Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13

АНОО «Нижегородский колледж теплоснабжения

и автоматических систем управления»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисциплина: «Котельные установки»

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

«Проектирование производственно-отопительной

котельной с котлами  ДКВР 6,5-13»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2010г.

Содержание

 

Содержание 2

Введение 3

1 Описание и расчет тепловой схемы котельной 4

1.1 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13 4

1.2 Описание тепловой схемы котельной 6

1.3 Расчет тепловой схемы котельной 8

1.4 Выбор числа устанавливаемых котлов 15

2 Выбор водоподготовительного оборудования 16

2.1 Состав природной воды 16

2.2 Показатели качества воды 16

2.3 Обработка воды для паровых котлов 17

2.4 Выбор схемы обработки исходной воды 20

2.5 Подбор натрий-катионитных фильтров 21

2.6 Подбор натрий-хлор-ионитных фильтров 25

2.7 Выбор солерастворителя 28

2.8 Выбор деаэратора 29

3 Расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной 32

3.1 Выбор насосов 32

3.2 Выбор теплообменников 36

3.3 Выбор сепаратора непрерывной продувки 40

4 Расчет и подбор тягодутьевого оборудования 42

4.1 Описание схемы подачи воздуха и дымоудаления 42

4.2 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата 42

4.3 Выбор тягодутьевого оборудования 46

5 Топливоснабжение котельной 50

5.1 Описание газорегуляторной установки 50

5.2 Состав и функции оборудования ГРУ 50

6 Автоматика котельной 52

6.1 Общие требования к автоматизации 52

6.2 Параметры, подлежащие контролю 52

6.3 Автоматика безопасности котла 52

6.4 Сигнализация 53

6.5 Автоматическое регулирование 53

7 Описание архитектурно-строительной части котельной установки 54

8 Отопление и вентиляция помещения котельной 55

9 Список использованных источников 56

 

 

 

Введение

В данной курсовой работе выполнен проект производственно-отопительной котельной, расположенной в г.Владимир на реке Клязьме.  В качестве топлива используется природный газ второй нитки газопровода  Ставрополь-Москва.

Котельная используется для снабжения  паром промышленного предприятия  и для отопления жилого района. Тепловые нагрузки на технологические нужды – 9 тонн пара в час; на отопление и вентиляцию – 16 ГДж/час; на ГВС – 8 ГДж/час.

С производства конденсат возвращается с температурой t_{конд.техн.}=75°С в количестве 65%

В котельной применяются котлы  марки ДКВР-6,5-13 производства Бийского котельного завода.

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

 

1. Описание  и расчет тепловой схемы котельной

1. Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13

Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для  выработки насыщенного и перегретого  пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют  несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.

Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные  отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две  модификации — с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.

Два барабана отопительного котла  – верхний 2 и нижний 13 – изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ø51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.

Ход движения продуктов горения  топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рисунке 1.2, а-в. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рисунок 1.1.1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, изнутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.

Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ø108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб – коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.

Рисунок 1.1.1 – Паровой котел ДКВР-6,5-13

1-топочная камера; 2-верхний  барабан; 3-манометр; 4-предохранительный  клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка;

10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство;

13-нижний барабан; 14-трубопровод  периодической продувки; 15-кирпичная  стенка; 16-коллектор. 

 

 

 Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.

Третий  контур циркуляции образуют верхний  и нижний барабаны котла и кипятильный  пучок. Опускными трубами этого  контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.

Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа – из нескольких петель труб Ø32 х 3 мм.

В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.

Нижний барабан отопительного  котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.

На верхнем барабане отопительного  котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 – вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром.

Рассматриваемый отопительный котел  не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту.

Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как  с пароперегревателем, так и без него. Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит.

Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.

 

Таблица 1.1.1 – Основные характеристики котла ДКВр-6,5-13ГМ

Топливо	природный газ/мазут
Номинальная производительность	6,5 т/ч
Избыточное давление пара	13 кг/см2 (1,3 МПа)
Температура перегретого пара	194 °С
Температура питательной воды	100 °С
Расчетный КПД	87 %
Габариты компоновки (LхBхH)	8526х4695х5170 мм
Масса по компоновке, кг	11447

2. Описание  тепловой схемы котельной

Принципиальная тепловая схема  котельной приведена на рисунке 1.2.1

Исходная вода с температурой 5°С насосом 1 подается в теплообменник 2, в котором нагревается остаточной водой, загрязненной солями, поступающей из сепаратора непрерывной продувки (СНП) 5. Затем, подогретая исходная вода попадает в теплообменник 3, где нагревается паром до температуры 25-40°С. Нагрев до такой температуры необходим для обеспечения более эффективной работы катионитных фильтров и предотвращения конденсации водяных паров на трубах и оборудовании химводоочистки. Далее, вода поступает на химводоочистку 4, где происходит умягчение воды (удаление солей Ca и Mg) и, при необходимости, уменьшение солесодержания. Химически обработанная вода поступает в деаэратор 9, в котором из воды удаляются коррозионно-активные газы (O₂, CO₂). Часть воды из деаэратора питательным насосом 11 подается в паровой котел 6, другая часть подпиточным насосом 10 направляется на подпитку тепловой сети.

Паровой котел 6 вырабатывает пар с  давлением 1,4 МПа, часть которого без  понижения давления подается на производство. Другая часть пара используется для подогрева воды, поступающей в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для собственных нужд котельной (подогрев воды перед ХВО, деаэрация).

 

Рисунок 1.2.1 – Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной

1-насос исходной воды; 2-охладитель непрерывной продувки; 3-подогреватель сырой воды;

 4-химводоочистка; 5-сепаратор непрерывной продувки; 6-паровой котел; 7,8-редукционый клапан;

 9-деаэратор; 10-подпиточный насос; 11-питательный насос; 12-сетевой подогреватель;

13-охладитель конденсата; 14-сетевой насос; 15-охладитель выпара.

 

Так как паро-водяные теплообменники по условию прочности рассчитаны на давление ≤1МПа, давление пара перед  ними снижается редукционным клапаном 7 до уровня 0,7МПа. Деаэратор атмосферного типа работает при давлении 0,12МПа, которое поддерживается редукционным клапаном 8.

Подогрев сетевой воды осуществляется следующим образом: Вода из обратного  трубопровода тепловой сети насосом 14 подается в водо-водяной теплообменник 13, в котором нагревается конденсатом из паро-водяного теплообменника 12, а затем в теплообменник 12, где нагревается паром до необходимой температуры ~130-150°С.

Для использования теплоты продувочной  воды в котельной устанавливают  сепаратор непрерывной продувки (СНП) 5. Продувочная вода поступает в СНП с давлением, равным рабочему давлению в котле (1,4МПа), в сепараторе давление снижается до уровня 0,15МПа, что приводит к вскипанию воды и разделению ее на пар вторичного вскипания и остаточную, загрязненную солями воду. Пар вторичного вскипания подается в деаэратор, а остаточная вода поступает в теплообменник 2, где подогревает исходную воду, а затем сбрасывается в продувочный колодец.

Для использования теплоты выпара из деаэратора, устанавливается охладитель выпара 15, подогревающий поступающую  в деаэратор химически очищенную  воду.

Конденсат после паро-водяных теплообменников, а также конденсат с производства подаются в деаэратор.

 

3. Расчет  тепловой схемы котельной

В общем случае основными целями расчета тепловой схемы котельной являются:

• определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,
• определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,
• определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).