Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Кафедра «Промышленной теплоэнергетики»
Оценка__________________
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине Оборудование теплогенерирующих установок
на тему: «Тепловой и аэродинамический расчет котельной
с котлами»
Д. С. 390701.706. К.П.12 - ОТГУ
Преподаватель: Лумми А.П.
Нормоконтролер:
Студент: .
Екатеринбург
2012
Содержание
|
2 |
|
3 |
|
9 |
|
15 |
|
17 |
|
6.Расчет диаметров трубопровода |
30 |
|
7. Защита окружающей среды. 8. Технико - экономические показатели котельной |
34 34 |
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект предназначен для практического закрепления знаний студентов по устройству и выбору основного и вспомогательного оборудования котельной. К расчету предлагается тепловая схема паровой производственно-отопительной котельной с закрытой (без разбора сетевой воды) системой теплоснабжения. Задаются: максимальные тепловые нагрузки на теплоснабжение (отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию) и на производственное пароснабжение. Выбранное на основании расчетов оборудование размещается в здании котельной в соответствии со строительными и санитарными нормами.
Руководителем проекта задаются следующие величины:
1) = 9 МВт– максимальная тепловая нагрузка: на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт;
2) =5,5 кг/с– расход пара, отпускаемого на производство, кг/с;
3) g =0,5– доля возврата конденсата с производства от ;
4) =1,15, =0,6 и =0,12– давление пара на производство, на теплофикацию и деаэрацию, МПа;
5) =105 и =70– температуры прямой и обратной сетевой воды (на выходе и входе в котельную), °С;
6) =20 °С
7)=70 – температура конденсата, возвращаемого с производства,°С.
8) υух=155°С
9) =1,4 МПа
В качестве основного оборудования в котельной предполагается использовать котлы, тепловой расчет которых был проведен в курсовой работе по дисциплине «Теплогенерирующие установки». Из этого расчета необходимо взять следующие данные: марка котла; используемое топливо, В – расход топлива, кг/с; тип топки; D – паропроизводительность котла, кг/с; – давление насыщенного пара в барабане котла, МПа; υух – температура уходящих газов, °С; – температура холодного воздуха (подсасываемого в котел и идущего на горение), °С; tпв – температура питательной воды, °С; т и ух – коэффициенты расхода воздуха в топке и в уходящих газах; объемы воздуха, подаваемого на горение, и объемы продуктов сгорания. При сжигании твердого топлива задаются типы топливоподачи и золошлакоудаления, которые чертятся на компоновочных чертежах котельной. Для газа в пояснительной записке необходимо представить схемы: ГРП, разводки газа по котлам.
Краткое описание схемы.
Тепловая схема котельной показывает взаимосвязь теплового оборудования и позволяет последовательно произвести её расчет.
Паровой котел 1 вырабатывает сухой насыщенный пар. Пар направляется в паровую гребенку 2, откуда через редукционные устройства (РУ) поступает к потребителям: на производство 3, на собственные нужды 5 и на теплоснабжение 6. После РУ 6 пар идет на паровой теплообменник 7 (ПСВ), где конденсируется, нагревая сетевую воду; конденсат охлаждается в охладителе конденсата 8 (ОК). Обратная сетевая вода с температурой t2 из тепловой сети входит в котельную и через грязевик (фильтр) 11 сетевым насосом 10 подается в теплообменники 8 и 7 и направляется в теплосеть с температурой t1. Конденсат 16 из охладителя конденсата 8 направляется в конденсатный бак 19. Туда же приходит конденсат с производства 15 и из теплообменников собственных нужд 17 (из теплообменников подогрева сырой 27 и химически обработанной воды 31). Из конденсатного бака 18 конденсатным насосом 19 он подается в головку деаэратора питательной воды 32. Потери воды в цикле котельной в виде пара, продувочной и сетевой воды восполняются химически очищенной водой, получаемой за счет обработки исходной сырой воды.
Сырая вода подается насосом 21 через теплообменники 22 и 27 (и частично в барботажный бак 23), где подогревается до 30 – 35 °С и идет на химическую водоподготовительную установку (ВПУ) 28.
