Реконструкция котельной Речицкого пивзавода

 

       

Таблица 2

 

 

СОДЕРЖАНИЕ                                                      

                                                                                                                              стр.

Вариант 18

Введение ………………………………………………………………...…..      2                                                                                                    

1.   Основы проектирования котельных.........................…..........................       4

1.1  Выбор производительности и типа котельной.....................................       4

1.2  Выбор числа и типов котлов ………….………………………………       5

1.3  Компоновка  котельной..........................................................................       10

1.4  Тепловая  схема котельной....................................................................       13

2.   Тепловой расчет котельного агрегата.....................................................      14

2.1  Общие положения....................................................................................      14

2.2  Сводка конструктивных характеристик.............................................…      15

2.3  Определение количества воздуха, необходимого для горения,

       состава  и количества дымовых газов и их энтальпии ………………       16

2.4  Составление теплового баланса.............................................................       21

2.5  Тепловой расчет топки.........................................................................…      22

2.6  Тепловой расчет конвективного пучка ….……………………............      29

3.   Расчет хвостовых поверхностей нагрева ………………………………     35

3.1  Конструктивный расчет экономайзера...............................................…     35

3.2  Проверка теплового баланса...................................….............................     39 Заключение …………………………………………………………………..     40

Литература.......................................................................................... ……….     41

 

 

 

 

 

 

Введение

Котельной установкой называют совокупность устройств и механизмов предназначенных для производства водяного пара или приготовления горячей воды. Водяной пар используют для привода в движение паровых двигателей, для нужд промышленности и сельского хозяйства и отопления помещения. Горячую воду предназначают для отопления производственных, общественных и жилых зданий, для коммунально-бытовых нужд населения.

По роду производимого теплоносителя  различают установки с паровыми и водогрейными котлами. По назначению паровые котельные агрегаты делят  на промышленные, устанавливаемые в производственных и отопительных котельные, которые устанавливают в котельных тепловых электрических станций. По типу паровые котлы можно разделить на вертикально-цилиндрические, вертикально-водотрубные с развитой испарительной поверхностью нагрева и экранные. Современная паровая котельная установка представляет собой сложное сооружение. Основной частью её является собственно паровой котел, в котором осуществляется превращение воды в насыщенный пар. Однако в настоящее время собственно паровой котел с целью повышения экономичности котельной установки дополняется пароперегревателем, водяным экономайзером и воздухоподогревателем. Пароперегреватель предназначается для повышения температуры и энтальпии пара, полученного в котле. В водяном экономайзере используют тепло дымовых газов уходящих из котла, для подогрева воды, подаваемой в котел, а в воздухоподогревателе - для подогрева воздуха, поступающего в его топку. Устанавливают водяной экономайзер или воздухоподогреватель либо тот и другой в совокупности. Собственно котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, а также топка, связанные в единое органическое целое, совместно с примыкающими к ним паро- и водопроводами, газо- и воздухопроводами, арматурой образуют в целом котельный агрегат. Котельный агрегат имеет каркас с лестницами и помостами для обслуживания и заключается в обмуровку. Металлические поверхности элементов котельного агрегата, соприкасающиеся с дымовыми газами и водой, паром или воздухом служат для передачи тепла от дымовых газов к воде, пару и воздуху и называются поверхностями нагрева. Современный котельный агрегат обслуживается рядом вспомогательных механизмов и устройств, которые могут быть индивидуальными и групповыми. К вспомогательным механизмам и устройствам относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные и водоподготовительные установки, пылеприготовительные установки, топливоподачу, системы золоулавливания и золоудаления - при сжигании твердого топлива, мазутное хозяйство - при сжигании жидкого топлива, газорегуляторную станцию - при сжигании газообразного топлива. Дымососы предназначаются для удаления дымовых газов из котельной установки. Дутьевые вентиляторы устанавливают  для того, чтобы при подаче воздуха в топку преодолеть сопротивление горелок или слоя топлива на решетке, а также сопротивления воздухоподогревателя.   Тепловые, гидродинамические и аэродинамические процессы, протекающие в котельной установке, необходимо регулировать и контролировать. По этому ее оснащают регулирующими устройствами, такими, как регулятор температуры перегретого пара, запорными регулирующими и предохранительными органами, контрольно-измерительными приборами. На ряду с этим в котельных установках осуществляют комплексную автоматизацию регулирования всех основных происходящих в них процессов. Котельные установки, расположенные в одном здании или на общей площадке в совокупности со всем комплексом вспомогательных механизмов и устройств называют котельной. В соответствии с назначением и родом производимого теплоносителя различают энергетические, производственные, отопительные и производственно-отопительные котельные, а также котельные с паровыми и водогрейными котлами.

 

1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ

 

1.1. Выбор производительности  и типа котельной

 

          Проектирование котельной начинают с выявления характера потребителей и определения количества потребного для них тепла или пара, а также вида и параметров теплоносителя. При этом производственные котельные обычно вырабатывают пар для технологических нужд, отопления и вентиляции производственных цехов; отопительные котельные приготавливают горячую воду для отопления жилых и общественных зданий, а также для хозяйственных нужд; производственно-отопительные котельные вырабатывают пар и приготавливают горячую воду для всех перечисленных выше видов потребления.

         Потребность  в тепле на отопление, вентиляцию  и горячее водоснабжение жилых общественных и промышленных зданий определяют по проектам местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При отсутствии таких проектов потребность в тепле может быть подсчитана по укрупненным показателям. Отпуск пара на технологические нужды промышленных предприятий и горячей воды определяю по технологическим проектам этих предприятий.

          Когда  вид и параметры теплоносителя, а также полный отпуск тепла или пара выявлены,  можно установить профиль и производительность проектируемой котельной. Если все тепло отпускается в виде горячей воды, проектируют котельную с водогрейными котлами, если в виде пара и в виде горячей воды, то в зависимости  от количественного соотношения отпусков пара и горячей воды можно спроектировать паровую котельную с установкой для подогрева сетевой воды либо комбинированную котельную с водогрейными и паровыми котлами.

 

 

1.2. Выбор числа  и типа котлов

 

Число и тип котлов при проектировании котельной выбирают, исходя из годового графика отпуска  тепла или пара для отопления и подогрева вентилируемого воздуха, для горячего водоснабжения, и технологических нужд. Для котельных с паровыми котлами целесообразно строить годовые графики отпуска пара, производя перерасчет отпуска тепла на отопление, вентиляцию и отпуск пара по формуле:

 

                                                 , т/ч

 

где:   h_{с п} – энтальпия пара, поступающего в сетевой подогреватель воды,  кДж/кг;

         h_к – энтальпия конденсата, выходящего из охладителя конденсата  сете-       вого подогревателя, кДж/кг;

  h_{с п} – КПД сетевого подогревателя воды, составляющий 0,95-0,98.

 

         Над суммирующей  кривой отпуска тепла или пара надстраивают кривую собственного расхода тепла или пара котельной и потери тепла или пара в ней. Расход пара на деаэрацию определяют по формуле, приведенной в таблице 1, а расход пара на другие нужды принимают в процентах к ее выработке: на обдувку поверхностей нагрева 1% , на распыление мазута в паровых форсунках 2-3%, на разогрев мазута в мазутохранилище – до 5%, на паровые питательные насосы 1%. Потери тепла и пара в котельной принимают равными 1-2% отпущенного тепла или пара.

Приходя к определению числа и производительности котлов, подлежащих установке в котельной, исходят из того, что котлы должны быть однотипными и одинаковой производительности. Предпочтительнее выбирать меньшее число более крупных котлов; желательно чтобы в котельной было 2-3 работающих котла. Резервного котла, как правило, не предусматривают, за исключением тех случаев, когда по условиям производства недопустимо даже кратковременное сокращение отпуска тепла или пара.

 Производительность котлов выбирают из такого расчета, чтобы они полностью обеспечивали требуемую выработку пара в зимний максимум, и чтобы в летний период можно было выводить по очереди все котлы в капитальный ремонт. Расчет сводим в таблицу 1 [определение номинальной производительности котельной, выбор числа и производительности котельного агрегата].

 

Наименование расчетной величины	Обо-зна-чение	Ед изм.	Расчетная формула или источник	Расчет	Результат
					Промежуто-  чный	Оконча-тельный
1	2	3	4	5	6	7
1. Максимальное потребление пара  на технические нужды производства	Dпотт.н	т/ч	Задание			6,5
2. Потеря пара в сетях	qсетт.н	%	Опытные данные		2,0
3. Отпуск пара из котельной  на технологические нужды производства	Dотпт,н	т/ч	Dпотт.н ∙ 100 ___________________ (100-qсетов)	6,5∙100 100-2		6,63
4. Потери тепла в сетях		%	Опытные данные	4 ÷ 5	4
5. Тепло на отопление и вентиляцию		КВт	Задание		5000
6. Отпуск тепла из котельной  на отопление и вентиляцию		кВт		(5000 ∙100) / (100 - 4)	5208,3
7. Температура прямой сетевой  воды		0С	Задание		150
8. Температура обратной сетевой воды		0С	Задание		70
9. Энтальпия прямой сетевой воды		КДж    кг	Таблица воды и водяного пара	[1],стр.47	632,2
10. Энтальпия обратной сетевой  воды		КДж кг	Таблица воды и водяного пара	[1],стр.47	292,9
11. Энтальпия насыщенного пара		КДж кг	Таблица воды и водяного пара	[1],стр.49	2789
12. Потери тепла сетевым подогревателем  в окружающую среду		%	Опытные данные	3 ÷ 4	4,0
13. Температура конденсата греющего  пара на выходе из системы  подогревателей  сетевой воды		0С	Опытные данные при x=1  Т-S диаграмма		85
14.  Отпуск пара на подогре-  ватели сетевой воды		т/ч		(5208,3  ∙3,6) / (2789- 4,19∙85) ∙ (100 / (100-4))		8
15. Полный отпуск пара из котельной		т/ч		25,5 + 8		33,5
16. Собственный расход пара с  учетом потерь		%	Опытные данные		5,0
17. Выработка пара котельной  без учета расхода на деаэрацию		т/ч		33,5 ∙ 100 100 - 5		35
18. Количество возвращающегося  конденсата		т/ч		0,6 ∙ 6,63 + 8	12
19. Потребность в добавочной   воде		т/ч	Dвырк – Qк	35 -  12		23
20. Температура возвращающегося  конденсата перед деаэратором		0С	Опытные данные	70 ÷ 85	85
21. Температура химически очищенной воды перед деаэратором		0С	Опытные данные		70
22. Средняя температура воды  перед деаэратором		0С		12 ∙ 85 + 23∙ 70 12 + 23		75
23. Средняя энтальпия воды перед  деаэратором		кДж кг	Таблица воды и водяного пара	[1],стр.47		313,97
24. Потери тепла деаэратором  в окружающую среду		%	Опытные данные	2 ÷ 2,5	2
25. Давление в деаэраторе		МПа	Опытные данные	0,105 ÷ 0,15	0,12
26. Температура воды в деаэраторе		0С	Таблица воды и водяного пара	[1],стр.47	104,2
27. Расход пара в деаэраторе		т/ч		é  (436,6 – 313,9) ∙ ë (2433 – 436,6) ∙ ∙100         ù ∙ 35 ∙ (100 - 2)û hq= 4,19 ∙104,2 = = 436,598 кДж/кг h= 2789- 4,19 ∙ 85 = = 2433кДж/кг		2,2
28. Максимальная нагрузка котлов		т/ч		2,2 + 35		37,2
29. Номинальная производительность котла	Dk	т/ч	[1],cтр.248	ДЕ-6,5-14ГМ	6,5
30. Количество котлов установленных  в котельной		Шт.		37,2 / 6,5	5,7	6

 

 

                      1.3. Компоновка котельных

 

При компоновке котельной преследуют цель наиболее рационально разместить основное и вспомогательное оборудование, чтобы его удобно было эксплуатировать и вместе с тем, чтобы котельная получалась компактной, с минимальным объемом здания, несложным для сооружения.

Котельные располагают в отдельных помещениях, удовлетворяющих требованиям Правил Госгортехнадзора, «Строительных Норм и Правил», «Противопожарных норм строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест» и «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий». Котельные помещения не должны примыкать к живым зданиям. Нежелательно также примыкание котельных к производственным помещениям.

Различают три типа котельных: закрытые, полуоткрытые, открытые. В закрытых котельных все основное и вспомогательное оборудование (обычно за исключением золоулавливателей)  размещают в закрытых помещениях. В котельных полуоткрытого типа котельные агрегаты и некоторое наиболее ответственное вспомогательное оборудование размещают в закрытом помещении, а дымососы, дутьевые вентиляторы, золоулавливатели и деаэраторы, баки и прочее – на открытом воздухе. В открытых котельных почти все оборудование размещают на открытом воздухе, сооружая только очень небольшое помещение для укрытия персонала, обслуживающего фронт котлов, а также насосов и щитов управления. Рекомендации по выбору типа котельной даны в СНиП II-92-76.

