Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Расчет дымовой трубы 23
9. Выбор тягодутьевых устройств 25 10. Приложения 27 11. Библиографический список 42
Задание на проектирование.
Введение Отопительно-производственная котельная предназначена для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения. В общем случае в состав котельной установки входят котельные агрегаты и оборудование, включающее следующие устройства: подачи и сжигания топлива; механической очистки; химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы сетевые для создания циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные для возмещения утечек воды в сети, питательные для подачи воды в паровые котлы, баки питательные, конденсатные, баки - аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива. Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний, приобретение практических навыков при решении инженерно-технических задач и проектировании котельных установок. Содержание проекта
Расчетная часть проекта состоит из 25-30 страниц 11 формата. Расчетная часть должна содержать следующие разделы: 1. Расчет тепловой схемы котельной для закрытой системы теплоснабжения; 2. Расчет схемы водоподготовительной установки и выбор оборудования для обработки воды; 3. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта и выбор тягодутьевых устройств; 4. расчет дымовой трубы из условия рассеивания вредных выбросов, для твердого топлива
В расчетной части проекта приводятся принципиальная тепловая схема котельной, схема подготовительной установки и схема газовоздушного тракта.
В графической части проекта выполняются:
1. Продольный разрез парового котла в масштабе не менее 1:20 2. Компоновка главного корпуса котельной в трех разрезах в масштабе не менее 1:100.
Расчет тепловой схемы котельной
Тепловая схема представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединяемого линиями трубопроводов для воды и пара. Различают следующие виды тепловых схем: принципиальную, развернутую и рабочую. В принципиальной тепловой схеме указывают условно лишь главное оборудование (котлоагрегаты, деаэраторы, подогреватели, насосы) и трубопроводы без арматуры, без вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов и не уточняя количества и расположения оборудования. На рисунке 1 приведена принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами. Котельная предназначена для отпуска пара технологическим потребителям и для подогрева сетевой воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Система теплоснабжения - закрытая.
Принципиальные тепловые схемы котельных и их расчеты приведены в [1] стр. 397-407, [2] стр. 91-128, [5] стр. 294-299. Целью расчета тепловой схемы является: - определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов теплоты на собственные нужды котельной, для обоснования выбора основного оборудования; - определение количества паровых котлов; - определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования. Расчет тепловой схемы выполняется для четырех характерных режимов работы котельной установки в течение года, которыми являются:
I режим - максимально-зимний, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для отопления;
II режим – зимний, соответствующий средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц Данный режим просчитывается при условии аварийного отключения одного из котлов.
III режим - зимний при средней за отопительный период температуре наружного воздуха. Расчет характеризует использование установленного оборудования, среднюю величину расходов теплоты на собственные нужды котельной и позволяет определить себестоимость теплоты.
IV режим - летний, характеризует работу котельной при отсутствии отопительно-вентиляционной нагрузки.
В курсовом проекте предлагается выполнить расчет тепловой схемы для I режима. В дипломном проекте рассчитываются все четыре режима работы установки.
Расчет тепловой схемы проводится в три этапа: 1. Определение внешних тепловых нагрузок; 2. Определение расхода пара на собственные нужды котельной. В предлагаемой методике расчета этой величиной предварительно задаются в процентном отношении от внешней нагрузки. В ходе расчета по уравнениям теплового баланса определяются потоки пара на деаэратор, подогреватели сырой и химочищенной воды, которые в данной схеме используются на собственные нужды, 3. Сравнение величины расхода пара на собственные нужды, полученной расчетом, с предварительно принятой величиной. Расхождение не должно превышать 3%. В противном случае второй этап расчета следует повторить, приняв за исходную величину результат первого просчета. Перед проведением расчета тепловой схемы заполняется таблица 1 с исходными данными для расчета. Таблица 1. Исходные данные для расчета тепловой схемы
Рисунок 1. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной.
