Курсовая работа (т): Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной с выбором основного и вспомогательного оборудования

При расчете температурного напора для каждого теплообменника строим графики, указав значения температур, большие и меньшие перепады температур и направление движения потоков.

Выбор теплообменника подогрева сетевой воды

Для котельной второй категории нужно 2 параллельно работающих теплообменника подогрева сетевой воды на расчетную мощность, т.е. вдвое меньшей площади.

По расчетной поверхности нагрева выбираем теплообменник, имеющий ближайшую большую поверхность нагрева.

По [2. таблица 3] выбираем тип теплообменника ПП-1-71-2-II для температурного графика 70/95ºС.

Определяем для выбранного теплообменника скорость подогреваемой воды в трубах, которая не должна превышать 1,5-2,0 м/с [2. формула (4.5)]:

где D - расход подогреваемой воды в трубах, кг/с;

ν’ - удельный объем воды, м3/кг;

f - живое сечение для прохода воды, f =0,0302 м2. (справочн. данные)

Скорость воды в трубах одного теплообменника при полном расходе:

Принимаем горизонтальный пароводяной теплообменник ПП-1-71-2-II и количество устанавливаемых теплообменников - два параллельно работающих.

Характеристика:

-       Площадь поверхности нагрева: 71,0 м2.

-       Давление греющего пара: 2,0 МПа.

-       Расход воды номинальный: 342,0 Т/ч.

-       Гидравлическое сопротивление при расчетном расходе воды: 0,021 МПа.

-       Длина трубок (мм) × количество трубок (шт.): 2000 × 792.

-       Сечение для прохода воды: 0,0604 м2.

-       Диаметр корпуса: 820 мм.

-       Длина подогревателя: 3155 мм.

-       Число ходов по воде: 2 шт.

-       Масса: 2125 кг.

Подогреватель представляет собой кожухотрубный теплообменник горизонтального типа, основными узлами которого являются: корпус, трубная система, передняя и задняя (плавающая) водяные камеры, крышка корпуса (рисунок 2.2).

Сборка подогревателя производится из основных узлов с помощью разъемного фланцевого соединения, обеспечивающего возможность профилактического осмотра и ремонта.

Нагреваемая вода движется по трубкам, а греющий пар через патрубок в верхней части корпуса поступает в межтрубное пространство, в котором установлены сегментные перегородки, направляющие движение парового потока. Конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть корпуса и отводится из подогревателя. Не конденсирующиеся газы (воздух) отводятся через патрубок на корпусе аппарата.

Выбор теплообменника охладителя конденсата

Для котельной второй категории нужно 2 параллельно работающих теплообменника охладителя конденсата на расчетную мощность - т.е. вдвое меньшей площади.

В подогревателях для систем отопления греющая вода (конденсат) проходит по трубному пространству, а нагреваемая (сетевая вода) - по межтрубному (рисунок 2.4). В подогревателях для систем водоснабжения греющая вода проходит по межтрубному пространству, а нагреваемая - по трубкам.

Для охладителя конденсата скорость подбираем по сечению трубного пространства, так как аппарат используется в системе отопления.

Подогреватель эффективно работает при скоростях воды:

-       в трубном пространстве - 0,7…1,3 м/с;

-       в межтрубном пространстве - 0,7…1,1 м/с.

Для подбора скоростей меняем число секций, набирая из нескольких секций потребную площадь теплообмена.

Требуемая площадь трубного пространства при расходе конденсата Dт=1,902 кг/с и скорости ω=1,279 м/с:

Выбираем по [2. Таблица 5] теплообменник ПВ-Z-06 с параметрами:

-       Наружный диаметр трубы × длина по фланцевому разъему: 89 × 4000 мм.

-       Поверхность нагрева одной секции: 2,24 м2.

-       Площадь сечения межтрубного пространства: 0,00287 м².

-       Площадь сечения трубного пространства: 0,00185 м².

-       Z - число секций в теплообменнике.

Действительная скорость конденсата в трубном пространстве:

, что допустимо.

Для требуемой площади нагрева FOK = 39,936 м2 составляем секцию из 18-ти корпусов, соединенных калачами, тогда площадь нагрева в теплообменнике составит 18∙2,24 м2=40,32 м2/секций.

Действительная скорость сетевой воды в межтрубном пространстве:

.

Скорость подогреваемой воды в межтрубном пространстве больше допускаемой, поэтому лишнюю нагреваемую воду пускаем по байпасной линии в обход теплообменника.

Принимаем горизонтальный водо-водяной теплообменник ПВ-18-06. Количество устанавливаемых теплообменников: два параллельно работающих.

Размеры корпуса: Dн=89 мм. L1=4000 мм.

Выбор теплообменников подогрева сырой воды

Подберём паровой подогреватель сырой воды ПСыВп2.

Подогреватели пароводяные типа ППВ предназначены для подогрева воды, поступающей на химводоочистку в отопительных, отопительно-производственных и производственных котельных. Представляет собой аппарат горизонтального типа, с неподвижными трубными решетками. Состоит из трубной системы, передней и задней крышек, арматуры и КИП (рисунок 2.6). Греющий пар поступает в межтрубное пространство, разделенное горизонтальной перегородкой на две части, благодаря чему имеет два хода. Нагреваемая вода движется по трубам трубной системы и за счет перегородок в передней и задней крышках имеет четыре хода. Коррозионно-стойкие латунные теплообменные трубки повышают надежность работы подогревателя. Указатель уровня жидкости позволяет визуально наблюдать за уровнем конденсата в трубной системе, а термодинамический конденсатоотводчик служит для постоянного его отвода.

Выбираем теплообменник ППВ-25.

Характеристика:

-       Площадь поверхности нагрева: 3,97 м2.

-       Температура среды, ºС: на входе - 8,4; на выходе - 30.

-       Длина трубок (мм) × количество трубок (шт.): 1700 × 40.

-       Диаметр трубки × толщина стенки: 16×1, мм.

-       Сечение для прохода воды: 0,00452 м2.

-       Масса: 275 кг.

Скорость воды в трубном пространстве при расходе сырой воды 2,557 кг/с:

Подберём водяной подогреватель сырой воды ПСыВ1.

Для подогревателя сырой воды скорость подбираем по сечению межтрубного пространства, так как аппарат используется в системе водоснабжения.

Требуемая площадь межтрубного пространства при расходе G’пр=0,131 кг/с и скорости ω=1,1 м/с:

Выбираем по [2. Таблица 5] теплообменник ПВ-Z-01 с параметрами:

-       Наружный диаметр трубы × длина по фланцевому разъему: 57 × 4000 мм.

-       Поверхность нагрева в одном корпусе: 0,75 м2.

-       Площадь сечения межтрубного пространства: 0,00115 м².

-       Площадь сечения трубного пространства: 0,00062 м².

-       Z - число секций в теплообменнике.

Действительная скорость шламовой воды в межтрубном пространстве:

,

скорость откорректировать дроссельным устройством.

Действительная скорость сырой воды в трубном пространстве:

Для требуемой площади нагрева FПСыВ1=0,673 м2 составляем секцию из 1-го корпуса, тогда площадь нагрева в теплообменнике составит 0,75∙1=0,75 м2

Принимаем горизонтальный водо-водяной теплообменник ПВ-1-01.

Количество устанавливаемых теплообменников: один ППВ 25 и один ПВ-1-01.

Выбор теплообменника охладителя деаэрированной воды

Для охладителя деаэрированной воды скорость подбираем по сечению межтрубного пространства, так как аппарат используется в системе водоснабжения.

Требуемая площадь межтрубного пространства при расходе Gпит=6,896 кг/с и скорости ω=1,1 м/с:

Выбираем по [2. Таблица 5] теплообменник ПВ-Z-09 с параметрами:

-       Наружный диаметр трубы × длина по фланцевому разъему: 168 × 4000мм.

-       Поверхность нагрева в одном корпусе: 3,54 м2.

-       Площадь сечения межтрубного пространства: 0,0122 м².

-       Площадь сечения трубного пространства: 0,0057м².

-       Z - число секций в теплообменнике.

Действительная скорость деаэрированной воды в межтрубном пространстве:

, что допустимо.

Действительная скорость х.о.в. воды в трубном пространстве:

Для требуемой площади нагрева Fодв=4,780 м2 составляем секцию из 2-х корпусов, соединенных калачём, тогда площадь нагрева в теплообменнике составит 3,40∙2=6,8 м2

Принимаем горизонтальный водо-водяной теплообменник ПВ-2-09. Количество устанавливаемых теплообменников: один рабочий.

Выбор деаэратора питающей воды

Выбор деаэратора производится по расходу деаэрированной воды.

По [2. Таблица 7] выбираем деаэратор атмосферного давления ДА-25 с
характеристиками:

-       Номинальная производительность: 25 Т/ч = 6,944 кг/с.

-       Диаметр и толщина стенки корпуса колонки: 530×6 мм.

-       Высота колонки: 2195 мм.

-       Полезная вместимость аккумуляторного бака: 8,0 м3.

-       Диаметр аккумуляторного бака: 1616,0 мм.

-       Толщина стенки аккумуляторного бака: 8,0 мм.

-       Поверхность охладителя выпара: 2,0 м2.

Выделяющиеся газы О2 и СО2, и вместе с ними небольшое количество водяного пара, выбрасываются в атмосферу. Концентрация кислорода не должна превышать за атмосферным деаэратором 30 - 50 мкг/кг. Содержание свободной углекислоты в деаэрированной воде должно быть равно нулю.

Установка резервных деаэраторов не предусматривается. Для предотвращения кавитации в питательных и в подпиточных насосах деаэраторы в зависимости от охлаждения питательной воды устанавливаются на высоту 2,0 м при 80 ОС.

Деаэраторы атмосферного типа состоит из деаэраторного бака, деаэрационной колонки и гидрозатвора (рисунок 2.6).

Рис. 3.6 Общий вид деаэратора

Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэратора предусмотрено предохранительное устройство - гидрозатвор, защищающий его от опасного превышения давления и уровня воды в баке. В деаэраторах атмосферного типа применена двухступенчатая схема дегазации - первая, струйная, вторая, барботажная. подогреватель конденсат трубопровод котельная

Расчет и выбор конденсатного бака

Для приема конденсата с производства, из теплообменников собственных нужд в котельных устанавливают конденсатный бак.

Определяем емкость бака, равную получасовому расходу возвращаемого конденсата [2. Формула (4,6)], м3:

,

где ν' - удельный объем воды, м3/кг (из таблицы 1);

,5 - время, час.

Принимаем цилиндрический бак с эллиптическими днищами БТ(Б)-10-0,0-В с характеристиками:

-       Объем: 10 м3

-       Диаметр D: 1900 мм

-       Высота H: 3750 мм

-       Высота с опорами H1: 4050 мм

-       Масса: 1370 кг

3.3 Выбор насосов

Насосы выбираются по производительности и напору. Напор рассчитывается как сумма линейных и местных сопротивлений при движении воды, геометрической разности уровней воды и разности избыточных давлений в аппаратах, между которыми установлен насос.

Питательный насос на ВЭК

Расчетный напор питательного насоса [2. формула (4.7)], кПа:

,

где рк - избыточное давление в барабане котла, рк =1300 кПа;

 - запас давления на открытие предохранительных клапанов, принимается равным 0,10 номинального давления в барабане котла;

рэк - сопротивление водяного экономайзера, по воде принимается равным 150 кПа;

- сопротивление питательных трубопроводов от насоса до котла с учетом сопротивления автоматических регуляторов питания котла принимается равным 150 кПа;

 - сопротивление всасывающих трубопроводов принимается равным 50 кПа;

рс.в - давление, создаваемое столбом воды, равным по высоте расстоянию между осью барабана котла и осью деаэратора. Высота от площадки до оси барабана котла 3250 мм. Деаэратор установлен на высоте 4,72 метра от площадки до центральной оси деаэратора. При этих размерах разница между осями барабана и бака составит (-1,47) м или (-14,7) кПа;

рд - избыточное давление в деаэраторе, рд=20 кПа;

1,1 - коэффициент запаса.

Это избыточное давление, а абсолютное должно быть на 0,1 МПа больше, т.е. 2,02 МПа.

Производительность всей котельной:

Все вспомогательное оборудование принимается исходя из работы основного оборудования в номинальном режиме, т.е. на котлы в номинальном режиме их работы нужно подавать с учетом запаса в 10% - 23,02 т/час питательной воды. По [2. таблице 12] Принимаем секционный насос ЦНСГ 38-132, производства ОАО «Катайский насосный завод» с характеристиками: