Проектирование тепловой котельной

 

 

=

    4.3  Расчет  редукционно-охладительной  установки  (РОУ)

РОУ  предназначена  для  снижения  давления  и  температуры  пара  за  счет  его  дросселирования  и  смешивания  с  водой.

 

 

 

 

Уравнение  материального  и  теплового  баланса  РОУ:

 

 

 

 

 

=27575,9

 

-2445,24

 

 

 

Где,  которой можно ориентировочно  принять в размере 5%  от  количества  пара,  используемого внешними  потребителями:

 

,05(20+6+2,2)=

  Решая  совместно   уравнения  (4.6)  и (4.7)  находим численные значения  и.

   4.4  Ориентировочное определение общей паропроизводительности котельной.

Д=

Где  0,97-коэффициент,  учитывающий  внутренние  потери  пара  котельной.

 

     4.5.  Расчет  расширителя  непрерывной  продувки

Давление  пара,  выходящего  и  расширителя  можно  принять         бар

 

 

 

 

 

  Уравнение  материального   и  теплового  баланса   расширителя  непрерывной   продувки:

 

 

 

1,06=

1,06*951,9*0,98=2699,5

 

1772,6=6,3

=0,0035

 

 

Решая  совместно  уравнение  (4.10)  и (4.11),  можно определить  качество образующего   пара  и  количество  продувочной воды, слива  в  канализацию 

Количество  продувочной  воды  определяется  по  заданию  в  %  от  паро-производительности  парогенератора.

    4.6.  определение  расхода  воды  на  восполнение  внутренних  и  внешних  потерь.

   Восполнение  внутренних  и  внешних  потерь  пара  и  конденсата  осуществляется  химической  водой,  расход  которой   определяется:

-

=(20+6-20,8)+1,057+0.03*30,5+0,05*15,7=7,6

Где – расход  пара  промышленным  потребителям;

- возврат конденсата  от промышленных потребителей ( по  заданию )

– количество продувочной  воды, сливаемой в канализацию

- количество добавочной  воды, восполняющей утечки в теплосети  ( по заданию составляют 0,5 % от  расхода горячей воды в теплосети   )

Учитывая, в соответствии с заданием, что расход воды на собственные  нужды хим-водоочистки составляет 20% от расхода исходной воды, определяем расход исходной воды:

==

4.7 Определение расхода пара на собственные нужды котельной

А) Расчёт водо-водяного теплообменника, предназначенного для охлаждения сбрасываемой в канализацию продувочной воды.

 

 

 

 

Уравнение теплового баланса  для   водо-водяного теплообменника:

(-) =(-)                                                ( 4.14)

=+

=

Решая это уравнение, можно определить энтальпию исходной воды после водо-водяного теплообменника , по которой с помощью таблицы определяется температура .

Энтальпию воды, сбрасываемой в канализацию  можно определить , учитывая, что её температура должна быть не более 40-С. Температура холодной воды, в соответствии с заданием , равна 1С.

Б) Расчет пароводяного теплообменника сырой воды.

=41,99.

 

 

 

 

Уравнение  теплового  баланса:

(-) =(-)

(2869.5-684,2)*0,98=9.5(205.07-120,2)

=0,38

     Из  этого   уравнения  можно  определить  расход  пара  для нагрева воды,  предварительно  определив   и .  Для этого  можно  задаться  температурной  химо-чищенной  воды  на  входе  в  деаэратор  = 65-С.  В  этом  случае:

 

 

Энтальпию    можно определить  по  таблицам  насыщенного пара   по  давлению  .

    В) Расчет  пароводяного  теплообменника   химо-чищенной  воды.

 

 

 

 

Из  уравнения  теплового  баланса  можно определить  расход  греющего  пара

-=

 

 

Г)  ввиду  небольшой  потери  тепла  в  химводоочистке  и  незначительного  подогрева  химочищенной  воды  в  охладителе  выпара,  изменениями  температур  в  этих  устройствах  можно  пренебречь.

Д) Расчёт деаэратора.

 

 

 

 

 

 – расход  и  энтальпия  конденсата,  возвращенного  от промышленных  потребителей  (в  соответствии  с  заданием ) .

    Деаэрация   осуществляется  в  деаэраторе  атмосферного  типа  при  Р=1,2 бар,  температура  воды  в   деаэраторе  .

   Уравнения  материального   и  теплового  баланса   деаэраторе:

 

=7,6+0,38+0,32+0,0035+2,2+20,8

 

+

439,6=7,6*293,97+(0,38+0,32)*684,2+0,0035*2699,5+2869,5+2,2*419,06+20,8*355,9

 

=-439,36*31,3

-2430,14=-2704,8

 

 

Решая  совместно  эти  уравнения  определяются  расход  пара  на  деаэрацию воды и количество  деаэрированной  воды 

     Расход  пара  на  собственные  нужды  котельной:

=

 

  Подставим  это   значениевместо    в уравнения (4.6)  и (4.7),  найдем  новые значения    и ;  затем подставим   в уравнение  (4.9),  найдем  уточненное  значение   .

    Если  расхождение   между    и ранее рассчитанной  паро-производительностью  Д  составит  более  3%,  то    принимается за  исходную  величину  и весь  расчет   повторяется ;  при расхождении менее  3%  расчет  считается завершенным.

 

 

 

 

 

=28695

 

-2445,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Выбор   оборудования

Оборудование  для  проектируемой  котельной,   можно  выбрать,  по  результатом  расчета   тепловой  схемы.

5.1.Выбор  парогенератора

Основными  характеристиками   для  выбора  типа  парогенератора  является  общая  паро-производительность  котельной,  давление  и  температура  пара.  В  отопительно-производственных  котельных  рекомендуется  устанавливать  не  менее  двух  однотипных  парогенераторов.  При  выборе   числа  парогенераторов  необходимо  учитывать,  что  при  сжигании  жидкого,  газообразного  топлива  и  антрацита  паро-производительность  может  быть  увеличена  на  40-50%,  каменного  и  бурого  угля  -  на 15%.

 

Используется 4 парогенератора типа Е-29-24

         5.2.  Выбор деаэратора 

  Основными  характеристиками  для  выбора  деаэратора   является  количество  деаэрируемой  воды  и  давление.  В  отопительно-производственных  котельных  чаще  всего  применяются  термические  струйно-барботажные  деаэраторы атмосферного  типа.

 

Ёмкость  бака-аккумулятора  определяются  из  расчета  15-минутного  запаса  воды  при  условии  заполнение  бака  на  85%  геометрического  объема:

 

       5.3.  Выбор теплообменников

   Основными  характеристиками  для  выбора  теплообменников   являются:  тепловая  нагрузка, поверхность   нагрева,  параметры  теплоносителей.  В  зависимости  от  вида  теплоносителей  выбираем  пар-водяной  или  водо-водяной  теплообменник  /3/.  С. 159.

Тепловая  нагрузка  паро-водяных  подогревателей  может  быть  найдена:

Q=Д(

Для  водо-водяного  подогревателя:

Q=

 

=T

=

=T

=

=

Где   Д-расход  греющего  пара,  кг/c

-расход  нагреваемой  воды.  кг/c

-энтальпии  пара  и  конденсата, кДж/кг

энтальпии  нагреваемой  воды  на  входе  и  на  выходе  в  теплообменник, кДж/кг

,расход  греющего  и  нагреваемого   теплоносителей,  кг/c

-энтальпии  греющей  воды  на  входе  и  выходе  из  теплообменника,  кДж/кг

 

=210-78=132

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cредний  температурный  напор    можно определить  по  формуле:

 

 

 

 

=102,6

=106,8

Где   и – большая и меньшая разности  температур  между теплоносителями на  входе и выходе  теплообменника.

 

Поверхность  нагрева  теплообменника  Н,  можно  определить  из  уравнения  теплопередачи.

Н=

 

Паро-водяные:

=

=

26,1

Водо-водяные

=

==8,8

 

Величину коэффициента теплопередачи  К можно принять ориентировочно в следующих пределах:

- для пароводяных подогревателей 2000-3000 Вт/ (м².К);

- для водо-водяных подогревателей 600 – 1100 Вт/ (м².К);

Q-тепловая  нагрузка,  Вт

теплоносителями;

Тип теплообменника из таблиц выбирается с площадью несколько  больше расчетной.

5.4. Выбор редукционно-охладительной  установки осуществляется по  производительности и параметрам  пара.

 

 

 

 

5.5. Выбор расширителя  непрерывной продувки производится  по количеству продувочной воды  и объема образующегося пара  при расширении продувочной воды  при норме напряжения объема  расширителя 1000 м³ образующегося пара в час на 1 м³ полезного объема расширителя (максимально). /3/с. 132

 

 

Объем расш.=

Объем расш.==0,01263

5.6. Выбор насосов

Основными характеристиками при выборе являются подача и напор. Подача определяется по количеству перекачиваемой жидкости с 10% запасом.

Напор выбирается:

- для питательного насоса:

- для сетевого насоса:

- для насоса сырой воды:  6 бар,

- для насоса , перекачивающего конденсат:

 

 

6. Расчет продуктов  сгорания топлива.

Основной задачей этого  расчета являются определение количества воздуха, необходимого для горения топлива и количества дымовых газов, образующихся при сгорании одного килограмма твердого, жидкого или одного метра³ газообразного топлива заданного состава.

Состав и основные характеристики топлива приведены в приложении 13 и 14.

6.1. Действительное количество  необходимого для горения воздуха  или  

 

 

Где α- коэффициент воздуха в топке, который выбирается в зависимости от типа топочного устройства и вида топлива.

Для газообразных и мазута = 1, 3, антрацитов = 1, 5, для газа и мазута = 1, 1.

- теоретически  необходимого количества воздуха:  для твердого и жидкого топлива

Объем теоритически  необходимого  количества  воздуха:

Для газообразного топлива

 

 

 

 

 

6.2. Объем продуктов  сгорания

В процессе горения горючих  элементов топлива: углерода, серы и  водорода образуется соответственно CD₂ , SO_2, H₂O.

Водяные пары H₂Oобразуются также вследствие испарения  содержащейся в топливе влаги и наличия влаги в поступающем для горения атмосферном воздухе. В продуктах сгорания содержится азот N₂ атмосферного воздуха и топлива.

В связи с подачей в  топку действительного количества воздуха при , в продуктах сгорания кроме CD₂ , SO_2, H₂O и N₂ появляется свободный (избыточный) кислород O_2.

Теоретический объем трехатомный  сухих газов:

Для газообразного топлива

м³/м³

м³/м³

Теоретический  объем  двухатомных  газов:

Для  газообразного  топлива

м³/м³

м³/м³

Теоретический  объем  водяных  паров:

Для  газообразного  топлива

 

м³/м³

Где   =10г/-влагосодержание газообразного топлива.

Действительный  объем  уходящих  газов  можно  определить  по  формуле:

 

 

Где  0,016 –избыточный объем водяных паров,   м³/кг   или  м³/ м³

0.016 (1.1+0.25)=1.35

= –объем  избыточного  воздуха,  м³  /кг  или  м³/м³;

∆V=(1.35-1)*9.96=3. 5

-коэффициент   избытка  воздуха  в  уходящих  дымовых  газах;

∆присосы  воздуха  по  тракту  парогенератора  . 

 

 

 

7. Тепловой баланс  котельного агрегата

Для определения КПД котлоагрегата  составляют тепловой баланс, под которым  понимают распределение выделившегося  при горении тепла на полезную часть для генерации пара требуемых  параметров и на тепловые потери. Обычно тепловой баланс составляют на единицу массы сжинаемого топлива – 1 кг твердого или жидкого или на 1 нм² газообразного топлива.

Суммарное количество теплоты, внесенное в котлоагрегат, называют располагаемой теплотой Q^p_p–низшая теплота сгорания топлива, кдж/кг или кдж/м³/приложение 13/

Уравнение теплового баланса:

 

Где  -полезно используемое  тепло

-потеря  тепла  с  уходящими  газами

-потеря  тепла  от  химической  неполноты  сгорания

-потеря  тепла  от  механической  неполноты  сгорания

-потеря  тепла  в  окружающую  среду

-потеря  с  физическим  теплом  шлаков.

Приняв  располагаемое  тепло  за  сто  100%, выражение  (7,1) можно записать  в  таком  виде:

100=

Коэффициент  полезного  действия  котлоагрегата  равен  полезно  используемому теплу