Производственно-отопительная котельная установка с паровым котлом … и водяным экономайзером

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального 
образования

«Нижегородский  государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ) 

Институт  инженерно – экологических систем и сооружений

Кафедра теплогазоснабжения

 
 
 
 
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Теплогенерирующие установки»

по теме «Производственно-отопительная котельная установка 
с паровым котлом … и водяным экономайзером»

часть 1 «Теплогенератор»

 
 

Выполнил                                 

студент гр. 7/07-2                                                                                                                          А.В. Штрынова  

Руководитель                                      Е.В. Лощилова 

Нижний Новгород – 2010

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ

1. Тепловые потоки теплогенерирующей установки (ТГУ):
1. Расход пара на технологию: 14,5 т/ч;
2. Максимальный расход теплоты на отопление и вентиляцию:10  ГДж/ч;
3. Среднечасовой расход теплоты за сутки на горячее водоснабжение: 
   5 ГДж/ч;
2. Местоположение ТГУ: г. Сыктывкар;
3. Располагаемый источник тепловой энергии:
1. Органическое топливо: Мазут сернистый: марки М 100;
2. Нетрадиционные источники: нет;
4. Тип теплогенератора: ДКВр – 6,5 - 13;
5. Параметры вырабатываемого и возвращаемого в ТГУ теплоносителя:
1. Пар (насыщенный) р = 1,4 МПа, t = 194,1°С; х=0,99
2. Вода (питательная) t = 100°С;
3. Воздух для горения t=30°С
4. Конденсат от технологических потребителей: количество 80%, температура 75°С;

 
 

 

ВВЕДЕНИЕ

     Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей, а также обеспечение минимальных затрат металла и средств на изготовление, монтаж и эксплуатацию котельного агрегата и не вызывающих излишних расходов на строительную часть  котельной установки.

     Теплогенерирующим агрегатом называют совокупность устройств  и механизмов для производства тепловой энергии в виде пара или горячей воды.

     В данной курсовой работе представлен  тепловой расчет парового котельного агрегата (КА) марки. Котельный агрегат - это устройство для преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию пара или нагретой жидкости (воды), состоящее из топки и нескольких теплообменников.

     Тепловой  расчет КА может быть конструктивным и поверочным. В данной работе выполняется смешанный поверочно-конструктивный расчет:

      1) поверочный расчет теплогенератора ДКВр-6,5-13 , работающего на органическом топливе – мазут сернистый марки М:100 

     2) конструктивный расчет водяного экономайзера системы ВТИ (чугунного, некипящего типа)

     В поверочном тепловом расчете по принятым конструкции и размерам КА для  заданных нагрузок и вида топлива определяется температура воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между отдельными поверхностями нагрева, а также КПД котлоагрегата, расход топлива, расход и скорости воздуха и дымовых газов.

     Поверочный  расчет производят для оценки показателей  экономичности и надежности агрегата при работе на заданном топливе, выявления  необходимых реконструктивных мероприятий, выбора вспомогательного оборудования и получение исходных данных для проведения таких расчетов, как аэродинамического, гидравлического и др.

     Конструктивный  расчёт экономайзера (воздухоподогревателя) выполняется с целью определения  его конструкции и размеров.

 

1 Характеристика  рабочих тел котельной  установки

     Котельная установка (КУ) – это комплекс зданий и сооружений, предназначенный для размещения одного или нескольких котельных агрегатов и вспомогательного технологического оборудования для выработки теплоты в целях теплоснабжения.

     В данной курсовой работе рассчитывается паровой теплогенератор типа ДКВр-6,5-13  с номинальной паропроизводительностью  Д = 6,5 т/ч.

     Роль  рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.

     В соответствии с заданием выбираем основные расчетные параметры топлива. Располагаемый  источник тепловой энергии: мазут сернистый  М100,условная вязкость ВУ при 80 °С не более 16,массовая доля серы не более 2,5%.

     Характеристики  мазута сернистого М100:

1. Плотность при  20°С не более   1,015

2. Вязкость условная  не более, °ВУ, при 80°С   16

3. Вязкость кинематическая, сСт, не более, при  80°С    118

4. Температура  вспышки, °С, не ниже в открытом  тигле   110

5. Температура  застывания, °С, не выше  25

6. То же для  мазута из высокопарафинистых  нефтей  42

7. Зольность, %, не  более  0,14

8. Содержание  механическихпримесей, %, не более   1,5

9. Содержание  влаги, %, не более 1,5

10. Содержание  серы, %, не более  2,0

11. Теплота сгорания  Q^с_н ,мДж/кг (ккал/кг)   40,40 (9650)

12. Средние значения  Q^c_т ,мДж/кг (ккал/кг)  41,22 (9845)

13.Средний элементарный  состав: %,

           S^c_об  2,0

           С^с     83,8

           Н^с     11,2

           О^с + N^c 1,0

14. Объем воздуха  (при l=1) V_о ,м³/кг   10,45

15. Объем дымовых газов:

          V^o_RO2   1,57

          V^o_N2     8,25

          V^o_H2O    1,45

          V^o_Г       10,28

16. Углерод С_p =83,8 %

      Сера S _op+k - 1,4%

      Водопровод Н^р -11,2%

      Кислород О^Р + Азот N^P -0,5%

      Р не более 2%. Sp = 1,07%;  W^P=3,0;  A^P=0,01%;

      Теплота сгорания мазута Q^p_н =39,73 мДж/кг

      

2 Определение тепловой мощности котельной установки 
и выбор количества устанавливаемых котлоагрегатов

     Данная  котельная предназначена для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения [2, п.1.4]. По виду энергоносителя и схеме его подачи потребителю КУ относится к отпускающим пар с возвратом конденсата и горячую воду по закрытой схеме теплоснабжения.

     В данной курсовой работе принимаем, что  потребители теплоты относятся  к первой категории, т.е. для них  не допускается временное нарушение  теплоснабжения. Соответственно данная производственно-отопительная котельная  установка по надёжности отпуска теплоты также относится к первой категории [2, п.1.12].

     Расход  теплоты на отопление и вентиляцию при максимально-зимнем режиме cоставляет:  Q_ОV = 10 ГДж/ч = 2,78 МВт (по заданию)

     Расход  теплоты на горячее водоснабжение  (по заданию):

     

 5 ГДж/ч = 1,38 МВт; 1,38 = 1,104 МВт

     Расход  теплоты на технологические нужды  определяем по формуле:

где Д_тех =14,5 т/ч=4,02 кг/с – расход пара на технологию (по заданию); h_нп– энтальпия насыщенного пара, вырабатываемого котлоагрегатом, МДж/кг; h_ив – энтальпия исходной воды, МДж/кг. Определяется по формуле для зимнего и летнего периодов:

где с_в=4,1868 кДж/(кг°С) – теплоёмкость воды; t_к – температура возвращаемого конденсата (по заданию);  k – доля конденсата возвращаемого от технологического потребителя (по заданию); t_доб – температура холодной добавочной воды: в зимний период: t_доб=5°С; в летний - t_доб=15°С.

     

кДж/кг = 0,255 МДж/кг

     

 кДж/кг =0,263 МДж/кг

     Энтальпия насыщенного пара вырабатываемого котлом определяется по формуле:

где = 826 кДж/кг – энтальпия кипящей воды при абсолютном давлении в барабане котла  
(1,4 МПа) [11, табл. 3.1, С.47]; r = 1963 кДж/кг - скрытая теплота парообразования [11, табл. 3.1, С.47]; x = 0,98-0,99 – степень сухости пара. В расчётах принимаем x = 0,99.

     

 кДж/кг = 2,769 МДж/кг

     

 МВт

     

 МВт

     Согласно [2, п. 1.13] тепловая мощность котельной установки определяется для трёх режимов работы:

     1) максимально-зимний:

     

k·(Q_ОV+ + ) =0,7·(2,8 + 1,38 + 10,1) = 9,9 МВт

где k – коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной, а также потери теплоты в пароводяном цикле котельной установки и в тепловых сетях.

     Тепловая  мощность, потребляемая КУ на собственные нужды, зависит от её типа и вида топлива, а также от типа системы теплоснабжения. Она расходуется на подогрев воды перед установкой химической очистки, деаэрацию воды, подогрев мазута, обдувку и очистку поверхностей нагрева и др. Расход теплоты на собственные нужды котельной установки принимается в пределах 9-15 % от внешнего суммарного расхода теплоты на отопление, вентиляцию, ГВС и технологические нужды. Потери в цикле котельной установки и в тепловых сетях (принимаем в размере 3% от суммарной тепловой мощности КУ. 

     2) наиболее холодный месяц:

где t_в.р.– усредненная расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая согласно [3, п.7.4] для производственных зданий 16°С; = -36°С – расчётная температура для проектирования отопления и вентиляции равная температуре наиболее холодной пятидневки (К_об = 0,92) [1,табл.1, графа 5]; = -15,6°С – расчётная температура наиболее холодного месяца [1, табл.3].

     

 МВт

     3) для летнего режима:

     

0,7·(10,07+1,104) = 7,82 МВт 

     Количество  котлоагрегатов должно выбираться по максимальному расходу теплоты с тем, чтобы согласно [3, п.5.4] при авариях (отказах) на источнике теплоты на его выходных коллекторах в течение всего ремонтно-восстановительного периода должны обеспечиваться: подача 100% необходимой теплоты потребителям 1 категории (если иные режимы не предусмотрены договором); подача теплоты на отопление и вентиляцию жилищно-коммунальным и промышленным потребителям 2 и 3 категорий в размерах, указанных в таблице [3, п.6.33, табл.2]; заданный потребителем аварийный режим расхода пара и технологической горячей воды; заданный потребителем аварийный тепловой режим работы неотключаемых вентиляционных систем; среднесуточный расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение (при невозможности его отключения).