Паровая котельная паропроизводительностью 175 т/ч

Титульник.docx

Федеральное агенство по образованию и науке Российской Федерации
ГОУ ВПО «Ижевский Государственный Технический университет»
Кафедра «Теплоэнергетика»
Курсовая работа по дисциплине Источники теплоснабжения на тему:
«Паровая котельная паропроизводительностью 175 тч в г.Владивосток»

Шаблон.docx

Задание на выполнение курсового проекта по дисциплине «Источники теплоснабжения»
Максимальный часовой расход тч (ГДжчас)
Средний наиболее холодного месяца
Отопительный период 196 суток из них нерабочих 56
Работа цех А 1смены с выходнымибез выходных
Работа цех Б 3смены с выходнымибез выходных
Расход тепла на дежурное отопление 45%

Курсач.docx

Исходные данные для выполнения проекта
Расчет тепловых нагрузок
Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения.
Подбор оборудования на основании тепловой схемы производственно-отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения.
НИРС «Расчет труб на растяжение и критическая скорость движения жидкости по трубопроводу при которой происходит потеря устойчивости»
Приложение с документами к подобранному оборудованию
Климатические характеристики г.Владивосток
температура наиболее холодной пятидневки
средняя температура наиболее холодного месяца
средняя температура отопительного периода;
температура точки излома отопительного графика
(определяем по построенному температурному графику)
продолжительность отопительного периода: 196 суток
Данные получены из СНиП 23-01-99 Строительная климатология
Тепловые нагрузки котельной:
расходы теплоты на отопление горячее водоснабжение района г.Владивосток;
расход теплоты на технологические нужды отопление и вентиляция цехов
Параметры теплоносителя:
для коммунально-бытовых потребителей – температурный график работы тепловых сетей 150-70
для технологических потребителей пара – давление пара насыщенного
Параметры исходной воды:
Исходная вода берется из Амурского залива сухой остаток -
(Роддатис К.Ф. «Справочник по котельным установкам малой производительности». Энергоатомиздат. Страница .351)
Основные потребители:
Давление пара - 8 бар
Максимальный часовой расход пара 175 тч
Возврат конденсата - 70%
Температура конденсата - 85
Цех работает в 1 смену с выходными
Максимальный часовой расход пара 109 тч
Цех работает в 3 смены без выходных
Давление пара - 3 бар
Максимальный часовой расход пара в максимально-зимний режим 43 тч
Возврат конденсата - 90%
Температура конденсата - 50
Расход тепла на дежурное отопление – 45%
Максимальный часовой расход пара в максимально-зимний режим 52 тч
Цех работает в 3 смены без выходнх
Максимальный часовой расход пара в максимально-зимний режим 37 тч
Максимальный часовой расход пара в максимально-зимний режим 225 тч
Отопление микрорайона города:
Нагрузка 185 ГДжчас в максимально-зимний режим
ГВС микрорайона города:
Нагрузка 46 ГДжчас в максимально-зимний режим
Технология цехов А и Б
Расход пара на технологию цехов не зависит от времени года и является постоянным
Часовая нагрузка пара цехов А и В вычисляется по формуле:
где – часовой расход пара тч;
- энтальпия пара при 8 бар ГДжт
– теплоемкость конденсата ГДжт·
Годовая нагрузка пара цехов А и В вычисляется по формуле:
где – часовая нагрузка ГДжч;
– число рабочих дней
Суммарная годовая нагрузка =
Где z - отопительный период
– температура в помещении
Найдем среднечасовой расход пара:
Отопление микрорайона г.Владивосток
ГВС микрорайона города
В максимально-зимний режим и средний наиболее холодного месяца
Годовая ГВС нагрузка
По нагрузкам определим основное устанавливаемое оборудование
котельная пароводогрейная но т.к. этот проект курсовой то ее условно примем паровой
Результаты расчетов сводим в следующие таблицы:
Расчетная температура наружного воздуха. °С
Параметры технологического пара давление. МПа
Технологическая нагрузка. кгс (с учетом отопления цехов и вентиляции)
Режим максимального потребления Dтех
Доля возвращаемого конденсата от технологического потребителя. %
Температура конденсата от технологического потребителя °С
Отопительная нагрузка МВт
Нагрузка ГВС(зима) МВт
Солесодержание исходной воды мгкг
Температура °С и энтальпия сетевой воды в трубопроводе
Энтальпия насыщенного пара при кДжкг при давлении Мпа
технологического конденсата
питательной воды(t=90°С)
воды в деаэраторе(t=100°С)
исходной воды(t=5°С)
насыщенной воды(P=015МПа)
котловой воды(P=14МПа)
