Проект рабочей котельной

Площадь живого сечения межтрубного пространства ¦_мтр=0,102м²

Число ходов по воде: 2 шт.,

Тепловая производительность номинальная: 0,538 Гкал/ч

Расход воды номинальный: 29,2 т/ч

Масса: 380 кг.

.

Скорость воды в трубках:

w_тр=0,023/(0,0151*1000)=0,3473 м/с                                  [18] стр. 7 (52)

4. Средняя температура нагреваемой  воды

t_ср = (55 + 16,86)/2 = 35,93^оС                                               [18] стр. 7 (53)

5. Среднелогарифмическая разность  температур между паром и водой:

Dt = (104,61 – 85)/(104,61/85) = 15,93 ^оС                     [18] стр. 8 (54)

где  Dt_б - большая разность температур

Dt_б = 140 – 35,39 = 104,61 ^оС

Dt_м - меньшая разность температур

Dt_м = 140 – 55 = 85 ^оС

6. Средняя температура стенок  трубок

t^ст_ср = (T_ср+ t_ср)/2 = (140 + 35,39)/2 = 87,7 ^оС               [18] стр. 9 (55)

7. Коэффициент теплоотдачи от  пара к стенкам трубок

a₁ = А₂*1,163/(Z_пр*d_н*(T – t^ст_ср)) = 2*8231,6*1,163/(8*0,325*(140 – 87,7)) = 140,8 Вт/м²к                                                                        [18] стр. 9 (56)

где А₂ – температурный множитель, определяемый по формуле

А₂ = 4320 + 47,54*Т - 0,14*Т² = 4320 + 47,54*140 - 0,14*140²  = 8231,6

8. Коэффициент теплоотдачи от  стенок трубок к воде:

a₂=А₁*1,163*w^0,8_тр/d^0,2_вн=2001,6*1,163*0,3473^0,8/0,314^0,2 = 1259,32 Вт/м²к                                                                                                  [18] стр. 9 (57)

где A₁ – температурный множитель, определяемый по формуле

A₁ = 1400+18*t_ср- 0,035*t²_ср = 1400+18*35,93 – 0,035*35,93² = 2001,6

9. Коэффициент теплопередачи

К₀ = 1/(1/a₁ + 0,001/l + 1/a₂) = 1/(1/140,8 + 0,001/105 + 1/1259,32) = 126,5 Вт/м²к                                                                                      [18] стр. 10 (58)

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:

К = 126,5*0,75 = 94,9 Вт/м²к                                              [18] стр. 10 (59)

где 0,75 – поправочный коэффициент на загрязнение и неполное

смывание поверхности нагрева, m = 0,75

10. Поверхность нагрева пароводяного  подогревателя

H = 0,09*10⁶/(94,9*15,93) = 6 м²                                                               [18] стр. 11 (60)

11. Количество подогревателей

N = 6/6,3 = 0,95

Принимаем 1 рабочий и 1 резервный.

Гидравлический расчет пароводяного подогревателя

Потери напора в трубках  пароводяного подогревателя определяются по формуле:

Dh = Dh_тр + Dh_мс = (l*L/d_D*Z + åò)*w_тр*r/2 = (0,04*2/0,014*2 + 9,5)*0,3473*1000/2 = 2145,8 Па                                                      [18] стр. 11 (61)

где Dh_тр – потери напора на трение

Dh_мс – потери напора на местные сопротивления

l - коэффициент трения, принимаемый при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости   = 0,0002м равным 0,04

r-плотность воды, 1000 кг/м³

L – длина одного хода пароводяного подогревателя, принимаем 2м

Z – количество ходов подогревателя, в данном дипломном проекте расчитывается двухходовой пароводяной подогреватель

åò - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Коэффициент местных  сопротивлений для двухходового пароводяного подогревателя

вход в камеру = 1,5; вход из камеры в трубки 1х2 = 2; выход из трубок в камеру 1х2 = 2; поворот на 180^o в камере = 2,5; выход из камеры = 1,5

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений для двухходового пароводяного подогревателя марки ПП 2-6-2 II будет составлять åò = 9,5

 

2.4 Определение  диаметров и типоразмеров основных магистральных трубопроводов

Определение диаметров  трубопроводов проводим по таблице  для гидравлического расчета трубопроводов (8).

Паропровод

м,                                 [8] стр. 65 (24)

подбираем самый близкий диаметр в сторону увеличения:

d_BH x s – 76 х 3,5 мм;

Остальные трубопроводы рассчитаны по той же схеме.

Питательный трубопровод

м,                                  [8] стр. 65 (25)

d_BH x s, мм – 50 х 2,5;

Трубопроводы системы  отопления и вентиляции

d_BH x s, мм – 57 х 2,5;

Трубопровод системы  горячего водоснабжения

d_BH x s, мм – 44,5 х 2,5.

2.5 Определение часового и годового расхода топлива котлов

Часовой расход топлива, определяется по формуле, м³/ч:

                                                        [9] стр. 180 (26)

D_расч. – максимальный часовой расход пара вырабатываемый котлом, кг/ч,

D_расч = 2657 кг/ч.

G_пр. – максимальный часовой расход продувочной воды, кг/ч,

             G_пр = D_расч *0,01*ρ_пр. = 2657*0,01*3 = 79,71 кг/ч [9] стр. 181 (27)

ρ_пр – процент на периодическую продувку, %,

Δi – разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:

                       ккал/кг.     [9] стр. 181 (28)

i_п – энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,

i_п.в. – энтальпия питательной воды, ккал/кг,

i_пр. – энтальпия котловой воды, ккал/кг,

 – низшая теплота сгорания  топлива, ккал/м³,

η_к – КПД котла,

 м³/ч.

Годовой расход топлива, определяется по формуле, м³/год:

                  [9] стр. 182 (29)

– расчётный годовой расход пара, кг/год:

                                [9] стр. 182 (30)

– годовой расход пара на подогреватель  сетевой воды, кг/год:

        [9] стр. 182 (31)

D_п.с.в.– максимальный расход пара на подогреватель сетевой воды, кг/ч,

t_вн – средняя внутренняя температура отапливаемых помещений, ^оС,

t_н – расчетная температура наружного воздуха, ^оС,

t_ср.от – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС,

n_о – продолжительность отопительного периода,

кг/год.

– годовой расход пара на подогреватель горячей воды, кг/год:

                                  [9] стр. 183 (32)

– расход пара на подогреватель  горячей воды в максимально-зимний период, кг/ч,

– расход пара на подогреватель горячей воды в летний период, кг/ч,

n_г.в. – число дней в году работы системы горячего водоснабжения (350),

кг/год.

– годовой расход пара на производство, кг/год:

кг/год.

– годовые потери пара, кг/год:

                             [9] стр. 183 (33)

– потери пара у потребителя, %.

 кг/год.

кг/год.

кг/год.  м³/год.

2.6 Выбор схемы топливоснабжения  и ее оборудования

 

В качестве основного  вида топлива в производственно-отопительной котельной в п. Инзер использован природный газ газопровода «Уренгой – Помары – Ужгород».

Газоснабжение котельной  осуществляется через ГРУ, установленный на нулевой отметке в котельной. Входное давления газа на ГРУ составляет 0,6 МПа. Горелка котла снабжается газом от ГРУ низкого давления (необходимое давление газа перед горелкой 0,0038 МПа, 380 кгс/м²).

ГРУ – газораспределительный узел для автоматического снижения и поддержания давления газа на заданном уровне.

Функции ГРУ:  

1. Снижение давления  до заданных параметров,

2. Поддержание в автоматическом  режиме этого давления на выходе  из ГРУ,

3. Отключение и прекращение  подачи газа при давлениях  превышающих заданные параметры,

4. Отчистка газа от  существенных механических примесей.

5. Учёт расхода газа.

В комплект ГРУ входят: 

1. Фильтр газовый –  для очистки газа от механических  примесей (пыли, окалины, грязи).

Очистка газа необходимо для того, чтобы предотвратить  стирание уплотняющих поверхностей запорных устройств, острых кромок измерительных диафрагм, импульсных трубок и дросселей от загрязнения.

Степень чистоты фильтра  характеризуется перепадом давления, которое в процессе эксплуатации не должно превышать заданных параметров.

2. Предохранительно-запорный  клапан (ПЗК) – для полного  автоматического отключения подачи газа при повышении или понижении давления газа за регулятором на 25 %.

На верхнюю заданную границу давления клапан настраивается сжатием пружины верхней границы, а на нижнюю – сжатием пружины нижней границы.

Клапан установлен после  фильтра перед регулятором.

3. Регулятор давления  – для обеспечения автоматического  снижения давления газа и поддержания его значения на определённом уровне независимо от изменения и колебания давления  во входном газопроводе.

По требованию правил “Безопасности в газовом хозяйстве” колебание давления за регулятором не должно превышать 10 % от заданного значения.

В роли регулятора в котельной  использован пилотный регулятор  РДУК-2 (регулятор давления универсальный  Казанцева). Для получения давления после регулятора 0,0038 МПа использован пилот КН-2.

Для получения необходимого давления после регулятора нужно:

• для повышения давления – стакан пилота вкручивать;
• для уменьшения давления – стакан пилота выкручивать.

4. Предохранительно-сбросной  клапан (ПСК) – для сброса некоторого количества газа в атмосферу при возможных кратковременных повышениях давления (на 10 % от рабочего) за регулятором, во избежание отключения газа на котельную предохранительно-запорным клапаном (ПЗК). Регулирование ПСК на срабатывание производится регулировочным болтом.

5. Байпас – обводной  газопровод для подачи по нему  газа во время ревизии или ремонта оснащения ГРУ.

6. Сбросные и продувочные  линии – для сброса газа  в атмосферу от предохранительно  сбросного клапана и продувки  газопроводов и оснащения от освобождения их в необходимых случаях от воздуха или газа.

7. Измерительные приборы – манометры показывающие, для измерения давления к фильтру, регулятора и за ними; термометры для измерения температуры газа.

8. Импульсные трубки  – для соединения отдельных  элементов оснащения между собой с контролируемыми точками  газопроводов, а также для присоединения средств измерения к газопроводам в контролируемых точках.

9. Узел учёта – для  учёта затрат газа.

Учёт затраты газа в котельной  производится  самопишущим устройством, который получает импульс от дифференциального манометра. Дифманометр, в свою очередь берёт импульсы от сужающего устройства – диафрагмы.

Принцип работы дифманометра основан  на изменении перепада давления до, и после диафрагмы и дальнейшей фиксации этого перепада на самописце. Диафрагма представляет из себя кольцо из высокопрочной стали, тщательно обработанной кромкой внутреннего кольца – чтобы не создавать значительного местного сопротивления. Диаметр внутреннего кольца меньше диаметра проходной трубы, поэтому в этом месте создаётся дроссельный эффект, т.е. сужение диаметра прохода приводит к увеличению скорости потока, в результате чего за диафрагмой понижается давление и поскольку данное сужающие отверстия при определённом входном давлении может пропустить только определённое количество газа, значит и снижение давления за диафрагмой будет строго дозированным. Каждому значению входного давления соответствует своё определённое снижение давления – этому соответствует определённый расход. ΔР фиксируется на дифманометре, который снабжён самописцем.

Внутренние газопроводы в котельной  проложены открыто, ответвления к котлам имеют по два отключающих устройства одно из которых установлено непосредственно у газовых горелок.

Котельная снабжена системами автоматики безопасности СА – ГВК, которые обеспечиваю контроль за горением газа и нормативного функционирование производственных процессов.

Газогорелочные устройства.

На котлах установлены газовые горелки марки Г – 1,0К работающие на низком давлении газа.

Номинальный расход газа = 100 м³/ч.

Газогорелочное устройство Г – 1,0К предназначено для сжигания природного газа. Горелка состоит из газовоздушной части, лопаточных завихрителей первичного и вторичного воздуха, монтажной. Закрутка воздуха в горелке обоими регистрами производится в одну сторону. Стабилизатором пламени служит конический керамический туннель.

Розжиг горелки производят при  закрытых воздушных шиберах: плавно открывают запорное устройство на газопроводе, после воспламенения газа — шибер первичного воздуха, а затем с помощью шибера вторичного воздуха и регулирующего устройства на газопроводе устанавливают заданный режим. Во избежание срыва факела при пуске тепловая мощность горелки не должна превышать 25—50 % от номинальной, а давление газа должно быть больше давления вторичного воздуха. Угол раскрытия факела 67—75 °С.

 

2.7 Расчет и выбор тягодутьевых устройств

 

Подача воздуха осуществляется вентилятором, а удаление газов дымососом.

Дымососы работают в более тяжёлых  условиях, чем вентиляторы, т.к. они  отсасывают газы с более высокой  температурой, чем воздух (до 250 ^оС). Поэтому в дымососах предусматривают водяное охлаждение подшипников и более прочное исполнение лопаток и кожуха.

Дымовая труба – кирпичная, высота 30 м, диаметр верха трубы 300 мм.

 Часовая производительность одного дымососа равна:

                                                   [9] стр. 197 (34)

В – часовой расход топлива одного котла при номинальной паропроизводительности, кг/ч;

                                                                  [9] стр. 197 (35)

D_расч. – номинальный часовой расход пара, вырабатываемый котлом, кг/ч,

G_пр. – часовой расход продувочной воды при номинальной паропроизводительности, кг/ч,

             G_пр = D_расч ·0,01·ρ_пр. = 1000*0,01*3 = 30 кг/ч  [9] стр. 197 (36)

ρ_пр – процент на периодическую продувку, %,

Δi – разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:

ккал/кг.

i_п – энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,