТ1 + qПОТ2 + qПОТно = 93,679 + 3,385 + 1,249 + 1,586 = 99,899 %.
3. Определение количества котлоагрегатов котельной
Выбираем котлы типа КЕ-10-23. Это котлы с естественной циркуляцией (буква Е) паропроизводительностью кг/с пара давлением 23 ат (23 кгс/см2) или приблизительно 2,3 МПа. Количество котлоагрегатов Z в котельной определяется по их суммарной паропроизводительности
Dсум 18,95
Z = Int ----------- + 1 = Int ---------------- + 1 = 5 + 1 = 6
Dка 3,475
В котельной устанавливается шесть котлов КЕ-10-23, из которых шестой котел в расчетном режиме недогружен (резервный).
4. Расчет объемов продуктов сгорания
Котлоагрегаты котельной работают на мазуте (Мазут 40) следующего состава:
содержание влаги %;
минеральных негорючих примесей %;
колчеданной серы %;
органической серы %;
углерода %;
водорода %;
азота %;
кислорода %.
Теоретически необходимое количество воздуха
м3/кг.
Объем трехатомных газов
м3/кг.
Объем азота
м3/кг.
Теоретический объем водяных паров
м3/кг.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры дан в задании: . Величина присосов воздуха в газоходе экономайзера .
Далее расчет выполняется для двух вариантов: с экономайзером (индекс «с») и без него (индекс «б»). Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах
; .
Действительный объем водяных паров:
;
м3/кг;
м3/кг.
Действительный объем продуктов сгорания:
;
м3/кг;
м3/кг.
5. Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха
Расчет произведем отдельно для вариантов «с» и «б».
5.1 Вариант "С" - с установкой экономайзера
Температура уходящих из котлоагрегата дымовых газов по заданию:
tух = tух2 = 180 С.
Используя таблицу 4, методом линейной интерполяции
кДж/м3.
Аналогично для других газов и воздуха
кДж/м3;
кДж/м3;
кДж/м3.
Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания
кДж/кг;
кДж/кг.
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре tух2
кДж/кг.
5.2 Вариант "Б" - без установки экономайзера
В этом случае температура уходящих из котлоагрегата дымовых газов по заданию: tух = tух1 = 305 С. Используя таблицу 4, методом линейной интерполяции
кДж/м3.
Аналогично для других газов и воздуха
кДж/м3;
кДж/м3;
кДж/м3.
Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания
кДж/кг;
кДж/кг.
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре tух1
кДж/кг.
6. Расчет теплового баланса котлоагрегата
Используемое топливо (мазут 40) имеет по заданию низшую теплоту сгорания
МДж/кг. Принимаем, что .
Из табл. 5 для мазута, сжигаемого в камерной топке, нахожу потери от химической неполноты сгорания q3 = 1 % и потери от механической неполноты сгорания q4 = 0 %. Температура холодного воздуха tхв = tхво= 28 С.
Энтальпия теоретически необходимого объема холодного воздуха
Iхво = Vво · схв · tхв = 10,29 ? 1,3 ? 28 = 374,556 кДж/кг.
Составление теплового баланса котлоагрегата выполняю отдельно для двух вариантов конструкции.
6.1 Вариант "С" - с установкой экономайзера
Потери теплоты с уходящими газами
100 - q4 100 - 0
Q2c = (IГс - бухс · Iхво) · ---------- = (3637,796 - 1,35 ? 374,556) ? ----------- =
100 100
=3132,145 кДж/кг;
Q2c 3132,145
q2c = -------- · 100% = ---------------- ? 100 = 7,696 %.
Qрр 40700
Для котлоагрегата КЕ-10-23 находим относительные потери тепла в окружающую среду % и вычисляем КПД "брутто" котла с экономайзером
?кабр,с = 100 - (q2c + q3 + q4 + q5c + q6) = 100 - (7,696 + 1 + 0 + 1,3 + 0) = 90,004 %.
Из расчета тепловой схемы котельной находим
кг/с; кДж/кг;
кДж/кг; кДж/кг; %.
Расход топлива, подаваемого в топку
Dка [(h1х - h2?) + dпр / 100 · (h1? - h2?)]
Вс = ----------------------------------------------------- =
Qнр · ?кабр,с
3,475 [(2768,12 - 437,26) + 2,4/100 ? (825,54 - 437,26)]
= -------------------------------------------------------------------------- = 0,222кг/с.
40700 ? 0,90004
Расход фактически сгоревшего топлива:
100 - q4 100 - 0
Врс = Вс · -------------- = 0,222 ? ------------------ = 0,222 кг/с
100 100
6.2 Вариант "Б" - без установки экономайзера
Потери теплоты с уходящими газами
100 - q4 100 - 0
Q2б = (IГб - бухб · Iхво) · --------- = (5836,211 - 1,25 ? 374,556) ? ----------- =
100 100
= 5368,016 кДж/кг;
Q2б 5368,016
q2б = -------- · 100% = ---------------- ? 100 = 13,189 %.
Qрр 40700
Так как экономайзер в котлоагрегатах располагается в виде отдельного агрегата, то его отсутствие уменьшает тепловые потери в окружающую среду.
Из табл. 6 находим q5б = 0,5 % и вычисляем КПД котла "брутто".
?кабр,б = 100 - (q2б + q3 + q4 + q5б + q6) = 100 - (13,189 + 1 + 0 + 0,5 + 0) = 85,311 %.
Расход топлива, подаваемого в топку
Dка [(h1х - h2?) + dпр / 100 · (h1? - h2?)]
Вб = ----------------------------------------------------- =
Qнр · ?кабр,б
3,475 [(2768,12 - 437,26) + 2,4/100 ? (825,54 - 437,26)]
= ------------------------------------------------------------------------- = 0,234кг/с.
40700 ? 0,85311
Расход фактически сгоревшего топлива:
100 - q4 100 - 0
Врб = Вб · -------------- = 0,234 ? -------------- = 0,234 кг/с
100 100
7. Расчет годового расхода и экономии топлива
Годовой расход пара, вырабатываемого одним котлом:
кг/год.
Приращение энтальпии рабочей среды в котлоагрегате
кДж/кг.
Годовой расход теплоты
ГДж/год.
Годовой расход топлива для двух вариантов
Qгод 1,9245 ? 105
Вгодс = ---------- · 106 = ------------- ? 106 = 5,254 ? 106 кг/год = 5254 т/год;
Qрр · ?кабр,с 40700 ? 0,90004
Qгод 1,9245 ? 105
Вгодб = ---------- · 106 = ------------- ? 106 = 5,543 ? 106 кг/год = 5543 т/год;
Qрр · ?кабр,б 40700 ? 0,85311
Годовая экономия топлива на одном котлоагрегате вследствие использования экономайзера для подогрева питательной воды равна
?Вгодэк = Вгодб - Вгодс = 5543 - 5254 = 289 т/год.
8. Тепловой и конструктивный расчет экономайзера
Тепловой расчет экономайзера
Исходные данные
1. температура питательной воды перед экономайзером
С;
2. температура уходящих газов перед экономайзером С;
3. температура уходящих газов после экономайзера С.
Коэффициент сохранения тепла газового потока
%.
Тепловосприятие экономайзера
, кДж/кг.
кДж/кг.
Энтальпия воды на выходе из экономайзера (hпв1 = h'2 = 437,26 кДж/кг)
кДж/кг.
Так как кДж/кг, то экономайзер является не кипящим.
Температура питательной воды на выходе из экономайзера условно определяется по ее энтальпии
С.
Наибольший температурный напор С.
Наименьший температурный напор С.
Средний температурный напор теплопередачи в экономайзере
С.
Площадь Fэ, м2, теплопередающей поверхности экономайзера с учетом заданного коэффициента теплопередачи kэ = 0,015 кВт/(м2К) равна
м2.
Конструктивный расчет экономайзера
Выбираем для экономайзера трубы наружным диаметром dнар = 28 мм с толщиной стенок ст = 3,0 мм и относительные шаги расположения труб в пучке s1 = 2,6и s2 = 1,5. Абсолютные шаги размещения труб
S1 = dнарs1 = 282,6 = 72,8 мм, S2 = dнарs2 = 281,5 = 42 мм.
Для котлоагрегата типа КЕ-10-23 ширина газохода В = 1900 мм, а глубина А = 852 мм. Число труб в одном ряду
.
Площадь живого сечения для прохода газов
м2.
Средняя температура уходящих газов
С.
Объемный расход уходящих дымовых газов (продуктов сгорания)
м3/с.
Скорость дымовых газов м/с.
Расход питательной воды через экономайзер
кг/с.
Внутренний диаметр труб dвн = dнар - 2тр = 28 - 23,0 = 22 мм. Выбирается одноходовой экономайзер Z0 = 2Z1 = 22 шт. Скорость воды в трубах
м/с.
Длина одной петли: lп = В - 2dнар = 1900 - 228 = 1844мм. Количество петель на одном змеевике (всего труб в пучке Z2 = 2Z1 = 211 = 22) равно
шт.
Расчетная высота экономайзера
мм = 5,67 м.
Коллектор по высоте следует разбить на пять пакетов высотой по 5,67 : 5 = 1,134 м.
Диаметр коллекторов экономайзера
мм.
Выбираются коллекторы 114 х4,5 мм с внутренним диаметром Dвн = 105 мм.
Заключение
Рассчитанный в данном курсовом проекте КПД схемы котельной равен 93,679%. Основную долю потерь составляют потери от утечек свежего пара в котельной 3,385% и потери теплоты в окружающую среду в бойлерах 1,249%.
В курсовом проекте произведён расчет КПД «брутто» котлоагрегата. По результатам расчёта можно сделать вывод, что применение экономайзера приводит к увеличению КПД «брутто» котла и, следовательно, к снижению затрат топлива .Так КПД «брутто» котла составляет с экономайзером 90,004%, без экономайзера 85,311%, годовая экономия топлива составляет 289 тонн в год.
Действительное значение КПД котлоагрегата (КПД «брутто») может быть найден и оценен только после подробного экономического расчета установки, который в задачу данного курсового проекта не входит.
Библиографический список
1. Шестаков И. В., Пятин А. А. Расчет тепловой схемы промышленно-отопительной котельной: Методические указания и задания к курсовому проекту. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2003.
2. Бузников Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Бузников Е. Ф., Роддатис К. Ф., Берзиньш Э. Я. - М.: Энергоатомиздат, 1984.
3. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. - М.: Стройиздат, 1973.
4. Соловьев Ю.П. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1978.
5. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.
курсовая работа [154,6 K], добавлен 12.12.2013Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.
дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010Составление принципиальной тепловой схемы котельной и расчет ее для трех характерных режимов. Выбор единичной мощности и числа устанавливаемых котлов. Определение часового и годового расхода топлива. Выбор тягодутьевых устройств. Охрана окружающей среды.
дипломная работа [253,2 K], добавлен 16.11.2012Расчет тепловых нагрузок отопления вентиляции и ГВС. Сезонная тепловая нагрузка. Расчет круглогодичной нагрузки. Расчет температур сетевой воды. Расчет расходов сетевой воды. Расчет тепловой схемы котельной. Построение тепловой схемы котельной.
дипломная работа [364,5 K], добавлен 03.10.2008Расчет принципиальной тепловой схемы. Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки. Расчет расходов химически очищенной и сырой воды. Определение количества котлоагрегатов, устанавливаемых в котельных. Тепловой баланс котельного агрегата.
курсовая работа [240,5 K], добавлен 03.11.2009Проект тепловой схемы котельной. Определение падения давления и снижение температуры в паропроводе. Расчет суммарной паропроизводительности и количества котлоагрегатов. Выбор дымососа, его технические характеристики. Расчет Na-катионитовых фильтров.
контрольная работа [182,8 K], добавлен 20.05.2015Состав бетонной смеси. Выбор и обоснование режима тепловой обработки. Определение требуемого количества тепловых агрегатов, их размеров и схемы. Составление и расчет уравнения теплового баланса установки. Составление схемы подачи теплоносителя по зонам.
курсовая работа [852,2 K], добавлен 02.05.2016Определение объема воздуха, продуктов сгорания, температуры и теплосодержания горячего воздуха в топке агрегата. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Расчет энтальпии продуктов сгорания, теплового баланса и пароперегревателя.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 09.12.2014Топливный тракт котла, выбор схемы подготовки топлива к сжиганию. Расчет экономичности работы котла, расхода топлива, тепловой схемы. Описание компоновки и конструкции пароперегревателя котла. Компоновка и конструкция воздухоподогревателя и экономайзера.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 12.06.2013Особенности методики теплового расчета котлов типа ДКВР, не содержащих пароперегревателя. Выявление объема и состава дымовых газов. Определение расхода топлива, адиабатной температуры сгорания. Расчет чугунного экономайзера ВТИ, пучка кипятильных труб.
методичка [792,1 K], добавлен 06.03.2010