Обозначения: 1. Паровой котел; 2. Деаэратор атмосферного типа; 3. Сепаратор непрерывной продувки; 4. Охладитель продувочной воды; 5. Подогреватель сетевой воды; 6. Подогреватель сырой воды;7. Охладитель выпара; 8. Водоподготовительная установка; 9. Подогреватель химически очищенной воды; 10. Потребитель пара; 11. Бак конденсатный; 12. Насос конденсатный; 13. Насос сетевой; 14. Насос подпиточный; 15. Насос питательный; 16. Колодец дренажный, 17. Охладитель подпиточной воды. Буквенно-цифровые обозначения трубопроводов: Трубопровод сетевой воды подающий - Т1 Трубопровод сетевой воды обратный - Т2 Трубопровод пара - Т7 Трубопровод конденсата - Т8 Трубопровод питательной воды - Т91 Трубопровод непрерывной продувки - Т92 Трубопровод подпиточной воды - Т94 Трубопровод паровоздушной смеси - Т98 Водопровод хозяйственно-питьевой - В1 Водопровод умягченной воды - В6 Первый этап расчета тепловой схемы
К внешним потребителям в данной схеме относятся потребитель пара на технологические нужды 10 и сетевые подогреватели 5. Расходы пара на сетевые подогреватели Dсп, т/ч определяется из уравнения теплового баланса:
*103 (1.1) где: Q, кДж/ч - расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, приведен в задании на курсовое проектирование; i'., кДж/кг - энтальпия пара, поступающего в подогреватель, численно равна энтальпии пара на выходе из котла, принимается в зависимости от давления , кДж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогревателя, определяется в зависимости от температуры конденсата tк, °С, указанной в таблице 1. , где: 4.19, кДж/кг - теплоемкость конденсата при заданной температуре. =0,98 - коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду. Расход пара на внешние потребители:
(1.2)
Тогда суммарную паропроизводительность котельной , т/ч можно записать следующим выражением:
(1.3) где Dсн, т/ч - расход пара на собственные нужды котельной принимается 5-10% от расхода пара внешним потребителям, Dпот, т/ч – потери пара внутри котельной, принимаются в размере 3% от расхода пара внешним потребителям, т.е. . Количество паровых котлов, которые необходимо установить в котельной, определяется по отношению:
(1.4) где Dед,- номинальная производительность одного котла, т/ч. Марка устанавливаемого котла указана в курсовой работе «Поверочный расчет парового котла».
Второй этап расчета тепловой схемы.
С целью определения величин тепловых и массовых потоков теплоносителей проводят расчет отдельных узлов и теплообменников, включенных в тепловую схемы. Расчет узла продувки:
Величина непрерывной продувки котлов Р, % выбирается ориентировочно. Согласно нормали для паровых котлов с рабочим давлением до 1,4 МПа она не должна превышать 10% номинальной производительности котла и может быть принята в размере 3-5%. Тогда расход продувочной воды, Gпр, т/ч, удаляемой из паровых котлов, составит:
(1.5) где n – количество котлов
При величине продувки Gпр > 1 т/ч необходимо устанавливать за сепаратором 3 теплообменник 4 для использования теплоты продувочной воды. Количество вторичного пара Dпр, т/ч, образовавшегося в сепараторе непрерывной продувки определяют из уравнения теплового баланса: (1.6) где: i'np, i.np, кДж/кг - энтальпия пара и воды при давлении в сепараторе, давление дано в табл. 1 , значение энтальпии взять из табл. П6 методических указаний на КР «Поверочный расчет парового котла». i., кДж/кг - энтальпия продувочной воды на входе в сепаратор численно равна энтальпии котловой воды. x=0,98 - степень сухости вторичного пара.
(1.6*)
Расчет узла подпитки тепловой сети:
Для компенсации утечки воды из тепловой сети и абонентских установок подпиточным насосом 14 в тепловую сеть подается вода из деаэратора. Расход подпиточной воды Gут, т/ч составляет в час 0,75% емкости системы теплоснабжения. Емкость системы V, м3 определяется по уравнению: , где Qо.в.гвс-табл.1 (1,7) где: g - удельный объем воды в закрытой системе теплоснабжения, ориентировочно может быть принят 65 м3 на 1 МВт суммарного расхода теплоты. (1.8) Расход воды на подогрев мазута (вид топлива указывается в КР «Поверочный расчет парового котла»). , т/ч (1.9) где QMX – расход теплоты на подогрев мазута. , кВт (1.10) где: B – часовой расход мазута , кг/с сМ-теплоемкость мазута (сМ=1.99) tM1, tM2 – температура мазута до и после подогревателя, tM1=400 ,tM2=90÷1100, в зависимости от сернистости мазута. - коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду ( =0.98) i1 – энтальпия воды, входящей в подогреватель равна энтальпии котловой воды при давлении в котле (поверочный расчет парового котла) i2 – энтальпия воды после подогревателя, при t2=700С Количество питательной воды G d, т/ч, выходящей из деаэратора 2 и поступающее в котлы 1, составляет:
(1.11) При наличии редукционно-охладительной установки следует учесть расход воды и на нее GРОУ,[2], стр. 102. На эту величину увеличивается Gд. В процессе работы деаэратора образуется выпар Dвып, т/ч, смесь пара с выделившимися из воды газами. Количество выпара составляет 0.4% от расхода деаэрированной воды:
(1.12) При сжигании газа: (1.13)
Расход химочищенной воды Gхво, т/ч, поступающей в деаэратор, после химводоподготовки 8 для компенсации потерь воды в схеме составит: (1.14) где: Gпот.к, т/ч - потери конденсата на производстве: где У –доля возврата конденсата с производства (табл. 1) DT – расход пара на технологические нужды (табл. 1) Учитывая затраты воды на взрыхление, регенерацию и отмывку фильтров водоподготовительной установки, количество сырой воды Gс.в., т/ч, поступающей в котельную должно быть на 10-25% больше величины Gхво:
(1.15) Температуру сырой воды tс.в., после охладителя продувочной воды 4 определяют из уравнения теплового баланса:
(1.16) где tnl, tn2 - температуры продувочной воды на входе и выходе из теплообменника 4, tп1 определяется по давлению в сепараторе непрерывной продувки (tп1=115,17оС), tп2=50°С.
