Производственно-отопительная котельная установка с паровым котлом и водяным экономайзером (стр. 1 из 11)

Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей, а также обеспечение минимальных затрат металла и средств на изготовление, монтаж и эксплуатацию котельного агрегата и не вызывающих излишних расходов на строительную часть котельной установки.

Теплогенерирующим агрегатом называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде пара или горячей воды.

В данной курсовой работе представлен тепловой расчет парового котельного агрегата (КА) марки. Котельный агрегат - это устройство для преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию пара или нагретой жидкости (воды), состоящее из топки и нескольких теплообменников.

Тепловой расчет КА может быть конструктивным и поверочным. В данной работе выполняется смешанный поверочно-конструктивный расчет:

1) поверочный расчет теплогенератора ДКВр-6,5-13 , работающего на органическом топливе – мазут сернистый марки М:100

2) конструктивный расчет водяного экономайзера системы ВТИ (чугунного, некипящего типа)

В поверочном тепловом расчете по принятым конструкции и размерам КА для заданных нагрузок и вида топлива определяется температура воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между отдельными поверхностями нагрева, а также КПД котлоагрегата, расход топлива, расход и скорости воздуха и дымовых газов.

Поверочный расчет производят для оценки показателей экономичности и надежности агрегата при работе на заданном топливе, выявления необходимых реконструктивных мероприятий, выбора вспомогательного оборудования и получение исходных данных для проведения таких расчетов, как аэродинамического, гидравлического и др.

Конструктивный расчёт экономайзера (воздухоподогревателя) выполняется с целью определения его конструкции и размеров.

1 Характеристика рабочих тел котельной установки

Котельная установка (КУ) – это комплекс зданий и сооружений, предназначенный для размещения одного или нескольких котельных агрегатов и вспомогательного технологического оборудования для выработки теплоты в целях теплоснабжения.

В данной курсовой работе рассчитывается паровой теплогенератор типа ДКВр-6,5-13 с номинальной паропроизводительностью Д = 6,5 т/ч.

Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.

В соответствии с заданием выбираем основные расчетные параметры топлива. Располагаемый источник тепловой энергии: мазут сернистый М100,условная вязкость ВУ при 80 °С не более 16,массовая доля серы не более 2,5%.

Характеристики мазута сернистого М100:

1. Плотность при 20°С не более 1,015

2. Вязкость условная не более, °ВУ, при 80°С 16

3. Вязкость кинематическая, сСт, не более, при 80°С 118

4. Температура вспышки, °С, не ниже в открытом тигле 110

5. Температура застывания, °С, не выше 25

6. То же для мазута из высокопарафинистых нефтей 42

7. Зольность, %, не более 0,14

8. Содержание механическихпримесей, %, не более 1,5

9. Содержание влаги, %, не более 1,5

10. Содержание серы, %, не более 2,0

11. Теплота сгорания Q^с_н,мДж/кг (ккал/кг) 40,40 (9650)

12. Средние значения Q^c_т,мДж/кг (ккал/кг) 41,22 (9845)

13.Средний элементарный состав: %,

S^c_об2,0

С^с83,8

Н^с11,2

О^с+ N^c1,0

14. Объем воздуха (при l=1) V_о,м³/кг 10,45

15. Объем дымовых газов:

V^o_RO₂1,57

V^o_N₂8,25

V^o_H₂_O1,45

V^o_Г10,28

16. Углерод С_p =83,8 %

Сера S_op+_k - 1,4%

Водопровод Н^р-11,2%

Кислород О^Р+ Азот N^P-0,5%

Р не более 2%. Sp = 1,07%; W^P=3,0; A^P=0,01%;

Теплота сгорания мазута Q^p_н=39,73 мДж/кг

2 Определение тепловой мощности котельной установки
и выбор количества устанавливаемых котлоагрегатов

Данная котельная предназначена для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения [2, п.1.4]. По виду энергоносителя и схеме его подачи потребителю КУ относится к отпускающим пар с возвратом конденсата и горячую воду по закрытой схеме теплоснабжения.

В данной курсовой работе принимаем, что потребители теплоты относятся к первой категории, т.е. для них не допускается временное нарушение теплоснабжения. Соответственно данная производственно-отопительная котельная установка по надёжности отпуска теплоты также относится к первой категории [2, п.1.12].

Расход теплоты на отопление и вентиляцию при максимально-зимнем режиме cоставляет: Q_О_V = 10 ГДж/ч = 2,78 МВт (по заданию)

Расход теплоты на горячее водоснабжение (по заданию):

5 ГДж/ч = 1,38 МВт;

1,38

= 1,104 МВт

Расход теплоты на технологические нужды определяем по формуле:

, МВт

(1)

где Д_тех =14,5 т/ч=4,02 кг/с – расход пара на технологию (по заданию); h_нп– энтальпия насыщенного пара, вырабатываемого котлоагрегатом, МДж/кг; h_ив– энтальпия исходной воды, МДж/кг. Определяется по формуле для зимнего и летнего периодов:

, кДж/кг

(2)

где с_в=4,1868 кДж/(кг°С) – теплоёмкость воды; t_к– температура возвращаемого конденсата (по заданию); k– доля конденсата возвращаемого от технологического потребителя (по заданию); t_доб– температура холодной добавочной воды: в зимний период: t_доб=5°С; в летний - t_доб=15°С.

кДж/кг = 0,255 МДж/кг

кДж/кг =0,263 МДж/кг

Энтальпия насыщенного пара вырабатываемого котлом определяется по формуле:

, кДж/кг

(3)

где

= 826 кДж/кг – энтальпия кипящей воды при абсолютном давлении в барабане котла
(1,4 МПа) [11, табл. 3.1, С.47]; r= 1963 кДж/кг - скрытая теплота парообразования [11, табл. 3.1, С.47]; x= 0,98-0,99 – степень сухости пара. В расчётах принимаем x= 0,99.