Модернизация паровой котельной

 

Анотація

 

В даній роботі проведено модернізацію теплової схеми  парової котельні. Модернізація котельні полягає в заміні котлів Е 1/9 на котели ДКВР 4-13, які працюють на природному газі. З метою визначення характеристик котла ДКВР 4-13 проведено його тепловий розрахунок та розрахунок модернізованої теплової схеми котельні, підібрано основне та допоміжне обладнання. Також проведено теплові та конструктивні розрахунки змонтованих додатково охолодника випару деаератора та конденсатного баку з утилізатором пари вторинного скипання.

Робота складається  з пояснювальної записки та графічної  частини. Пояснювальна записка складається  із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаної літератури та 4 додатків і містить 63 сторінки. Графічна частина складається із 7 листів формату А3.

 

 

Annotation

 

In this paper the thermal upgrading schemes steam boiler. Modernization of the boiler is to replace the boiler E 1/9 at DKVR 4-13, boiler that runs on natural gas. In order todetermine the characteristics of the boiler DKVR 4-13 conducted its thermal calculationand the calculation of heat-supply upgraded to match the main and auxiliary equipment. Also carried out therma and structural calculations mounted further evaporation cooler deaerator and condensate tank with a pair of secondary utilize fibrillation.

The work consists of an explanatory note and graphical part. Explanatory note consists of introduction, 4 chapters, conclusions, list of references and 4 applications, and includes 63 page. Graphic part consists of 7 sheets A3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП ………………………………………………………………………….6

1 ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ ПАРОВОЇ КОТЕЛЬНІ ЗА ІСНУЮЧОЮ ТЕПЛОВОЮ СХЕМОЮ ……………………………………………………………..7

1. Обгрунтування початкових даних …………………………………7
2. Розрахунок існуючої теплової схеми парової котельні …………..8
3. Перевірка устаткування котельні ………………………………...12
4. Висновки по роботі парової котельні за існуючою тепловою схемою…………………………………………………………………………15

2 ОБГРУНТУВАННЯ   І  БАГАТОВАРІАНТНИЙ АНАЛІЗ МОДЕРНІЗАЦІЇ ТЕПЛОВОЇ СХЕМИ ПАРОВОЇ КОТЕЛЬНІ …………………..16

2.1 Техніко-економічне обґрунтування модернізації ……………….16

2.2 Багатоваріантний  аналіз модернізації ……………………..……..16

2.3 Тепловий  розрахунок парового котла ДКВР 4-13……………….17

2.4 Обгрунтування модернізації теплової схеми парової котельні ...29

2.5 Порівняння техніко-економічних показників роботи котельні до і після модернізації ..…………………………………………………………...32

3 РОЗРОБКА ОХОЛОДНИКА ВИПАРУ З ДЕАЕРАТОРА ……………..35

3.1 Аналіз вихідних даних  і розробка технічних вимог  до об’єкту  проектування …………………………………………………………………35

3.2 Тепловий розрахунок вертикального кожухотрубного теплообмінника………………………………………………………………..35

3.3 Гідравлічний розрахунок теплообмінника ………………………39

3.4 Конструктивний розрахунок теплообмінника …………………...40

4 РОЗРОБКА СИСТЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ВЕР ………………………..42

4.1 Опис об’єкту  проектування ……………………………………….42

4.2 Визначення кількості пари вторинного скипання ……………….43

4.3 Розрахунок утилізатора пари вторинного скипання …………….44

4.3 Оцінка економічної ефективності установки ……………………46

5 ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………………….48

5.1 Аналіз умов  праці…………………………………………………..48

5.2 Заходи покращення  умов праці……………………………………49

5.3 Розрахунок блискавко захисту…………………………………….51

ВИСНОВКИ …………………………………………………………………..53

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ.. ……………………………………………………..54

Додаток А – Технічне завдання ……………………………………………..55

Додаток Б –  Математична модель розрахунку теплової схеми котельні …58

Додаток В – Специфікації .…………………………………………………...60

 

 

Вступ

 

Сьогодні існуює багато теплогенеруючих підприємств, в експлуатації яких знаходиться морально і фізично застаріле обладнання. Недостатня ефективність роботи таких підприємств призводить до перевитрати палива в час, коли існує тенденція зростання вартості на паливні ресурси і електроенергію. В умовах недостатнього або повної відсутності фінансування промислової теплоенергетики, треба шукати шляхи для покращення роботи обладнання. Значної економії коштів можна досягнути також за рахунок енергозбереження.

