теплогенерирующие установки

Схема двухступенчатой натрий - катионитовой установки.
1 - Фильтр первой ступени. 2 - Фильтр второй ступени. 3 - Центробежный насос. 4 – Теплообменник. 5 – Резервуар бункер. 6 – Мерник соли. 7 – Водоструйный эжектор. 8 – Промывочный бак.
6. Предварительный подбор дымососов и дутьевых вентиляторов.

Подбор дутьевого вентилятора:
Количество воздуха, на которое рассчитывается дутьевое устройство, определяют по уравнению:
; м3/ч
где 1,1- значение коэффициента учитывающего утечку воздуха через неплотности воздуховодов;
-значение коэффициент избытка воздуха в топке;
- максимальный расход топлива в м3/ч
- количество воздуха, необходимое для сжигания1 м3 топлива при 00 и 760 мм.рт.ст., в м3/ч
b - барометрическое давление в мм.рт.ст. в районе расположения котельной;
- температура подаваемого воздуха в градусах
Значение мало, поэтому поправка в большинстве случаев несущественная.
м3/ч
Исходя из найденной производительности, к установке принимаем дутьевой вентилятор марки ВДН-8 производительностью м3/ч, напор 2.19 кПа.
Подбор дымососа :

м3/ч
Исходя из найденной производительности, к установке принимаем центробежный дымосос ДН-11,2 с производительностью м3/ч, напор 2,76 кПа.


7. Компоновка оборудования главного корпуса ТГУ.
7.1 Компоновка оборудования котельного зала, трассировка газо-воздушного тракта котлов.
Мною была запроектирована котельная закрытого типа. Здание имеет прямоугольную форму длиной 36 м. и шириной 18 м. Один торец здания является постоянным, а второй свободным, т.е. при необходимости увеличения мощностей здание можно расширить. Около свободного торца здания расположены 4 водогрейных котла КВ-ТС-10-150 с воздухоподогревателями, дымососами, дутьевыми вентиляторами. За пределами здания на индивидуальных фундаментах расположены золоуловители по одному на каждый котел. Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки” между котлами, технологическим оборудованием и стенами здания устроены проходы необходимой ширины.
7.2 Компоновка оборудования ХВО, деаэрационно-питательного участка, насосного оборудования.
В сторону свободного торца здания находится общий зал, в котором расположены: система ХВО, деаэратор и группа сетевых, подпиточных и рециркуляционных насосов. Деаэратор установлен на высоте 3,982 м. Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки” между технологическим оборудованием и стенами здания устроены проходы необходимой ширины.
7.3 Определение площадей производственных и бытовых помещений ТГУ.
Здание имеет прямоугольную форму с размерами 36 м ( 18 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. На первом этаже расположены:
Склад (77 м2)
Мастерская (67 м2)
Щит управления (24 м2)

На втором этаже расположены:
Бытовое помещение (24 м2)
Кабинет начальника (20 м2)
Сан. узел (16 м2)
Кабинет для совещаний (17 м2)
Электрощитовая (15 м2)
Химическая лаборатория (14 м2)
КИПиА (19 м2)8. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котлов.
8.1 Расчетная аксонометрическая схема газовоздушного тракта.



8.2 Определение сечений воздуховодов и газоходов.

Определение сечений воздуховодов.
Определение расчетного объемного расхода:

где - секундный расход топлива, м3/с
- объём воздуха необходимого для горения (дымовых газов), м3/м3
- присос воздуха
Определение объемного расчетного расхода:

Допустимой скоростью для данного расхода, является скорость =10 м/с. Площадь сечения равна ,


Определение сечений газоходов.

Участок котел-воздухоподогреватель:
Определение объемного расчетного расхода:

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна ,
Участок воздухоподогреватель-дымосос:
Определение объемного расчетного расхода:

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна:
,
Участок дымосос – сборный коллектор


С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна ,
Участок сборный коллектор - дымовая труба
Определение объемного расчетного расхода:

С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость принимается =12 м/с. Площадь сечения равна ,
8.3. Аэродинамический расчет котла, воздухоподогревателя, воздуховодов и газоходов.
Аэродинамический расчет котла:

Наименование величины Обозначение Расчетная формула Результат Сопротивление первого газохода Относительный продольный шаг труб 2,857 Относительный поперечный шаг труб 1,643 Средняя скорость газов в газоходе м/сек 10,1 Средняя температура газов в 758,5 Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов 22 Значение коэффициента сопротивления одного ряда шахматного пучка ξ0 ξ0= СSRl-0.27 0.081 Плотность газа при средней температуре в кг/м3 (ср 0,3546 Динамическое давление при средней скорости и средней плотности в мм. вод. ст. 1,8167 Сопротивление пучка труб 1 газохода в мм. водного столба 15,6975 Значение коэффициента сопротивления поворота под 900 в первом газоходе ξ 1 Сопротивление двух поворотов первого газохода в мм. вод. ст. ∆hпов ξ 1,8167 Сопротивление первого газохода ∆h1 ∆hпуч+∆hпов 17,5142 Сопротивление второго газохода Средняя скорость газов в газоходе м/сек wср 7,47 Средняя температура газов в 0С 486 Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов z2 22 Значение коэффициента сопротивления одного ряда шахматного пучка ξ0 0,068 Плотность газа при средней температуре в кг/м3 (ср 0,482 Динамическое давление при средней скорости и средней плотности в мм. вод. ст. 1,371 Сопротивление пучка труб первого газохода в мм. вод. ст. ∆hпуч СS∆h(z2+1)Cd 11,59 Значение коэффициента сопротивления поворота под 900 в первом газоходе ξ 1 Сопротивление двух поворотов первого газохода в мм. вод. ст. ∆hпов ξ 1,371 Сопротивление первого газохода ∆h11 ∆hпуч+∆hпов 12,96 Общее сопротивление котла Суммарное сопротивление двух газоходов в мм. вод. ст. ∆h1+∆h11 30,475 Значение поправочного коэффициента, учитывающего камеру догорания k 1,15 Общее сопротивление котла ∆hк K (∆h1+∆h11) 35,046
Аэродинамический расчет воздухоподогревателя:

Аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя рассчитывается отдельно по ходу газов и отдельно по ходу воздуха.
Сопротивление проходу газов

Сопротивление проходу воздуха


Определение сопротивлений газовоздушного тракта:

Сопротивление газового тракта рассчитывается по формуле:
=40 Па Сопротивление топки
=350 Па Сопротивление котла
=185 Па Сопротивление воздухоподогревателя
Сопротивление дымовой трубы рассчитывается по формуле

где - потери давления в дымовой трубе
- потери давления на выходе из трубы
, Па
м/с
L=30 м - высота дымовой трубы
(=0,05-коэффициент сопротивления для бетонных труб


Суммарное сопротивление дымовой трубы: =3,1+40,39=43,50 Па

уч.№1 Участок воздухоподогреватель-дымосос.

Газоход размерами х
Требуемая площадь живого сечения газохода: ;
Скорость движения газа =12 м/с.
Длина газохода: L=1,2 м

коэффициент сопротивления для бетонных труб


где dэ- эквивалентный (гидравлический) диаметр
, где F-площадь живого сечения, U-полный периметр сечения, омываемый протекающей средой.
м





∆hl=∆hтр+∆hм=4,887+212,94=217,83 Па

№2 Участок дымосос – золоуловитель

Требуемая площадь живого сечения газохода ;
Скорость движения газа =12 м/с.
Длина газохода: L=7,5 м

коэффициент сопротивления для металлических труб



где d-требуемый диаметр газохода
dэ= где F- площадь живого сечения, U- полный периметр сечения, омываемый протекающей средой.
d=
∆hтр=
∑
∆hм=
∆h2=∆hтр+∆hм = 14,46+243=257,5 Па

уч.№3 Участок общий коллектор - дымовая труба

Требуемая площадь живого сечения газохода ;
Скорость движения газа =12м/с.
Длина газохода: L=5 м

коэффициент сопротивления для металлических труб
м




Сумма сопротивлений газового тракта
∆hг =∆hк +∆hт +∆hвл +∆hтр + ∆hуч =350+40+185+43,50+217,83+257,5+125,736 =1220 Па
Сопротивление воздушного тракта принимаем по таблице равным ∆hв=600 Па.
8.4. Расчет выбросов загрязняющих веществ и подбор дымовой трубы.

1.Определяется выброс золы (г/с)
Мзол=
где ВР- расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу т/час; ηзу- КПД золоуловителя, %; q4- потеря теплоты от механической неполноты горения,%.
2. Определяется выброс SO2(г/с)

где SP –содержание серы в рабочей массе топлива, %;
молекулярная масса SO2 и S.
3. Определяется выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO2 (г/с)

г/с
где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход оксидов азота;
поправочный коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;
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, Гкал/ч.
4. Определяется диаметр устья дымовой трубы (м)

где VТР объемный расход продуктов сгорания через трубу, м3/с;
wвых – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы.
Действительный диаметр устья трубы 1,2 м, wвых=29,2 м/с.
5. Определяется предварительная минимальная высота дымовой трубы (м).

где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности;
- предельно допустимые концентрации SO2 и NO2;
z число дымовых труб;
- разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха Co;
6. Определяется коэффициенты f и v M:


7. Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f:

8. Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра v:
n=1
9. Определяется минимальная высота дымовой трубы (м) во втором приближении

т.к. разница между Н1 и Н превышает 5 % необходимо выполнить второй уточняющий расчет.
Пересчитываем поправочные коэффициенты при Н1.



Вычисляем высоту трубы в третьем приближении

Принимаем дымовую железобетонную трубу 15 метров высотой.
10. При высоте трубы Н2 определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществ:
Пересчитываем поправочные коэффициенты при Н2




Определяем максимальную приземную концентрацию



11. Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:

Т.к. суммарная концентрация превышает 1, принимаем высоту трубы 45 м и определяем максимальную приземную концентрацию повторно:



Повторно проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:


8.5 Окончательный подбор дымососов и дутьевых вентиляторов.

Окончательный подбор дымососа.

Расчетное давление дымососа определяем по формуле

- Разряжение создаваемое дымовой трубой
=1213,136 Па




По предварительному подбору принят дымосос марки ДН-11,2 с производительностью м3/ч, напор 2760 Па. Принимаем подобранный ранее дымосос.
Окончательный подбор вентилятора.

По предварительному подбору к установке принимаем дутьевой вентилятор марки ВДН-8 производительностью м3/ч, напор 2190 Па. Принимаем подобранный ранее дутьевой вентилятор.
9. Подготовка топлива к сжиганию и золошлакоудаление.
Топливоподготовка.

Топливо – уголь, доставляется к котельной по железнодорожным путям в полувагонах типа «гандола». Топливо взвешивается и разгружается на территории котельной на разгрузочных эстакадах. После разгрузки топливо направляют на склад с помощью транспортеров.
Запас топлива хранится непосредственно на территории котельной в штабелях под навесом, перед тем как пройдет дробильную установку, чтобы максимальный размер куска не превышал 40 мм. Со склада с помощью транспортеров топливо подается в котельную, откуда направляется непосредственно в пневмозабрасыватель.

Золошлакоудаление.

Процесс золошлакоудаления состоит из следующих операций: удаление золы и шлаков из топочных устройств и золовых бункеров, удаление золы и шлаков за пределы котельной, удаление золы и шлаков с территории, прилегающей к котельной.
При сжигании угля в слоевых топках применяют механизированный пневматический способ золошлакоудаления. Установки пневматического золоудаления в котельных осуществляются по всасывающей схеме. В этом случае вся трасса золопровода, начиная от точки забора золы до осадительного устройства, находится под разрежением. Этот способ золошлакоудаления можно осуществлять с наиболее полной механизацией.
В качестве золоуловителей предлагается использовать блок-циклоны, расположенные за пределами котельной. Золоуловители устанавливаются между воздухоподогревателем и дымососом для снижения износа дымососов из-за сильной абразивности перекачиваемой среды.

Расчет и подбор золоуловителя.

1. Определяем секундный расход дымовых газов, очищаемых под каждым золоуловителем:

2. Находим значение плотности дымовых газов при


3. Задаемся аэродинамическим сопротивлением данного типа золоуловителя: ∆hзол=50Па, при этом устанавливаем, что

4. Определяем число элементов , входящих в блок-циклон, задаваясь диаметром корпуса каждого элемента D=650мм

следовательно, необходимо установить 1 золоуловитель с 6 элементами.
Сравнив табличные данные с расчетными, убеждаемся, что расчет произведен правильно и устанавливаемому золоуловителю соответствует типоразмер блоков 3х2-650
5. Определяем величину фактического аэродинамического сопротивления золоуловителя

6. Определяем производительность золоуловителя по числу элементов и их диаметрам.

7.Определяем среднюю скорость


10. Расчет себестоймости вырабатываемой энергии.

