При подсчете газовых расходов тепла на отопление и вентиляцию производственных помещений учитываем снижение расхода тепла в нерабочие дни и принимаем его в размере 50% расхода в рабочие дни. Dсыр.в= мсыр.в , m/ч (2.16) где-энтальпия воды перед водоподготовительной установкой, , - энтальпия уходящего конденсата, , Подогрев химочищенной воды производится:-в водо-водяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счет охладителя воды от деаэратора,-в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за счет теплоты редуцированного пара. Температура воды поступающая в деаэратор из теплообменника для охлаждения подпиточной воды, будет определятся нами из уравнения теплового баланса этого теплообменника: = , (2.17) где =0,02мсв-расход подпиточной воды, , m/ч,-предварительно принятый расход химочищенной воды, поступающей в деаэратор для подпитки тепловых сетей; -температура воды после ВПУ,-энтальпия воды, поступающей в теплообменник, ,-энтальпия воды на выходе из водо-водяного теплообменника, , Температура воды после водоподготовительной установки состоит: = -, где- - снижение температуры воды в процессе ее обработки, обычно равное 2-3 , принимаем =2 Количество и производительность деаэраторов питательной воды выбираем из расчета нашего покрытия расхода питательной воды котлами с учетом их продувки и расхода питательной воды на впрыск в РОУ при максимально-зимнем режиме.
Введение
Роль промышленно-отопительных котельных в системах теплоснабжения наряду с ТЕЦ непрерывно возрастает. В перспективе им будет принадлежать ведущее место в колонии теплоснабжения промышленности и жилых массивов.
Данная работа преследует учебные цели и отличается от реального проекта глубиной разработки.
Цель выполнения этой работы - обладает методами проектирования тепломеханической части промышленных паровых котельных, предназначение для теплоснабжения крупных промышленных комплексов с раздельной системой энергоснабжения.
Работа выполняется самостоятельно в соответствии с дынными методическими указаниями, при составлении которых использовании методы и нормы проектирования котельных и вспомогательного оборудования.
Для правильного представления о тепловых нагрузках котельной необходимо иметь сведения по всем потокам теплопотребления в течении года и суток.
Потребители тепла группируются по признаку однотипности теплоносителя и его параметров.
Перед расчетом тепловой схемы котельной составляем сводную таблицу теплопотребления (табл.1.1).
В графе 1 перечисляем всех потребителей тепла данной котельной, сгрупиированых по признаку однотипности теплоносителя и по характеру изменения его расхода в течении года.
I группа состоит из технологических потребителей, у которых расход тепла определяется технологическим процессом объекта и не зависит от изменения температуры наружного воздуха в течении года.
II группа состоит из производственных потребителей тепла на нужды отопления и вентиляции, использующих в качестве теплоносителей пар.
III группа состоит из потребителей тепла на отопление, с теплоносителем -горячей воды.
IV группа включает потребителей тепла на нужды горячего водоснабжения. Этот потребитель не зависит от температуры наружного воздуха и постоянных как зимой, так и летом.
В графе 2 таблицы указываем род теплоносителя и его параметры, а в графе 3 единицы измерения, в которых подсчитываем расход пара и тепла.
В графе 4-7 приводим максимальные часовые расходы тепла в сутки.
Рассчитаем расходы тепла при четырех характерных режимах работы котельной, а именно: максимально-зимнем при наименьшей расчетной температуре наружного воздуха, среднем наиболее холодного месяца, средним за отопительный период и летнем.
Максимально - зимний режим определяет собой наибольшую выработку пара котлами. Для этого режима нагрузка котельной по технологическому пару принимаем максимальной часовой за сутки. Расход тепла отопительно-вентиляционными системами принимаем максимальным расчетным, а нагрузку систем горячего водоснабжения (ГВС) среднесуточной за сутки наибольшего водопотребления.
Второй режим, соответствующий средней температуре наибольше холодного месяца, является расчетно-натуральным и просчитывается при условии аварийного отключения наиболее мощного котла.
Среднеотопительный режим характеризует собой нагрузку котельной при среднем за отопительный сезон расходе тепла на отопление и вентиляцию.
Нагрузку потребителей технологического пара принимаем средне суточной. Нагрузку горячего водоснабжения- как в первом режиме. Расчет котельной по третьему характеризует использование установленного оборудования и среднюю величину расходов тепла на собственные нужды котельной.
Летний режим характеризует работу котельной при отсутствии отопительно-вентиляционных нагрузок. Нагрузку при технологическому пару принимаем по максимально - суточной, но летней, с учетом снижения расхода пара. Пересчет расхода тепла на отопление и вентиляцию с заданного максимально-зимнего режима на другие с достаточной степенью точности производим пропорционально разности температур внутреннего и наружного воздуха.
Расход пара(горячей воды), обогревающего систему отопления(вентиляции) и изменяющегося пропорционально разности (твн- тнар) находим по формуле (1.1): Di=Dmakc* (1.1)
В 10-й графе сводной таблицы указываем газовой расход тепла. Для производственных потребителей подсчитываем с учетом суточной и газовой неравномерности потребления и сменности производства по числу рабочих дней в году.
Газовой расход пара определяем по формуле (1.2): Dгод= ?год* ?сут* Dcp.от.* ?, Т/год (1.2) где ?год- продолжительность периода потребления в течении года, в днях;
?сут-суточная продолжительность потребления пара в часах;
Dcp.от- часовой расход пара в среднеотопительном режиме, Т/г;
Газовой расход тепла на отопление и вентиляцию подсчитываем по данным графы в сводной таблице (среднеотопительный режим) по продолжительности отопительного периода.
При подсчете газовых расходов тепла на отопление и вентиляцию производственных помещений учитываем снижение расхода тепла в нерабочие дни и принимаем его в размере 50% расхода в рабочие дни.
Таблица 1. Расход пара на отопление производственных помещений составит
Газовое потребление тепла, МВТ или пара Т/год 10 210240 10755,36 46828,8 16352
Температура конденсата, 0С 9 77 -- -- --
Возврат конденсата ?, % 8 70 -- -- --
Максимальный часовой расход тепла (пара) по режимама с учетом потерь IV летний 7 30 -- -- III среднеото пительный 6 30 2,716 10,84 3,5
II средней самого холодного месяца 5 30 4,24 16,63 3,5
I максимально зимней 4 30 5,8 22 3,5
Единицы измерения 3 m/ч m/ч МВТ МВТ
Теплоноситель и его параметры 2 Пар Р=1,7 МПА t=235 0С Пар Р=0,5 МПА t=180 0С Вода t=130-70 0С Вода t=650С
Наименование потребителей тепла 1 I.Технологические II.Отопление и вентиляция производственных зданий III.Отопление жилых зданий. IV.Горячее водоснабжение.
Сводная таблица тепловых нагрузок котельной
Dot= ?раб.от.*24* Dcp.от. ?нер.от.*24*0,5* Dcp.от.= Dcp.от. (?раб.от.*24 0,5* ?нер.от*24), Т/год (1.3) где ?раб.от. и ?нер.от.-число рабочих и нерабочих дней за отопительный период;
Dcp.от- часовой расход пара в среднеотопительном режиме, Т/ч.
Газовой расход теплоносителя на горячее водоснабжение из условия постоянства водопотребления во всех режимах в течении 16 часов в сутки находим по формуле (1.4): Dгод= ?год* ?изд* Dcp.от.* ? (1.4)
Так как, полученные тепловые нагрузки котельной не определяют полностью ее тепловую мощность, то находим ее путем расчета тепловой схемы котельной, в которой кроме внешних тепловых нагрузок, учитываем также расходы тепла на собственные нужды котельной.
Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30-40 м вод.ст. Если напор сырой воды недостаточен, то предусматриваем установку насосов сырой воды 5.
Сырая вода подогревается в охладителе непрерывной продувки из паровых котлов 11 и в пароводяном подогревателе сырой воды 12 до температуры 24 0С. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ), и часть ее направляется в подогреватель химически очищенной воды 13 этого потока( часть проходит через охладитель выпора деаэратора 4) и поступает в головку деаэратора питательной воды 2. В этот деаэратор направлены также потоки конденсата и пар после РОУ(17) с давлением 0,15 МПА для подогрева деаэрируемой воды до 104 0С. Деаэрируемая вода при помощи питательных насосов 6 подается в водяные экономайзеры паровых котлов и к охладителю РОУ.
Часть выработанного котлами пара редуцируется в РОУ и расходится для подогрева сырой воды и деаэрации.
Вторая часть потока химически очищенной воды подогревается в подогревателе 14, частично в охладителе выпара 4 и направляется деаэратор подпиточной воды для тепловых сетей 3. Так как температура подпиточной води не ниже 100 0С вода после этого деаэратора проходит водо - водяной теплообменник 14 и подогревает химически очищенную воду. Подпиточным насосом 7 вода подается в трубопровод перед сетевыми насосами 8, которые прокачивают сетевую воду гнетами через охладитель конденсата 15 и затем через подогреватель сетевой воды 16, откуда вода идет в тепловые сети.
Деаэратор подпиточной воды 3 также использует пар низкого давления.
На приведенной схеме предусматривается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.
Для этой цели устанавливаем сепаратор непрерывной продувки 18, в котором вода частично испаряется за счет снижения ее давления от 1,7 до 0,17 МПА. Образующийся пар отводится в паровое пространство деаэратора, горячая вода направляется в водо-водяной подогреватель сырой воды 11. Охлажденная продувочная вода сбрасывается в продувочный колодец.
2. Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами
В данном расчете мы определим качественные и количественные характеристики работы оборудования с учетом параметров рабочего тела. Находим расчет пара, конденсата, воды, а также энтальпию и давление этих сред.
Расход пара на подогреватель сетевой воды находим по формуле(2.1): Dп.с.в.= , m/ч (2.1) где - расход сетевой воды, m/ч, - температуры воды на выходе из подогревателя и на входе в него, - теплоемкость воды, КДЖ/(кг*К);
Количество сетевой воды циркулирующей в системе отопления жилого поселка (закрытая система) при заданной максимальной тепловой нагрузке состоит: = , m/ч (2.2) где - отпуск теплоты на отопление жилых зданий поселка, МВТ;
- отпуск тепла на горячее водоснабжение, МВТ.
Подставим формулу (2.2) в (2.1) и получим выражение:
Dп.с.в.= , m/ч (2.3) в которое не входит температура сетевой воды.
Суммарный расход редуцированного пара для внешних потребителей составит
= Dп.с.в., m/ч (2.4) где - отпуск на производство редуцированного пара, т/ч;
Суммарный расход свежего пара на внешнее потребление: Dt= , т/ч (2.5) где -расход свежего пара на технологические нужды предприятия, m/ч, - расход свежего пара на РОУ, т/ч, Расход свежего пара на РОУ определяем по формуле (2.6)
= , m/ч (2.6) где -энтальпия свежего пара поступающего в РОУ, , -энтальпия питательной воды , , Снижение температуры свежего пара при его редуцировании осуществляется путем впрыска в пароохладитель РОУ деаэрированной воды. Количество воды, впрыскиваемой в РОУ, определяем по формуле
Мроу= , m/ч (2.7)
Расход пара на другие нужды котельной, с последующим уничтожением принимаем 5% от суммарного расхода свежего пара внешним потребителем, т.е.
Dc.н.=0,05Dt
Суммарная паропроизводительность котельной с учетом потерь (3%) и расхода пара на другие нужды котельной
D= (2.8)
Пар отправляемый на производство, конденсируется там, отдавая при этом тепло. В котельную возвращается не весь конденсат, а только его часть ?.
Потерю конденсата с учетом 3% его, потерь внутри котельной находим по формуле мс.под.= (1-?)( ) 0,03D (2.9)
Расход химически очищенной воды при величине потерь в тепловых сетях 2% то общего расхода сетевой воды равен сумме потерь конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей: мхов= мх.пот. 0,02мс.в. (2.10)
Кроме перечисленных расходов теплоты и потерь в тепловых сетях, в самой котельной имеются безвозвратные потери воды на уплотнение и охлаждение подшипников насосов и дымососов, на охлаждение приборов на котлах и пр.
Принимая расход воды на собственные нужды водоподготовительной установки равным 25% расхода химочищенной воды, получим расход сырой воды: мсыр.в.= 1,25*мхов (2.11)
Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды находим после уточнения температуры сырой воды за охладителем продувочной воды паровых котлов.
Принимаем величину непрерывной продувки котлов равной 3% номинальной их производительности.
Количество воды поступающей от непрерывной продувки составит
= где =3%- принятый процент продувки котлов, зависящий от качества исходной воды и способа химводоподготовки.
Продувочная вода после котлов поступает в расширители, где снижается ее давление и в следствии этого, происходит частичное испарение. Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки находим по формуле (2.12): Dпр= * , m/ч (2.12) где - степень сухости пара, выходящего из расширителя, принимаем равной 0,98;
- энтальпия воды при давление в котле, , - энтальпия воды при давлении в расширителе, , - энтальпия пара при давлении в расширителе, , Количество воды на выходе из расширителя
= мпр - Dпр (2.13)
Температура сырой воды после охладителя продувочной воды найдем из уравнения теплового балата сырой воды и продувочной по формуле
- Св= ( -
= , (2.14) где температура сырой воды, принимаемая зимой 5 , летом 15 ;
-энтальпия продувочной воды после охладителя, , Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды находим за уравнением теплового баланса этого подогревателя: Dсыр.в.( - ) ?под= мсыр.в.( ) (2.15)
Dсыр.в= мсыр.в , m/ч (2.16) где -энтальпия воды перед водоподготовительной установкой, , - энтальпия уходящего конденсата, , Подогрев химочищенной воды производится: -в водо-водяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счет охладителя воды от деаэратора, -в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за счет теплоты редуцированного пара.
Подогрев химочищеной воды в охладителе выпара из деаэратора незначителен и нами не учитывается.
Температура воды поступающая в деаэратор из теплообменника для охлаждения подпиточной воды, будет определятся нами из уравнения теплового баланса этого теплообменника: = , (2.17) где =0,02мсв-расход подпиточной воды, , m/ч, -предварительно принятый расход химочищенной воды, поступающей в деаэратор для подпитки тепловых сетей;
-температура воды после ВПУ, -энтальпия воды, поступающей в теплообменник, , -энтальпия воды на выходе из водо-водяного теплообменника, , Температура воды после водоподготовительной установки состоит: = - , где- - снижение температуры воды в процессе ее обработки, обычно равное 2-3 , принимаем =2
Расход пара на деаэратор подпиточной воды: = , m/ч (2.18)
С учетом количества пара идущего на подогрев воды, фактический расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды будет равен
= - (2.19)
Полученное расчетное значение сравниваем с предварительно принятым значением.
Количество воды и пара, поступающих в деаэратор для подпитки воды за вычетом греющего пара составит
Dпр. (2.20)
Среднюю температуру воды и пара, поступающих в деаэратор подпиточной воды, находим из уравнения теплового баланса деаэратора: = Dпр , = , (2.21)
Расход пара на деаэратор питательной воды находим из уравнения теплового баланса этого деаэратора
= , m/ч (2.22)
Суммарный расход редуированного пара внутри котельной для собственных нужд составит
= Dc.в. Dхов (2.23) или свежего пара
Dc.п.= , m/ч (2.24)
Паропроизводительность котельной с учетом внутренних потерь определяем по формуле
D=(Dt Dc.н.)* (2.25)
После определения уточненного значения паропроизводительности котельной сравниваем ее с предварительной. Так как расхождение этих значений менее 5% расчет считаем законченным.
Количество и единичную производительность котлов, устанавливаемых нами в котельной выбирали по расчетной производительности котельной(т.е. для максимального зимнего режима), проверяя режим работы для летнего периода.
При этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла в котельной оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты потребителям в количестве, определенном минимально допустимыми для данных потребителей нагрузки в количестве, определенном режимом наибольше холодного месяца.
Принимаем к установке 4 котла ДКВР-20-23 с такой технической характеристикой: Паропроизводительность, D,т/ч………………………………..22
Избыточное давление пара, Р, МПА……………………………2,4
Температура перегретого пара, Т, ………………………..…260
Габаритные размеры котла, мил: Длинна котла в облегченной обмуровке………………………
Ширина…………………………………………………………3215
Высота котла от пола до оси верхнего барабана………………7060
Высота котла от пола до патрубка на верхнем барабане………
Принимаем камерное питание твердого топлива с жидким шлакоудалением.
В летний период в работе находится два котла, а остальные остановлены на ремонт.
При выходе из строя одного котла, для обеспечения потребителей теплом, производительность оставшихся котлов увеличивается на 30% за счет перевода их на мазут.
3. Выбор вспомогательного оборудования газовоздушный подогреватель вода пароводяной
3.1. Выбор вспомогательного оборудования тепловой схемы котельной
Характеристика вспомогательного оборудования, выбираемого нами, должна удовлетворять условиям работы котельной при всех возможных эксплуатационных режимах. Выбор числа однотипных единиц того или другого оборудования производим находя из требуемой расчетной производительности данного узла тепловой схемы, единичной производительности выпускаемого оборудования, требований взаимного резервирования и наиболее экономичной загрузки его.
По вспомогательному оборудованию, требуемой периодического ремонта - смены отдельных элементов, чистки и т.п. предусматриваем резервные агрегаты и аппараты.
Деаэраторы
Деаэраторы питательной воды. Деаэрация питательной воды котлов является обязательной для всех промышленных котельных. Присутствие в питательной воде кислорода и углекислого газа приводит к коррозии питательных трубопроводов, кипятильных труб и барабанов котлов.
В промышленных котельных нашли широкое применение атмосферные деаэраторы, состоящие из цилиндрической деаэраторной колонки и бака питательной воды. Выделившийся кислород и уникислота с небольшим количеством пара (выпар) удаляются через вестовую трубу. В атмосферных деаэраторах давление автоматически поддерживается на уровне 0,12 МПА, температура воды в деаэраторном баке равна примерно 104 , что соответствует температуре насыщения при 0,12 МПА.
Количество и производительность деаэраторов питательной воды выбираем из расчета нашего покрытия расхода питательной воды котлами с учетом их продувки и расхода питательной воды на впрыск в РОУ при максимально-зимнем режиме.
Принимаем к установке три деаэратора питательной воды марки ДА-25/8, при мд=68,37 m/ч.
Область применения в котельных среднего, низкого и высокого давления.
Количество и производительность деаэраторов подпиточной воды определяем из условия обеспечения подпитки теплоты для восполнения потерь и расхода воды на горячее водоснабжение (при отопительном водоразборе).
Принимаем к установке 2 деаэратора подпиточной воды марки ДА-5/2 с такой технической характеристикой (мподп =7,32, m/ч): Производительность, m/ч……………………………5
Рабочее давление, МПА………………………………0,12
Полезная емкость деаэраторного бака, м3…………..2
Область применения…………………………………..та же Деаэраторы устанавливаем на площадках с отметкой превышающей отметку установки питательных насосов.
Деаэраторы должны иметь заметные устройства от повышения давления в них и от перенаселения баков аккумуляторов водой.
В целях использования тепла выпара деаэраторы снабжаем тестальными поверхностными теплообменниками-охладителями, пара в которых производится конденсация выпара химочищенной водой, подаваемый в деаэратор.
Принимаем к установке охладители выпара с такой характеристикой: Тип деаэраторной колонки, комплектуемой охладителем ДСА-25.
Поверхность охладителя, м2……………………………….2
Наружный диаметр корпуса, мм……………………………325
Полная длинна охладителя, мм…………………………….1200
Резервные деаэраторы не устанавливаются.
Редукционно-охладительные установки (РОУ)
В промышленных котельных необходимость в установке РОУ предопределяется различием параметров пара, отпускаемого потребителям и вырабатываемого котлами.
Устанавливаем две РОУ- рабочую и резервную. Требования резервирования определяется продолжительностью работы РОУ и требованиями потребителя в отношении беспрерывности пароснабжения.
Выбор РОУ производим по расходу редуцированного пара и перепадом давления до РОУ и поле нее.
=48 6,305=54,305 m/ч
Редуцирование пара производится редуцированным клапаном золотникового типа, а охлаждение до нужной температуры в смесительном патрубке.
Принимаем к установке две РОУ с такими характеристиками: Производительность, m/ч…………………………………….60
Подогрев воды в паровых котельных производим в пароводяных подогревателях, а охлаждение продувочной, подпиточной воды и конденсата в водоводяных теплообменниках. Необходимость в установке того или иного теплообменника определяем из тепловой схемы установки и ее расчета, а выбор поверхности нагрева производим по наиболее напряженным условиям их работы.
Все расчеты по теплообменной аппаратуре, выполняемые нами в данной работе, носят проверочный характер, а не конструктивный. Целью расчетов является проверка достаточности выбранной поверхности нагрева теплообменника для заданных расчетных условий. Выбор поверхности нагрева теплообменника производим с некоторым запасом.
Поверхность нагрева теплообменника Н*м2,находим из уравнения теплопередачи: Н= (3.1) где -тепловая нагрузка, Вт;
-коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К);
- средний температурный напор между теплоносителями, К
Для аппаратов работающих с измененным агрегатного состояния одного из теплоносителей: Q=D(тп- тк)= m2*Св( - ) (3.3) где m1и m2- расходы теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние, кг/с;
D- расход теплоносителя, изменяющего свое агрегатное состояние, кг/с;
Св- теплоемкость воды, Дж/(Кг*К);
t? и t?? -начальные и конечные температуры теплоносителей;
іп и ік- энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.
Для пароводяных подогревателей величину определяем по формуле.
= (3.4)
Где - - большая и меньшая разности температур между теплоносителями на входе и выходе теплообменника, .
Температура греющего пара в паровых подогревателях практически остается постоянной на протяжении всей поверхности нагрева и равна температуре насыщения при рабочем давлении пара в подогревателе. Для водоводяных теплообменников также подсчитываем по формуле(3.4).
Общий коэффициент теплопередачи определяем по формуле для плоской стенке.
К= (3.5) где - коэффициенты теплоотдачи с внутренней и внешней стороны трубок, Вт/(m2*К);
- толщина стенки трубки, м;
- коэффициент теплопроводности материала трубки, Вт/(М*К);
- термическое сопротивление загрязнений, отлагающихся на поверхности нагрева с обеих сторон (накипь и пр.)
= (3.6)
Водоводяные теплообменники, охладители конденсата и продувочной воды с движением воды в гладких трубках или вдоль гладких трубных пучков в межтрубном пространстве работают при турбулентном движение воды, т.е. при числе Рейнольдса: Re= 10000 где -средняя скорость воды, м/с, гидравлический диаметр поперечного сечения потока, м;
-кинематический коэффициент вязкости, м2/с.
Гидравлический диаметр при движении воды внутри трубок равен их диаметр, а при движении в межтрубном пространстве
= , где - площадь поперечного сечения потока, м2;
-смачиваемый периметр сечения, м.
При Re определяются с использованием критерия Нерсельта по формуле
=1,163В1 * (3.7) где В1- коэффициент объединяющий комплекс величины зависящих только от температуры воды, определяем его по таблице 3.4 [1];
- число Прандтля при температуре стенки.
В трубчатых пароводяных подогревателях, применяемых в котельных, имеет место пленочная конденсация водяного пара на поверхности трубчатых пучков.
Коэффициенты теплоотдачи от труб к воде, общий коэффициент теплоотдачи в подогревателе по формуле, приведенным для водоводяных теплообменников среднюю температуру пленки пленки конденсата находим по формуле тпл=0,5(тп тс).
Температура стенки трубы со стороны пара: тс=тп - , (3.8) где тп- температура насыщенного пара при расчетном давлении в подогревателе, - средняя температура воды в трубках, Для определения тс предварительно находим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде по формуле (3.7), задается величиной коэффициента от пара к стенке . В конце расчета проверяем значение и если оно не совпадает с предварительной заданной величиной, то расчет уточняем.
Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке определяется по формуле
=1,163*0,725А1( (3.9) где - среднее число труб в пучке по вертикали;
- скрытая теплота парообразования , , А1-коэффициент принимаемый по таблице 3.6 [1] по температуре пленки.
Охладитель конденсата сетевых подогревателей устанавливаем, т.к. по условию теплового баланса энергоустановки конденсат сетевых подогревателей с энтальпией соответствующей давлению пара в них не может быть подан непосредственно в деаэратор питательной воды.
Охладитель конденсата представляет собой водо-водяной теплообменник, обычно горизонтального типа , включенного параллельно по движению греющей сетевой воды.
Сетевая вода из тепловой сети с температурой =70 проходит в начале через охладители конденсата 1, нагревается используя тепло конденсата, затем направляется в пароводяной подогреватель16. Греющей средой в охладителе конденсата является конденсат пара с температурой =152 ;
Массовый расход конденсата m1=42,2 m/ч =11,72 кг/с.
Он протекает в межтрубном пространстве теплообменника. Нагреваемая вода в количестве m2=350,26 т/ч=101,67 кг/с протекает в трубах охлаждая конденсат до =104 равной температуре воды в деаэраторе.
Тепловая мощность теплообменника: Q= m1( - )Св=11,72(152-104)*4,19=2,357 МВТ
Температура сетевой воды на выходе из охладителя конденсата находим из уравнения баланса: = = 70 =75,5
Средний температурный напор
= = =50,6
Принимаем значение коэффициента теплопередачи К= Вт/м2*К
Находим площадь поверхности нагрева: F = = = м2
К установке принимаем 2 теплообменника типа ОГ-24, техническая характеристика которых: Поверхность охлаждения, м2……………………………………..24
Количество трубок, шт……………………………………………224
Диаметр трубок, мм……………………………………… ……….22\18
Материал…………………………………………………………….сталь
Число ходов трубок ……………………………………………….8
Число ходов в межтрубном пространстве……………………….8
Рабочее давление в трубном пространстве, бар
Рабочее давление в межтрубном пространстве, бар……………4
Рабочая температура трубного пространства, ………………130
Рабочая температура в межтрубном пространстве, ……100
Расчетный диаметр корпуса, мм………………………………200
Уточненный расчет теплообменника.
Определяем скорость воды в трубках: ??2= = = 0,9 м/с где -площадь сечения трубки, м2;
-число трубок в одном ходу
= = = 2,5*10-4 м2
= 976 кг/м3, - плотность определяемая по средней температуре воды, тср. тср2=0,5( )=0,5(70 75,5)=73
Скорость движения конденсата в межтрубном пространстве: ??1= = = 0,301 м/с тср2=0,5(152 104)=128
Расчет пароводяного подогревателя сетевой воды (ПВП)
В соответствии с заданным температурным графиком: (130-70) , расход сетевой воды составит m1.в=366,02 т/ч=101,67 кг/с; расход пара на подогрев сетевой воды Dп.с.в.=42,2 т/ч=11,72 кг/с. Подогрев воды осуществляется редуцированным паром с давлением Р=0,5МПА, температурой насыщения тн=152 , энтальпией in=2815 .
