Поверочный расчет котла КВ-ГМ-10-150. Курсовой проект

tgu_kv-gm.doc

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛА КВ-ГМ-10-1504
1.1 Технические характеристики котла4
1.2. Описание конструкции котла5
1.3 Описание горелочного устройства6
2 Состав количество и теплосодержание продуктов сгорания7
2.1 Выбор расчётных избытков воздуха по газовому тракту котла7
2.2. Состав и количество продуктов сгорания.7
2.3. Теплосодержание продуктов сгорания9
3.Составление теплового баланса котла11
4 Поверочный тепловой расчёт топочной камеры12
4.1 Определение лучевоспринимающей поверхности12
4.2 Расчёт теплообмена в топочной камере12
5 Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева14
5.1 Расчет первого конвективного пучка14
5.2 Расчет второго конвективного пучка18
ПРОВЕРКА ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА23
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ТГУ.23
1. Определение производительности и числа устанавливаемых котлов.31
ПОДБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.31
1. Подбор насосов.31
1.1 Подбор сетевого оборудования.31
1.2 Подбор насоса сырой воды.32
1.3 Подбор подпиточного насоса.32
1.4 Подбор рециркуляционного насоса.32
2. Подбор деаэратора.33
3. Подбор оборудования ХВО.33
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ХВО.33
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ (ПОДБОР) ДЫМОСОСА И ВЕНТИЛЯТОРА.36
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПЛОЩАДЕЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ.37
КОМПОНОВКА ГЛАВНОГО КОРПУСА КОТЕЛЬНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА.37
1. Разработка расчетной аксонометрической схемы.37
2 Аэродинамический расчет котла.38
3. Аэродинамический расчет экономайзера.40
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА.40
1. Определение сечений воздуховодов и газоходов.40
1.1. Определение сечений воздуховодов.40
1.2. Определение сечений газоходов.40
2. Определение сопротивлений газовоздушного тракта.41
РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ.43
1. Определение высоты дымовой трубы.43
ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР ДЫМОСОСА И ВЕНТИЛЯТОРА.45
1. Окончательный подбор дымососа.45
2. Окончательный подбор вентилятора.45
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ТОПЛИВО ОБРАБОТКЕ.45
РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ.46
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА.49
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ51
Цель работы: произвести поверочный расчёт котла КВ-ГМ-10-150 работающего на мазуте Ф-12 а также расчёт хвостовых поверхностей нагрева.
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технические нужды вентиляцию отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоцентралями производственными и районными отопительными котельными.
В настоящее время когда произошло повышение цен на топливо (и происходит по сей день) требуется серьёзная перестройка в проектировании эксплуатации производственных и отопительных котельных. Пути и перспективы развития энергетики определяется энергетической программой одной из первоочередных задач которой является коренное совершенствование энергохозяйств на базе экономии ресурсов экономия топлива и энергии на собственные нужды. Производственные и отопительные котельные должны обеспечивать бесперебойное и качественное теплоснабжение предприятий и потребителей жилищно-коммунального сектора. Повышение надёжности и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы котлоагрегатов и рационально запроектированной тепловой схемы котельной.
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЛА КВ-ГМ-10-150
1.1 Технические характеристики котла
Таблица 1.1 - Технические характеристики котла
Теплопроизводительность Гкалч Мвт.
Расчетное давление не менее МПа
Давление кПа Мазута перед форсункой
Расход топлива кгч м3ч.
Расчетное сопротивление газового тракта котла при работе на мазуте Па.
Гидравлическое сопротивление котла МПа
КПД котла при работе % на мазуте
Давление воды кгссм2 (расчетноерабочее не ниже)
Температура воды 0С: (на входена выходе)
Суммарное сопротивление циркуляционного тракта кгсм2
Коэффициент избытка воздуха : (в топкеза конвективным пучком)
Коэффициент полезного действия агрегата % (газмазут)
Объем топочной камеры м3
Теплонапряжение топочного объема ккал(м3*ч*0С):
Лучевоспринимающая поверхность м2
Поверхность фестона м2
Конвективная поверхность м2
Сумарное сопротивление газового тракта кгс м2
Температура уходящих газов 0С: мазутгаз
Общая длина котла включая площадки L мм
Глубина конвективной шахты L2 мм
Масса котла в объеме заводской поставки кг.
Гидравлическое сопротивление котла кгсм2
Температура уходящих газов 0С мазутгаз
Сопротивление воздушного короба с горелкой мм. Вод. Ст.
