Тепловой расчет котельной

        Для максимально-зимнего режима по формуле:

                                     , кг/с                                                                   (8)

h-  энтальпия пара при Р на технологические нужды предприятия, кДж/кг,

при       h = 2802 кДж/кг

 – температура конденсата, возвращаемого в котельную ;

 – доля расхода теплоты  на собственные нужды котельной  ;

  – коэффициент, характеризующий  потери в тепловых сетях  .

 

Для максимально-зимнего  режима:

      ,      D = 6,48т/ч

 

        Для минимально-летнего  режима (при отсутствии расхода  теплоты на отопление и вентиляцию):

         ,  D = 3,96 т/ч

 

           Число котельных агрегатов должно быть не менее двух, учитывая плановые ремонты котлоагрегатов и возможность аварийной остановки отдельного агрегата.

 

Выбор типа котла.

 

           Для нахождения некоторых необходимых данных в дальнейшем расчете тепловой схемы выбираю тип котла, ориентируясь на рассчитанные данные производительности котельной.

      Выбираю котлы  типа КЕ-6,5-14С (2 шт.) и КЕ-4-14С (2 шт.) изготавливаемые Бийским котельным заводом, предназначенный для слоевого сжигания твердого топлива (мет. ук. таблица 4.2).

Характеристики котла:

Давление пара на выходе из котла, кгс/см², (МПа)  14 (1,4)

Паропроизводительность, т/ч                                     6,5 (4)

Температура питательной воды, °С                           100

Температура сухого насыщенного пара, °С              225

Тип топочного устройства                                          ТЛМЗ

 

3. Определение расходов пара.

 

3.1. Расход пара производственными  потребителями теплоты

(по максимально-зимнему режиму)

         Расход пара на технологические нужды

                                , т/с                                                                      (9)

где  - возврат конденсата, табл. 2.1 ,

- энтальпия  вырабатываемого  пара при Р в котлоагрегете,  кДж/кг;

 h = 2800 кДж/кг

 _-  энтальпия возвращаемого конденсата_, кДж/кг _,

                

        Расход пара на отопление и вентиляцию производственных, административных, жилых и культурно-бытовых зданий:

 

                             , т/с                                                                         (10)

 

         Суммарный расход пара для производственных потребителей теплоты с учетом потерь в тепловых сетях

                                       , т/с                                                                       (11)

 

3.2.Расход пара и воды  теплофикационной установки

 

        Установка состоит из подогревателя сетевой воды, охладителя конденсата и тепловых сетей.

Температура обратной сетевой воды t^/_сет = 70⁰ С ,

температура прямой воды t^//_сет = 150⁰ С ,

температура сетевой воды после  охладителя конденсата принимаем t = 75⁰ С.

         Количество сетевой воды, циркулирующей в системе отопления производственных зданий (закрытая система):

                                 ,   т/с                                                                 (12)

       Расход греющего пара на теплофикацию установки

                                  ,  т/с                                                                (13)

h – энтальпия греющего пара , кДж/кг

h- коэффициент, учитывающий потери подогревателя в окружающую среду,

 h= 0,98

      

     

 

 

 

 

 

3.  Расход пара на горячее водоснабжение

 

Максимальный часовой расход пара на горячее водоснабжение:

                            ,  т/с                                                                    (14)

где   h – энтальпия греющего пара при , кДж/кг

t_к  - температура конденсата при давлении насыщения, ⁰С;

h- коэффициент, учитывающий тепловые потери подогревателя в окружающую среду,

                    

 

4.  Расход пара и воды на водоочистку

 

          Безвозвратная потеря конденсата складывается из потерь производственного конденсата и потерь на продувку котлов ( Р = 4% от D_max).

 Подпитка сети составляет 2% от количества сетевой воды, т.е.  G_подп.= 0,02 G_с.в..

С учетом коэффициента запаса, равного 1,2, производительность установки для  водоочистки:

 

  , т/с                                                             (14)

Расход пара на смесительный подогреватель сырой  воды

                               ,  т/с                                                                               (15)

 

     

 

3.5. Расход пара на деаэратор питательной воды

             B деаэратор направляются следующие потоки воды:

1. После химводоочистки G_х.о.. при t = 20⁰ С.

2. Производственный конденсат  0,04* D_т.н при t_к = 70⁰ С.

3. Конденсат пара после охладителя D_О.В. при   t_к^// = 70⁰ С.

4. Конденсат пара, подаваемого в бойлер горячего водоснабжения,

Dг.в. при t_к = 80⁰ С.

 

       Средняя температура водяных потоков, входящих в деаэратор

                                         , ⁰ С                                                                                            (16)

 

      Потребный расход пара для подогрева в деаэраторе до 104⁰ С:

                                          ,  т/с                                                                    (17)

 

где SD – суммарный расход воды на деаэратор

 

 

 

h = 0,97 – к.п.д. деаэратора

 

            Проверяем правильность выбора паропроизводительности котельной.

       Суммарный расход пара для внешних потребителей теплоты:

                                          ,  т/с                                                            (18)

        Суммарный расход пара на собственные нужды котельной:

                                              ,  т/с                                                                        (19)

 

          Максимальная паропроизводительность котельной с учетом внутренних потерь:

                                            , т/с                                                                       (20)

 

или     D_max = 1,98 кг/с или 7,92 т/ч

  Расхождение с величиной D_max , принятой по предварительному расчету не превышает 0,5%.