Більшість працюючих  сьогодні котелень в якості палива використовують природний газ, замінити який можна мазутом або вугіллям, але це несе за собою витрати на заміну котлів і допоміжного обладнання. І сьогодні такі види палива як вугілля і мазут не завжди є доступними. Потрібно підбирати паливо, яке є поширеним, яке легко транспортувати та яке має доступну ціну.

Розвиток господарства країни безпосередньо пов’язаний з  використанням теплової енергії. Даний  вид енергії є гідним конкурентом  електричній. Потреба в тепловій енергії задовольняється за рахунок  використання парових і водогрійних котлів, що експлуатуються на промислових підприємствах та електростанціях. Все більша потреба в котлових установках в теперішній час виникає в приватному секторі. Енергетична криза в державі призвела до поширення автономізації в виробництві теплової енергії.

В парових котельнях  відпуск теплоти відбувається виробленою насиченою або перегрітою парою. Парові котельні в основному є  суто виробничими котельнями, в яких передбачається використання пари для  виробничих потреб. Але існують і  виробничо-опалювальні парові котельні, в яких крім виробничого навантаження присутнє опалювальне.

Парові котли  призначені для отримання пари  (як правило, водяної) за рахунок теплоти, отриманої при згорянні палива, теплоти  відхідних газів і теплоти  конденсату (котли конденсатного типу).

Теплові мережі виконуються двотрубними, оскільки подаючі трубопроводи призначені для подачі гарячої водяної пари від теплових джерел до систем тепловикористання та зворотних трубопроводів для повернення конденсату до теплових джерел для повторного підігріву [1].

Тема даної  роботи є досить актуальною, оскільки сьогодні активно проводиться програма енергозбереження. Енергоресурси дорожчають, для їх економії потрібно застосовувати  якісне, економне обладнання. Робота пов’язана  з впровадженням ефективних технологій вироблення та споживання теплової енергії в виробничо-опалювальних котельнях.

Метою роботи є модернізація теплової схеми котельні з метою  підвищення ефективності її роботи та енергозбереження.

Завданням є провести аналіз роботи котельні за існуючою тепловою схемою, розглянути кілька варіантів модернізації для досягнення зазначеної мети, побудувати математичну модель для розрахунку теплової схеми за оптимальним варіантом модернізації та порівняти техніко-економічні показники котельні до і після модернізації.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА  РОБОТИ ПАРОВОЇ КОТЕЛЬНІ ЗА ІСНУЮЧОЮ ТЕПЛОВОЮ СХЕМОЮ

 

1.1 Обгрунтування  початкових даних

 

Котельня, яка розглядається в даній роботі, працює для забезпечення парою комунального підприємства, опалення приміщень та гарячого водопостачання.

У котельні встановлені нагрівачі  технологічної води, пара на які  подається через РОУ (редукційні охолоджувальні  установки) з котла. Пара виробляється котлами  Е 1/9 (5 робочих і 1 резервний), які працюють на природному газі.

Пара також відбирається на власні потреби котельні. Теплота продувальної води, пари вторинного скипання якої відділяються в РПБ (розширнику безперервної продувки), використовується для підігріву додаткової хімочищеної води за допомогою ОПВ (охолодника продувальної води). Зниження жорсткості води виконується на ХВО. Хімочищена вода підігрівається в ОПВ та надходить в деаератор. Зливний конденсат з ОПВ має температуру 40 ^{oC [2].}

^{Температурний графік котельні на ГВП складає 55/15oC, на опалення – 90/70 oC. Температура додаткової води становить: в опалювальний період - 10 oC; в середньоопалювальний - 15 oC; в міжопалювальний - 20 oC.}

Принципова  теплова схема парової котельні показана на рисунку 1.1.

 

 

Рисунок 1.1 – Теплова схема парової котельні

 

Котельня виробляє насичену пару із вказаними на рисунку параметрами, яка транспортується до пральні. Конденсат відпрацьованої пари надходить до деаератора в кількості 40 % з температурою 50 ^оС. На технологічного споживача надходить 3 т пари. Сумарна потужність систем опалення і гарячого водопостачання становить 1,81 МВт. 70 % від сумарної потужності приходиться на підігрівник води в системі опалення, конденсат з якого повертається в кількості 30% з температурою 70 ^оС. 30 % від сумарної потужності приходиться на підігрівник води в системі гарячого водопостачання, конденсат з якого повертається з температурою 15 ^оС в кількості 30 %.

 

1.2 Розрахунок існуючої теплової схеми парової котельні

 

Початкові дані:

− витрата пари на промисловий споживач D_пс = 0,83 кг/с;

− теплова потужність підігрівника системи опалення

а) в опалювальний період року Q_оп  = 1267 кВт;

б) в середньо опалювальному режимі Q_оп  = 633,5 кВт;

− теплова потужність підігрівника системи ГВП Q_гвп  = 543 кВт;

− тиск в РОУ Р_роу = 5 бар;

− ККД охолодника продувальної води η_опв = 98 %;

− ККД котла η_к = 88 %.

 

За допомогою  таблиць теплофізичних властивостей води і водяної пари визначаємо ентальпії води, пари і конденсату [3]:

− пара за котлом h_о = 2774 кДж/кг;

− котлова вода (Р_кв = 1,1 МПа) h_кв = 781 кДж/кг;

− живильна вода (t_жв = 104^оС) h_жв = 436 кДж/кг;

− насичена пара після РОУ (Р = 5 бар) h_сп = h_д = h_гвп  = h_оп = 2749 кДж/кг;

− насичена пара з РБП (Р = 0,95 бар) h΄΄_рбп = 2776 кДж/кг;

− конденсат з РБП (Р = 0,95 бар) h΄_рбп = 753 кДж/кг;

− зливний конденсат з ОПВ (t_зл = 40^оС) h_зл = 168 кДж/кг;

− конденсат з промислового споживача (t_пс = 50^оС) h_кпс = 209 кДж/кг;

− конденсат з РОУ (Р = 5 бар) h_кроу  = 640 кДж/кг;

− конденсат від підігрівника води на ГВП (t = 15^оС) h_кгвп  = 63 кДж/кг;

− конденсат від підігрівника води на опалення (t = 70^оС) h_коп  = 293 кДж/кг.

 

Потужність  промислового споживача

 

Q_кпс=D_кпс∙[(h_пс-h_кпс)+(1-α_кпс)∙(h_кпс-h_дв)] [кВт].                        (1.1)

 

Витрата конденсату, що повертається від промислового споживача

 

G_кпс= D_кпс∙α_кпс [кг/с].                                          (1.2)

 

Витрата пари на підігрівник води на ГВП

 

D_гвп=Q_гвп/[(h_гвп-h_кгвп)+(1-α_кгвп)∙(h_кгвп-h_дв)] [кг/с].                    (1.3)

 

 

Витрата конденсату, що повертається від підігрівника води на ГВП

 

G_кгвп= D_кгвп∙α_кгвп [кг/с].                                          (1.4)

 

Витрата пари на підігрівник води на опалення

 

D_оп=Q_оп/[(h_оп-h_коп)+(1-α_коп)∙(h_коп-h_дв)] [кг/с].                          (1.5)

 

Витрата конденсату, що повертається від підігрівника води на опалення

 

G_коп= D_коп∙α_коп [кг/с].                                              (1.6)

 

Витрата охолодної води на одиницю гострої пари РОУ

 

g=(h₀-h_пс) /[(h_кроу-h_жв)+φ∙(h_пс-h_кроу)] ,                                    (1.7)

де φ – частка живильної води, що в РОУ перетворюється на пару.

 

Витрата пари на РОУ

 

D_роу=( D_пс + D_оп + D_гвп + D_д)/(1+φ∙g) [кг/с],                            (1.8)

де D_д – витрата пари на заживлення деаератора, кг/с.

 

Витрата води на РОУ

 

 [кг/с].                                               (1.9)

 

Витрата конденсату з РОУ

 

 [кг/с].                                              (1.10)

 

Витрата пари з котла

 

 [кг/с].                                (1.11)

 

Витрата пари на РБП

 

D_рбп=D₀∙p∙(h_кв-h^’_рбп)/(h^’’_рбп- h^’_рбп ) [кг/с],                          (1.12)

де D₀ – паровидатність котельні, кг/с;

p – частка безперервної продувки;

 

Витрата води на РБП

 

 [кг/с].                                           (1.13)

 

Витрата живильної  води

 

 [кг/с],                                  (1.14)

де α_вп  – частка води, що витрачається на власні потреби. α_вп = 2 %.