Котельные установки проектируют  только с индивидуальными дымососами, дутьевыми вентиляторами и золоулавливателями. Топливоподачу, питательные насосы, водоумягчительную установку, деаэраторы и другое оборудование, а также дымовую трубу, как правило, проектируют общие для всей котельной.

Каждую котельную установку  размещают в отдельной строительной     ячейке; вспомогательное оборудование водопарового тракта размещают в строительной ячейке в одном из торцов котельной, причем помещение вспомогательного оборудования можно не отделять стеной от помещения котельных установок. Наряду с этим вспомогательное оборудование размещают и перед фронтом котлов. Здесь устанавливают тепловой щит, а при котельных агрегатах без воздухоподогревателей часто и дутьевые вентиляторы; в некоторых случаях перед фронтом котлов размещают питательные и сетевые насосы, водоподготовительную установку, деаэраторы.

Оборудование котельной размещают с учетом того, чтобы ее здание можно было выполнить из сборных железобетонных конструкций той номенклатуры и типоразмеров, которые применяют в промышленном строительстве.

Пролет здания котельной можно  принимать равным: 6, 9, 12, 18 ,24 и 30 метров, шаг колонн 6 и 12 метров. Высоту помещения от отметки чистого пола до низа несущих конструкций на опоре следует принимать при пролете 12 м от 3,6  до 6 м включительно кратной 0,6 м, от 6 до 10,8 включительно – кратной 1,2 м, при больших высотах – кратной 1,8 м.

При пролете 18 и 24 м от 6 до 10,8  - кратной 1,2 м .

При пролете 30 м от 12,6   - кратной 1,8 м .

Кроме того при  пролете 18 м.  допускаются высоты, равные 4,8 и 5,4 м., а для пролета 24 м – 5,4 м. Для  возможности расширения котельной одну из стен ее оставляют свободной от застройки.

          Помещения,  в которых установлены котлы,  предусматриваю на каждом этаже  два выхода наружу, расположенные  с противоположных сторон котельной.  Выходные двери должны открываться  наружу от нажатия руки. Расстояние от фронта котлов или выступающих  частей топок до противоположной стены котельной принимают не менее 3 м, причем в случае установки вспомогательного  оборудования ширину свободных проходов перед фронтом котлов оставляют на менее 1,5 м. Однако это оборудование не должно мешать обслуживанию котла. Ширина остальных проходов между котлами и стенами должна быть не менее 1,3 м. Расстояние от  верхней отметки котла или от отметки верхней площади обслуживания котла до нижних частей конструкций покрытия котельной должно быть не мене 2 м. Для обслуживания котлов устанавливают лестницы и площадки из несгораемых материалов. К площадкам более 5 м устанавливают не менее 2 лестниц шириной не менее 600 мм  с углом наклона к горизонту не более 50⁰.

Площадки, предназначенные для обслуживания арматуры, контрольно-измерительных приборов и т.п., выполняют шириной не менее 800 мм, остальные площадки шириной не менее 600 мм.

Котельную оборудуют надлежащей вентиляцией  и обеспечивают естественным и искусственным  освещением, создающим освещенность в пределах 5-50 лк. Аварийное освещение предусматривают от самостоятельного источника энергии. В котельной располагают средства огнетушения в соответствии действующими правилами пожарной безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Тепловая  схема котельной с паровыми котлами

 

Для покрытия чисто паровых нагрузок или для отпуска незначительного  количества тепловой энергии в виде горячей воды от тепловых источников, предназначенных для снабжения  потребителей паром, устанавливаются  паровые котлы низкого давления. Развернутая тепловая схема с четырьмя паровыми котлами показана на чертеже 2.

       Пар из котлов  поступает на редукционно-охладительные  установки РОУ, где снижаются  его давление и температура.  Температура снижается за счет  испарения поданной в РОУ питательной воды, которая распыляется за счет снижения давления  с  14 -16 кгс/см²  до  6 кгс/см².

       Основная часть  пара отпускается на производственные  нужды из паропроводов котельной,  часть редуцированного и охлажденного  пара используется в пароводяных подогревателях сетевой воды, откуда направляется в закрытую систему тепловых сетей. Конденсат от внешних потребителей собирается в конденсатные баки и перекачивается конденсатными насосами  в деаэраторы питательной воды. Конденсат от пароводяных подогревателей, установленных в котельной, подается прямо в деаэраторы. Кроме того, имеется трубопровод для возможности слива его в конденсатные баки.