Проектирование производственно-отопительной котельной - Курсовая работа

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. 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. 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]. 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 расчетов сведем в таблицу 5. 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.В курсовом проекте рассчитаны: 1. сезонная тепловая нагрузка котельной при тно=-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.

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 тно= -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 тг =550С - температура горячей воды

Температура холодной воды: тхзим =50С, тхлет =150С nc=86400 с - длительность подачи воды в сутки

Расчетные значения нагрузки ГВС:

где кн=1,2 - коэффициент недельной неравномерности, кс=2,0 - коэффициент суточной неравномерности

Средний расход теплоты за отопительный период:

где тн = 80С - температура начала и конца отопительного периода, тв = 180С - температура воздуха в помещении (принимается в зависимости от тно)

При тн=тно = -250С

Средний расход теплоты на вентиляцию:

для тн= тно= -250С для тн= 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=800С.

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 тн<тни при тн>тни

Расход воды на вентиляцию: при тн<тни при тн>тни> тно

При тн> 80С :

Максимальная нагрузка на ГВС:

Расход воды на ГВС:

Расчет проводим для температурного интервала ( 8; тно).

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 тг >ф02, от 80С до тнг, кг/с [1]:

Расход воды на ГВС при тг <ф02, от тнг до тно, кг/с [1]:

тно = -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 расчетов сведем в таблицу 5.

Таблица 5. тн,-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 расчет

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 расчетам, необходимо подобрать диаметры труб на участках. Для этого задаемся скоростью (по таблице 9.18 [2]) и по формуле неразрывности потока считаем диаметры.

Таблица 4.1 - Гидравлический расчет 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 Рн 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 ДН кгм/см2 ДН=Дhд•lпр 1,059 0,050 0,025 0,217 0,122

Конец участка Давление Рк кгс/см2 Рк=Рн ДН 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 расчета 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 расчет 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 ДН кгс/м2 ДН=Дh•lпр 11759 45806 17911 16055 25476 3907 11560 7303 6412

Суммарная потеря давления от котельной H м.вод.ст. 2УН•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 Gcm кг/с Gcm=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•Рн 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 ДНСМ кгс/см2 ДНСМ=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 (тно).

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-тно) 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.

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 тно тнхм тни 8 летний

-30 -13,5 4,42

2 Давление пара, Мпа ртех Из гидравлического расчета 0,731 0,731 0,731 0,731 0,731

3 Технологическая нагрузка, кг/с Dtex 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 ттех 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 ісп По таблицам Ривкина 632,200 463,858 272,020 272,020 272,020

Обратный трубопровод ісоб 292,970 238,540 170,376 170,376 170,376

12 Энтальпия насыщенного 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 ітех При ттехв=65 °С По таблицам Ривкина 272,020 272,020 272,020 272,020 272,020

Конденсата тк=80 °С ік По таблицам Ривкина 334,920 334,920 334,920 334,920 334,920

Питательной воды тпв=90 °С іпв По таблицам Ривкина 439,390 439,390 439,390 439,390 439,390

Воды деаэратора p=0,12 Мпа ід По таблицам Ривкина 439,360 439,360 439,360 439,360 439,360

Исходной воды іив 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 Gtex Gtex=м•Dtex 3,500 3,500 3,500 3,500 3,500

15 Потери технологического конденсата, кг/с Gтехпот Gтехпот=Dtex-Gtex 2,333 2,333 2,333 2,333 2,333

16 Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС, МВТ Qc Qc=Q0 Qв Qгвс 31,653 24,090 15,561 13,991 5,587

17 Расход пара на сетевые подогреватели, кг/с Dct Dct=Qc/(i""0,67-ik) 13,046 9,929 6,414 5,767 2,303

18 Общий расход пара на внешнее потребление, кг/с Dвн Dвн=Dtex Dct 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 QB)/(ісп-ісоб) 67,577 68,175 67,215 51,769 0,000

На ГВС Gгвс Gгвс=Qгвс/(ісп-ісоб) 25,732 38,741 85,878 85,878 54,966

22 Общий расход сетевой воды, кг/с Gc Gc=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 Dk0,67 Dk0,67=Dtex Dct 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/Dk0,67 0,187 0,230 0,331 0,333 0,351

27 Солесодержание воды, мг/кг Химобработанной Sx 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=Sx•Пх/(Sкв-Sx•Пх) 0,019 0,024 0,034 0,034 0,036

29 Расход питательной воды на РОУ, кг/с Gpoy Gpoy=Dk0,67*(i""1,4-i""0,67)/ (i""1,4-іпв) 0,267 0,223 0,175 0,166 0,112

30 Паропроизводительность при р=1,4Мпа, кг/с Dk1,4 Dk1,4=Dk0,67-Gpoy 22,682 18,973 14,916 14,085 9,566

31 Расход продувочной воды, кг/с Gпр Gпр=Рпр•Dk1,4 0,433 0,446 0,511 0,485 0,348

32 Расход пара из сепаратора, p=0,15 Мпа Dc0,15 Dc0,15=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-Dc0,15 0,362 0,373 0,428 0,406 0,292

34 Расход воды из деаэратора, кг/с Gд Gд=Dk0,67 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-ik) 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-ik))/св - - - - - 40 Температура воды на входе в Т№4, °С t41 t41=(t42-(Gд/Gхво)*(ід-іпв))/ /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-ik) 0,447 0,458 0,519 0,493 0,353

42 Температура химобработанной воды после охладителя выпара t52 t52=(t42 (Dвып/Gхво)* *(i""0,12-ik))/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 Dkp0,7 Dkp0,7=Dtex Dснр Dпот Dct 23,024 19,249 15,091 14,251 9,744

46 Погрешность % ?=(Dkp0,67-Dk0,67)/Dkp0,67 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 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

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 Колво 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 ТБ 0С 141137688712056562020

Наим.разность темп. т/н DTM 0С 7555205551010155

Среднелог. темп. напор Dt 0С 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

В курсовом проекте рассчитаны: 1. сезонная тепловая нагрузка котельной при тно= -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.

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.

Размещено на