Расход технологического конденсата с производства кгс
Потери технологического конденсата кгс
Нагрузка ГВС(лето) МВт
Общая нагрузка отопления вентиляции и ГВС МВт
Расход пара на сетевые подогреватели кгс
Общий расход пара на внешние потребители теплоты кгс
Потери пара в тепловой схеме кгс
Расход пара на собственные нужды ТГУ кгс
Расход сетевой воды кгс
Общий расход сетевой воды кгс
Расход воды на подпитку тепловых сетей кгс
Паропроизводительность ТГУ P=08 МПа кгс
Сумма потерь пара конденсатора и сетевой воды(без учета воды с выпаром и водой из сепаратора непрерывной продувки) кгс
Доля потерь теплоносителя
Солесодержание воды мгкг
Химобработанной котловой
Расход питательной воды на РОУ кгс
Паропроизводительность ТГУ (P=14 Мпа) кгс
Расход продувочной воды кгc
Расход пара(P=015 Мпа) из сепаратора непрерывной продувки кгс
Расход воды из сепаратора непрерывной продувки кгс
Расход воды из деаэратора кгс
Расход выпара из деаэратора кгс
Суммарные потери пара и конденсата кгс
Расход пара на подогреватель исходной воды ТN2 кгс
Температура исходной воды после подогревателя Т N1(СНП) °C
Температура воды на входе в TN4 (на выходе из Т3) °С
Расход пара на подогреватель ТN3 кгс
Температура химобработанной воды после подогревателя TN4
Расход пара на деаэрацию кгс
Расчетный расход пара на собственные нужды кгс
Расчетная паропроизводительность ТГУ кгc
Пояснения к таблице:
П.1 – записываются температуры максимально-зимнего режима среднего наиболее холодного месяца(аварийная) и летнего.
П.2– давление пара который подается на технологию отопление и вентиляцию цехов т.к. давление на технологию отличается от давления на отопление и вентиляцию подразумеваем что за пределами котельной установлено РОУ которое преобразует давление это допущение позволит нам в технологическую нагрузку включить нагрузку на отопление и вентиляцию цехов в П.3
П.4 и П.5 - среднее арифметическое между параметрами технологии отопления и вентиляции
П.9 - по температурному графику определяем параметры подающего и об ратного теплоносителя
П.10 и П.11 энтальпии пара и воды при основных давлениях и температурах взятые из справочника (Роддатис К.Ф. «Справочник по котельным установкам малой производительности». Энергоатомиздат. Страница 46)
П.37- В этом пункте рассчитываем расход пара на подогреватель исходной воды перед ХВО
Записываем уравнение теплового баланса
где – расход исходной воды кгс
– температура подогретой воды на входе в ХВО принимаем 25
– теплоемкость воды кДжкг·
– температура исходной воды принимаем 5
Затем выражаем расход пара
(результаты расчета записаны в таблице).
Найдем температуру воды после ХВО прошедшую через подогреватель водой поступающей из деаэратора в котел(теплообменник TN4)
Выразим – температуру воды поступающей в деаэратор
Найдем разность - = 39 т.е. теплообменник TN4 подогревает воду примерно на 39 и вода в деаэратор поступает с эта температура не достаточно близка к температуре насыщения поэтому необходимо поставить еще один подогреватель(TN3) который будет подогревать воду после ХВО паром из котла на температуру (94-64)=30
Тогда получаем следующую схему: исходная вода проходит подогреватель TN2 и перед ХВО и на выходе из ХВО имеет температуру 25 затем задаемся до какой температуры у нас будет подогревать воду теплообменник TN3 в данном случае (п.39 таблицы) затем вода после теплообменника ТN3 вода с температурой 55 поступает в теплообменник TN4 и греется как мы уже определили на 39 в итоге получаем что вода в деаэратор поступает с температурой .
Найдем расход пара на подогреватель TN3(п.40 таблицы)
После расчетов в первом приближении отличаются на 10% поэтому в п.19 долю расхода пара на собственные нужды я увеличил с 5% до 19%
Подбор котлов(1 решение)
Расход пара в максимально-зимний режим 4704 кгс = 1693 тч
Расход пара в аварийном режиме 3936 кгс = 142 тч
Расход пара в летний режим 1488 кгс = 546 тч
Исходя из максимально-зимнего режима устанавливаем 7 котлов производительностью по 25тч. В сумме получаем 25·7=175 тч Марка котлов ДЕ-25-14-ГМО Бийского котельного завода (документация в приложении).
В аварийном режиме будут 6 котлов вырабатывать 150 тонн пара в час что покроет нагрузку аварийного режима.
В летнем режиме будут работать 3 котла вырабатывая 75 тч пара котлы будут работать в номинальном режиме( 75%)
Подбор котлов(2 решение)
Исходя из максимально-зимнего режима устанавливаем 5 котлов производительностью по 35тч. В сумме получаем 35·5=175 тч. Марка котлов ДЕ-35-14-ГМО Бийского котельного завода (документация в приложении).
В аварийном режиме будут 4 котла вырабатывать 140 тонн пара в час что на 2 тонны меньше аварийного режима но в этот период мы можем уменьшить выработку пара на производство.
В летнем режиме будут работать 2 котла вырабатывая 70 тч пара котлы будут работать в номинальном режиме( 78%)
Расход воды из деаэратора 5008 кгс = 1803 тч
Берем деаэратор ДА-20050 производства «Сарэнергомаш»(документация в приложении).
РОУ сами подбирать не будем сделаем заказ производителю «Ростехресурс» (контакты в приложении) с указанием производительности давлением и температурой пара на входе и выходе.
Сетевые подогреватели
Сетевые подогреватели должны быть мощностью 6417 МВт(п.15 таблицы)
Поставим 2 подогревателя марки ПСВ-200-14-23 мощностью 372 МВт каждый что в сумме составляет 644 МВт. Производитель «Сарэнергомаш»(подробное описание в приложении).
Найдем мощность подогревателя
Поставим подогреватель водоводяной секционный ДУ80 мощностью 317 кВт. Производитель «Сарэнергомаш»
Мощность подогревателя =1471
Ставим теплообменник ПН-30-в-3 мощностью 135МВт. «Сарэнергомаш»(см. приложение)
Мощность подогревателя . Ставим теплообменник ПН-100-16-4-IIIсв мощностью 163МВт. «Сарэнергомаш»(см. приложение)
Мощность подогревателя Ставим теплообменник 273ПВВВ-2-16-М1225-2- мощностью 2233 МВт. «Техник С»(см. приложение).
Расход сетевой воды
Ставим сетевой насос 300Д40Б350Д90Б производительностью 900 м3ч. Напором 32 метра(см. приложение)
Расход питающей воды равен расходу пара из котлов+СНП+РОУ
. Напор насоса должен быть 140м11=154м где 11 – коэффициент запаса.
Устанавливаем 2 насоса КсВ 200-220 производительностью 200 тч напопром 220м. Один основной второй резервный.
Напор насоса=60м·11=66м. Расход 354 кгс=127 тч
Характеристики насоса ЦНСГ 16-68:
Частота вращения: 3000 обмин;
Габаритные размеры: 851×465×455мм;
Научно-исследовательская работа студента
Предельные параметры растяжения труб.
Труба — цилиндрическое изделие полое внутри имеющее большую по сравнению с сечением длину. За основу расчетов возьмем бесшовную трубу. Так как отдельной методики расчета трубы на растяжение или сжатие нет то можно основываться на том что труба это-стержень с продольным осевым отверстием и воспользоваться основными положениями расчетов на прочность и жесткость стержней при центральном растяжении(сжатии).
Центральное растяжение (сжатие) возникает в том случае когда внешние сосредоточенные силы распределенные нагрузки или их равнодействующие приложены вдоль оси стержня(в нашем случае бесшовная труба). Стержень — это брус (элемент конструкции) с прямолинейной осью работающий на растяжение (сжатие). Сосредоточенные силы такие которые передаются через малые площадки (давление шарика на кольцо подшипника; усилия возникающие на кромке резца). Распределенные нагрузки передаются через протяженные участки стержня (силы веса инерции стержня; силы трения при нагружении составного стержня с прессовым соединением).
В поперечных сечениях стержня возникает один внутренний силовой фактор - нормальная сила Nz. Нормальная сила принимается положительной по знаку если она растягивает стержень и наоборот. Положительная нормальная сила направлена от поперечного сечения стержня. Для вычисления нормальных сил на участках стержня используют метод сечений: стержень на рассматриваемом участке мысленно рассекают на левую и правую части: действие отброшенной части на оставшуюся заменяют положительной нормальной силой; затем составляют алгебраическую сумму проекций всех сил и распределенных нагрузок на продольную ось для рассматриваемой части стержня и определяют закон изменения нормальной силы на конкретном участке стержня. Задаваясь абсциссами для ряда сечений стержня вычисляют значения нормальных сил и строят эпюру Nz. Эпюра это график который представляет собой закон изменения нормальной силы или другой механической величины (напряжения перемещения) вдоль оси стержня.
В каждой точке поперечного сечения стержня действуют нормальные напряжения а которые определяются по формуле
где Nz – значение нормальной силы ; F — площадь рассматриваемого поперечного сечения. Так как в нашем случае труба(полый стержень) то площадь сечения запишется следующим образом:
Где D-наружный диаметр трубы d-внутренний диаметр трубы
Механическое напряжение это сила приходящаяся на единицу площади сечения бруса когда величина площади стремится к нулю. Нормальные растягивающие напряжения принимаются по знаку положительными сжимающие — отрицательными.
Нормальные напряжения и упругие относительные деформации возникающие в поперечном сечении стержня взаимосвязаны законом Р. Гука
где Е — модуль упругости материала при растяжении (сжатии). Для сталей среднее значение Е = 2 105 МПа. В осях - формула представляет собой прямую. Закон Р. Гука справедлив если рабочее напряжение не превышает предела пропорциональности материала при растяжении.
При действии внешних сосредоточенных сил и распределенных нагрузок стержень на одних участках растягивается на других — сжимается. Перемещение Δz рассматриваемого сечения стержня с абсциссой z вычисляется по закону Р. Гука в интегральной форме
(13) где EF — жесткость сечения при растяжении (сжатии) стержня.
Для обеспечения надежной работы элемента конструкции в виде стержня необходимо выполнение условия прочности: наибольшие напряжения действующие в опасном сечении стержня не должны превышать допускаемых напряжений
где — допускаемое напряжение. Допускаемым называется такое напряжение которое обеспечивает надежную работу элемента конструкции с заданным запасом прочности. Допускаемое нормальное напряжение вычисляется следующим образом: для пластичных материалов = т nт; для хрупких материалов = вр nв где т — предел текучести пластичного материала при растяжении; вр — предел прочности хрупкого материала при растяжении; nт = 2 4 — коэффициент запаса прочности по пределу текучести; nв = 3 6 — коэффициент запаса прочности по пределу прочности. При обосновании коэффициентов запаса прочности учитываются возможные перегрузки при работе элемента конструкции деградация механических свойств материала при эксплуатации степень ответственности и капитальности опыт проектирования и эксплуатации конструкции технико-экономические и другие показатели.
В ряде случаев элемент конструкции в виде стержня должен быть не только прочным но и достаточно жестким. Для этого должно выполняться условие жесткости: наибольшие перемещения Δzmax возникающие при работе стержня не должны превышать допускаемых перемещений
где — коэффициент определяемый из эшоры перемещений . Величина допускаемого перемещения обосновывается в каждом конкретном случае в соответствии с требованиями по жесткости конструкции.
Анализируя с учетом (1.3) уравнение равновесия элемента стержня (рис. 1.1) можно установить следующие дифференциальные зависимости между приложенной к стержню распределенной
нагрузкой qz нормальной силой и перемещением рассматриваемого сечения. Первая производная от нормальной силы по абсциссе сечения z численно равно распределенной нагрузке
Первая производная от перемещения по абсциссе сечения z с точностью до постоянного множителя равна нормальной силе
Вторая производная от перемещения по абсциссе сечения с точностью до постоянного множителя численно равна распределенной нагрузке
При расчетах на прочность и жесткость стержней возможны три характерных случая. Первый: известны действующие внешние нагрузки материал (следовательно []) продольные размеры стержня тогда из условий прочности и жесткости определяются допускаемые поперечные размеры стержня и окончательно принимаются большие значения. Второй: известны поперечные и продольные размеры стержня материал. В этом случае из условий прочности и жесткости вычисляются допускаемые внешние нагрузки и окончательно выбираются меньшие значения. Третий: из
конструкторских и технологических разработок известны внешние нагрузки материал размеры стержня. При такой постановке задачи проверяется выполнение условий прочности и жесткости а затем дается заключение о работоспособности элемента конструкции.
Предельная скорость движения жидкости по трубопроводу
– ускорение свободного падения;
На концах трубы прогиб считаем равным нулю:
О.И. Варфоломеева Д.А. Плотников. «Проектирование теплогенерирующих установок» Ижевск 2010 год.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. «Справочник по котельным установкам малой производительности». Энергоатомиздат 1989-488с.
СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»
Расчет тепловой схемы паровой котельной для выбора основного оборудования. Захарьева Н.Г. 2006 г.
Полищук Д.Ф. Конспект лекций.
Котельные установки и их эксплуатация. Соколов Б.А. 2007 г.

Чертеж1.dwg