,

Следовательно уточнение расчета  не требуется

 

 

4. Определение расхода топлива

 

             В котлоагрегатах малой производительности до 50 т/ч потерями тепла с продувочной водой можно пренебречь, тогда расход топлива при условии, что , равен:

                                             ,  кг/с                                                                         (21)

 

D – паропроизводительность котельной установки, кг/с

h -  энтальпия пара при Р котельной установки,

h_п.в – энтальпия питательной воды. кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет топки

 

5.1 Выбор топочного устройства  зависти от производительности  котла, физико-химических свойств  топлива и ряда технико-экономических  условий.

 

   Выбираем топку с забрасывателем на неподвижный слой (прил.2, 3)

Тепловое напряжение объема топки:

                                     ,                                                                                    (22)

где  В – условный расход топлива, кг/с

– низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

V_T – объем топки

- тепловое напряжение объема топки из прил.3

     Из формулы (22) определяем  объем топки:

                                

 

Тепловое напряжение зеркала горения:

                                     ,                                                                                    (23)                                                                     

из приложения 3

 

              Из формулы (23) находим площадь  зеркала горения :

          

Высота топки :  

 

Из прил.6 выбираем колосниковую решетку  ЗП – РПК  типоразмер 2-2200/2135.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Описание принципиальной тепловой  схемы паровой

производственно-отопительной котельной.

 

        При расчете тепловой схемы паровой котельной определяются расходы пара и воды для всех потребителей, выясняются утечки воды и пара и рассчитывается необходимая производительность химводоочистки. По результатам расчета тепловой схемы выбирается тип и количество котлоагрегатов и других теплообменников, а также насосов, устанавливаются величины потоков пара и воды, протекающих по трубопроводам, и их диаметры.

      На рис.1 дана принципиальная тепловая схема паровой производственно-отопительной котельной, предназначенной для снабжения  паром и горячей водой производственно-технологических нужд предприятия и систем отопления, вентиляции и бытового водоснабжения. В котлоагрегате КА вырабатывается насыщенный пар, который по трубопроводу поступает на производство и через редукционный клапан после дросселирования  в пароводяные подогреватели (ПГВ и СП). СП и ПГВ предназначены: один для подогрева горячей воды на отопление, второй – на горячее бытовое водоснабжение. СП монтируются в виде блоков из двух теплообменников – основного (СП) и установленного под ним охладителя конденсата (ОК). назначение охладителя конденсата – снижение температуры конденсата греющего пара перед поступлением его в деаэратор (Д). При использовании в котельных деаэраторов атмосферного типа, в которых температура насыщения воды около 100⁰С, температура поступающего конденсата должна быть ниже температуры кипения воды в деаэраторе, так как последний одновременно является сборным баком питательной воды.

        Для удаления газов из питательной воды она подогревается в деаэраторе до температуры кипения паром низкого давления, который поступает из коллектора. Вместе с газами из воды уходит некоторое количество пара. Несмотря на химводоочистку, в питательной воде остается некоторое количество солей. Для поддержания внутри парового котла допустимого солесодержания со стороны водяного объема и во избежание накипеобразования на стенках труб и других поверхностях нагрева производится непрерывная и периодическая продувка водотрубных котлов. Непрерывная продувка паровых котлов производится из той части котла, где предполагается наибольшее выпадение солей из питательной воды при переходе жидкости в пар. При продувке из котла уходит горячая вода с температурой насыщения, зависящей от внутрикотлового давления (например, при р = 2 МПа    t = 211⁰С). количество выдуваемой внутрикотловой воды составляет 2,…,5% паропроизводительности котла. Для использования тепла воды непрерывной продувки в тепловой схеме предусмотрен расширитель непрерывной продувки (РНП). Он представляет собой емкость, размеры которой подобраны таким образом, что поступающая сюда горячая вода вскипает и частично превращается в пар, отводимый в коллектор пара низкого давления. Остающаяся вода с температурой около 100⁰С используется на рассматриваемой схеме в подогревателе сырой воды (ПСВ 1 и ПСВ 2) из водопровода.

        Неизбежные  утечки конденсата и неполный  возврат его в котельную из  систем теплоснабжения восполняется  очищенной водой, для чего в  котельной предусмотрена установка  химводоочистки (ОФ и КФ). Для подачи  воды в котел установлен питательный  насос (ПН) с электроприводом.  Неизбежные утечки воды, даже  в закрытой теплосети, восполняются  подпиточным насосом (ППН) водой  из деаэратора.

 

Заключение:

 

В результате выполненной работы были получены следующие результаты:

Производительность котельной D = 3,6 кг/с  обеспечивает нужды потребителей по заданию.

Котлоагрегат – паровой котел  марки: КЕ-20-14С (2 шт.) и КЕ-4-14С (2 шт.)

Условный расход топлива В = 0,296кг/с

Произведен расчет топки, выбрано  топочное устройство и определены основные размеры:

V_T =  24,7 м³ - объем топки.    Высота топки :  H  = 3,6 м .

 

 

 

     Список использованных источников.

 

1. Теплотехника:  Расчет принципиальной тепловой схемы промышленно-отопительной котельной. Методические указания к выполнению курсовой работы. – Красноярск : СТИ. 1991.- 40с.
2. Тепловые нагрузки лесопильно-деревообрабатывающих производств: Методические указания к выполнению курсовой работы. – Красноярск :  КГТА, 1996, - 32с.
3. Мелешко А.В., Теплотехника. Часть 1 – техническая термодинамика: Учебное пособие. – Красноярск : СибГТУ. 2000. –78 с.
4. Брдлик П.М., Морозов А.В., Семенов Ю.П., Теплотехника и теплоснабжение предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности :  Учебник для вузов. – М. «Лесная промышленность», 1988.-456 с.