Теплотехнологическое оборудование промышленной котельной - диплом

Содержание

Введение

1.Описание технологического процесса

1.1 Общее описание

1.2 Краткое описание котлоагрегата КВ-ГМ 10-

1.3 Топочная камера

1.4 Горелочные устройства

1.5 Газовоздушный тракт

1.6 Циркуляционная схема

1.7 Тягодутьевые устройства

2. Обоснование целесообразности реконструкции

3. Тепловой расчет котла КВ-ГМ 10-

3.1 Вид и состав топлива

3.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

3.3 Определение энтальпии воздуха и продуктов сгорания

3.4 Тепловой баланс котла и определение расхода топлива

3.5 Расчет теплообмена в топке

3.6 Расчет конвективного пучка

3.7 Сводная таблица теплового расчета котла

3.8 Расчет фестона

4. Расчет тепловой схемы и теплообменных устройств

4.1 Расчет тепловой схемы

4.1.1 Максимально зимний режим

4.1.2 Среднезимний режим

4.2 Расчет установки по использованию ВЭР

4.2.1 Описание конструкции и работы КТАНа

4.2.2 Тепловой расчет КТАНа

4.2.3 Конструктивный расчет КТАНа

4.3 Расчет воздухоподогревателя

5. Аэродинамический расчет котла КВ-ГМ 10-

5.1 Общие положения

5.2 Расчет газового тракта

5.3 Расчет котлоагрегата

5.4 Расчет газохода «котел-дымосос»

5.5 Расчет газохода «дымосос-дымовая труба»

5.6 Расчет дымовой трубы

5.7 Расчет перепада полных давлений по газовому тракту

5.8 Расчет воздушного тракта

5.8.1 Расчет заборного окна

5.8.2 Расчет воздухопровода от заборного окна до

вентилятора

5.8.3 Расчет воздухопровода от вентилятора до горелки

5.9 Выбор вентилятора и дымососа

6. Автоматизация и тепловой контроль параметров водогрейного котла

КВ-ГМ 10-

6.1 Разработка требований к системе автоматизации

6.2 Технико-экономическое обоснование системы автоматизации

6.3 Разработка системы автоматизации

6.3.1 Разработка системы контроля и диагностики

6.3.2 Автоматическое регулирование

6.3.3 Технологическая сигнализация

6.4 Разработка системы автоматизации

7. Гидравлический расчет газопровода

7.1 Гидравлический расчет газопровода среднего давления

7.2 Выбор оборудования ГРУ

7.2.1 Выбор регулятора давления

7.2.2 Выбор ПЗК и ПСК

7.2.3 Выбор газового фильтра

7.2.4 Выбор запорной арматуры

7.2.5 Выбор КИП в ГРП

8. Безопасность и экологичность при эксплуатации котельной

8.1 Безопасность и экологичность при эксплуатации теплотехнологи-ческого оборудования котельной

9. Расчет себестоимости производства тепловой энергии

9.1 Определение затрат на топливо

9.2 Стоимость электроэнергии на нужды котельной

9.3 Стоимость воды на нужды котельной

9.4 Расчет годового фонда оплаты труда

9.5 Расчет фонда амортизации

9.6 Расчет затрат на текущие и капитальные ремонты

9.7 Цеховые расходы

9.8 Расчет себестоимости 1 ГДж отпущенной тепловой энергии

9.9 Анализ экономической эффективности реконструкции

Заключение

Библиографический список

Введение

В настоящее время небольшие потребители обеспечиваются теплом от промышленных отопительных котельных.

Котельные очень выгодны предприятиям, так как они сами могут регулировать производство тепла по мере изменения потребления, сами могут вести ремонтные работы в удобное время года, не нарушая теплотехнического процесса.

В данном проекте представлена реконструкция производственной ко-тельной в связи с переводом ее с природного газа на термогаз.

Реконструкция котельных способствует повышению эффективности использования топлива, позволяет повысить качество теплоснабжения потребителей, обеспечить надежную и экономичную работу, снизить затраты на водоподготовку, сократить выброс вредных веществ в атмосферу и повысить надежность системы теплоснабжения.

Преимущества использования термогаза:

■ ликвидируются свалки отходов, заражающие окружающую среду и выводящие огромные территории из сферы полезного использования;

■ обезвреживаются ТБО и при помощи специального оборудования со-держание вредных веществ в уходящих газах доводится до допустимого уровня;

■ шлаки и зола от сжигания отходов обезвреживаются и полезно используются в строительной индустрии;

■ достигается экономия ископаемого топлива (сжигание 1 т ТБО замещает в среднем 450 кг у.т.);

■ вырабатывается и полезно используется тепловая энергия.

Общее описание

Котел водогрейный газомазутный КВ-ГМ-10-150 предназначен для нагрева воды систем теплоснабжения до 150°С, выполнен в горизонтальной компоновке и имеет топочную камеру с горизонтальным потоком топочных газов и конвективную шахту, по которым топочные газы идут снизу вверх. Котел поставляются двумя транспортабельными блоками, имеют одинаковую конструкцию и отличаются лишь глубиной топочной камеры и конвективной шахты. Ширина между осями труб боковых экранов составляет 2580 мм. Экраны топочной камеры экранированы котловыми трубами Ø60х3 ГОСТ 873475 бесшовная холоднодеформированная (холоднотянутая). Экранные трубы приварены к коллекторам Ø219х10ммГОСТ 873475 . Теплопроизводительность котлов КВ-ГМ-10-150 составляет 10 Гкал(11,63 МВт).

Топочная камера

Топочная камера (топочный блок) полностью экранирована трубами диаметром 60 × 3 мм с шагом 64 мм, которые образуют:

• левый и правый боковые экраны топки – вертикальные трубы, приваренные к нижним и верхним коллекторам;

• передний (фронтовой) экран – изогнутые трубы, которые экранируют фронт и под (низ) топки; трубы приварены к переднему (фронтовому) и даль-нему (подовому) коллекторам; передний (фронтовой) коллектор расположен ближе к поду, а над ним установлена горелка;

• промежуточный (поворотный) экран – вертикально-изогнутые трубы, установленные в два ряда, которые приварены к верхнему и нижнему коллекторам и выполнены в виде газоплотного экрана; поворотный экран не доходит до потолка топки, оставляя окно для прохода топочных газов из топки в камеру догорания. Конвективный блок (шахта) имеет:

• фестонный экран – вертикально-изогнутые трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам, причем в верхней части трубы выполнены в виде газоплотного цельносварного экрана, а в нижней части стены трубы раз-ведены в четырехрядный фестон; фестонный экран является одновременно задним экраном топки;

• заднюю стенку – вертикальные трубы, приваренные к верхнему и нижнему коллекторам;

• левую и правую боковые стенки шахты – вертикальные стояки (трубы диметром 83 × 3,5 мм, установленные с шагом 128 мм), приваренные к верх-ним и нижним коллекторам, а в эти стояки вварены три пакета горизонтально расположенных U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28 × 3 мм.

Газовоздушный тракт

Теплота от топочных газов в топке передается всем экранным трубам (радиационным поверхностям нагрева), а от труб теплота передается воде, циркулирующей по экранам. Из топки, огибая сверху промежуточный (по-воротный) газоплотный экран, топочные газы входят в камеру догорания, затем внизу проходят четырехрядный фестон, попадают в конвективную шахту, где теплота передается воде, циркулирующей по пакетам секций (ширм) и, пройдя шахту снизу вверх, топочные газы дымососом удаляются в дымовую трубу и в атмосферу.

Обоснование целесообразности

Реконструкции котельного цеха

Средства, вложенные в реконструкцию, вернутся в виде экономии через несколько лет, обычно через 2-3 года. Поэтому рекомендуется проводить ре-конструкцию котельной при высокой степени износа котельного оборудования, нарушении температурного графика подачи тепла, а также высокой себестоимости выработки тепла.

Реконструкция котельной позволит:

1) Обеспечить увеличение тепловой мощности котельной, создать резерв по тепловой мощности;

2) Повысить КПД котельной за счет вывода из эксплуатации морально и физически устаревших котлов и установки новых современных котлов с КПД 90–93%;

3) Снизить расход топлива;

4) Снизить расход электроэнергии на приводы насосов;

5) Обеспечить необходимый водный режим работы котлов при минимальных затратах на химводоподготовку;

6) Сократить эксплуатационные расходы;

7) Сэкономить на обслуживании за счет уменьшения штатного расписания обслуживающего персонала.

Разработка требований к системе автоматизации

При выборе технических средств автоматизации необходимо учитывать вид и характер технологического процесса, параметры и физико-химические свойства измеряемой среды, точность и быстродействие средств автоматизации. Средства автоматизации, как правило, должны выбираться из серийно выпускаемых. При этом предпочтительно использовать однотипные и унифицированные средства и системы автоматизации, а также приборы государственной системы промышленных приборов (ГСП). Количество приборов, аппаратура управления и сигнализации, устанавливаемых на щитах, пультах, должно обеспечивать их необходимый минимум, который определяется удобством эксплуатации, стоимостью и сроком монтажных и наладочных работ.

На водогрейных котлах должна быть установлена автоматика регулирования и автоматика безопасности (блокировки), которая прекращает подачу топлива в топку в следующих случаях:

• при снижении давления воды ниже допустимого (так как при этом вода закипит);

• при повышении давления выше допустимого (во избежание разрыва труб на прочность);

• при снижении расхода воды через водогрейный котел ниже допустимого (так как это приведет к закипанию воды);

• при повышении температуры воды на выходе из котла до значения на 20 ниже температуры насыщения, соответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

• при снижении давления газа или мазута перед горелками ниже допустимого;

Заключение

В данной пояснительной записке к выпускной квалификационной работе на тему «Теплотехнологическое оборудование промышленной котельной» были проведены расчет тепловой схемы котельной, тепловой расчет котлоагрегата КВ-ГМ 10-150, аэродинамический расчет газового и дымового тракта котла, гидравлический расчет системы газоснабжения.

В результате теплового расчета водогрейного котла был получен расход термогаза на котел, температура уходящих газов за каждым газоходом (топка, фестон, конвективный пучок).

В результате расчета тепловой схемы было выбрано теплообменное оборудование и произведен расчет КТАНа.

В результате аэродинамического расчета газового и воздушного трактов было проверено, что установленные в котельном цехе предприятия дымососы и дутьевые вентиляторы будут обеспечивать необходимую производительность и разрежение.

В результате гидравлического расчета системы газоснабжения были определены расходы газа, потери давления и диаметры газопровода на участках сети, выбрано основное оборудование ГРУ.

В целях безопасной и экономичной работы котлоагрегата был решен вопрос об оснащении его средствами автоматизации, сигнализации и защиты.

Далее был рассмотрен вопрос о безопасности при эксплуатации теплового оборудования котельной. Найдено численное значение прямого термоконтактного воздействия, по результатам которого было выявлено, что данное воздействие не превышает допустимого значения. Для обеспечения безопасной работы персонала были предложены мероприятия по защите от ингаляционного воздействия.

В экономической части был произведен расчет себестоимости тепловой энергии при работе на термогазе и на природном газе, а также были посчитаны основные показатели эффективности – чистый дисконтированный доход и срок окупаемости. Был сделан вывод, что реконструкция является эффективной.