Расчет тепловой схемы промышленной котельной

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электротехнический факультет

Кафедра "Теплотехника и гидравлика"

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

ПРОМЫШЛЕННОЙ  КОТЕЛЬНОЙ

УСТАНОВКИ

 

Пояснительная записка

Курсовой проект по дисциплине

«Теоретические основы теплотехники»

ТПЖА.621000.002.ПЗ

 

 

 

 

 

Разработал студент_____________ / ___________ / __________ / ___________

Руководитель          _____________ / ___________ / __________ / ___________

 

 

Проект защищен с оценкой    “______________”   “___” ___________2003

 

 

Члены комиссии    ______________________ / ___________________/

 

                                 ______________________ / ___________________/

 

                                 ______________________ / ___________________/

 

 

 

 

 

Киров 2002

 

Содержание

 

1. Исходные данные.

Таблица 1

№ п/п	Название	Обозна-чение	Единица измерения	Значение
1	Расход пара на технологические  нужды		кг/с	1,42
2	Давление пара в барабане котла		МПа	1,42
3	Температура сырой воды		°С	11
4	Давление пара после РОУ		МПа	0,122
5	Сухость пара в барабане котла			0,98
6	Сухость пара на выходе из расширителя  непрерывной продувки			0,96
7	Потери пара в котельной (в процентах  от )		%	6,7
8	Потери воды с непрерывной продувкой             (в процентах от )		%	6
9	Температура продуктов горения  перед экономайзером		°С	310
10	Температура продуктов горения  за экономайзером		°С	155
11	Топливо	—	—	каменный уголь
12	Величина присоса воздуха в газоходе экономайзера			0,1
13	Коэффициент избытка воздуха перед  экономайзером			1,55
14	Коэффициент теплопередачи в экономайзере		кВт/(м2×К)	0,0185
15	Расход тепла на подогрев сетевой воды		МВт	15,81
16	Температура воды на выходе из сетевых  подогревателей		°С	92
17	Температура в обратной линии теплосети		°С	41
18	Температура воды перед и после ХВО		°С	27
19	Температура воды на выходе из бойлера		°С	81
20	Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды		°С	73
Возврат конденсата от потребителя
21	Температура потока		°С	40
22	Доля возвращенного конденсата (в процентах от )		%	80

Пар для технологических нужд производства имеет параметры:

= 1,42 МПа;  =0,98; =1,42 кг/с

 

2. Расчет тепловой схемы котельной.

1. Определение параметров воды и пара.

При давлении Р₂ = 0,122 МПа в состоянии насыщения пара имеем следующие значения энтальпии и теплоты парообразования:

При давлении Р₁ =1,42 МПа в состоянии насыщения пара имеем следующие значения энтальпии и теплоты парообразования:

Энтальпия воды при температуре  ниже 100 ⁰С может быть с достаточной точностью быть определена без использования таблиц по формуле:

,

где .

2. Расчет подогревателя сетевой воды.

Уравнение теплового баланса:

Исходя из уравнения теплового  баланса находим расход воды через  сетевой подогреватель:

Потери воды в тепловой сети:

Из деаэратора в тепловую сеть подпиточным  насосом подается вода в количестве W_тс с энтальпией . Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в ойлерах уменьшится на величину:

Расход пара на подогрев сетевой  воды определяем из уравнения:

Откуда 

3. Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды.

Расход тепла на технологические  нужды составит:

где i_ко – средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей:

Суммарный расход тепла на подогрев сетевой воды и на технологические  нужды составит:

Расход пара на подогрев сетевой  воды и на технологические нужды  составит:

4. Ориентировочное определение общего расхода свежего пара.

Суммарный расход острого пара D₂ на подогрев сырой воды перед химводоочисткой и деаэрацию составит от 3 до 11 % от D₀.Примем

.

Общий расход свежего пара:

5. Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ).

Расход редукционного пара D_ред с параметрами , , расход увлажняющей воды W₁ определяем из уравнения теплового баланса РОУ:

Из уравнения материального баланса:

Решая совместно уравнения  получим:

Расход свежего пара, поступающего в РОУ:

Расход увлажняющей воды:

 

Количество редуцированного  пара:

6. Расчет сепаратора непрерывной продувки.

Расход продувочной воды из котлоагрегата  определяем по заданному значению d_пр в процентах от D_сум:

Количество пара, выделяющееся из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

и массового баланса сепаратора:

Имеем:

Расход воды из расширителя:

7. Расчет расхода химически очищенной воды.

Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и в теплосети.

Потери конденсата от технологических  потребителей:

Потери продувочной воды: .

Потери пара внутри котельной заданы в процентах от D_сум:

.

Потери воды в теплосети: .

Потери пара с выпаром  из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора. Предварительно примем .

Общее количество химически очищенной воды равно:

Для определения расхода сырой  воды на химводоочистку необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку  и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента К = 1,20. Имеем

.

8. Расчет пароводяного подогревателя сырой воды.

Уравнение теплового баланса подогревателя:

,

где  

Расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды:

9. Расчет конденсатного бака.

Находим суммарное количество воды W_см которое поступает в конденсатный бак. В бак подается поток конденсата: от технологических потребителей:

Температура смеси конденсата:

чему соответствует энтальпия: .

10. Расчет деаэратора.

Произведем уточнение ранее  принятого расхода выпара . Суммарный расход деаэрированной воды:

Найдем неизвестные параметры  деаэратора: расход деаэрированной водыW_д и расход пара на деаэрацию D_{д .}Уравнения теплового баланса и массового баланса для данного деаэратора (при учете = 1) выражаются следующим образом:

Из приведенного уравнения материального  баланса:

Подставляем полученное выражение  в уравнение теплового баланса  и решаем его относительно :

11. Проверка точности расчета первого приближения.

Из уравнения массового баланса линии редуцированного пара определяем        значение :

При расчете деаэратора получено: . Ошибка при расчете составляет:

Допустимое расхождение 3%. Следовательно, необходимо провести второй цикл приближений.

12. Уточненный расчет РОУ.

Расход редуцированного пара:

 

 

Из уравнений теплового и  материального баланса РОУ имеем

Общий расход свежего пара:

13. Уточненный расчет тепловой схемы.

Расширитель непрерывной продувки:

Расход химически очищенной  воды:

 

.

Пароводяной подогреватель сырой  воды:

Конденсатный бак:

.

Деаэратор:

 

14. Проверка материального баланса линии редуцированного пара.

При расчете деаэратора получено: . Ошибка при расчете составляет:

Допустимое расхождение 3%. Дальнейшие приближения не требуются.

15. Определение полной нагрузки на котельную.

Полная нагрузка на котельную определяется по формуле:

.

В тоже время

 

3. Составление теплового баланса котельной.

1. Суммарное поступление теплоты в схему:

где .

2. Расход теплоты с паром на технологические нужды с учетом возврата конденсата:

3. Процент расхода теплоты на технологические нужды:

4. Расход теплоты в теплосеть с учетом потерь воды в теплосети:

5. Процент расхода теплоты в теплосеть:

6. Полезно расходуемый процент теплоты (к.п.д. схемы):

7. Суммарные потери теплоты:

8. Основные составляющие потери теплоты:

Потери от утечек свежего пара

Потери в окружающую среду в  бойлере:

Неучтенные потери составляют:

Неучтенные потери не должны превышать 1%. Для выполнения этого условия при расчете различных тепловых схем необходимо учесть не только указанные ранее потери. Продолжим вычисление потерь: