Проектирование котельной с котлами ДКВР 6,5

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Общая часть

Основные проектные решения

Назначение и характеристика котельной

Обоснование и описание выбранной тепловой схемы

Описание конструкции котла ДКВР 6,3 -

Расчетная часть

Расчет тепловой схемы котельной

Выбор числа устанавливаемых котлов

Выбор водоподготовительного оборудования

2.

Выбор схемы обработки воды

2.

Подбор натри-катионитных фильтров

2.

Подбор натрий-хлор-ионитных фильтров

2.

Выбор солерастворителя

2.

Выбор деаэратора

Расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной

2.

Выбор насосов

2.

Выбор насосов исходной воды

2.

Выбор питательных насосов

2.

Выбор сетевых насосов

2.

Выбор подпиточных насосов

2.

Выбор конденсатных насосов

Расчет и подбор тягодутьевого оборудования

2.

Описание схемы подачи воздуха и дымоудаления

2.

Расчет объемов продуктов сгорания и КПД котла

2.

Выбор коэффициента избытка воздуха

2.

Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

2.

Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котла

2.

Расчет количества топлива сжигаемого в котле

Выбор тягодутьевого оборудования

2.

Аэродинамическое сопротивление котельной установки

2.

Выбор дутьевого вентилятора

2.

Выбор дымососа

Эксплуатация

Топливоснабжение котельной

Водоподготовка котельной

Охрана труда

Организация охраны труда на производстве

Организация обучения по охране труда

Создание здоровых и безопасных условий труда

Техника безопасности при ремонтных работах

Принципы оказания первой помощи

Спецзадание

Общие сведения и горение веществ и материалов

Показатели пожаровзрывобезопасности веществ и материалов

Классификация и общие сведения об основных огнетушащих веществах

Экономическая часть

Литература

Приложения

З а д а н и е на дипломный

1. Тема проекта:

Реконструкция производственно-отопительной котельной

г. Владимир

3. Исходные данные к проекту:

источник теплоснабжения

котельная производственно-отопительная

- теплоноситель

вода, τ1=1300С τ2= 700С

- тепловые нагрузки: отопление и вентиляция – 16ГДж/ч, ГВС – 8ГДж/ч

технологические нужды – 9 т/ч, Р = 1,4МПа

- доля возврата конденсата – 65%

- типы установленных котлов: ДКВР 6,5-13

- источник водоснабжения: химический состав соответствует р. Клязьме

- топливо природный газ из газопровода Ставрополь – Москва 2-я нитка

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, которые

необходимо разработать): введение, назначение и характеристика котельной,

основные проектные решения, описание тепловой схемы, описание конструкции

котла, расчет тепловой схемы котельной для 4-х режимов, подбор оборудования ХВО

подбор вспомогательного и тягодутьевого оборудования, спецзадание, разделы

эксплуатации и охраны труда, экономическая часть, составление списка литературы.

Введение

В энергетическом балансе Республики немалую часть занимают котельные на органическом топливе – природном газе. Во многих случаях промышленных предприятий широкое применение находят пароводогрейные котельные.

Одно из направлений развития энергетики связано со строительством пароводогрейных котельных различных предприятий. Эти котельные применяются для покрытия всех видов тепловых нагрузок: технологических (пар, горячая вода) и коммунальных (горячая вода на отопление и горячее водоснабжение).

В настоящее время значительное внимание уделяется прогрессивным технологиям сжигания топлива в топках котлов, применяются блочные автоматизированные горелки. При создании котлов используются новые материалы, применяются энергосберегающие мероприятия, улучшаются системы автоматизации. Постоянно совершенствуются тепловые схемы котельных, осуществляется переход к двухконтурным системам теплоснабжения (при малой удаленности потребителя тепла от котельной).

В настоящее время заводы и предприятия используют в своем производстве промышленные котлы: водотрубные и газотрубные. Это разновидности паровых котлов, которые обеспечивают размещение и сортировку пара, при этом генерируя его благодаря уничтожению тепловой энергии, а она в свою очередь образуется в процессе сжигания топлива внутри корпуса котла. Среди всего промышленного отопительного оборудования особое место занимают паровые и водогрейные котлы. На них отмечается высокий спрос на рынке промышленного оборудования. Разные типы производственных предприятий используют разные виды оборудования: вот например, энергетические паровые котлы используются на турбинах, а другая разновидность – утилизаторы – способствуют добыче пара из горячих газов в отдельных отраслях промышленности.

На сегодняшний день паровые и водогрейные котельные установки активно используются для отопления, горячего водоснабжения и технологических потребностей Они нашли широкое применение:

на предприятиях с/х и пищевой промышленности;

в технопарках, цехах и промышленных площадках;

на разработках месторождений.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды.

Основные элементы котельной установки - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. Котел - теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Проектирование котельной начинают с выявления характера потребителей и определения количества потребного для них тепла или пара, а также вида и параметров теплоносителя.

При этом производственные котельные обычно вырабатывают пар для технологических нужд, отопления и вентиляции производственных цехов, отопительные котельные приготовляют горячую воду для отопления жилых и общественных зданий, а также для хозяйственных нужд, производственно-отопительные котельные вырабатывают пар и приготовляют горячую воду для всех перечисленных видов потребления.

Потребность в тепле на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжения жилых, общественных и промышленных здания определяют по проектам местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При отсутствии таких проектов потребность в тепле может быть посчитана по укрупненным показателям.

Отпуска пара на технологические нужды промышленных предприятий и горячей воды для их горячего водоснабжения определяют по технологическим проектам этих предприятий. Когда вид и параметры теплоносителя, а также полный отпуск тепла или пара выявлены, можно установить профиль и производительность проектируемой котельной. Если все тепло отпускается в виде горячей воды, проектирует котельную с водогрейными котлами, если в виде пара- с паровыми котлами. Когда же тепло отпускается и в виде и пара, и в виде горячей воды, то в зависимости от количественного соотношения отпусков пара и воды можно спроектировать паровую котельную с установкой для подогрева сетевой воды, либо комбинированную котельную с паровыми и водогрейными котлами.

Паровая промышленно-отопительная котельная с паровыми котлами предназначена для покрытия технологической паровой нагрузки, водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного предприятия, где требуется паровая технологическая нагрузка.

Общая часть

1.1 Основные проектные решения

В данном дипломном проекте выполнен производственно-отопительной котельной, расположенной в г.Владимир на реке Клязьме. В качестве топлива используется природный газ второй нитки газопровода Ставрополь-Москва.

В котельной применяются котлы марки ДКВР6,513 производства Бийского котельного завода.

Теплоснабжение района осуществляется по двухтрубной закрытой схеме. Расчетные параметры теплоносителя: подающий трубопровод – 130°С; обратный трубопровод – 70°С.

Компоновка оборудования котельной выполнена исходя из следующих требований:

– обеспечение надежной работы, удобного и безопасного обслуживания установленного оборудования;

– минимальная протяженность трубопроводов, коммуникаций, кабельных линий;

– минимизация габаритов помещений для сокращения капитальных затрат на строительные конструкции;

– обеспечение возможности расширения действующей котельной с минимальными переделками коммуникаций;

– создание условий для механизированного производства ремонтных работ, ревизий, чистки оборудования и арматуры.

Паровые котлы устанавливаются в один ряд с фронтом, расположенным в одну линию и обращенным к окнам котельного зала. Фронт котлов располагается на расстоянии 3м от стены котельной. Расстояние от крайнего котла до стены – 1,3м.

Для газоснабжения производственно-отопительной котельной предусмотрена ГРУ (газорегуляторная установка), которая располагается внутри помещения котельной.

Основные функции газорегулятоной установки:

– снижение давления газа до заданных параметров;

– поддержание в автоматическом режиме этого давления на выходе из ГРУ;

– прекращение подачи газа при давлениях выше максимального и ниже минимально допустимого;

– очистка газа от существенных механических примесей;

– учёт расхода газа.

Помещение ГРУ оборудуется системами вентиляции, отопления и освещения. Система вентиляции рассчитана таким образом, что обеспечивает как минимум трехкратный часовой воздухообмен в помещении ГРУ. Система отопления – водяная (температура теплоносителя не должна превышать 130 °С). Внутренняя температура в ГРУ в зимнее время поддерживается не ниже +5 °С. Система искусственного освещения ГРУ выполняется с использованием оборудования во взрывозащищенном исполнении.

Входное давление газа на вводе в ГРУ составляет 0,6МПа. На вводе газопроводов в ГРУ и на выводе из нее устанавливаются отключающие устройства на расстоянии 5м.

Газопроводы к котельным агрегатам после ГРУ прокладываются в виде тупиковых ответвлений. Газопроводы котельных снабжаются продувочной свечой, которая обеспечивает отвод газа в атмосферу при продувке газопроводов.

Трансформаторная подстанция – пристроенная. Помещения для персонала располагаются на втором этаже на отметке +3,300. Лаборатория химводоочистки размещается на первом этаже.

Отопление и вентиляция проектируется в соответствии со СНиП 230199 «Строительная климатология».

В помещении котельной предусмотрена система воздушного отопления, во вспомогательных – система водяного отопления с применением в качестве нагревательных приборов регистров из гладких труб.

Система вентиляция спроектирована таким образом, что обеспечивает трехкратный часовой воздухообмен.

Вытяжная вентиляция – естественная с вытяжкой воздуха из верхней зоны и за счет подсоса в газовоздушный тракт котлоагрегата. Вытяжка осуществляется через дефлекторы ЦАГИ.

Приточная вентиляция – естественная. В теплый период года подача воздуха осуществляется в рабочую зону.

Расчет и подбор тягодутьевого оборудования

2.5.1 Описание схемы подачи воздуха и дымоудаления

В соответствии со СНиП II3576 «Котельные установки», для обеспечения подачи воздуха к котельным агрегатам и отвода продуктов сгорания тягодутьевые установки предусматриваются индивидуально для каждого котла. В состав тягодутьевой установки котельного агрегата входят: дутьевой вентилятор – для подачи воздуха, необходимого при сжигании топлива; дымосос – для отвода продуктов сгорания от котлоагрегата в окружающую среду.

Для подачи в топочную камеру в зимнее время используется теплый воздух из верхней зоны котельной, а в летний – воздух, забираемый из окружающей среды. Воздухопроводы внутри котельной изготавливаются стальными круглого сечения.

Отвод продуктов сгорания осуществляется по железобетонным подземным газоходам. Каждый котлоагрегат имеет индивидуальный газоход, отводящий продукты сгорания к дымовой трубе.

В котельной предусмотрена одна дымовая железобетонная труба высотой 30 м с диаметром устья 1,2м. В местах сопряжения газоходов с дымовой трубой предусматриваются температурноосадочные швы.

Для обеспечения экономичной работы тягодутьевого оборудования, электроприводы вентиляторов и дымососов подключаются к электросети через преобразователи частоты, которые осуществляют плавное регулирование оборотов электродвигателя (а следовательно и производительность оборудования) в зависимости от режима работы котлоагрегатов. Установка преобразователей частоты позволяет обеспечить экономию электроэнергии до 30%, автоматизировать работу тягодутьевого оборудования и продлить срок его службы, исключить человеческий фактор при управлении аппаратами.

2.5.2 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата

Состав природного газа второй нитки трубопровода Ставрополь-Москва по объему:

Метан СН4 92,8%

Этан С2Н6 2,8%

Пропан С3Н8 0,9%

Бутан С4Н10 0,4%

Пентан С5Н12 0,1%

Азот N2 2,5%

Двуокись углерода СО2 0,5%

Относительная плотность по воздуху (при 20 °С) 0,772

Низшая теплота сгорания 36550 кДж/м3.

Эксплуатация

3.1 Топливоснабжение котельной

3.1.1 Описание газорегуляторной установки

В качестве основного топлива в проектируемой котельной используется природный газ второй нитки газопровода Ставрополь-Москва. Для газоснабжения производственно-отопительной котельной предусмотрена ГРУ (газорегуляторная установка), которая располагается внутри помещения котельной.

Основные функции газорегулятоной установки:

Снижение давления газа до заданных параметров;

поддержание в автоматическом режиме этого давления на выходе из ГРУ;

прекращение подачи газа при давлениях выше максимального и ниже минимально допустимого;

очистка газа от существенных механических примесей;

учёт расхода газа.

Помещение ГРУ оборудуется системами вентиляции, отопления и освещения. Система вентиляции рассчитана таким образом, что обеспечивает как минимум трехкратный часовой воздухообмен в помещении ГРУ. Система отопления – водяная (температура теплоносителя не должна превышать 130 °С). Внутренняя температура в ГРУ в зимнее время поддерживается не ниже +5 °С. Система искуственного освещения ГРУ выполняется с использованием оборудования во взрывозащищенном исполнении.

Входное давление газа на вводе в ГРУ составляет 0,6МПа. На вводе газопроводов в ГРУ и на выводе из нее устанавливаются отключающие устройства на расстоянии 5м.

Газопроводы к котельным агрегатам после ГРУ прокладываются в виде тупиковых ответвлений. Газопроводы котельных снабжаются продувочной свечой, которая обеспечивает отвод газа в атмосферу при продувке газопроводов.

3.2 Водоподготовка котельной

3.2.1 Состав природной воды

Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоиднорастворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).

Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.

Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС12, МgС12, КаС1, к плохо растворимым — сульфиды (соли серной кислоты) СаSО4, МgSО4, N3SO4 и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO3, МgSiO3. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.

Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС12, МgС12, Мg(NO3)2, Са(NO3)2, и у которых уменьшается, например СаSО4, СаSiO3, МgSiO3.

3.2.2 Показатели качества воды

Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.

Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.

Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).

Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО4 и МgSО4), хлористых (СаС12 и МgС12), азотнокислых (Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых (СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых (Са3(РО4)2 и Мg(РО4)2), двууглекислых (Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2).

Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых.

Для определения величины жесткости в настоящее время установлена единица показателя жесткости — миллиграмм-эквивалент на 1 кг раствора (мгэкв/кг) или микрограммэквивалент на 1 кг раствора (мкгэкв/кг); 1 мгэкв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона кальция Са + или 12,16 мг/кг иона магния Мg2 +.

Щелочность воды характеризуется содержанием в ней щелочных соединений. Сюда относят гидраты, например NаОН — едкий натр, карбонаты Nа2СО3 — кальцинированная сода, бикарбонаты NаНСО3, Na3РО4 и др. Величина щелочности воды равна суммарной концентрации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфатных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах (мгэкв/кг или мкгэкв/кг). В зависимости от преобладающего наличия в воде анионов тех или иных солей различают щелочность: гидратную (концентрация в воде гидроксильных анионов ОН), карбонатную (концентрация карбонатных анионов CO3²¯) и бикарбонатную (концентрация бикарбонатных анионов НСОз³¯.).

Окисляемость воды характеризуется наличием в воде кислорода и двуокиси углерода, выраженных в миллиграммах или микрограммах на килограмм.

3.2.3 Обработка воды для паровых котлов

Исходными данными для выбора оборудования предварительной водоочистки является:

величина продувки котла;

содержание углекислоты в паре;

относительная щелочность котловой воды.

Обработка воды для водогрейных котлов включает в себя следующие основные этапы:

удаление взвешенных частиц;

удаление железа;

умягчение, предотвращение накипеобразования;

предотвращение коррозии (удаление кислорода и углекислого газа из питающей воды с помощью деаэраторов различных конструкций. Применение деаэратора позволяет существенно снизить содержание свободного кислорода (до 0,02 мг/кг), остальное же количество должно связываться химическим способом).

3.2.4 Удаление механических примесей с помощью фильтров

Для удаления осаждаемых (песок, окислы железа, соли CaCO3 и другие тяжелые частицы) и взвешенных частиц (мелкая глина, грязь и органические вещества) используются механические фильтры различных конструкций.

При незначительных механических загрязнениях (до 5,0 мг/кг), можно устанавливать компактные фильтры картриджного типа (сменные или промывные), основные достоинства которых - малые габариты, высокие скорость и глубина фильтрации.

При содержании в воде взвешенных частиц более 15 мг/л, целесообразно осуществлять фильтрацию на напорных фильтрах с комбинированным слоем (песок + антрацит).

Отфильтрованные частицы, по мере необходимости, удаляются из слоя противоточной промывкой.

Для проектируемой котельной применяем напорные фильтры с комбинированным слоем, т.к. применение картриджных фильтров нецелесообразно (содержание взвешенных веществ в осветляемой воде 8,0мг/кг).

Спецзадание

ГОРЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И СПОСОБЫ ЕГО ПРЕКРАЩЕНИЯ

5.1 Общие сведения о горении веществ и материалов

Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород, – основные компоненты газовоздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300°С.

Физико-химические основы горения заключаются в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, кото­рые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (двуокись углерода), угарный газ (окись углерода), сажу (углерод) и воду, и при этом выделяется тепло и световое излучение.

Воспламенение представляет собой процесс распространение пламе­ни по газопаровоздушной смеси. При скорости истечения горючих паров и газов с поверхности вещества равной скорости распространения пламени по ним наблюдается устойчивое пламенное горение. Если же скорость пламени больше скорости истечения паров и газов, то происходит выгорание газопаровоздушной смеси и самозатухание пламени, т.е. вспышка.

B зависимости от скорости истечения газов и скорости распространения пламени по ним можно наблюдать:

- горение на поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси с поверхности материала равна скорости распространения огня по ней;

- горение с отрывом от поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси больше скорости распространения пламени по ней.

Горение газопаровоздушной смеси подразделяется на диффузионное и кинетическое. Основным отличием является содержание или отсутствие окислителя (кислорода воздуха) непосредственно в горючей паровоздушной смеси.

Кинетическое горение представляет собой горение предварительно перемешанных горючих газов и окислителя (кислорода воздуха). На пожарах этот вид горения встречается крайне редко. Однако он часто встречается в технологических процессах: в газовой сварке, резке и т.п.

При диффузионном горении окислитель поступает в зону горения извне. Поступает он, как правило, снизу пламени вследствие разрежения, которое создается у его основания. В верхней части пламени, выделяющее в процессе горения тепло, создает давление. Основная реакция горения окисления происходит на границе пламени, поскольку истекающие с поверхности вещества газовые смеси препятствуют проникновению окислителя вглубь пламени (вытесняют воздух). Большая часть горючей смеси в центре пламени, не вступившая в реакцию окисления с кислородом, предает собой продукты неполного горения (СО, СН4, углерод и пр.).

Диффузионное горение, в свою очередь, бывает ламинарным и турбулентным (неравномерным во времени и пространстве). Ламинарное горение характерно при равенстве скоростей истечения горючей смеси с поверхности материала и скорости распространения пламени по ней. Турбулентное горение наступает, когда скорость выхода горючей смеси значительно превышает скорость распространения пламени. В этом случае граница пламени становится неустойчивой вследствие большой диффузии воздуха в зону горения. Неустойчивость вначале возникает вершины пламени, а затем перемещается к основанию. Такое горение встречается на пожарах при объемном его развитии.

Горение веществ и материалов возможно только при определенном качестве кислорода в воздухе. Содержание кислорода, при котором исключается возможность горения различных веществ и материалов, устанавливается опытным путем. Так, для картона и хлопка самозатухание наступает при 14% (об.) кислорода, а полиэфирной ваты – при 16% (об.)

Исключение окислителя (кислорода воздуха) является одной из мер пожарной профилактики. Поэтому хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, карбида кальция, щелочных металлов, фосфора должно осуществляться в плотно закрытой таре.

Заключение

по дипломному проекту

на тему

«Реконструкция производственно-отопительной

котельной г. Владимир»

1 Объем дипломного проекта:

Пояснительная записка

102 стр.

Графическая часть

4 листа

Спецзадание: презентация «горение веществ и способы его прекращения»

2 Соответствие дипломного проекта заданию на проектирование

Дипломный проект выполнено в полном соответствии с заданием на

проектирование

3 Характеристика выполнения каждого раздела, использование последних достижени

достижений науки и техники и опыта предприятий-новаторов дипломником

В дипломном проекте представлено описание и назначение реконструируемой

котельной, обоснование реконструкции, описание тепловой схемы и

описание конструкции котла. В расчетном разделе выполнены следующие

расчеты: расчет тепловой схемы котельной, подбор оборудования ХВО,

подбор насосного и тягодутьевого оборудования и элементы теплового расчета.

В разделе «Эксплуатация» представлено описание топливоснабжения котельной

и системы водоподготвки

В части охраны труда общие вопросы организации охраны труда и обучения

на предприятии, мероприятия по создания здоровых и безопасных условий

труда, принципы оказания первой помощи.

В качестве спецзадания разработана презентация по теме программы дисциплины

«Охрана труда». Также в проекте выполнен экономический расчет показателей

Работы котельной

4 Экономическое обоснование принятых в проекте решений

Все решения принятые в дипломном проекте соответствуют требованиям

по энергосбережению, и имеют соответствующие экономические обоснова-

ния, что подтверждено расчетами выполненными в проекте