Расход пара на подогрев сырой воды Dc.в. до температуры t2(см. таблицу 1) в подогревателе 6 определяется из уравнения теплового баланса: (1.17)
где:i'., i , кДж/кг - энтальпии пара и конденсата при давлении в подогревателе, численно равны энтальпии пара и котловой воды при давлении в котле (табл. 1). После химводоподготовки обработанная вода разделяется на два потока. Меньший по величине поток Gxeo2 численно равен 1/4 или 1/3 Gxeo поступает в охладитель подпиточной воды 17, где нагревается до температуры t4. Численное значение t4 определяется из уравнения теплового баланса теплообменника : (1.18) (1.19) Далее этот поток поступает в охладитель выпара 7. Температура потока t6 на выходе из теплообменника определяется из уравнения :
(1.20) где: , , кДж/кг – энтальпия выпара и конденсата при давлении в деаэраторе. Величина t6, не должна превышать 100°С, в противном случае расход Gxeo2увеличивается и расчет повторяется. Согласно требованиям на проектирование термических деаэраторов, химочищенная вода должна поступать в деаэратор с температурой 94°С. Подогрев второго, большего по величине, потока химочищенной воды Gxeo-Gxeo2 до t3=94°С осуществляется в подогревателе 9. Расход греющего пара Dх.в., т/ч на данный подогреватель определяется из уравнения :
(1.21) =0.98 i'., i – те же величины, что и формуле 1.17.
Завершают расчет тепловой схемы, составляя уравнение теплового баланса деаэратора. В левую часть уравнения записывают тепловые потоки, входящие в деаэратор, в правую - выходящие из деаэратора. Из уравнения определяют расход греющего пара Dд, т/ч, подаваемого в деаэратор,
(1.22) I” – энтальпия пара, при давлении в котле i’ – энтальпия котловой воды при давлении в котле см. формулу 1.17. Третий этап расчета тепловой схемы котельной. Суммарный расход пара на подогреватели 6 и 9, Dxв и Dсв ее и на деаэратор Dд являются расходом пара на собственные нужды котельной Dс.н., т/ч:
(1.23) Сравниваем полученную величину Dс.н. с предварительно принятой в выражении (1.3). Если разница этих величин не превышает 3%, то расчет можно считать законченным. В противном случае в выражение (1.3) подставляем величину Dс.н. из уравнения (1.23) и расчет повторяем.
Расчет схемы водоподготовительной установки и выбор оборудования для обработки воды
Приступая к выбору схемы ВПУ для паровых котлов, следует установить по ГОСТ 20995-75 [1] стр. 353, [3] стр. 213, каким требованиям должна отвечать питательная вода по основным показателям: жесткости, содержанию кислорода, углекислоты, рН и пр. Выбор схемы ВПУ проводят по трем показателям водно-химического режима: продувке котлов, содержанию углекислоты в паре и относительной щелочности воды. I. Продувку котловР, % по сухому остатку определяют из уравнения: (2.1) где: Sов, мг/л - сухой остаток обработанной воды при схеме Nа-катионирования принимается равным сухому остатку исходной воды, указанному в задании; Sкв, мг/л - сухой остаток котловой воды, принимается по паспортным данным завода-изготовителя из Делягина стр. 354 (конец) - доля химически обработанной воды в питательной, принимается из расчета тепловой схемы. Величина продувки не должна превышать 10%
II. Допустимое содержание углекислоты в паре СО2, мг/л, определяют из уравнения: (2.2) где: Щов - щелочность обработанной воды при схеме Nа-катионирования равна щелочности исходной воды, последняя эквивалентна карбонатной жесткости воды (Щов =Жк=2,5) ; табл. 1 =0,4 - доля разложения NaHCO3 в котле; - доля разложения Na2C03 в котле, принимается по приложению И . Содержание углекислоты в парене должно превышать 20 мг/л. . III. Относительную щелочность воды , % определяют из уравнения: (2.3) В соответствии с РТМ ЦКТИ относительная щелочность котловой воды должна быть при вальцовочных соединениях не более 50 %
Вывод: Если все три перечисленнх показателя отвечают приведенным нормам, то принимают схему двухступенчатого Nа – катионирования, если хоть один не удовлетворяет принимают H-Na катионирование с голодной регенерацией.
Расчет схемы двухступенчатого Nа - катионирования. Двухступенчатую схему обработки воды целесообразно применять для паровых экранированных котлов. После первой ступени можно получить остаточную жесткость воды , после второй – менее . Технические данные для расчета Nа - катионитных фильтров приведены в таблице 3. На первой ступени устанавливается не менее двух рабочих фильтров с высотой слоя катионита 2÷2.5 м. На второй ступени рекомендуют устанавливать фильтры специальной конструкции с меньшей высотой фильтрующего материала. В ВПУ малой производительности в целях унификации оборудования на обеих ступенях устанавливают Nа - катионитные фильтры для первой ступени. При этом принимается не менее четырех фильтров, из них два работают параллельно как фильтры первой ступени, один - второй, один - резервный, который обычно используется для работы на второй ступени в период регенерации основного фильтра. Одновременно работают два фильтра 1 ступени – это максимальное число одновременно работающих фильтров.
Исходными данными для расчета Nа - катионитовых фильтров являются: · Производительность, QNa=Gхво, т/ч · Общая жесткость воды, поступающих на фильтры, Жо, мг-экв/л; Жо=Жк+Жнк · Остаточная жесткость фильтрата, Жост,мг-экв/л. РасчетNа - катионитных фильтров начинают с подбора диаметра фильтров по скорости фильтрования. Скорость фильтрования определяется из уравнений: Нормальная Wн, м/ч – при одновременной работе фильтров I ступени: (2.4) Максимальная Wmax, м/ч - при регенерации одного из фильтров: (2.5.) где: fNa - площадь фильтрования стандартного фильтра, м2, принимается по таблице приложения. а - количество работающих фильтров.
Полученные значения скоростей сравниваются с рекомендуемыми в таблице 2, при необходимости диаметр фильтра заменяется.
Таблица 2: Рекомендуемые нормальные (в скобках максимальные) скорости фильтрования, м/ч
Скорость фильтрования менее 5 м/ч не рекомендуется из-за возможного снижения обменной емкости катионита. Диаметр и количество фильтров первой ступени выбираются так, чтобы число регенераций каждого фильтра в сутки было от одной до трех.
Таблица 3 Технические данные для расчета Nа - катионитных фильтров
Расчет ВПУ начинают с расчета второй ступени Nа - катионитных фильтров, поскольку головная часть установки (фильтры первой ступени) должна пропускать дополнительное количество воды, идущее на собственные нужды фильтров.
Расчет Nа - катионитных фильтров II ступени
Расчет Nа — катионитных фильтров I ступени
Расчет схемы H-Na-катионирования с «голодной» регенерацией
Технологические схемы H-Na-катионирования воды преследует цель умягчать воду и одновременно снижать ее щелочность и солесодержание, а также удалять образующуюся углекислоту. Схема с “голодной” регенерацией предназначена для обработки природных вод гидрокарбонатного класса. В ВПУ по ходу исходной воды сначала устанавливаются Н-катионитовые фильтры, затем декарбонизатор и далее Na-катионитовые фильтры I, II ступеней. Диаметр Н-катионитового фильтра выбирается по скорости фильтрования по данным, указанным в таблице 2 и в приложении А. Технические данные для расчета Н-катионитового фильтра приведены в таблице 6.
Расчет схемы H-Na-катионирования начинается с расчета хвостовой части установки, т.е. с Na-катионитового фильтра II ступени. Методика расчета приведена в таблице 4. Порядок расчета Na-катионитовых фильтров первой ступени приведен в таблице 5. При выполнении расчета следует внести корректировку в п. 22. Количество солей А, г-экв/сут, удаляемое на фильтрах первой ступени, определяется по формуле:
,
где ,мг-экв/л – некарбонатная жесткость исходной воды, указана в задании; =0,7мг-экв/л – остаточная карбонатная жесткость после Н-фильтров.
Таблица 6 Технические данные для расчета Н-катионитовых фильтров
Таблица 6 Расчет Н-катионитовых фильтров с «голодной» регенерацией
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 191; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |