Расчет тепловой схемы промышленной котельной

Содержание

 

Задание…………………………………………………………………………….……3

1.Расчет дроссельного клапана……………………………………………………….5

2.Расчет пароводяного подогревателя свежей воды………………………………...5

3.Расчет расширителя продувки……………………………………………………....6

4.Расчет подогревателя для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения……………………………………………………………………….…7

     5.Расчет конденсатного бака……………………………………………………..……8

 

6.Расчет деаэратора…………………………………………………………………….8

7.Система уравнений, описывающую тепловую схему котельной………………..10

Выводы………………………………………………………………………………....11

Литература…………………………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

Цель расчёта- найти суммарную паропроизводительность котельной D, выбрать типоразмер и число котлоагрегатов, на основе нижеприведённых исходных данных.

 

Таблица №1

 

 

 

 

 

 
   

Рис.1Расчётная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

Условные  обозначения, принятые при расчете элементов тепловой схемы

D_техн, D_i, D_р – расход пара на технологические нужды, в линии, из сепаратора, кг/с.

Р_i, Р_д, Р_р, - давление среды в линии, сепараторе продувки, деаэраторе, МПа.

t_i, t_к, t_св – температура среды в линии, конденсата, сырой воды, ºС.

W_i, W_др – расход воды в линии, дренаже, кг/с.

D – суммарный расход пара  на технологические нужды и  подогреватели, кг/с.

t^*, t^** - температура рабочей среды до и после рассчитываемого элемента, ºС.

h^*, h^** - энтальпия рабочей среды перед и после рассчитываемого элемента, кДж/кг.

α_пр – потери котловой воды с непрерывной продувкой котлов (в долях от D).

α_ут – потери пара и конденсата с утечками (в долях от D).

Х₁, Х₂ – степень сухости пара на выходе из котла, сепаратора непрерывной продувки.

m_i – количество возвращаемого конденсата от технологических потребителей (в долях от D_техн).

Расчет ведется методом составления  систем уравнений тепловых и материальных балансов отдельных элементов тепловой схемы и их совместных решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет дроссельного клапана

  Рис.2 Расчётная схема дроссельного клапана

 

Рис.3 Процесс дросселирования

 

 

2. Расчет пароводяного подогревателя свежей воды

 

В пароводяных подогревателях теплоносителем является греющий пар. Рабочее тело (вода) нагревается  за счет конденсации пара. В зависимости  от назначения подогревателя, разность температур между теплоносителем на выходе из элемента и рабочим телом  за ним (температурный напор) может быть принята в расчете в пределах 3-5 ºС.  В расчете примем, что нагрев воды осуществляется без переохлаждения конденсата греющего пара.

Температуру на выходе из подогревателя  примем равной 100°С.  Потери в окружающую среду учитываем при помощи коэффициента η=0,96. Значение этого коэффициента примем и для всего остального теплового оборудования котельной.

 

 

Рис.4 Расчётная схема подогревателя сырой воды

 

Тепловой  баланс подогревателя:

 

Учитывая исходные  данные и рис. 1, перепишем уравнение теплового баланса в виде

или

 

   (1)

 

 

                                            

3. Расчет расширителя продувки

 

Непрерывная продувка парогенераторов  и испарительных установок осуществляется для вывода избыточного количества солей и стабилизации солесодержания котловой воды, обеспечивающих заданную чистоту пара. Величина продувки ограничена ''Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей'' минимальными потерями тепла и котловой воды и  определяется термохимическим расчетом парогенерирующей установки.

Расширитель непрерывной  продувки применяется для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной  водой. Перед входом в расширитель  продувочная вода проходит через  редуктор (дроссель) и в расширитель  поступает пароводяная смесь, которая  разделяется в нем на относительно чистый пар, отводимый в деаэратор  или один из теплообменников тепловой схемы, и воду, с которой выводятся  примеси, удаляемые из парогенерирующей установки с продувочной водой.

Энтальпия пара и воды на выходе из расширителя соответствует  состоянию насыщения при давлении в расширителе. Расширитель работает при давлении в деаэраторе, т.е. Рр=0,12МПа,

 

 

 

 

Рис.5 Расчётная схема расширителя продувки

 

 

 

 

 

 

Уравнение теплового  баланса:

 

Уравнение материального  баланса:

_{Энтальпия влажного пара в расширителе  определяется по заданной степени сухости  пара:}

 

определяются соответственно по давлению в расширителе и барабане парогенератора.

 

С  учётом известных данных и вышеизложенного  получаем  следующие уравнения:

                                                   (2)

                                     (3)

 

4. Расчет подогревателя для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

                               Рис.6 Расчетная схема подогревателя сетевой воды

 

Уравнение теплового  баланса для подогревателя  теалоносителя на нужды отопления, вентиляции и ГВС:

.

С учетом известных  данных получаем:

.                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет конденсатного бака

 

Возврат конденсата от технологических  потребителей позволяет снизить  расход топлива и повысить качество питательной воды котлоагрегатов.

 

 

 

Рис.7 Расчетная схема конденсатного бака

 

Давление  в конденсатном баке равно 0,12МПа.

Уравнение теплового баланса:

 

Уравнение материального  баланса:

 

С учетом известных  данных получаем уравнения:

 

              

;                   (4)                                      

                        

.                                       (5)

 

 

 

 

6. Расчет деаэратора

 

Деаэрационно-питательная установка является одним из наиболее ответственных элементов паротурбинной электростанции или промышленной котельной. Она должна располагать резервом и обеспечивать бесперебойную подачу воды в парогенераторы на всех режимах их работы. Питательная установка состоит из деаэраторных колонок, баков питательной воды, питательных насосов и системы трубопроводов. Термическая деаэрация воды является основным методом борьбы с внутренней коррозией теплосилового оборудования и трубопроводов. В термическом деаэраторе вода нагревается до кипения, в результате чего растворимость коррозионно-агрессивных и инертных газов (О2, СО2 и др.) в жидкости становится равной нулю и они выделяются из воды, удаляясь вместе с выпаром деаэратора. В атмосферных деаэраторах (р=0,12 МПа) температура деаэрированной воды на выходе из аппарата 104,9°С.