Вода непрерывной продувки (н.пр.) проходит дроссельное устройство 25, где ее давление снижается от давления в барабане котла РБ до давления РД (около 0,13 МПа). Вода становится перегретой и направляется в расширитель
Рис. 3.1. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами
непрерывной продувки (РНП), где часть ее преобразуется в пар (0,15 – 0,18 от расхода продувочной воды), который поступает в деаэратор питательной воды. Оставшаяся в РНП шламовая вода используется для подогрева сырой воды в водоводяном теплообменнике 24 и поступает в барботер 25 (бак нижних точек). Туда же подается и периодическая продувка (п.пр.) с температурой кипения в паровом котле: для ее охлаждения до допустимой для слива в канализацию 26 температуры 50 °С в барботер подается часть сырой воды с температурой 5 °С.
Химически очищенная вода после ВПУ подогревается в теплообменниках 29 и 31 до температуры 60–80 °С, а затем направляется в деаэраторы. В деаэраторах вода подогревается паром до температуры кипения и при ней выдерживается 20–30 минут, причем из воды выходят растворенные газы. Теплообменник 29 устанавливается для охлаждения подпиточной воды и предотвращения ее вскипания на всасе подпиточного насоса 13.
Деаэрированная (обескислороженная) питательная вода поступает к питательному насосу 33 и через обратный клапан 34 и водяной экономайзер (ВЭК) подается в паровой котел 1. Для предотвращения кавитации в питательном насосе деаэратор 32 либо устанавливается на высоте не менее 6 м, либо питательная вода, выходящая из деаэратора, охлаждается в теплообменнике перед питательными насосами, как это делается с подпиточной водой, охлаждаемой в теплообменнике 29.
В тепловой схеме обязательно предусматриваются коммерческие узлы учета (на основе счетчиков, измерительных диафрагм и т.д.), по которым проводят расчеты с другими организациями: расход пара на производство 4; расходы воды сырой 20, подпиточной 14, обратной 12 и прямой 9 сетевой воды. РК 1 и РК 2 – редукционные клапана.
Если расход подпиточной воды менее 5 т/ч, то отдельный деаэратор подпиточной воды не ставится. Его следует убрать из схемы и соединить точки (а и б) и (в и г).
Тепловая схема котельной приводится в записке после расчета потерь сетевой воды. Поясняющие расчетные схемы и графики представляются в соответствующих разделах. При выполнении тепловой схемы следует руководствоваться ГОСТ 21.403-80 «Обозначения условные графические в схемах. Оборудование энергетическое».
Расчет тепловой схемы можно вести в такой последовательности:
рассчитываются производительность котельной, паровой подогреватель 7 и охладитель конденсата ПСВ ОК 8 сетевой воды, конденсатный бак 15, затем теплообменники 23, 24, 25, 27, , теплообменник 29, теплообменник 31 и деаэратор 32 .
Выписать из справочника [11, табл. 1] теплофизических свойств воды и водяного пара на линии насыщения. Она составляется на основании заданных или принимаемых давлений пара: Рб – идущего из котлов, Рп – на производство, Рт – на теплоснабжение, Рд – на собственные нужды (в основном на деаэрацию).
Характеристики пара и воды на линии насыщения
|
Давление, МПа |
Температура насыщения, t = ts,°С |
Удельный объем воды , м3/кг |
Удельный объем пара , м3/кг |
Энтальпия воды , кДж/кг |
Энтальпия пара , кДж/кг |
Теплота парообразования r, кДж/кг |
|
Рб =1,4 МПа |
195,04 |
0,0011489 |
0,14072 |
830,1 |
2788,4 |
1958,3 |
|
Рп = 1,15 МПа |
186,01 |
0,0011358 |
0,170295 |
789,75 |
2781,9 |
1992,15 |
|
Рт= 0,6 МПа |
158,84 |
0,0011009 |
0,31556 |
670,4 |
2756,4 |
2086,0 |
|
Рд =0,12 МПа |
104,32 |
0,0010472 |
1,37366 |
437,35 |
2682,98 |
2239,36 |
Рис.2 Схема блока сетевых подогревателей
1) Уравнение теплового баланса для пары теплообменных аппаратов для подогрева сетевой воды:
Считаем расход пара на подогрев сетевой воды:
.
iок=ср(t2+10) =80*4.19=335,2 кДж/кг
2)Из уравнения теплового баланса определяем расход сетевой воды:
.
3) .
4) По найденному суммарному расходу пара предварительно определим число котлов nк=Dк/D, где Dк и D – паропроизводительность котельной и одного котла.
nк= Отсюда принимаем ,что у нас 3 котла.
5) Потери воды в теплосети составляют, кг/с:
=0,02*61,37=1,227 кг/с.
< 5 что подпиточную воду берут из деаэратора питательной воды
=> 1 деаэратор.
6) а) потери конденсата на производстве, кг/с,
кг/с;
б) потери конденсата в цикле котельной установки, кг/с,
=0,03*10,164=0,305 кг/с;
где Dп и g – расход пара на производство и доля конденсата, возвращаемого с производства;
в) потери воды из котла с непрерывной продувкой, кг/с,
=0,01*3*10,164=0,304 кг/с .
где – процент непрерывной продувки, принимается от 2 до 5 %
7) Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки (РНП), рассчитывается по тепловому балансу, кг/с,
кг/с .
Рис. 3 Принципиальная схема расширителя непрерывной продувки
8) Расход шламовой воды на выходе из расширителя непрерывной продувки, кг/с:
пр = пр – пр =0,304-0,053=0,251 кг/с.
10) Все потери воды должны быть восполнены химически очищенной водой, кг/с:
=2,75+1,227+0,305+0,304=4,586 кг/с.
11)На ВПУ воды подается немного больше, кг/с:
=1,25*4,586=5,733 кг/с.
Поток сырой воды подогревается шламовой водой из РНП
Рис.4 Расчетная схема теплообменника охладителя непрерывной продувки (подогревателя сырой воды)
Находим температуру сырой воды на выходе из охладителя:
°С
12) Расчет парового подогревателя сырой воды.
Рис.5. Расчетная схема парового подогревателя сырой воды
Уравнение теплового баланса:
Dс.в∙(i"б - i'д )= Gc.в.∙ср∙(t"с.в. – t'с.в);
Расход пара на этот нагреватель будет равен:
=.
13) Расчет деаэратора подпиточной воды.
Рис. 6 Расчетная схема деаэратора подпиточной воды теплосети
Находим Расход пара на деаэрацию:
.
tх.о.в= tsд - 20= 104,326 – 20 = 84,326 ºС – температура химически очищенной воды после теплообменника.
Gх.о.в1=GПодп-DД1=1,227-0,04=1,184 кг/с
14) Расчет охладителя подпиточной деаэрированной воды.
Рис. 6. Расчетная схема теплообменника – охладителя подпиточной воды для тепловой сети
Уравнение теплового баланса запишется в виде:
Из уравнения теплового баланса найдем температуру подпиточной воды, ºС:
ºС .
15) Расчет подогревателя химически обработанной воды.
Химически очищенную воду перед питательным деаэратором подогревают в теплообменнике 31 (рис.7)
Рис.7. Расчетная схема подогревателя химически очищенной воды
16) Gх.о.в2 = Gх.о.в
17) расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе, кг/с:
= кг/с.
18) Расчет конденсатного бака.
Рис.8. Расчетная схема конденсатного бака
Материальный баланс:
=0,5*5,5+0,236+0,453+3,74=7,179 кг/с.
19) Из баланса энергии найдем температуру конденсата на выходе из конденсатного бака, ºС
ºС .
Рис.9. Расчетная схема деаэратора питательной воды
Расход пара, кг/с:
кг/с
21)Уточненный расход пара на собственные нужды, кг/с:
=0,0432+0,475+0,236+0,453=1,2070 кг/с .
22) . Уточненная паропроизводительность котельной, кг/с:
=5,5+3,74+1,2070=10,45 кг/с.
23) Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:
=< 3%
Невязка в пределах допустимого значения, а значит, исправление расчётов не требуется.
3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
3.1. Выбор котлов
Число паровых котлов определяют из выражения
Значит у нас будет 3 котла .
где D – номинальная паропроизводительность одного котла выбранной марки, кг/с.
3.2. Выбор вспомогательного оборудования
3.2.1. Расчет и выбор теплообменных аппаратов
Считаем, что вертикальные теплообменники применяются в паровых ко-тельных высокой компоновки для подогрева сетевой воды, а горизонтальные – низкой компоновки котельной для подогрева сетевой, сырой, добавочной и химически очищенной воды.
