Производственно-отопительная котельная с 5 котлами ДЕ-10-14 ГМ

ТГУ курсач (1).docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Факультет инженерно-экологических систем и сооружений
Кафедра теплогазоснабжения
По дисциплине Теплогенерирующие установки
На тему: Производственно-отопительная котельная с паровыми котлами ДЕ10-14ГМ
Исходные данные для проектирования 3
Тепловая мощность котельной установки 3
Принципиальнас схема котельной установки 11
Расчёт тепловой схемы 12
Подбор оборудования 19
Выбор метода обработки воды 33
Na-катионирование 35
Аэродинамический расчет воздушного тракта котла 40
Аэродинамический расчёт газового тракта котла 44
Список литературы 48
Исходные данные для проектирования
Местоположение ТГУ – Магнитогорск
Тип теплогенератора – ДЕ;
Источник водоснабжения – городской хозяйственно-питьевой водопровод;
Топливо – природный газ месторождение №18
Система теплоснабжения – 4-х трубная закрытая;
Температуранаружноговоздуханаиболеехолоднойпятидневки– tнхп= -36°С
Средняя месячная температура наиболее холодного месяца tнхп= -167°С
Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой
Тепловая мощность котельной установки
Теплопроизводительность максимально зимнего периода
Из котла выходит пар с температурой t=1941С при давлении Р=14Мпа. Iвых= 2700 КДжкг
Энтальпия воды на входе в котельный агрегат определяется по формуле:
где: с [Джкг·К] –удельная теплоемкость; t [ С] – температура воды.
Iвх=100·419=419 КДжкг
00000 Ккалч · 419 = 15922000КДжч
8 Гкалч = 11800000 Ккалч
800000Ккалч · 419 = 49442000 КДжч
Для котельной суммарно необходимо пара:
D = Qот+Qгвс+Dпара(2)
D = 715+2221+192=4856тч
Принимаю 5 котлов ДЕ-10-14ГМ.
При средней температуре наиболее холодного месяца
температуре наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды
Расчетная температура наружного
Строительная климатология
Температура воздуха внутри
отапливаемого помещения
Максимальна я температура прямой
Минимальная температура прямой сетевой воды в точке излома
Максимальная температура обратной сетевой воды
Температура деаэрированно й воды после
Энтальпия деаэрированно й воды после
из таблиц насыщенного пара
Температура подпиточной
Таблица 1 Исходные данные
Температура сырой воды на
Температур а сырой воды
Температру а умягченной воды перед деаэратором
Энтальпия умягченной воды перед деаэратором подпиточной
Расчетная температура
горячей воды в местной системе
Повышающий коэф. На среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение за сутки наибольшего
Удельный объем воды в
системе теплоснабжени я в тоннах на 1 МВт суммарного отпуска тепла на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение
Удельная теплоемкость
Параметры пара вырабатываемо го котлами ( до редукционной установки):
Параметры пара после редукционной
Параметры пара образующегося в сепараторе
непрерывной продувке:
Параметры пара поступающего в охладитель выпара из
Параметры конденсата после охлодителя
из таблиц насыщенного
Параметры продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной
Пар-мы продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной
Температур а продувочной воды после охладителя
Температура конденсата от блока подогревателе й сетевой воды
Температур а конденсата после пароводяных подогревателе й сырой и
из таблиц насыщенного пара и воды 07МПа(7кгс см2)
Энтальпия конденсата
подогревателя сырой воды
Температур а конденсата возвращаемого
Температура конденсата после охлаждения в водоводяном подогревателе сырой воды
Энтальпия конденсата при температуре 80
непрерывной продувки
Удельные потери пара с выпаром из деаэраторов в тоннах на 1 т
деаэрированно й воды
Коэффицие нт собственных нужд химводоочистк
Коэффицие нт внутрикотельн
часовой отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию
Среднечасо вой отпуск тепла на
водоснабжение за сутки наибольшего водопотреблен
Часовой отпуск пара производствен ным
Возврат конденсата от производствен ных
Расход пара на мазутное
Коэффицие нт учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение
Коэффицие нт часовой неравномернос ти расхода тепла на горячее водоснабжение за сутки наибольшего водопотреблен ия для городов и населенных
Принципиальная схема котельной установки
– паровой котел; 2 – сепаратор непрерывной продувки; 3 – насос сырой воды; 4 – барботер; 5 – охладитель непрерывной продувки; 6 – подогреватель сетевой воды; 7 – ХВО; 8 – питательный насос; 9 – подпиточный насос; 10 – охладитель подпиточной воды; 11 – сетевой насос контура ГВС; 12 – охладитель конденсата контура ЦО; 13 – сетевой подогреватель контура ЦО; 14 – подогреватель химически очищенной воды; 15 – охладитель пара; 16 – атмосферный деаэратор; 17 – редукционно охладительная установка; 19 – сетевой подогреватель контура ГВС.;18– охладитель конденсата контура ГВС.; 20 – сетевой насос контура Ц.О.
Рисунок 1. Принципиальная схема котельной установка
Расчёт тепловой схемы
Расход с производства
% от расхода на производство
Расход на непрерывную продувку :
Gп = 005 4856= 243тч
Gц.о = 0005 4082 = 02тч
Внутренно-котельные потери пара
GХВО= (96+243 + 02 +097) 02=264тч
G = 96 +243+097+02+264= 15.84тч
Теплообменники 18 и 19
Gроу= D`роу ·(27944-27629)(27629-43626) тч
Dроу= D`роу+ Gроу тч
D`роу= 4856-243=4613тч
Gроу= 4613·(27944-27629)(27629-43626)=052тч
Dроу= 4613+ 052=4665 тч
Сетевой насос на ЦО CR 45-5 A-F-A-E-HQQE
Для циркуляции воды в системе центрального отопления и подачи теплоты
Подбор сетевого насоса на ГВС
CR 125-4 A-F-A-V-HQQV
Для циркуляции воды и подачи горячий воды потребителю
Насос подпитки системы ЦО CR 1S-3 A-A-A-E-HQQE
Для подпитки утечек в системе центрального отопления
Насос подпитки системы ГВС CR 95-1 A-F-A-V-HQQ
Насос сырой воды CR 15-2 A-F-A-E-HQQE
Для подачи воды в котельную из системы городского водоснабжения.
Питательный насос CR 64-1-1 A-F-A-E-HQQE
Для подпитки котлов и циркуляции воды через них
К котлу ДЕ10-14ГМ устанавливается экономайзер БВЭС-II-2
Сепаратор СНП-015-06
Охладитель выпара ОВА-2
Подбираем деаэратор 5015
Теплообменник 5(охладитель непрерывной продувки)
Теплообменник 10 (охладитель подпиточной воды)
Охладитель конденсата контура ЦО
Охладитель конденсата контура ГВС
Сетевой подогреватель подпиточной воды
Сетевой подогреватель химически очищенной воды
Сетевой подогреватель контура ЦО
Сетевой подогреватель контура ГВС
Выбор метода обработки воды
Котельная питается из городского водопровода где вода подвергается механической очистке и осветлению следовательно предварительную очистки выполнять не будем.
Наиболее распространенный метод очистки воды в КУ является метод ионного обмена.
Применяю метод термической дегазации.
Для дегазации питательной воды котлов и подпиточной воды тепловых сетей применяю атмосферный дегазатор (деаэратор) барботажного типа. Он обеспечивает снижение содержания кислорода до 003 мгкг и почти полное удаление кислоты.
В деаэратор подаются: редуцированный пар в барботажное устройство с абсолютным давлением 015-017 МПа и пар от сепаратора непрерывной продувки с абсолютным давлением 012-013 МПа в верхнюю часть бака.
Среди различный вариантов методов ионного обмена наиболее простым и дешевым являет натрий –катионирование (Na-катионирование)
Поэтому сначала определяю возможность применения этого варианта и лишь при отрицательном результате буду рассматривать более сложные схемы умягчения.
Выбор схемы обработки воды для котлов обуславливается:
качеством исходной воды подаваемой в котельную;
требованиями качества пара котловой и питательной воды – для паровых котлов;
требованиями качеством подпиточной воды – для водогрейных котлов. Метод обработки выбирают по четырем показателям:
величина непрерывной продувки котлов;
относительная щелочность котловой воды;
содержание углекислоты в паре;
количество сбросных вод
Сухой остаток обработанной
Доля обрабатываемой воды в
Принимаем по прил. Б Лебедева
Выбор схемы умягчения исходной воды представлен в таблице 11. Таблица 1- Выбор схемы умягчения исходной воды
Р=(Sо.в. αо.в. 100)(Sк.в. –Sо.в.
Щелочность обработанной
Щелочность котловой воды
По графику стр 18Лебедевой
= 22 245 014 (1 + 064)
Щ от =392 % 50%; Р=16% 10%; СО2 =1674% 20% -применяем метод обработки воды Na-катионирование с добавкой нитратов
Наиболее распространённый метод обработки воды. Заключается в фильтровании ее через слой катионита содержащего обменный ион натрия. При этом протекают следующие реакции:
Ca(HCO3)2+2NaR = CaR2+2NaHCO3 Mg(HCO3)2+2NaR = MgR2+2NaHCO3 CaCl2+2NaR = CaR2+2NaCl MgSO4+2NaR = MgR2+Na2SO4
Как видно из приведенных реакций кальциевые и магниевые cоли содержащиеся в воде вступают в обменные реакции с катионитом замещая в нем натрий и тем самым умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых
натриевых солей. Следовательно солесодержание при обработке воды не снижается а несколько увеличивается. Щелочность воды и анионный состав при натрий- катионировании не изменяются.
Эксплуатация катионитного фильтра сводится к последовательному проведению следующих операций: умягчение взрыхление регенерация отмывка. Основная операция процесса — умягченье. При умягчении происходит реакция обмена катионов Са2+ и на катионы Na+. По мере прохождения ионного обмена катионит истощается и уплотняется обменные реакции замедляются вплоть до проскока катионов Са2+ и MgZ+ в обработанную воду. Для восстановления обменной способности катионита его взрыхляют и регенерируют. Взрыхление осуществляется обратным потоком воды подаваемой из бака расположенного выше фильтра или с помощью насоса. Регенерации осуществляется раствором поваренной соли NаС1. Последней операцией является отмывка (промывка) катионита от остаточных продуктов регенерации.
В практике применяются две схемы умягчения воды по методу Na- катнонирования: одноступенчатая и двухступенчатая. Одноступенчатым Na - катионированием можно получить воду с остаточной жёсткостью до 01 мг-эквкг. При необходимости более глубокого умягчения воды (до 001 - 002 мг-экв1кг) следует применять двухступенчатое (последовательное) натрий-катионирование
Результаты расчета Na-катионирования сведён в таблицу .
Таблица 2 - Расчёт Na-катионирования
Na-катионитные фильтры – I ступень
Принимаем D=700мм f=039м2 табл. 3.4 Лебедева
Нормальная скорость фильтрования
Максимальная скорость(при регенерации одного фильтра)
Общая жесткость воды поступающей
Количество солей жесткости удаляемое на натрий- катионитных
способность катионита
Число регенераций каждого фильтра в сутки
Расход 100 % поваренной соли на одну регенерацию
Таблица 3.3 Лебедева
Принимаем D=1000мм f=076м2 табл. 3.4 Лебедева
Фильтры I ступени: ФИПа 1-07-06-Na
Таблица 3.Фильтры 1 ступени
Таблица 4.Фильтры 2 ступени
Фильтры II ступени: ФИПа 2-10-06-Na
Аэродинамический расчет воздушного тракта котла
При расчете котельного агрегата с уравновешенной тягой считается что гидравлический нуль по газовоздушному тракту котла находится на выходе из топки.
Рисунок 1 – Воздушный тракт
Аэродинамический расчет воздушного тракта котельных агрегатов проводится в следующей последовательности:
Из теплового расчета котельного агрегата принимается теоретический объем воздуха подаваемого на горение V0 и расход топлива Bр.
Принимаем V0=974 м3; Bр =02м3с.
Определяем площади поперечного сечения воздуховода м2 для двух характерных значений скоростей движения воздуха 8 и 12 мс:
где tв–средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца
°С (принята для г. Магнитогорск равной 177 °С); wв–скорость движения воздуха мс.
4 · 02 · (177 + 273)
Подбираем размер воздуховода (круглого или прямоугольного поперечного сечения) таким образом чтобы площадь его поперечного сечения fв.д находилась в полученном диапазоне от f (8) до f (12). Для выбранного воздуховода выписываем значение f в.д=0246 м² и значение внутреннего диаметра канала=560 мм (для круглого воздуховода) с толщиной стали =06 мм.
Определяем действительную скорость движения воздуха мс в воздуховодах:
4 · 0 21· (233 + 273)
Рассчитываемпотеринапораввоздуховоденатрение по формуле:
где: λ – коэффициент сопротивления трения (для металлических каналов равен 002);
wв.д – действительная скорость движения воздуха по каналу мс;
d – внутренний диаметр канала.
Рассчитываем потери напора в местных сопротивлениях Па воздуховода (повороты разветвления изменения сечения шиберы) по формуле:
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений
м = 367 ·2· 121 = 18065 Пa
Определяем полныепотеринапораПаввоздушном тракте котла:
где: в. – потери напора в воздушном тракте котельного агрегата Па принимаемые по прил.3.
в = 18065 + 2352+ 1240 = 144417Пa
Выбор дутьевого вентилятора осуществляется по расходу воздуха проходящего через вентилятор (по производительности) и по необходимой величине напора.
Действительный расход воздуха м3с проходящий через дутьевой вентилятор определяется из выражения:
где αт – коэффициент избытка воздуха в топке (принимается из расчета котельного агрегата);
αт αпл – присосы воздуха в топке и системепылеприготовления при сжигании угольной пыли;
Расчетное полное давление Па которое должен развивать вентилятор определяется по формуле:
где30–температура0Сдлякоторойсоставленахарактеристика вентилятора.
Расчетная мощность электродвигателя кВт для привода вентилятора определяется по формуле:
Nэд=105155886218(100007)=509кВт
Подбираем вентилятор ВДН-63-1500 (сдвоенный)
Аэродинамический расчет газового тракта котла
Аэродинамический расчет газового тракта котельных агрегатов производится аналогично расчету воздушного тракта. Однако при расчете газового тракта котла необходимо учитывать то что данный тракт может быть разбит на отдельные участки. За отдельный участок принимается участок газового тракта с неизменным в его пределах расходом продуктов сгорания.
Количество участков в газовом тракте зависит от типа котельного агрегата и компоновки газоходов а именно от наличия или отсутствия сборного коллектора.
При отсутствии сборного коллектора и при выполнении аэродинамического расчета газового тракта водогрейных котлов (КВ-ТС КВ-ГМ) газовый тракт не разбивается на отдельные участки и рассчитывается как один участок протяженностью от котла до устья дымовой трубы. При расчете газового тракта паровых котлов (КЕ ДЕ) газовый тракт котла разбивается на два участка: 1-й участок – от котла до экономайзера; 2-й участок – от экономайзера до устья дымовой трубы
При наличии сборного коллектора для любого котла (водогрейный или паровой) в газовом тракте появляется еще как минимум один расчетный участок.
Ниже представлена методика аэродинамического расчета газового тракта парового котла без сборного коллектора.
Ввиду наличия экономайзера разбиваем газовый тракт котла на два участка. Из теплового расчета котельного агрегата для соответствующих участков принимается объем продуктов сгорания после 2-го конвективного пучка V г1 = 1295 и после экономайзера V г2=1394. И принимается температура продуктов сгорания на выходе из 2-го конвективного пучка t г1
=300 и на выходе из экономайзера t г2=144.
Определяем площади поперечного сечения газоходов м2 для двух характерных значений скоростей движения продуктов сгорания 11и 18мс:
Определяем размеры газоходов
Для первого участка принимаем круглый канал диаметром 710 мм с площадью поперечного сечения 0396 мм² и толщиной стали 06 мм
Для второго участка – круглый канал диаметром 600 мм с площадью 0312 мм² и толщиной стали 06 мм
Потери напора на трение Па газоходов (повороты разветвления изменения сечения шиберы) рассчитываем по формуле:
Расчитываем потери напора на местные сопротивления
м1 = 17 ·2· 063 = 10094 Пa
м2 = 52 ·2· 084 = 40693 Пa
Определяем полные потери напора Па в газовом тракте котла:
г=818+522+40693+10094+1550=207127Па
Определяется действительный расход продуктов сгорания м3с проходящий через дымосос:
Расчетное полное давление Па которое должен развивать дымосос определяется по формуле:
При выборе тяговой установки ее расчетное полное давление Hр.д необходимо привести к условиям для которых составлена характеристика дымососа:
Расчётная мощность электродвигателя для привода дымососа определяется по формуле
Nэд=105*200864*431(1000*07)=1298кВт
Подбираем дымосос ДН-9-1500
ГОСТ Р 55173-2012 Установки котельные. Общие технические требования:
утв. и введен Приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 23.11.2012 г. №1142 – ст М.: ФГУП Стандартинформ 2014. - 20 с.
ГОСТ 30494-2011 Здания жилые общественные. Параметры микроклимата
в помещениях: утв. Приказом Федерального агентства по техническому
регулированию и метрологии от 12.07.2012 г. №191: взамен ГОСТ
ГОСТ 21.605-82 (СТ СЭВ 5676-86) Система проектной документации для
строительства (СПДС). Сети тепловые (тепломеханическая часть). Рабочие
чертежи (с Изменением N 1) Переиздание (май 1997 г.) с Изменением № 1
утвержденным в октябре 1987 г. (ИУС 1-88).
СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-
-2003 (с Изменением N 1) .
СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция
СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная
редакция СНиП 23-01-99 утв. Приказом Минрегион России от 30.06.2012 г. №275:
дата введ. 01.01.2013-120с.: ил.
Фалалеев Ю.П. Проектирование центрального теплоснабжения: Учебное
пособие IO. П Фалалеев; Нижегород. Гос архит. -строит. Ун-т. -Н. Новгород

Chertezh_final.cdw

Трубопровод подпиточной воды
Трубопровод раствора соли
Сепаратор непрерывной продувки
Деаэратор питательной воды
Блок водоподогревателей сетевой воды
Охладитель непрерывной продувки
Подогреватель сетевой воды
CR 45-5 A-F-A-E-HQQE
CR 125-4 A-F A-V-HQQV
Центробежный насос ЦО
Центробежный насос ГВС
Подпиточный насос ЦО
Подпиточный насос ГВС
CR 95-1-1 A-F A-V-HQQV
Центробежный питательный насос
CR 15-2 A-F A-E-HQQE
CR 10-2 A-A A-E-HQQE
Конденсационный насос
Бак для хранения и загрузки солт
Фильтры ХВО 1 ступени
Фильтры ХВО 2 ступени
Эжектор раствора соли
ННГАСУ-08.03.01-2022-ТМ
Производственно-отопительная
План котельной М 1:1000
Фрагмент в осях 3-4 и Б-В
Фрагмент в осях 1-3 и В-Г
Теплогенерирующие установки
Аксонометрическая схема
Спецификация оборудования

ТГУ чертёж.frw

Развёрнутая тепловая схема
с 6 котлами ДЕ-10-14-ГМ
Отопительно-производственная
Условные обозначения
-В1-Исходная вода из водопровода
-В11-Вода подогретая в водоводяном теплообменнике
-В12-Вода подогретая в пароводяном теплообменнике
-В13-Вода после фильтров 1 ступени
-В14-Вода после фильтров 2 ступени
-В16-Трубопровод взрыхляющей промывки фильтра
-Б1-Трубопровод раствора реагентов
-Т71-Паропровод с давлением=1
-Т72-Паропровод с давлением=0
-Т73-Паропровод с давлением=0
-Т74-Паропровод с давлением=0
-Т81-Конденсат от блока подогревателей сетевой воды
-Т82-Конденсат от пароводяных теплообменников
-Т83-Конденсат с производства
-Т91-Трубопровод питательной воды
-Т92-Трубопровод непрерывной продувки
-Т93-Трубопровод периодической продувки
-Т94-Трубопровод подпиточной воды
-Т95-Трубопровод дренажный напорный
-Т96-Трубопровод дренажный безнапорный
-Т97-Трубопровод атмосферный
-Т98-Трубопровод паровоздушной смеси
Сепаратор непрерывной продувки
Охладитель непрерывной продувки
Подогреватель сетевой воды
Подпиточный насос ГВС
Центробежный насос ЦО
Охладитель подпиточной воды
Центробежный питательнй насос
Охладитель конденсата ЦО
Сетевой подогреватель ЦО
Подогреватель химически
Охладитель конденсата ГВС
Сетевой подогреватель ГВС
Конденсационный насос
Центробежный насос ГВС
Подпиточный насос ЦО
Центробежный насос из бака ХВО
ННГАСУ-08.03.01-2021-ТГС
Деаратор питательной воды