Назначение, перечень узлов и принцип работы оборудования бойлерной установки. Анализ и оценка эффективности работы бойлерной установки турбины. Проект реконструкции бойлерной установки Конструкция и преимущества пластинчатых теплообменных аппаратов.
Аннотация к работе
Энергетикой называется система установок и устройств для преобразования первичных энергоресурсов в виды энергии, необходимые для народного хозяйства и населения, и передачи этой энергии от источников ее производства до объектов использования. В водяных системах теплоснабжения основное теплофикационное оборудование ТЭЦ состоит из пароводяных подогревателей, сетевых насосов, деаэрационных устройств, аккумуляторов горячей воды и насосов подпитки теплосети. Он предназначен для подогрева сетевой воды, необходимой для нужд отопления и горячего водоснабжения, за счет использования теплоты пара низкого давления, поступающего из отбора турбины. В частности, при замене кожухотрубчатых подогревателей сетевой воды на пластинчатые, сокращается потребление пара подогревательной установкой, а, следовательно, снижается расход топлива на производство пара при одинаковых значениях его параметров. Пар на основной бойлер поступает из отбора турбины с давлением 1,2 ата, а на пиковый бойлер - с давлением 10-16 ата.Теплообменный аппарат любой конструкции представляет собой аппарат, основной функцией которого является передача тепла от одной среды к другой. Наиболее эффективным считается такой теплообменник, который при минимальном расходе рабочих сред через аппарат максимально передает тепловую энергию от одной среды к другой. Поскольку в аппарате происходит только теплообмен от среды к среде, нельзя говорить о прямой экономии тепла, получаемой в результате замены аппарата: как в случае с кожухотрубным аппаратом, так и в случае с пластинчатым тепло просто передается от одной среды к другой. Однако от эффективности передачи тепла в аппарате косвенно зависит эффективность работы периферийного по отношению к аппарату теплового оборудования, а, следовательно, и его экономичность. В каждом конкретном случае экономичность работы аппарата определяется правильностью его расчета и соответствием режима его работы расчетному.Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых каналах сложной формы между соседними пластинами. Герметичность каналов и распределение теплоносителей по каналам обеспечивается с помощью резиновых уплотнений, расположенных по периметру пластины. Уплотнение крепится к пластине с помощью клипс. Уплотнительные прокладки крепятся к пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных каналов для греющей и нагреваемой сред. Каждая пластина повернута на 180? в плоскости ее поверхности относительно смежных с ней, что создает равномерную сетку пересечения взаимных точек опор вершин гофр и обеспечивает жесткость пакета пластин.Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12): Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13): 3.1.3 Тепловой расчет кожухотрубчатого пикового бойлера Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде определяется по формуле (8): Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде определяется по формуле (11): Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12): Вт/м Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде с учетом поправочного коэффициента на загрязнение определяется по формуле (14): Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12): Вт/м Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1): Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2): Часовой расход обогревающего пара для двух бойлеров: Средняя разность температур определяется по формуле (3): ?С Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде определяется по формуле (8): Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде определяется по формуле (11): Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12): Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13): Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде с учетом поправочного коэффициента на загрязнение определяется по формуле (14): Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12): Вт/мСкорость воды в патрубках подвода и отвода определяется по формуле (35): Число Re для потока воды в патрубках определяется по формуле (36): Значение , коэффициент трения в патрубках определяется по формуле (38): В этом случае коэффициент сопротивления трения определяется по формуле (37): Суммарный коэффициент сопротивления участка входа определяется по формуле (39): Потери давления сетевой воды на участке входа определяются по формуле (40): Па Коэффициент сопротивления трения в трубках бойлера определяется по формуле (41): Суммарный коэффициент сопротивления второго участка определяется по формуле (43): Потеря давления сетевой воды на втором участке определяются по формуле (44): Общее гидравлическое сопротивление бойлера определяется по формуле (45): Потери напора в бойлере определяются по формуле (46): 3.2.3 Гидравлический расчет кожухотрубчатого основного бойлера в неотопительный период Скорость воды в патрубках подвода и отвода
План
Содержание
Введение
1 Характеристика объекта проектирования
1.1 Назначение, перечень основных узлов и принцип работы оборудования бойлерной установки
1.2 Анализ и оценка эффективности работы бойлерной установки турбины № 9
2.2 Конструкция пластинчатого теплообменного аппарата
3. Расчет существующей и проектирование предлагаемой бойлерных установок
3.1Тепловой расчет бойлеров
3.2 Гидравлический расчет бойлеров
3.3 Разница в значениях гидравлических потерь для кожухотрубчатых и пластинчатых бойлеров
3.4Выбор пластинчатых бойлеров
3.5 Тепловая изоляция бойлеров
3.6 Гидравлический расчет трубопроводов бойлеров
3.7Выбор толщины изоляции для трубопроводов бойлеров
3.8 Выбор сетевых насосов
3.9 Выбор арматуры
3.10 приборы автоматического регулирования
3.11Расчет экономии тепловой энергии за счет реконструкции бойлерной установки
3.12Сравнительная характеристика по результатам расчета
4 Применение частотного привода на насосах подпитки теплосети....77
5 Электрическая часть
5.1 Расчет расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя сетевым насосом
5.2 Расчет кабельной линии 3 КВ для подключения двигателей насосов к питающей сети
6. Расчет технико-экономических показателей
6.1Динамика основных технико-экономических показателей деятельности базового проекта за 2004 - 2006 гг.
6.2 Расчет суммы капитальных вложений в новый объект
6.3Расчет изменения себестоимости тепловой энергии
6.4 Расчет прироста прибыли за счет реконструкции
6.5 Экономический эффект проекта
6.6 Динамика основных технико-экономических показателей проекта после реконструкции
7 Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
7.1 Опасные и вредные факторы
7.2 Электробезопасность
7.3 Пожарная безопасность
7.4Инструкции по охране труда для персонала, обслуживающего бойлерную установку
Заключение.
Список использованных источников
Введение
Энергетикой называется система установок и устройств для преобразования первичных энергоресурсов в виды энергии, необходимые для народного хозяйства и населения, и передачи этой энергии от источников ее производства до объектов использования.
Из всех видов вырабатываемой энергии наиболее широкое применение находят два вида - электрическая энергия и теплота низкого и среднего потенциалов, на выработку которых затрачивается в настоящее время более 55 % всех используемых первичных топливно-энергетических ресурсов страны.
Для организации рационального энергоснабжения страны особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным технологическим способом производства электрической и тепловой энергии. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии производится на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).
Теплофикационное оборудование ТЭЦ предназначено для подготовки теплоносителя к транспортировке по тепловой сети и для приема использованного теплоносителя на ТЭЦ.
В водяных системах теплоснабжения основное теплофикационное оборудование ТЭЦ состоит из пароводяных подогревателей, сетевых насосов, деаэрационных устройств, аккумуляторов горячей воды и насосов подпитки теплосети. В совокупности это оборудование носит название подогревательной установки.
Пароводяной подогреватель - основной элемент подогревательной установки - представляет собой поверхностный рекуперативный теплообменный аппарат кожухотрубчатого типа. Он предназначен для подогрева сетевой воды, необходимой для нужд отопления и горячего водоснабжения, за счет использования теплоты пара низкого давления, поступающего из отбора турбины.
В связи с истощением топливных ресурсов и ростом цен на них возникает проблема экономичного использования топлива. Эта проблема частично решается за счет применения современного, более совершенного оборудования. В частности, при замене кожухотрубчатых подогревателей сетевой воды на пластинчатые, сокращается потребление пара подогревательной установкой, а, следовательно, снижается расход топлива на производство пара при одинаковых значениях его параметров.
Пластинчатый теплообменный аппарат - это аппарат поверхностного типа, теплопередающая поверхность которого образована из тонких штампованных гофрированных пластин. Его эффективность обусловлена более высоким, чем у кожухотрубчатого теплообменного аппарата, коэффициента теплопередачи. Кроме того, пластинчатый теплообменный аппарат обладает рядом преимуществ: 1) компактность;
2) простота обслуживания;
3) надежность.
1
1.1 Назначение, перечень основных узлов и принцип работы оборудования бойлерной установки турбины № 9
Теплофикационные установки предназначены для снабжения потребителя теплом в виде горячей сетевой воды, с графиком теплосети 70/150 ?С.
Подогревательная установка турбины № 9 включает в себя: два основных бойлера № 1, № 2 типа ПСВ-500-3-23;
- один пиковый бойлер типа ПСВ-500-14-23;
- четыре сетевых насоса - № 8, № 9 типа 10НМКХ2, № 21, № 22 типа КРНА-400/700/64М;
- два конденсатных насоса бойлеров №8, № 9 типа 8КСД-5х3;
- деаэратор подпитки теплосети ДС-300;
- два насоса подпитки теплосети от коллектора сырой воды типа 8К-12.
По характеру тепловой нагрузки подогреватели подразделяются на основные и пиковые. Пар на основной бойлер поступает из отбора турбины с давлением 1,2 ата, а на пиковый бойлер - с давлением 10-16 ата.
Каждый подогреватель представляет собой пароводяной вертикальный теплообменный аппарат с цельносварным корпусом. Трубный пучок состоит из прямых трубок диаметром 19 мм, выполненных из латуни марки Л-68, развальцованных с обеих сторон в трубных досках. Для жесткости и прочности трубная система заключена в стальной каркас с перегородками. Перегородки направляют поток пара для лучшего омывания трубного пучка и являются промежуточными опорами для труб, предотвращая их вибрации. В месте выхода струи греющего пара на трубный пучок устанавливается пароотбойный лист для защиты трубок от динамического удара потока пара и распределения пара в межтрубном пространстве. Для получения больших скоростей воды подогреватели выполнены двухходовыми. Ходы образуются перегородкой в нижней камере. Перегородка делит трубный пучок на две части по числу ходов.
Сетевая вода через входной патрубок подается в одну из половин верхней водяной камеры, проходит половину трубок и поступает в нижнюю часть. По другой половине трубок вода поднимается вверх во вторую половину верхней водяной камеры, откуда через патрубок отвода сетевой воды поступает в сборный коллектор горячей воды. По ходу своего движения вода нагревается паром. Пар в свою очередь конденсируется, и конденсат отводится через отверстие в днище.
Для продувки парового пространства для удаления воздуха в нижней части корпуса имеются дренажные отверстия.
Сетевые насосы типа № 8, № 9 и № 21, № 22, включенные параллельно, обеспечивают циркуляцию сетевой воды в системе теплоснабжения. Технические характеристики сетевых насосов представлены в таблицах 1 и 2.
Конденсатные насосы бойлеров предназначены для перекачки конденсата из межтрубного пространства подогревателей в котельный агрегат. Технические характеристики конденсатных насосов представлены в таблице 3.
Параметр Значение
Тип насоса Двухступенчатый, центробежный, с односторонним всасом
Производительность, м3/ч 1000
Напор, м вод. ст. 182
Подпор, мм вод.ст. 2
Число оборотов, об./мин. 1450
Мощность электродвигателя, КВТ 570
Таблица 1 - Технические характеристики сетевых насосов типа КРНА-
400/700/64М бойлерной установки турбины № 9
Таблица 2 - Технические характеристики сетевых насосов типа 10НМКХ2 бойлерной установки турбины № 9.
Параметр Значение
Тип насоса Одноступенчатый, центробежный
Производительность, м3/ч 1250
Напор, м вод. ст. 140
Число оборотов, об./мин. 1500
Мощность электродвигателя, КВТ 710
Таблица 3 - Технические характеристики конденсатных насосов типа 8КСД-5х3
Параметр Значение
Тип насоса Трехступенчатые, с двухсторонним подводом воды в первую ступень. Ступени соединены последовательно с помощью перепускных каналов
Производительность, м3/ч 119
Напор, м вод. ст. 129
Подпор, мм вод.ст. 1,5
Число оборотов, об./мин. 1450
Мощность электродвигателя, КВТ 100
Насосы подпитки теплосети предназначены для введения в цикл подпиточной воды, которая покрывает потери сетевой воды. Технические характеристики подпиточных насосов представлены в таблице 4.
Предварительно химически очищенная подпиточная вода подвергается деаэрации. Деаэрация, то есть удаление коррозионно-активных газов (кислорода, углекислого газа), происходит в деаэраторе струйного типа ДС-300, производительность колонки которого составляет 300 т/ч, емкость аккумуляторных баков - 79 м3, давление пара - 1,2 ата, температура выходящей из деаэратора воды - 105 ?С.
Таблица 4 - Технические характеристики насосов подпитки теплосети типа 8К-12
Параметр Значение
Тип насоса Одноступенчатый, консольного типа
Производительность, м3/ч 280
Напор, м вод. ст. 32
Число оборотов, об./мин. 1450
Мощность электродвигателя, КВТ 41
1.2 Анализ и оценка эффективности бойлерной установки
Метод оценки состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя основан на сравнении фактического и расчетного температурных напоров.
Фактический температурный напор определяется на основании измерений, выполняемых в любом эксплуатационном режиме работы подогревателя.
Отклонение значений измеряемых величин по результатам двух измерений не должно превышать: - по расходу сетевой воды 5 %;
- по температуре сетевой воды 1 ;
- по давлению пара, КПА (кгс/см2): для основных подогревателей 4,9
- (0,05); для пиковых подогревателей 9,8 (0,1);
- по температуре конденсата (при наличии данных измерений) 1 .
Степень загрязнения поверхности нагрева сетевого подогревателя характеризуется показателем , выраженным в процентах. Показатель
- характеризует уменьшение значения фактического коэффициента теплопередачи по сравнению с расчетным для чистой поверхности нагрева. В зависимости от значения показателя устанавливаются две степени состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя: при состояние удовлетворительное; при состояние неудовлетворительное.
В соответствии с п. 4.11.2 Правил технической эксплуатации 23.11.2006. были проведены теплотехнические испытания теплофикационных установок ОТЭЦ-1 с целью уточнения их фактических тепловых и гидравлических характеристик и сравнения их с проектными данными завода изготовителя.
Результаты замеров и расчетов представлены в таблице 5.
Результаты испытаний показали, что степень загрязнения бойлеров еще не достигла предельного значения. Но наличие отложений на поверхности нагрева ухудшает работу бойлеров, снижая эффективность работы подогревательной установки в целом.
Таблица 5 - Сводная таблица результатов испытаний бойлеров
Наименование оборудования Расход сетевой воды, т/ч Температура воды на входе в подогреватель, ?С Температура воды на выходе из подогревателя, ?С Давление греющего пара, кгс/см2 Температура насыщения греющего пара, Температура конденсата, Фактический температурный напор, Расчетный температурный напор, Степень загрязнения, %