Для расчетов используются уравнения теплового баланса, расходы греющего пара или воды через теплообменники, определяются поверхности нагрева и тип теплообменника (с размерами).
t’2=(Cp* tТ * t1 –iок* t1+i”б * t2 - Cp* tТ * t2) / i”б - iок = 71,45ºc
;
;
=°С ;
Q7 =Gc*cp() =61.37*4.19-(105-71.45)=8627.06 кВт;
Площадь поверхности нагрева теплообменника F, м2:
;
Выбираем марку пароводяного теплообменника ПП-1-32-7-II
2) ;
;
=°С;
Q8 =Gc*cp()= 61.37*4.19(71.45-70)=372.85 кВт ;
.
Выбираем марку водоводяного теплообменника: ПВ-Z-04
3) Расчет и выбор охладителя непрерывной продувки (24 теплообменник).
;
;
=°С;
Q29 =Gс.в.*cp()= 5,733*4,19*(7,33-5)=55,969кВт ;
.
Выбираем марку водоводянного теплообменника: ПВ –Z-06
4) Расчет и выбор пароводяного подогревателя сырой воды (27теплообменник).
;
;
=°С;
Q27 =Gcв*cp()= 5,733*4.19(30-7,33)=544,562 кВт ;
.
Выбираем марку пароводяного теплообменника: «Альфа- Лаваль СВ-76»
5) Расчет и выбор водоводяного охладителя подпиточной воды (29теплообменник).
;
;
=°С;
Q29 =Gподп*cp()= 1,227*4,19*(84,326-30)=279,927кВт ;
.
Выбираем марку водоводянного теплообменника: ПВ –Z-10
6) Расчет и выбор парового подогревателя химически очищенной воды (31теплообменник).
;
;
=°С;
Q31 =(Gхов2- Gподп) *cp()=3,359*4,19*(84,326-30)=764,595кВт ;
.
Выбираем марку пароводяного теплообменника «Альфа – Лаваль СВ – 76»
3.2.2. Выбор деаэраторов
Выбираем атмосферные деаэраторы, работающие при давлении примерно 0,12 МПа.
Dк =10,164*3,6 = 36,59 т/ч Выбираем марку деаэратора ДА-50
3.2.3. Расчет и выбор конденсатного бака
=0,00102777 м3/кг;
Vкон.= 0,5Gк.о. ν' =0,5*7,179*0,00102777*3600=13,28 м;
Vкон=;
h=;
4,7+0,3=5 м.
3.2.4. Выбор насосов
Насосы выбираются по производительности и напору. Напор рассчитывается как сумма линейных и местных сопротивлений при движении воды, геометрической разности уровней воды и разности избыточных давлений в аппаратах, между которыми установлен насос.
Расчетный напор питательного насоса, кПа, определяется по формуле:
,
1) Считаем 33 питательный насос (см. тепловую схему)
=
=)=209,28 м;
Выбираем насос марки ЦНСГ60 -231;
2) Сетевые насосы:
Gc=61,40 кг/с = 221,93 м3/ч , выбираем насос марки К200-150-250;
L = 315 м3/ч, Н=20 м. вод. ст. , N = 30 кВт;
3) Подпиточные насосы:
Gподп=4,417 м3/ч , выбираем насос марки ЛМ32 – 6,3/20;
L = 6,3 м3/ч, Н=20 м. вод. ст. , N = 1,5 кВт;
4) Конденсатные насосы:
Gк=7,179 кг/с = 25,84 м3/ч, выбираем насос марки К65-50-160 ;
L = 25 м3/ч, Н=32 м. вод. ст. , N = 5,5 кВт;
5) Насосы сырой воды:
Gк=5,733 кг/с = 20,64 м3/ч, выбираем насос марки 4КС20-50 ;
L = 20 м3/ч, Н=50 м. вод. ст. , N = 7,5 кВт;
4. ХИМВОДОПОДГОТОВКА
Содержание в природных водах примесей различной степени дисперсности вызывает необходимость ее очистки. Непосредственно перед химводоочисткой из воды удаляются коллоидные и грубодисперсные вещества, если это необходимо.
Наиболее дешевая и распространенная из схем ВПУ- Na - катионирование. В процессе Na катионирования жесткость воды уменьшается до требуемых норм, но солесодержание несколько возрастает, за счет того, что две молекулы Na весят немного больше, чем замененная ими молекула Ca и тем более Mg.
Химический состав источника водоснабжения:
|
№ по заданию |
Источник (река) |
Место отбора пробы |
Сухой остаток, Sи.в мг/дм3 |
Жесткость, мг-экв/дм3 |
||
|
Жо |
ЖкИВ |
ЖСа |
||||
|
4 |
Волга |
г. Казань |
360 |
4,80 |
2,3 |
3,60 |
1),
где: SИВ – сухой остаток исходной воды (источника водоснабжения), мг/дм3;
ЖСа и ЖMg – кальциевая и магниевая жёсткость исходной воды,мг-экв/дм3;
ЭNa, ЭCa, ЭMg – эквивалентные массы ионов Na+ = 23, Ca2+ = 20 и Mg2+ = 12,2 мг/мг-экв.
;
ЖMg = Ж0 - ЖСа=4,80-3,60=1,2 мг-экв/дм3
2);
.
Рп=6.6% <10% , следовательно по условиям продувки натрий-катионирование проходит, этот метод подготовки воды можно использовать.
3)Относительная щелочность котловой воды :
%< 50%
4) >20 мг/кг
Следовательно для снижения щелочности воды нужно добавлять аммиак или использовать для водоподготовки H, Na – катионирование или Na, Cl – ионирование. Эти способы снижают щелочность и содержание СО2 в паре.
Расчёт оборудования водоподготовительной установки
5) При Жо =4,8 мг/кг.
wф = 25 м/ч – скорость фильтрования в первой ступени принята в зависимости от жесткости воды.
6) Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку
.
7) Площадь фильтров
.
8)К установке принимается 2 фильтра
.
9)Диаметр фильтра
.
10) Hкат=2 м.
11)Полная площадь фильтрования
=.
12)Полная емкость фильтров:
.
13) Период регенерации фильтров
.
14)Расход соли на одну регенерацию:
.
15) Gсоли=Мсоли*n=11,6*6=69,6 кг.
5.Аэродинамический расчет котельной установки. Выбор тягодутьевого оборудования.
5.1.Расчет высоты дымовой трубы.
Примем Н= 45 м
- скорость дымовых газов в оголовке трубы, рассчитывается по формуле:
Тогда внутренний диаметр трубы:
;
где:
- действительный объем продуктов сгорания топлива от одного работающего котла, м3/м3, вычисляется по формуле:
= 10,9 + 0,01616∙(1,3 - 1) ∙9,7 = 10,94 м3/ м3
- температура уходящих газов в оголовке трубы, 0С (по формуле
=tух-t=155-5=1500С ); t=5 0С – табличный перепад температур, зависящий от типа дымовой трубы, принимается для кирпича.
Примем W0 =8 м/с , тогда
м
5.2.Сопротивление дымовой трубы. Самотяга.
1.Сопротивление дымовой трубы складывается из сопротивления трения и потери с выходной скоростью.
где:
1) - сопротивление трения в трубе, вычисляется по формуле:
==7,2 Па, где:
а)=0,890 кг/м3,
б) 0С- средняя температура газового потока на данном участке, принимается постоянной по всей длине газоходов, берется средней между значениями температуры на выходе из экономайзера и на входе в дымовую трубу.
2) Па, где =1- коэффициент местного сопротивления выхода.
3) =7,2+28,48=35,68 Па
2.Величина самотяги для дымовой трубы вычисляется по формуле:
5.3. Сопротивления участков тракта дымовых газов.
Сопротивление газового тракта от топки котла до дымососа и от дымососа до выхода газов из дымовой трубы будет складываться из суммы сопротивлений участков (см. план компоновки котельной):
hг =hк + hвэк + hБ + hз + h Д.ТР – HС, Па
где:
hк – сопротивление котла принимается равным 916 Па;
hвэк – сопротивление водяного экономайзера
hвэк=nв∙w2∙ρ=20∙68∙0,890= 1139,2 Па
hБ – суммарное сопротивление боровов-газоходов котла (считается), Па;
hз – сопротивление заслонки на дымососе (принимается равным 20 Па);
h Д.ТР – сопротивление дымовой трубы (принимается равным 35,68 Па );
HС – самотяга дымовой трубы, Па;
Аэродинамическое сопротивление какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений:
Па
где сопротивление трения на отдельном участке, Па;
местные сопротивления на участке данного газохода, Па.
Для изотермического потока (при постоянной плотности и вязкости протекающей среды) сопротивление трения определяется по формуле:
, Па
где – коэффициент сопротивления трения, принимается равным 0,02
l – суммарная длина газохода – канала, м, вычисляется по чертежу, l=a+b+c+d+0,5+hвэк=25,8 м;
w – скорость протекающей среды ,принимается= 8 м/с;
– эквивалентный (гидравлический) диаметр, м;
– плотность протекающей среды, кг/м3.
Суммарную длину газохода-канала (борова) l измеряют от котла до дымовой трубы по чертежу.
Для расчета скорости газового потока необходимо знать: сечение борова
Fав = а∙в, м2; Эквивалентный диаметр борова подсчитывается по формуле ,
где F – площадь живого сечения канала, м2;
U – полный периметр сечения, омываемый протекающей средой (для цилиндрического канала dэ = d) , м.
Площадь живого сечения канала:
Тогда, a=b=
Эквивалентный диаметр 0,21 м
=0,02*=69,76Па
Местные сопротивления рассчитываются по формуле:
, Па
где – коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка принимается по справочнику.
– коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка.
= =5*1,2+0,3+2,65+2,5=11,45
n- число поворотов на 90º;
ζ90- коэффициент местного сопротивления колена 90º;
ζш- коэффициент местного сопротивления шибера;
ζт- коэффициент местного сопротивления тройника;
ζд-коэффициент местного сопротивления диффузора;
=11,45*
=69,77+326,09=395,86Па
Тогда, сопротивление газового тракта:
hг =hк + hвэк + hБ + hз + h Д.ТР – HС=916+1139,2+395,86+20+35,68-138,47=2368,27Па
5.4. Сопротивления участков воздушного тракта.
Суммарное сопротивление воздушного тракта hв считается по формуле
Па
где hсл – сопротивление горелочного устройства, Па; для газообразного топлива принимаем hсл = 800 Па;
hш – сопротивление регулирующего шибера, принимается равным 50 Па.
hВВ – сопротивление отдельных элементов воздушного тракта, Па;
Сопротивление отдельных элементов воздушного тракта рассчитывается по формулам, приведенным выше как для элементов газового тракта. Основные формулы:
; ;где
– плотностьвоздуха при температуре tхв, кг/м3, вычисляется по формуле:
= кг/м3;
Скорость воздуха принимается равной 8м/с, коэффициент сопротивления =0,02. Расчетная схема воздушного тракта:
Суммарную длину воздуховода измеряют от сетки, через которую производится забор воздуха, до горелки.
При расчете воздушного тракта расход воздуха определяется по формуле, м3/с
где – расчетный расход топлива, м3/с;
– теоретическое количество воздуха, м3/м3;
– коэффициент расхода воздуха в топке котла;
=20 – температура холодного воздуха, принимается по заданию, °С.
м3/с
Сечение воздуховодов подбирается по скорости движения воздуха, для всего воздушного тракта( от сетки до горелки) принимаем , что скорость воздуха одна и та же w=7 м/c;Тогда, площадь живого сечения:
Тогда, a=b=
Эквивалентный диаметр м,
=0,02*,
Местные сопротивления рассчитываются по формуле:
, Па
где – коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка принимается по справочнику.
= =5*1,2+0,3+2,65+2,5=11,45
n- число поворотов на 90º;
ζ90- коэффициент местного сопротивления колена 90º;
ζш- коэффициент местного сопротивления шибера;
ζт- коэффициент местного сопротивления тройника;
ζд-коэффициент местного сопротивления диффузора;
=11,45*,
5.5.Выбор дымососа и вентилятора.
Дымосос и вентилятор должны преодолеть суммарные сопротивления газового и воздушного трактов при соответствующих расходах дымовых газов и воздуха для одного котла.
Расчетная производительность для дымососа( вентилятора), м3/ч
где :
V – расход продуктов сгорания для дымососа или расход воздуха для вентилятора, м3/с
При подборе дымососа расход продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
Где : – присосы воздуха в газоходах за водяным экономайзером; принимается равным 0,15м3/м3;
=141,034 °С - температура продуктов сгорания у дымососа, на выходе из экономайзера.
=9,78 – теоретическое количество воздуха,м3/м3;С.
– коэффициент запаса по производительности, принимается для дымососа и вентилятора равным 1,05;
– барометрическое давление в месте установки машины, 760 мм рт. ст.
Расчетное полное давление (напор) Hр, которое должен создавать дымосос (вентилятор), определяется по формуле:
где 2 –коэффициент запаса по напору принимается для дымососа и вентилятора равным 1,1;
–суммарное сопротивление газового (воздушного) тракта, Па.
В связи с тем, что напорные характеристики машин, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давлении 760 мм рт. ст., необходимо полное расчетное давление привести к условиям, указанным в каталоге, по формуле:
где Hрпр –приведенный напор, Па;
– плотность перемещаемых газов при 0 °С и 760 мм рт. ст., кг/м3; для воздуха принимается равной 1,293 кг/м3, для продуктов сгорания принимается равной 1,35; кг/м3,
t – температура продуктов сгорания воздуха перед машиной, °С,
t=;
tхар – температура, для которой в каталоге приводится напор машины (для дымососов 200°С, для вентиляторов 30°С), °С.
Мощность, потребляемая дымососом (вентилятором), определяется по формуле:
- КПД машины, принимается равным 83%,
Расчетная мощность электродвигателя( кВт) определяется по потребляемой
мощности с коэффициентом запаса
Электродвигатель выбирается по мощности из перечня двигателей, рекомендованных заводом- изготовителем.
1) вентилятор
= 1,05*4,4*760/760*3600 = 16632 м3/ч
,
На основе расчета выбирается вентилятор дутьевого типа ВДН:
|
Марка вентилятора |
Производительность, М3/ч |
Напор при t=30 0С, кПа |
КПД,% |
Масса без двигателя, кг |
Тип двигателя, мощность |
|
ВДН-10 |
19,60*103 |
3,45 |
83 |
827 |
4А-180М4 (30 кВт) 4А-160S6 (11 кВт) |
2)дымосос
= 1,1*6,18*760/760*3600 = 24472,8 м3/ч
На основе расчета выбирается дымосос центробежный типа ДН:
|
Марка дымососа |
Произв., м3/ч |
Напор при t 0C кПа |
КПД,% |
Масса без двигателя, кг |
Тип двигателя, мощность |
|
ДН-11,2 |
27,65*103 |
При 200 0C 2,76 |
83 |
923 |
4А-200L4(450 кВт) 4А-200M6(22 кВт) |
6.Расчет диаметров трубопровода
Расчет диаметров трубопроводов производится из уравнения сплошности:
,
где: - массовый расход жидкости в трубопроводе, кг/с,
- плотности жидкости, принимается равной для воды (удельный объем пара, м3/кг),
- скорость движения жидкости в трубопроводе, принимается равной для
воды 1 м/с, для пара 40 м/с.
1)Диаметр трубы, подводящей пар к подогревателю сетевой воды:
G=Dт=3,74 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/0,31556=3,16 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 207 мм с толщиной стенки 6 мм и наружным диаметром 219 мм.
2)Диаметр трубы, подводящей воду к подогревателю сетевой воды:
Gс=61,37 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 309 мм с толщиной стенки 8 мм и наружным диаметром 325 мм.
3)Диаметр трубы, отводящий пар на собственные нужды от РУ3:
G= D*сн =1,27 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/1,37366=0,727кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 259 мм с толщиной стенки 7мм и наружным диаметром 273 мм.
4)Диаметр трубы, подающий сырую воду:
Gсв=5,799 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 100 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 108 мм.
5)Диаметр трубы, подающий подпиточную воду:
Gподп= 1,227 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 40 мм с толщиной стенки 2,5 мм и наружным диаметром 45 мм.
6)Диаметр трубы, подающий питательную воду:
Gпв= Dк=10,164 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 125 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 133 мм.
7)Диаметр трубы, отводящий конденсат от охладителя конденсата:
G=Dт=3,74 кг/с, ω=15м/с, =1/=1/0,31556=3,17 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 359 мм с толщиной стенки 9 мм и наружным диаметром 377 мм.
8)Диаметр трубы, подающей конденсат из конденсационного бака в деаэратор:
Gк =7,179 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 100 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 108 мм.
9)Диаметр трубы, подводящей пар к подогревателю ХОВ:
G=Dхов=0,453 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/1,37366=0,727кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 150 мм с толщиной стенки 4,5 мм и наружным диаметром 159 мм.
10)Диаметр трубы, подающей ХОВ на подогрев:
Gхов =4,586 кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 82 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 89мм.
11)Диаметр трубы, подводящей пар к подогревателю сырой воды:
G=Dс.в =0,236 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/1,37366=0,727 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 125 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 89 мм.
12) Диаметр трубы, подводящей пар к деаэратору из РНП:
G=Dпр”=0,053 кг/с,ω=40м/с, =1/=1/1,37366=0,727 кг/м3
Выбираем стандартную трубу диаметром 82 мм с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром 89 мм.
13)Диаметр трубы, подающей пар на производство:
G=Dп=5,5 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/0,170295 =5,87 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 184 мм с толщиной стенки 5 мм и наружным диаметром 194 мм.
14)Диаметр трубы, подающей пар в деаэратор:
G=Dд=0,04 кг/с, ω=40м/с, =1/=1/1,37366=0,727 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 51 мм с толщиной стенки 3 мм и наружным диаметром 57 мм.
15) Диаметр трубы, подающей конденсат от подогревателя сетевой воды к охладителю конденсата:
G=Dт=3,74 кг/с, ω=1 м/с, =1/=1/0,0011009 =908,34 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 33 мм с толщиной стенки 2,5 мм и наружным диаметром 38 мм.
16)Диаметр трубы, отводящей конденсат от паровых подогревателей сырой и химочищенной воды к конденсационному баку:
G=Dхов+Dсв=0,689кг/с, ω=1 м/с, =1000 кг/м3;
Выбираем стандартную трубу диаметром 33 мм с толщиной стенки 2,5 мм и наружным диаметром 38 мм.
7. Защита окружающей среды.
В данном разделе кратко рассматриваются виды вредных выбросов котельной в атмосферу и в канализацию, а также методы их снижения. Основные выбросы и загрязнения: дымовые газы, вода после химводоочистки (при приготовлении раствора для регенерации, при проведении промывок и регенерации фильтра). Этот вопрос прорабатывается с помощью литературы [Эстеркин Р.И., Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование / Р.И Эстеркин. Л.: Энергоатомиздат, 1989. 280 с., Соколов Б.А., Котельные установки и их эксплуатация / Б.А. Соколов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 432 с.].
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОТЕЛЬНОЙ
В число технико-экономических показателей входят технологические
и экономические показатели. К основным технологическим показателям относятся: установленная мощность котельной, годовая выработка теплоты или пара и отпуск их потребителям, расходы топлива и др. Важнейшим экономическим показателем является себестоимость отпущенной энергии. В записке указывается калькуляция себестоимости тепловой энергии. Основные статьи: стоимость топлива, стоимость электроэнергии, стоимость воды, заработная плата и амортизационные отчисления и затраты на ремонт.
- стоимость газа за 1000 м3 = 2700 руб.;
- стоимость воды за 1м3/ч = 5,62 руб.;
- стоимость электроэнергии за 1 КВт/ч = 1,71 руб. в дневное время суток и 0,79 руб. в ночное время суток;
- стоимость тепла за 1 Гкал = 988,27 руб.
Библиографический список
1) Расчет котельной (тепловой и аэродинамический расчеты). Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Оборудование теплогенерирующих установок”/ составители А.П. Лумми, Н.Ф. Филипповский, Е.В. Черепанова. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 54 с.
2) Эстеркин Р.Н. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: учебное пособие для техникумов. – Л.:Энергоатомиздат. Ленинградское отделение,1989.-280 с.
3) Справочник по котельным установкам малой производительности/под редакцией К.Ф. Роддатиса. - М.:Энергоатомиздат, 1989. – 488 с.
PAGE 2