1 Установленная мощность котельной

2 Годовой отпуск теплоты на отопление

3 Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:

4 Отпуск теплоты на горячее водоснабжение:

5 Годовой отпуск теплоты от котельной:

6 Годовая выработка теплоты котельной:

7 Число часов использования установленной мощности котельной в году:

8 Удельный расход топлива на 1 отпущенный ГДж теплоты:
условного:

натурального:

9 Годовой расход топлива в котельной:
условного:

натурального:

10 Установленная мощность токоприемников:

11 Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:

12 Годовой расход сырой воды в котельной:

13 Удельный расход сырой воды:

При расчете себестоимости отпускаемой от котельной теплоты определяются:
1 Годовые затраты на топливо

2 Годовые затраты на электроэнергию:



3 Годовые затраты на использованную воду:

4 Годовые затраты на амортизационные отчисления:




5 Годовые затраты на текущий ремонт:

6 Годовые затраты на заработную плату эксплуатационного персонала котельной:

7 Прочие суммарные расходы:

8 Годовые эксплуатационные расходы по котельной:

9 Себестоимость отпущенной теплоты:

в том числе топливная составляющая:

10 Рентабельность капиталовложений:

11 Приведенные затраты на 1 ГДж отпущенной теплоты:






























11. спецификация оборудования.
Таблица 7. Спецификация оборудования.
№
позиции Наименование Количество Характеристики 1 Котел водогрейный
КВ-ТС-10-150 4 Gн=290 т/ч
Qн=18,6 МВт
6270(3360(6,750 2 Воздухоподогреватель 1 0,96(2,1(2,85 3 Насос сетевой воды
СЭ500-70-16 2 Gн=500 т/ч
Hн=0,7 МПа
2300(1235(1065 4 Насос сырой воды
К80-50-200 2 Gн=50 т/ч
Hн=0,5 МПа
1120(458(455 5 Подпиточный насос
К65-50-160 2 Gн=25 т/ч
Hн=0,32 МПа
865(340(375 6 Рециркуляционный насос
НКУ-140 2 Gн=140 т/ч
Hн=0,49МПа
2070(566(880 7 Деаэратор атмосферного давления
ДА-5 1 Диаметр и толщина стенки корпуса 530(6 мм
Диаметр и толщина стенки аккумуляторного бака 1212(6 мм 8 Фильтры ХВО
1-ступень ФИПа I-0,7-0,6-Na



2-ступень ФИПа I-0,7-0,6-Na

2



2

Gн=10 т/ч
Dвн=700 мм
H=3320 мм

Gн=10 т/ч
Dвн=700 мм
H=3320 мм 9 Ж/б резервуар для соли 1 Vб=9 м3
1,5(2(3 м 10 Дутьевой вентилятор ВДН-8 1 Gн=10,2·103 м3/ч
Hн=2,19 кПа
1330(1170(1210 11 Дымосос ДН-11,2 1 Gн=27,65·103 м3/ч
Hн=2,76 кПа
1843(1505(1690 12 Золоуловитель 4 Условное сечение блока 1,98 м3
Типоразмеры блоков
3х2-650
Количество циклонов в блоке 6
Габаритные размеры:
2240х2490х1710 13 Дымовая труба 1 H=45м
dн=3000
dв=1200

Заключение.
В данной курсовой работе был произведен поверочный расчет теплогенератора КВ-ТС-0-150 работающего на каменном угле, разработан проект теплогенерирующей установки на заданные тепловые нагрузки.
Были определены состав, количество, теплосодержание продуктов сгорания, составлен тепловой баланс, произведен поверочный расчет топочной камеры, расчет конвективных поверхностей нагрева.

Тепловой баланс котла и его КПД (=100-(8,9+0,5+3,0+1,75+0,762)=85%

Параметры Величина Расчетный расход топлива при номинальной нагрузке, кг/ч 1057 КПД брутто котла, % 85 Тепловые потери, %:
q2
q3
q4
q5
q6
8,9
0,5
3
1,75
0,762 Температура:
горения
на выходе из топки
на выходе из первого конвективного пучка
на выходе из второго конвективного пучка
из воздухоподогревателя
1504
890
572
400
160
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 расчет компоновки котельной с котлами КВ-Р-4,65-150. Выполнен расчет себестоимости отпускаемой теплоты.








Список использованной литературы.

1. Методические указания по оформлению пояснительной записки курсовых и дипломных проектов.- Хабаровск, ХГТУ, 1999 г - опубл. http://tgv.khstu.ru/
3. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. - М, НИИИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1987.- 208 с.
4. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. /Под ред. К.Ф.Роддатиса.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 488 с.
5. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1973. - 248 с.
6. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. 3-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 312 с.
7. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.- 280 с.
8. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки.- М.: Стройиздат , 1986.- 559 с.
9. Тепловой расчет котельных агрегатов ( Нормативный метод ).
/Под ред. Н.В. Кузнецова и др. - М.: Энергия, 1973. - 296 с.
10.Тепловой расчет промышленных парогенераторов: Учеб. пособие для втузов/ Под ред. В.И. Частухина. - Киев: Вища школа, 1980.- 184 с.