Проектирование промышленно-отопительной котельной для жилого района

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Проектирование промышленно-отопительной котельной

для жилого района

Пояснительная записка к курсовой работе

по курсу «Источники и системы теплоснабжения

промышленных предприятий»

Нормоконтролер Руководитель

Кириллов В.В._______ Кириллов В.В.________

«___»____________2008г. «___»____________2008г.

Автор работы

студент группы Э-489

Сиражеев Р.Р.

«___»____________2008г.

Работа защищена

с оценкой

_____________________

«___»____________2008г.

Челябинск

2008г.

Аннотация

Сиражеев Р.Р. Проектирование промышленно-отопительной котельной для жилого района г. Ульяновск.– Челябинск:

ЮУрГУ, Э, 2008, 23 с, 4 ил. графическая часть на ф.А1. Библиография литературы – 8 наим.

Цель данного курсового проекта – ознакомиться на конкретном примере с методикой расчета тепловой схемы производственно-отопительной котельной, определив необходимые тепловые нагрузки. На основании этих расчетов произвести выбор основного и вспомогательного оборудования котельной.

1. Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего

водоснабжения

1.1. Расход теплоты на отопление

1.2. Расход теплоты на вентиляцию

1.3. Расход теплоты на горячее водоснабжение

1.4. Расчет годового расхода тепла

2. Расчет температурного графика

3. Расчет расходов сетевой воды

4. Гидравлический расчет паропровода

5. Тепловой расчет паропровода

6. Расчет тепловой схемы котельной

6.1. Расчет тепловой схемы паровой части котельной

6.2. Расчет тепловой схемы водогрейной части котельной

7. Выбор теплообменного оборудования

7.1. Выбор деаэраторов

7.2. Выбор подогревателей

Литература

Приложения

1 Тепловая схема

2 Графическая часть на 1 листе фА1

1. Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и

горячего водоснабжения

Для города Ульяновск запишем данные:

- расчетная температура воздуха для проектирования отопления

t_но = - 31 єС

- расчетная температура воздуха для проектирования вентиляции

t_нв = - 18 єС

- средняя температура отопительного периода

t_ср = - 5,7 єС

- продолжительность отопительного периода 213 сут/год = 5112 ч/год.

1.1 Расход теплоты на отопление

Расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий:

,

где q_F – расход тепла на один м² площади застройки (q_F =87 Вт/м² при

t_н.о. = -31⁰С)

k₁ – коэффициент, учитывающий отпуск тепла на отопление (k₁ = 0.25)

F- площадь застройки (F= f_удz)

f_уд – количество площади на одного человека (f_уд = 18 м²/чел)

z- количество жителей, z(=90000 чел.)

Текущая отопительная нагрузка:

,

где t_в = 18 єС – температура воздуха внутри помещения,

t_н = 8 єС температура наружного воздуха в начале и в конце отопительного периода

.

1.2 Расход теплоты на вентиляцию

Расчетный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий.

,

где k₂ - коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий (k₂ = 0.6)

.

Текущая вентиляционная нагрузка:

,

Нагрузка отопления и вентиляции при t_нхм=-13,8 ⁰С:

1.3 Расход теплоты на горячее водоснабжение

Средненедельный расход теплоты горячего водоснабжения в зимнем режиме:

,

где m- число жителей (m=90 тыс.чел.)

а - норма расхода горячей воды на одного человека в сутки для жилых

зданий (а = 120 л/сут)

b- норма расхода горячей воды на одного человека в сутки для общественных

зданий (b = 25 л/сут)

с_р – теплоемкость воды (с_р = 4190 Дж/кг∙К)

t_г – температура горячей воды (t_г = 55 ⁰С)

t_х – температура холодной воды (t_х = 5 ⁰С)

n_с – расчетная длительность подачи тепла на ГВС (n_с = 86400с/сут)

Зимний режим:

.

Летний режим:

,

,

Расчетный расход теплоты на ГВС:

,

где k_с – коэффициент суточной неравномерности расхода теплоты (k_с = 2.0)

k_н – коэффициент недельной неравномерности расхода теплоты (k_н =1.2)

,

.

1.4 Расчет годового расхода тепла

Расчет годового расхода тепла по отопительной нагрузке:

,

.

Расчет годового расхода тепла на вентиляцию:

Расчет годового расхода тепла на горячее водоснабжение:

,

где n_г = 8400 ч/год – длительность работы систем ГВС

в = 0,8 коэффициент, учитывающий изменение средненедельного расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному,

Суммарный годовой расход:

,

.

Рис.1.1 График нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

2. Расчет температурного графика

Значения температур сетевой воды в зависимости от температур наружного воздуха определяются методом регулирования тепловых нагрузок и температурным графиком теплосети. В данном случае имеем качественное регулирование по совмещенной нагрузке ГВС и отопления в закрытых системах теплоснабжения при температурном графике теплосети 150/70 ⁰С.

1. Перепад температур воды внутри тепловой сети:

,

где єС – температура воды в подающем трубопроводе,

єС – температура воды в обратном трубопроводе.

єС.

2. Температурный напор нагревательного прибора местной системы:

,

где єС – максимальная температура в отопительном приборе,

єС.

3. Перепад температур воды в местной системе:

,

єС.

4. Относительна величина тепловой нагрузки отопления:

.

5. Температура сетевой воды перед отопительной установкой:

6. Температура сетевой воды после отопительной установки:

Результаты расчета температур сетевой воды отображены в таблице 1.

Таблица 1

Рис.2.1 График температур тепловой сети.

Из графика видно, что при температуре t₁=65 ^оС температура наружного воздуха равна t_ни=2,8 ^оС. При этой температуре необходимо сделать подрезку.

Рис.2.2 График температур тепловой сети

7. Определим перепады температур сетевой воды в подогревателях нижней ступени горячего водоснабжения д₂ и верхней ступени д₁:

,

(кг/с)

єC

где єС.

єС.

Находим снижение температуры в подающем трубопроводе:

Находим снижение температуры в обратном трубопроводе:

Полученные результаты запишем в таблицу 2.

Таблица 2

Температуры сетевой воды и приведены в таблице 3.

Таблица 3

Рис. 2.4 График температур тепловой сети

3 Расчет расходов сетевой воды

1. Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию (при t_н=8 ^оС):

2. Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию при t_но:

;

3. Суммарный расход сетевой воды:

,

Рис. 3.1 График расходов сетевой воды

4. Гидравлический расчет паропровода

Гидравлический расчет следует проводить в направлении от потребителей к источнику, чтобы определить параметры пара, с которыми он должен быть отпущен из котельной.

По паропроводу транспортируется насыщенный водяной пар.

Таблица 4

5. Тепловой расчет паропровода

Прокладка паропровода надземная, поэтому расчетная температура окружающей среды соответствует температуре наружного воздуха при максимальном зимнем режиме (t_но).

Паропровод полностью изолирован, задвижки изолированы на ѕ от их площади поверхности, компенсаторы изолированы полностью.

Результаты теплового расчета сведены в таблицу 5.

Таблица 5

6 Расчет тепловой схемы котельной

6.1 Расчет тепловой схемы паровой части котельной

Наиболее целесообразно установить в котельной как паровые, так и водогрейные котлы. Паровая часть котельной обеспечивает круглогодичную нагрузку (технологическую и нагрузку горячего водоснабжения), а водогрейная – нагрузку отопления и вентиляции.

Рассчитано для t_н = t_но = -34⁰С. Результаты расчета сведены в таблицу 6.

Таблица 6

Исходя из производительности котельной по пару с давлением P = 1,4 МПа, необходимо выбрать котельные агрегаты. Для обеспечения потребности по пару выбираю следующий тип котлов средней мощности:

Е-50-14

Краткая характеристика [3]:

1. Изготовитель з-д «Энергомаш» г. Белгород;

2. Паропроизводительность 50 т/ч;

3. Давление насыщенного пара 1,4 МПа;

4. Температура уходящих газов 140⁰С (для работы на газе).

Необходимое количество котельных агрегатов:

6.2 Расчет тепловой схемы водогрейной части котельной

Задача водогрейной части котельной – подготовить сетевую воду для покрытия нагрузок отопления и вентиляции. Нагрузку ГВС, восполнение потерь из тепловой сети, а также химическую обработку и нагрев подпиточной воды до необходимой температуры обеспечивает паровая часть котельной.

Подпиточная сетевая вода забирается из баков-аккумуляторов и вводится за водогрейными котлами. После котлов сетевая вода отпускается потребителю.

В летнем режиме водогрейные котлы остановлены.

Для расчета тепловой схемы данной части котельной необходимо выбрать котельные агрегаты. Максимальное число работающих котлов будет в максимально зимнем режиме

Таблица 7

По тепловой нагрузке производим выбор водогрейных котлов:-ставим 3 котла КВГМ-100-150 (, расчетная температура на выходе из котла 150єС).

7 Выбор теплообменного оборудования

7.1 Выбор деаэраторов

Для дегазации питательной воды в паровой части котельной установлен деаэратор атмосферного типа. Производительность питательного деаэратора равна 14,79 кг/с (61,97 т/ч).

Деаэраторы типа ДА обеспечивают устойчивую деаэрацию воды при работе с нагрузками в пределах от 30 до 120% номинальной производительности. Деаэраторы типа ДА укомплектовываются индивидуальными охладителями выпара и могут быть поставлены без деаэраторного бака [3].

Для деаэрации питательной воды паровых котлов необходим один атмосферный деаэратор типа ДА-75-15

Краткая характеристика [3]:

1 Номинальная производительность 75 т/ч;

2 Номинальное рабочее давление 0,12 МПа;

3 Полезная емкость деаэраторного бака 15 м³.

Для деаэрации подпиточной воды (расход 519 кг/с=1868,1 т/ч) тепловых сетей необходимо четыре вакуумных деаэратора типа ДСВ-2000

Краткая характеристика [3]:

1 Номинальная производительность 2000 т/ч;

2 Номинальное рабочее давление 0,0075 МПа;

7.2 Выбор подогревателей

Выбор теплообменников следует производить, исходя из их расчетной площади теплообмена. При этом коэффициент теплопередачи ориентировочно можно принимать в пределах от 2500 до 3000 ккал/(м²ч⁰С) для подогревателей с латунными трубками при достаточной чистоте поверхностей нагрева.

С учетом загрязнения трубок слоем накипи коэффициент теплопередачи равен 1700 - 1800 ккал/(м²ч⁰С) [3].

Для ориентировочных расчетов поверхности нагрева всех теплообменных аппаратов принимаю коэффициент теплопередачи равным 2500 Вт/(⁰С м²).

Охладители выпара

Тепловые нагрузки на охладители выпара:

Среднелогарифмический температурный напор:

Поверхность теплообмена:

В качестве охладителей выпара для теплообменников №5 и №7 предлагаю установить следующие теплообменники: ОВА-2/0,22, ОВВ-2/0,22

Краткая характеристика охладителей выпара:

1 ОВА-2/0,22. Рабочее давление в корпусе/трубной системе 0,12/0,5 МПа, пробное давление 0,7 МПа, рабочая температура в корпусе/ в трубной системе 40-104/10-80єС, поверхность охладителя 2 м², масса 220 г.

2 ОВВ-2/0,22. Рабочее давление в корпусе/трубной системе 0,01-0,12/0,4 МПа, пробное давление 0,7 МПа, рабочая температура в корпусе/ в трубной системе 104/50-80єС, поверхность охладителя 2 м², масса 220 кг

Подогреватели исходной и химочищенной воды

Необходимо рассчитать площади теплообмена для следующих теплообменных аппаратов:

- охладитель продувочной воды (Т№1);

- подогреватель исходной воды (Т№2);

- подогреватель исходной воды (Т№4);

- подогреватель химочищенной воды после II ступени ХВО (Т№3);

- подогреватель химочищенной воды после I ступени ХВО (Т№6).

Таблица 8

Для теплообменника Т№1 выбираю водяной подогреватель под номером 10 (таблица 2,144.[8]).

Краткая характеристика:

1 Площадь поверхности нагрева секции 6,9 м².

2 Давление 1,6 МПа.

3 Число латунных трубок 37, D_н = 168 мм.

Для теплообменника Т№2 и Т№3 выбираю пароводяной подогреватель под номером 2 (таблица 2.143.[8]).

Краткая характеристика:

1 Площадь поверхности нагрева секции 17,2 м².

2 Длина корпуса 3,63 мм.

3 Число латунных трубок 124, D_вч = 412 мм.

Для теплообменников Т№4 выбираю водо-водяной подогреватель под номером 14 (таблица 2.144.[8]).

Краткая характеристика:

1 Площадь поверхности нагрева секции 20,3 м².

2 Давление 1,6 МПа.

3 Число латунных трубок 109, D_н = 273 мм.

Для теплообменника Т№6 выбираю пароводяной подогреватель под номером 3 (таблица 2.143.[8]).

Краткая характеристика:

1 Площадь поверхности нагрева секции 24,4 м².

2 Длина корпуса 3,75 мм.

3 Число латунных трубок 176, D_вч = 466 мм.

Используемая литература

1. Соколов Е.А. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергоиздат, 1982.

2. Есина И.В., Грибанов А.И. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. – Челябинск: ЧГТУ, 1990.

3. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные котельные. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

5. Кириллов В.В. Лекции по курсу «Источники и системы теплоснабжения».

6. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). – М.: Энергия, 1973.

7. Григорьев В.А., Зорин В.М. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

8. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. – М.: Энергоатомиздат, 1984.