Комплектующее оборудование:
Электродвигатель вентилятора
Электродвигатель дымососа
Монастырищенский машиностроительный завод
1.2. Описание конструкции котла
Котёл КВ-ГМ-10-150 (рис. № 1) предназначен для покрытия основных нагрузок в системах централизованного теплоснабжения и представляет собой прямоточный агрегат подогревающий непосредственно воду тепловых сетей с качественным регулированием отпуска тепла т.е. с постоянным расходом воды через котёл. Котёл рассчитан на подогрев воды от 70 до 1500С.
Трубная система топочной камеры котла как и конвективная шахта полностью экранирована трубами 603 мм с шагом S - 64 мм Экранные трубы привариваются непосредственно к камерам 21910 мм. В задней части топочной камеры имеется промежуточная экранированная стенка образующая камеру догорания. Экраны промежуточной стенки выполнены также из труб 603 мм но установлены в два ряда с шагами S1 =128 мм. и S2 =182 мм.
Конвективная (водогрейная) поверхность нагрева котла расположена в вертикальной шахте с полностью экранированными стенами. Задняя и передняя стены выполнены из труб 603 мм с шагом S = 64 мм . Боковые стены экранированы трубами 8335 мм. с шагом S =128 мм и являются коллекторами для труб конвективных пакетов которые набираются из U-образных ширм из труб 283 мм. ширмы расставлены таким образом что трубы образуют шахматный пучок с шагами S1 =64 мм и S2 =40 мм. Передняя стена шахты являющаяся одновременно задней стенкой топки выполнена цельносварной и отделяет топочную камеру от конвективной поверхности нагрева. В нижней части стены трубы разведены в четырехрядный фестон с шагами S1 =256 мм и S2 =180 мм. Все трубы образующие переднюю боковые и заднюю стены вварены непосредственно в камеры 21910 мм.
Для удаления наружных отложений с труб конвективной поверхности нагрева котёл оборудован дробеочистительной установкой. Транспортировка дроби в верхний бункер производится с помощью воздуходувки.
1.3 Описание горелочного устройства
Общий вид ротационной горелки теплопроизводительностью 10 Гкалчас.
-форсунка ротационная; 2-патрубок с шибером; 3- рама; 4-лопаточный аппарат; 5- коллектор газовый.
Технические характеристики РГМГ-10
Тепловая мощность МВт.
Коэффициент регулирования тепловой мощности
мазута перед горелкой
первичного воздуха перед завихрителем не менее
Аэродинамическое сопротивление горелки по вторичному воздуху (при t в=100) МПа не более
Вязкость мазута перед форсункой 0ВУ. не более
Мощность электродвигателя кВт
Монастырищенский машиностроительный завод
Котёл КВ-ГМ-10-150 оборудован ротационной газомазутной горелкой типа РГМГ-10 (рис. № 2) теплопроизводительнотью 10 Гкалч. Через вал на котором закреплен стакан пропущена трубка подающая топливо; на конце этой трубки имеется сопло с отверстием в направлении внутренней стенки. Топливо попадает на эту стенку дробится и сбрасывается в топочную камеру. Воздух поступает вокруг стакана через конус и охватывает вращающийся поток капель мазута перемешиваясь с ними и обеспечивая подвод окислителя к каждой капле. Скорость вращения стакана составляет при нормальной производительности 5 000 обмин. Диапазон регулирования горелки РГМГ-10 составляет от 15 до 100% номинальной нагрузки. Давление мазута перед горелкой составляет 2 кгс1см2 Давление газа перед горелкой - 03 МПа (3 кГсм2).Коэффициент избытка воздуха при работе на мазуте a=1.1 на газе a=105. Вязкость мазута - 80 ВУ. Горелка устанавливается на воздушном улиточном коробе который крепится к обшивочному листу котла. Вентилятор первичного воздуха смонтирован в самой горелке его рабочее колесо крепится на валу форсунки.
2 Состав количество и теплосодержание продуктов сгорания
2.1 Выбор расчётных избытков воздуха по газовому тракту котла
Расчётное значение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки aТ для заданной топки 11.
aТ=11 aК=1.15 aЭ’=1.25 aЭ’’=1.35
2.2. Состав и количество продуктов сгорания.
Таблица 1.2 - Состав и количество продуктов сгорания
Коэффициент избытка воздуха
Теоретический объём воздуха не обходимый для сгорания
V0=0089·(СР+0375·SP)+0.265HP-0.033 OP
Объём свободного кислорода
Избыточный объём водяных паров
Теоретический объём: трёхатомных газов
=0.0186·(CP+0.375+SP)
+00.0124 WP+0.0161aV0
Действительный объём:
Общий объём дымовых газов
Общая объёмная доля трёхатомных газов
2.3. Теплосодержание продуктов сгорания
Таблица 1.3 - Теплосодержание продуктов сгорания
3.Составление теплового баланса котла
q+q1+q2+q3+q4+q5+q6=100%
q2- потери тепла с уходящими газами
q3- потери тепла от химического недожога топлива
q4- потери тепла от механического недожога топлива
q5- потери тепла за счёт наружного охлаждения котла
q6- потери тепла со шлаком
Температуру уходящих газов принимаем Jух=2300С тогда потеря с уходящими газами определяется (SVc)Jух=46643 кДжм3
Теплосодержание поступающего воздуха =423 кДжм3
Потери тепла с уходящими газами %:
Потери тепла от химического недожога топлива %:
Потери тепла от механического недожога топлива %:
Потери тепла за счёт наружного охлаждения котла %:
Потери тепла со шлаком %:
Коэффициент полезного действия котла определяется по формуле %:
h=100-(7.0+0.5+0+1.6+0)=913%
Определение расхода топлива м3ч:
Коэффициент сохранения теплоты:
4 Поверочный тепловой расчёт топочной камеры
4.1 Определение лучевоспринимающей поверхности
Определим площадь ограждающих поверхностей.
Fбок.ст.=3904м*36 м=1405 м2 Fпер.ст.=2944 м*36 м=106 м2
Fпот=2944 м*3904 м=1149 м2.
Общая площадь ограждающих поверхностей котельного агрегата составила: Hст=(1405+106+1149)*2=7228 м2
Лучевоспринимающая площадь поверхности нагрева настенных экранов:
где Fпл - площадь занятая экраном.
Нл=(1405+106+1149)*2*0995-0995*1812+0876*604=592
Степень экранирования топки:
4.2 Расчёт теплообмена в топочной камере
Температура продуктов сгорания на выходе из топки: J= 850 0С
Энтальпия при данной температуре: J(1075)=1786327 кДжм3
Полезное тепловыделение в топке кДжм3:
Коэффициент тепловой эффективности экрана:
Эффективная толщина излучающего слоя м:
Коэффициент ослабления лучей:
Степень черноты факела:
Степень черноты топки:
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м3 газа при нормальных условиях:
Действительная температура на выходе из топки (0С):
5 Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева
5.1 Расчет первого конвективного пучка
Таблица 1.4 - Конструктивные характеристики 1-го конвективного пучка
Условные обозначения
Площадь поверхности нагрева
Поперечный шаг труб
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Площадь живого сечения
Таблица 1.5 Теплотехнические характеристики и расчет 1-го конвективного пучка
Расчетная характеристика
Теплота отданная продуктами сгорания
Qб=j(I'-I"+DaкI0пpс)
Расчетная температура продуктов сгорания
Средняя скорость продуктов сгорания в конвективном пучке
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
Степень черноты газов
Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплопередачи
Средне логарифмическая разность температур
Количество теплоты воспринятое поверхностью нагрева
Температура на выходе из конвективного пучка
График 2 – Температура на выходе из первого конвективного пучка
5.2 Расчет второго конвективного пучка
Таблица 1.6 - Конструктивные характеристики 2-го конвективного пучка
Наименование величины
Таблица 1.7 - Теплотехнические характеристики 2-го конвективного пучка
График 3 Температура на выходе из второго конвективного пучка
Таблица 1.8 - Расчет водяного экономайзера
Температура дымовых газов перед экономайзером
ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПЕРЕД ЭКОНОМАЙЗЕРОМ
Температура уходящих газов
ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПОСЛЕ ЭКОНОМАЙЗЕРОМ
Средний температурный напор
Средняя температура газов
Расчетная поверхность нагрева
Число горизонтальных рядов труб
Истинное тепловосприятие
ПРОВЕРКА ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
Невязка теплового котла:
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ТГУ.
Значение величины при характерных режимах работы котельной
Наиболее холодного месяца
Максимальные расходы теплоты (с учетом потерь и расхода на мазутное хозяйство) МВт:
На отопление жилых и общественных зданий
На вентиляцию общественных зданий
На горячее водоснабжение
Расчетная температура наружного воздуха для отопления 0С
Расчетная температура наружного воздуха для вентиляции 0С
Температура воздуха внутри помещений
Температура сырой воды 0С
Температура подогретой сырой воды перед химводоочисткой 0С
Температура подпиточной воды после охладителя деаэрированной воды 0С
Коэффициент собственных нужд химводоочистки
Температура воды на выходе из водогрейных котлов 0С
Температура воды на входе в водогрейный котёл 0С
Расчетная температура горячей воды после местных теплообменников горячего водоснабжения 0С
Предварительно принятый расход химически очищенной воды тч
Предварительно принятый расход воды на подогрев химически очищенной воды тч
Температура греющей воды после подогревателя химически очищенной воды0С
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:
Температура воды на нужды отопления и вентиляции в подающей линии для режима наиболее холодного месяца 0С:
Температура обратной сетевой воды после системы отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца 0С:
Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию с учетом потерь МВт:
для максимально-зимнего режима:
для режима наиболее холодного месяца:
Суммарный расход теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение МВт:
Расход воды в подающей линии системы теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения для максимально-зимнего режима тч:
Тепловая нагрузка подогревателей первой ступени (на обратной линии сетевой воды) для режима наиболее холодного месяца МВт:
Тепловая нагрузка подогревателей второй ступени для режима наиболее холодного месяца МВт:
Расход сетевой воды на местный теплообменник второй ступени т.е. на горячее водоснабжение:
для режима наиболее холодного месяца тч:
для летнего режима тч:
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию тч:
для максимально-зимнего режима тч:
Расход сетевой воды внешними потребителями на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение тч:
для максимально-зимнего режима тч:
для режима наиболее холодного месяца тч:
для летнего режима тч:
Температура обратной сетевой воды после внешних потребителей 0С:
для максимально-зимнего режима 0С:
для режима наиболее холодного месяца 0С:
проверяется для летнего режима 0С:
Расход подпиточной воды для восполнения утечек в теплосети внешних потребителей тч:
для режима наиболее холодного режима тч:
Расход сырой воды поступающей на химводоочистку тч:
Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды 0С:
для летнего режима 0С:
Температура химически очищенной воды поступающей в деаэратор 0С:
для максимально зимнего режима 0С:
Проверяется температура сырой воды перед химводоочисткой 0С:
Расход греющей воды на деаэратор тч:
Расход хим. очищенной воды на подпитку сети тч:
Расход теплоты на подогрев сырой воды МВт:
для максимально-зимнего режима МВт:
для режима наиболее холодного месяца МВт:
для летнего режима МВт:
Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды МВт:
для максимально-холодного режима МВт:
Расход теплоты на деаэратор МВт:
Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в охладителе деаэрированной воды МВт:
Для максимально-зимнего режима МВт:
Суммарный расход теплоты необходимый в водогрейных котлах МВт:
Расход воды через водогрейные котлы тч:
Расход воды на циркуляцию тч:
Расход воды по перепускной линии тч:
для максимально-зимнего периода тч:
Расход сетевой воды от внешних потребителей через обратную линию тч:
Расчетный расход воды через котлы тч:
Расход воды поступающей к внешним потребителям по прямой линии тч:
Разница между найденным ранее и уточненным расходом воды внешними потребителями %:
для максимально-зимнего периода %:
для режима наиболее холодного месяца %:
для летнего режима %:
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца
Температура воды в подающей линии на нужды отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца
Температура обратной сетевой после систем отопления и вентиляции
Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию с учетом потерь
Суммарный расход теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение
Расход воды в подающей линии системы теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения (двух ступенчатая последовательная)
Предварительно вычисленная тепловая нагрузка подогревателя первой ступени
Тепловая нагрузка подогревателя второй ступени
Расход сетевой воды на местный теплообменник второй ступени
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию
Расход воды внешними потребителями на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение
Температура обратной сетевой воды после внешних потребителей
Расход подпиточной воды для восполнения утечек в тепловых сетях и в системе потребителей
Количество сырой воды поступающее на ХВО
Температура химически очищенной воды после охладителя деаэратора
Температура химически очищенной воды поступающей в деаэратор
Проверка температуры сырой воды перед химводоочисткой
Расход греющей воды на деаэратор
Расход химически очищенной воды на подпитку сети
Расход теплоты на подогрев сырой воды
Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды
Расход теплоты на деаэратор
Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в охладителе деаэрированной воды
Суммарный расход теплоты который необходимо получить в котлах
Расход воды через водогрейные котлы
Расход воды на рециркуляцию
Расход воды по перепускной линии
Расход сетевой воды от внешних потребителей через обратную линию
Расчетный расход воды через котел
Расход воды поступающей к внешним потребителям по прямой линии
Разница между найденными ранее и уточнённым расходом воды внешними потребителями
Рис № 3 – Тепловая схема котельной с водогрейными котлами.
1. Определение производительности и числа устанавливаемых котлов.
В соответствии с расчетом тепловой схемы к установке принимаем 3 котла КВ-ГМ-11-150. По данным завода изготовителя мощность одного котла составляет 1163 МВт при расходе воды 1235 тч. Расчетный расход воды через один котел при максимально - зимнем режиме 393173=9831235 тч.
ПОДБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
1.1 Подбор сетевого оборудования.
Расчетный напор для сетевого насоса:
МПа - гидравлическое сопротивление котла умноженное на коэффициент запаса
Расчетный расход через насос:
К установке принимаем 2 последовательно соединенных насоса и один резервный.
1.2 Подбор насоса сырой воды.
Расчетный напор для насоса сырой воды:
где=6000 м высота расположения деаэрационной колонки принимается равной высшей отметки котла
м - сопротивление линии ХВО.
К установке принимаем 2 насоса и один резервный (подача 5 м3ч напор 075 (75) МПа (м)).
1.3 Подбор подпиточного насоса.
Потери в сети незначительные практически только на трение и также учитывая высоту деаэрированой колонки которая равна 6000 м считаем что установки циркуляционного насоса и одного резервного насоса (подача 63 м3ч напор 00035(35) МПа(м)) достаточно для преодоления сопротивлений сети. Расчетная подача 575 м
1.4 Подбор рециркуляционного насоса.
Расчетный напор для рециркуляционного насоса:
Расчетный расход воды через сетевой насос:
К установке принимаем два насоса и один резервный (подача 140 м3ч напор 049 (49) МПа (м)) подключенных параллельно.
2. Подбор деаэратора.
Подбор деаэрационной колонки и бака аккумулятора.
Вместимость бака: м3
К установке принимаем атмосферный деаэратор марки ДА-10. Размеры колонки мм: 7008 высота 1010 ; полезная вместимость аккумуляторного бака м3: 7
3. Подбор оборудования ХВО.
Подбираются фильтры 1 и 2 ступени через которые вода пропускается последовательно для более надежного умягчения. Обычно фильтр 2 ступени является барьерным. Скорость фильтрации в 1 ступени принимается 5-10 мч в барьерных 30 мч.
Принимаем 2 фильтра первой ступени с внутренним корпуса 1500 мм марка фильтров и фильтр второй ступени с внутренним корпуса 1000 мм марка фильтров . Высота загрузки фильтра 2 метра
Водоподготовка предназначена для котельной оборудованной 3 водогрейными котлами КВ-ГМ-10-150.
Производительность одного котла 1235 тч при давлении 16 МПа
Исходная вода поступает из водопровода в количестве равном количеству питательной воды.
Карбонатная жесткость
По определенным характеристикам отдельных компонентов определяем величину относительной щелочности котловой воды.
где (щелочность химически обработанной воды)
- сухой остаток химически обработанной воды
>20% значит питательную воду (химически очищенную воду) необходимо дополнительно обработать нитратами (в частности нитратом натрия)
Рассчитываем фильтры:
Общее количество фильтров принимаем равным 4 из которых 2 фильтра первой ступени один второй ступени и один резервный фильтр для обеих ступеней.
В качестве катиона используем сульфоуголь с обменной способностью .
Число регенераций каждого фильтра не должно превышать 3 раз в сутки. Высоту загрузки сульфоугля 2 метра.
Устанавливаются фильтры I ступени диаметром 1000 мм и второй ступени 1000 мм.
Фильтр первой ступени:
Фильтр второй ступени:
Скорости лежат в допустимых пределах
После прохождения через фильтры I ступени вода практически снижает свою жесткость до 02-01 поэтому общее количество солей жесткости поглощаемое в фильтрах I ступени составит:
Gр – производительность ХВО
Объем сульфоугля в каждом фильтре:
где Н=2 м – высота загрузки
Число регенераций натрий-катионовых фильтров I ступени в сутки:
каждого фильтра в отдельности регсут
Межрегенерационный период равен:
Жесткость воды поступающей в фильтр II ступени а ее содержание на выходе из фильтра считают равным нулю следовательно количество солей жесткости поглощаемое в фильтре II ступени:
Число регенераций фильтра II ступени:
Межрегенерационный период: часов
Определяем расход соли необходимый для регенерации:
где a=200 – удельный расход соли
Объем 26% -раствора на одну регенерацию:
где r=12кгм3 – плотность раствора соли; р=26% - содержание соли в растворе.
Расход технологической соли в сутки:
Рис № 4 – Схема двухступенчатой натрий - катионитовой установки.
- Фильтр первой ступени. 2 - Фильтр второй ступени. 3 - Центробежный насос. 4 – Теплообменник. 5 – Резервуар бункер. 6 – Мерник соли. 7 – Водоструйный эжектор. 8 – Промывочный бак. 9 - Промывочный насос. 10 – Бак. 11 – Водоструйный насос.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ (ПОДБОР) ДЫМОСОСА И ВЕНТИЛЯТОРА.
Тягодутьевые устройства.
Количество воздуха на которое рассчитывается дутьевое устройство определяют по уравнению:
где 11- значение коэффициента учитывающего утечку воздуха через неплотности воздуховодов;
-значение коэффициент избытка воздуха в топке;
- максимальный расход топлива в м3ч
- количество воздуха необходимое для сжигания1 м3 топлива при 00 и 760 мм.рт.ст. в м3ч
b - барометрическое давление в мм.рт.ст. в районе расположения котельной;
- температура подаваемого воздуха в градусах
Значение мало поэтому поправка в большинстве случаев несущественная.
Исходя из найденной производительности к установке принимаем дутьевой вентилятор марки ВДН-10 производительностью м3ч напор 2.19 кПа.
Подбор дымососа осуществляется точно по таким же формулам что и дутьевой вентилятор.
Исходя из найденной производительности к установке принимаем центробежный дымосос ДН-125 с производительностью м3ч напор 1.61 кПа.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПЛОЩАДЕЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ.
Мною была запроектирована котельная полуоткрытого типа выбор такого типа определяется расчетной температурой которая для г. Куйбышев равна -32оС.
Здание имеет прямоугольную форму длинной м. и шириной м. Один торец здания является постоянным а второй свободным т.е. при необходимости увеличения мощностей здание можно расширить. Со стороны постоянного торца здания расположены административно-бытовые помещения. За ними в сторону свободного торца находится общий зал в котором расположены: система ХВО деаэратор и группа сетевых подпиточных и рециркуляционных насосов.
В общем зале также расположен деаэратор установленный на высоте 60 м; теплообменники для подогрева холодной воды поступающей на ХВО.
Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки” между котлами технологическим оборудованием и стенами здания устроены проходы необходимой ширины.
КОМПОНОВКА ГЛАВНОГО КОРПУСА КОТЕЛЬНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА.
1. Разработка расчетной аксонометрической схемы.
2 Аэродинамический расчет котла.
Таблица 8.2 - Аэродинамический расчет котла.
Сопротивление первого газохода
Относительный продольный шаг труб
Относительный поперечный шаг труб
Средняя скорость газов в газоходе мсек
Средняя температура газов в
Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов
Сопротивление шахматного пучка Па
Плотность продуктов сгорания кгм3
Местные сопротивления Па
Сопротивление второго газохода
Средняя температура газов
Общее сопротивление конвективных пучков
663+497+42+9158=39738
Значение коэффициента учитывающего камеру догорания.
Общее сопротивление котла
3. Аэродинамический расчет экономайзера.
Сопротивление водяных ребристых экономайзеров системы ВТИ определяется по формуле:
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА.
1. Определение сечений воздуховодов и газоходов.
где - секундный расход топлива м3с
- объём воздуха необходимого для горения (дымовых газов) м3м3
1.1. Определение сечений воздуховодов.
Определение объемного расчетного расхода:
Допустимой скоростью для данного расхода является скорость =11 мс. Площадь сечения равна
1.2. Определение сечений газоходов.
Участок котел-экономайзер:
С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов допустимая скорость принимается =12 мс. Площадь сечения равна
Участок экономайзер-дымосос:
С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов допустимая скорость принимается =12 мс. Площадь сечения равна:
Участок дымосос – сборный коллектор
Участок сборный коллектор - дымовая труба
2. Определение сопротивлений газовоздушного тракта.
Сопротивление газового тракта рассчитывается по формуле:
где - потери давления в дымовой трубе
- потери давления на выходе из трубы
H=45 м- высота дымовой трубы
l=0.05-коэффициент шероховатости для бетонных труб
Суммарное сопротивление дымовой трубы: =1602+5187=6789 Па
Участок экономайзер-дымосос.
Требуемая площадь живого сечения газохода: ;
Секундный расход дымовых газов:
Скорость дымовых газов =1199 мс.
Длина газохода: L=3 м
коэффициент шероховатости для металлических труб
где F-площадь живого сечения U-полный периметр сечения омываемой протекающей средой.
Участок дымосос - общий коллектор
Требуемая площадь живого сечения газохода ;
Длина газохода: L=2.5 м
Участок общий коллектор - дымовая труба
Скорость дымовых газов =1043 мс.
Длина газохода: L=21.3 м
Сопротивление газового тракта принимаем по таблице равным 260 Па.
РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ.
1. Определение высоты дымовой трубы.
Определение минимальной высоты дымовой трубы производится в следующей последовательности.
Определяется выброс оксидов азота рассчитываемый по NO2 (гс)
где - поправочный коэффициент учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход оксидов азота;
поправочный коэффициент характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;
поправочный коэффициент учитывающий конструкцию горелок;r - степень рециркуляции продуктов сгорания;
k-коэффициент характеризующий выход оксидов азота на 1 т. сожженного топлива определяется по формуле:
где QH Q – номинальная и действительная теплопроизводительность котла Гкалч.
Определяется диаметр устья дымовой трубы (м)
где VТР объемный расход продуктов сгорания через трубу м3с;
wвых – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы.
Действительный диаметр устья трубы 192 м wвых=1043 мс.
Определяется предварительная минимальная высота дымовой трубы (м).
где А – коэффициент зависящий от метеорологических условий местности;
- предельно допустимые концентрации SO2 и
z число дымовых труб;
- разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха
Определяется коэффициенты f и v M:
Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f:
Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра v:
Определяется минимальная высота дымовой трубы (м) во втором приближении
т.к. разница между Н1 и Н не превышает 5 % то нет необходимости делать уточняющий расчет. Принимаем дымовую железобетонную трубу 25 м.
При высоте трубы Н3 определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществ:
Пересчитываем поправочные коэффициенты при Н2
Определяем максимальную приземную концентрацию
Проверяется условие при котором безразмерная суммарная концентрация не
ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР ДЫМОСОСА И ВЕНТИЛЯТОРА.
1. Окончательный подбор дымососа.
Расчетное давление дымососа определяем по формуле
- Разряжение создаваемое дымовой трубой
По предварительному подбору принят дымосос марки ДН-125 производительностью 24200 м3ч.
С характеристиками h=71% при закрытом направляющем аппарате 00. Марка устанавливаемого электродвигателя 4А200S6 (30 кВт) n=980 обмин.
2. Окончательный подбор вентилятора.
По предварительному подбору вентилятора принята марка ВДН-10
С характеристиками h=67% при закрытом направляющем аппарате 00.
Марка устанавливаемого электродвигателя 4А-160S6 (11 кВт) n=980 обмин.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ТОПЛИВО ОБРАБОТКЕ.
Подача мазута из резервуаров в котельную во избежание образования пробок должна осуществляться мазутными насосами с непрерывной циркуляцией подогретого мазута. Для подачи мазута к форсункам котла а также для подготовки его — очистки от механических примесей подогрева до необходимой температуры — в системе мазутного хозяйства сооружается насосная. В насосной станции (рис. 4) устанавливаются центробежные насосы для перекачки мазута к форсункам котла: не менее двух рабочих насосов и одного резервного с электроприводом. Суммарная производительность рабочих насосов должна обеспечивать не менее 100% потребности в мазуте. При отсутствии связи данного предприятия и котельной с энергетической системой в насосной должно устанавливаться не менее двух насосов с электроприводом и двух насосов 2 с паровым приводом. Суммарная производительность насосов с каждым приводом должна обеспечивать не менее 100% потребности в мазуте. Соединение насосов с мазутохранилищем должно обеспечивать независимую работу любого насоса от любого резервуара.
Рис.6 Схема трубопроводов мазутного хозяйства
— насосы с электроприводом; 2 — насосы с паровым приводом; 3 — фильтры грубой очистки; 4 — фильтры тонкой очистки; 5 — мазутоподогреватели; 6 — перекачивающий насос малой производительности; 7 — перекачивающие насосы; 8 — мазутопровод для промывки баков; 9 — мазутные фильтры; 10 — напорный мазутопровод; 11 — рециркуляционный мазутопровод из котельной; 12 — паропроводы из котельной; 13 — наземные резервуары для мазута; 14— промежуточный подземный резервуар; 15 — котлы; 16 — колодец для дренажей.
Очистка мазута от всяких примесей и осадков осуществляется с помощью фильтров грубой очистки 3 устанавливаемых на всасывающей стороне насосов и фильтров тонкой очистки 4 «а напорной стороне. Количество фильтров как тонкой так и грубой очистки должно быть не менее двух (один рабочий и один резервный) причем коммуникации соединительных трубопроводов должны обеспечивать возможность включения и выключения из работы любого фильтра. Перед или после фильтров тонкой очистки устанавливается не менее двух мазутоподогревателей 5 (один рабочий и один резервный). В мазутоподогревателях мазут подогревается от 70—80 до 100—120° С (в зависимости от его вязкости).
РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ.
Установленная мощность котельной
Годовой отпуск теплоты на отопление
Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:
Отпуск теплоты на горячее водоснабжение:
Годовой отпуск теплоты от котельной:
Годовая выработка теплоты котельной:
Число часов использования установленной мощности котельной в году:
Удельный расход топлива на 1 отпущенный ГДж теплоты:
Годовой расход топлива в котельной:
Установленная мощность токоприемников:
Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:
Годовой расход сырой воды в котельной:
Удельный расход сырой воды:
При расчете себестоимости отпускаемой от котельной теплоты определяются:
Годовые затраты на топливо
Годовые затраты на электроэнергию:
Годовые затраты на использованную воду:
Годовые затраты на амортизационные отчисления:
Годовые затраты на текущий ремонт:
Годовые затраты на заработную плату эксплуатационного персонала котельной:
Прочие суммарные расходы:
Годовые эксплуатационные расходы по котельной:
Себестоимость отпущенной теплоты:
в том числе топливная составляющая:
Рентабельность капиталовложений:
Приведенные затраты на 1 ГДж отпущенной теплоты:
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА.
Таблица 12.1 Основные технико-экономические показатели проекта
Месторасположение котельной
Состав основного оборудования
Система теплоснабжения
Установленная мощность котельной МВт.
Годовая выработка теплоты тыс ГДжгод
Годовой отпуск теплоты тыс.ГДжгод
Число часов использования установленной мощности чгод
Удельный расход электрической мощности на собственные нужды кВТМВт
Установленная мощность токоприемников кВт
Годовой расход воды тыс. т год
Численность эксплуатационного персонала чел
Годовые эксплуатационные расходы руб.год
Себестоимость отпускаемой теплоты рубГДж
в том числе топливная составляющая рубГДж
Рентабельность капиталовложений %
Приведенные затраты на 1 ГДж отпускаемой теплоты рубГДж
В данной курсовой работе был произведен поверочный расчет теплогенератора КВ-ГМ-65-150 работающего на газе Газли-Каганского месторождения.
Были определены состав количество теплосодержание продуктов сгорания составлен тепловой баланс произведен поверочный расчет топочной камеры расчет конвективных поверхностей нагрева.
Был произведен конструктивный расчет водяного экономайзера. Результатом был определен тепловой баланс.
h=100-(7.0+0.5+0+1.6+0)=90.9%
Расчетный расход при номинальной нагрузке кгч
на выходе из первого конвективного пучка
на выходе из второго конвективного пучка
В данном курсовом проекте был произведен расчет компоновки котельной с котлами КВ-ГМ-10-150 работающими на мазуте марки Ф-12. В результате была выбрана и просчитана тепловая схема работающая на закрытую систему теплоснабжения произведен подбор оборудования расчет системы ХВО и подбор оборудования ХВО. Выполнен аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла подбор тягодутьевого оборудования. Произведена компоновка газовоздушного тракта и оборудования котельной. Выполнен расчет себестоимости отпускаемой теплоты.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. – М.: Стройиздат 1986. – 559 с.
Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. – Л.: Энергоатомиздат 1989. – 280 с.
Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. 2-е изд. – М.: Стройиздат 1973. – 248 с.
Роддатис К.Ф. Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. Под ред. К.Ф. Роддатиса. М.: Энергоатомиздат 1989. – 488 с.
Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. – М НИИИНФОРМЭНЕРГОМАШ 1987. – 208 с.
«Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)». Энергия Москва 1973.
Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) Под редакцией С.И. Мочана – «Энергия» Ленинград 1977