В сетевой ПВП поступает вода после охлаждения конденсата с температурой t=75,5 .
Живое сечение для прохода воды, м2………………………….0,0369
Устанавливаем три подогревателя, из них два рабочих и один резервный. Подогреватели включены параллельно, следовательно живое сечение для прохода воды составит: =2*0,0369=0,0738 м2
Уточненный расчет ПВП
= = =1,438 м/с
Число Re для воды
Re= = =9,93*104 4- режим турбулентный. где -0,275*10-6 м2/с- коэффициент кинематической вязкости, при тср.в.=102,75
Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к воде ?2=1,163 В2 = 1,163 *10,92 =9106,49 Вт/м2*К
Найдем температуру стенки труб со стороны пара предварительно приняв коэффициент теплоотдачи от пара к стенке ?1=4200 Вт/м2*К: - = 152- =118,29
Температура пленки конденсата
=0,5(
Действительный коэффициент теплоотдачи от пара к трубе будет ?1=1,163*0,725 А1( , Вт/м2*К, где А1=2354,5- коэффициент зависящий от температуры пленки, принимаем по таблице;
=2108,8-скрытая теплота парообразования при Р=0,5 МПА;
= - = 2748,8-640=2108,8 .
-среднее число труб в пучке;
-разность температур пара и стенки
= - = 152-118,29=33,7
Вт/м2*К
Полученное значение , близко к принятому, потому уточнения не требует.
Коэффициент теплоотдачи от пара к воде
К= = =2789,2 Вт/м2*К
Поверхность нагрева
F= = = 271,16 м2
Средняя логарефмическая разность температур греющего пара и нагреваемой воды, считая, что процесс теплообмена протекает при постоянной температуре греющего пара, составит
= = = 43,73
При достижении толщины загрязняющего слоя 0,4-0,5 мм один ПВП отключается и заменяется резервным.
Охладитель продувочной пары.
Он предназначен для подогрева сырой воды за счет теплоты продувочной воды. В охладитель продувочной воды поступает сырая вода с температурой =5 в количестве m2=25,7 m/ч=7,138 кг/с. Выходит из охладителя холодная вода с температурой =10,93 . Из сепаратора непрерывной продувки в охладитель поступает вода с =117 , в количестве m1=2,27 m/ч = 0,6325 кг/с.
Выходит охлажденной до =50 и выпускается в канализацию.
Количество и длинна трубок, мм……………………..………20 1700
Площадь теплообмена, м2……………………………..………1,65
Число ходов по трубкам ………………………………………..4
Площадь проходного сечения по трубкам,м2………………0,00075
Число ходов между трубками…………………………………..4
Площадь проходного сечения между трубками, м2…………0,003
Наибольший расход воды, m/ч: через трубки…………………………………………………….7 через корпус……………………………………………………..27
Трубки латунные, dн/ dвн,мм…………………………………16/14
Уточненный расчет
Скорость воды в трубках
= = =1,7404 м/с где -969кг/м3-плотность воды при тср, =0,5( )=0,5(5 10,93)=7,9 - средняя температура воды.
Скорость движения воды межтрубном пространстве
= = =2,379 м/с
Re1= = =6,8*104 4- режим турбулентный.
Re2= = =4,6*104 4- режим турбулентный. где =4f1/Псм= 4*0,003/0,4681=0,0256 м
Псм=
Dp=0,0691 м
Находим коэффициент теплоотдачи со стороны греющей среды: ?1=1,163В2( Вт/м2*К, Коэффициент теплопередачи: К= = =3888,16 Вт/м2*К
Принимаем К=3900 Вт/м2*К
Требуемая площадь поверхности составит: F=
Подогреватель сырой воды (ПВП).
Сырая вода после охладителя продувочной воды направляется в подогреватель сырой воды ПВП (позиция 12) и нагревается редуцированными паром. Температура сырой воды на входе в ПВП =10,93 . Расход сырой воды m2=25,7 m/ч=7,138 кг/с. Расход пара Dc.в.=1,76 m/ч=0,488 кг/с.
Нагревается вода до температуры t??=24 .
Тепловая мощность ПВП: Q=D( =0,488(2815-640,1)*0,98=1041,82 КВТ
Принимаем к установке 1 теплообменник типа ТКЗ (ПН-552-66)
Техническая характеристика: Номер подогревателя……………………………………………2
Количество и длина труб, мм…………………………………20 1700
Площадь проходного сечения по воде, м2……………………0,00645
Среднее число рядов труб по вертикали……………………...0,00645
Наибольший расход воды, m/ч…………………………………50
Трубки латунные, dн/ dвн,мм………………………………….16/14
Поверхность нагрева, м2………………………………………..8,2
Уточненный расчет ПВП
= = =1,11 м/с
Число Re для воды
Re= = =1,35*104 4- режим турбулентный.
Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к воде определяем по формуле ?1=1,163Вт Вт/м2*К, Примем предварительно коэффициент теплоотдачи от пара к стенке ?1=5200 Вт/м2*К
Найдем температуру стенки труб со стороны пара
- = 152- =89,4
Средняя температура пленки конденсата
Действительный коэффициент теплоотдачи от пара к трубке ?1=1,163*0,725 А1( , где = - = 2748,8-640=2108,8 .- скрытая теплота парообразования.
=40-среднее число труб в пучке ?1=1,163*0,725 *2300( =5223,9 Вт/м2*К, -разность температур пара и стенки
= =152-89,42=62,58
Полученное значение ?1 близко к ранее принятому поэтому уточненный расчет не выполняем.
Коэффициент теплопередачи от пара к воде
К= = =1554,4 Вт/м2*К
Поверхность нагрева
F= = м2
Подогреватель химически очищенной воды(ПВП).
Сырая вода поступающая в тепловую сеть проходит хомводоочистку в водоподготовительной установке (ВПУ) откуда выходит в количестве мхов=20,56m/ч=5,711 кг/с, с температурой на 2ониже, т.е. при t?=22 . Часть ХОВ проходит через ВПВ (13) и далее через охладитель выпара поступает в деаэратор питательной воды. Вторая часть в количестве =6,88 m/ч=1,911 кг/с- поступает в охладитель подпиточной воды( водо-водяной теплообменник 14). Таким образом в ПВП 13 поступает химочищенная вода в количестве мв= мхов- =5,911-1,911=4 кг/с.
В ПВП 13 ХОВ греется редуцированным паром в количестве Dхов=0,9 m/ч=0,25 кг/с.
Тепловая мощность подогревателя.
Q= Dхов(ін-ік)?=0,25(2815-640,1)*0,98=532,85 КВТ
Температура воды на выходе из теплообменныка: t??= t?= 22=53,8 54
Принимаем к установке теплообменник ТКЗ(ПН-551-63)
Техническая характеристика: Номер подогревателя……………………………………………..1
Поверхность нагрева, м2…………………………………………3,97
Площадь проходимого сечения по воде, м2………………….0,003225
Среднее число рядов труб по вертикали………………………….4
Наибольший расход воды, m/ч……………………………………25
Трубки латунные, dн/ dвн,мм……………………………………16/14
Уточненный расчет ПВП: Средняя скорость воды
= = =1,25 м/с, при тср=38
Число Re для воды
Re= = =2,53*104 4- режим турбулентный.
Коэффициент находим по формуле ?2=1,163В1 Вт/м2*К, Принимаем ориентировочно ?1=6400 Вт/м2*К, Температура стенки
- = 152- =96,58
Действительное значение ?1 ?1=1,163*0,725 А1( = ?1=1,163*0,725*2314,87( =6443,1 = =152-96,5=55,5
Находим коэффициент теплопередачи в теплообменнике: К= = =1815 Вт/м2*К
Поверхность нагрева: F= м2
Охладитель подпиточной воды.
Подпиточная вода из тепловой сети поступает из деаэратора подпиточной воды с температурой t1?=104 . Вода охлаждается в водо-водяном теплообменнике до температуры t1??=70 . Нагревается вода в количестве =1,911 кг/с=6,879 т/ч и с температурой t2?=22 нагревается до t2??=57,8
Количество воды поступающей в деаэратор: m= = =2,06 кг/с=9,04 т/ч
Мощность теплообм
Список литературы
1. Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности. Л., «Энергия», 1972
2. Соболь Я.Д., Зеленяк О.П. Проектування і будівництво великих опалювальніх котелень. Київ, «Будівельник», 1972
3. Либман Н.Б., Нянковская М.Т. Справочник проектировщика котельных установок систем централизованного теплоснабжения. М., «Энергия», 1979.
4. Бузников Е.Ф., Верес А.А. Пароводогрейные котлы для электростанций и котельных. М., Энергоатомиздат,1989.
5. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф.,Берзинын Э.Л. Производственные и отопительные котельные. М., Энергоатомиздат,1984
6. Роддатис К.Ф., Пасторацкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. М., Энергоатомиздат,1989
7. Методические указания по выполнению курсового проекта «Расчет котельного агрегата», Кривой Рог, 1995.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
