Проектирование котельной

Тип:
Добавлен:

Содержание

Введение

.Расчет тепловой схемы отопительной котельной

.Подбор котлов

.Гидравлический расчет трубопроводов котельной

.Выбор способа водоподготовки

. Подбор теплообменников

. Расчет и выбор насосного оборудования.

. Подбор дополнительного оборудования

. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котельной

. Расчет температурного удлинения

. Расчет взрывных клапанов

. Технико-экономические показатели

Заключение

Литература

Введение

В связи со строительством нового микрорайона, застроенного 9-ти этажными зданиями в городе Новосибирск, стала необходимость в строительстве новой водогрейной котельной. Данная котельная должна обеспечить нагрузку на ОВ и ГВС необходимую для комфортной жизни людей. Район строительства имеет ровный рельеф. Система теплоснабжения 4-х трубная, ГВС- открытая, Т1,Т2- закрытая.

Расход тепла на отопление - 10,5 МВт

Расход тепла на вентиляцию - 8,6 МВт.

Расход тепла на ГВС - 7,6 МВт.

Параметры вырабатываемого теплоносителя- горячая вода 115-70°С

Основной вид топлива природный газ =35,2 (МДж/м3)

Резервное топливо мазут М100.

Климатические характеристики г. Новосибирск:

температура наиболее холодной пятидневки: -32°С.

средняя температура наиболее холодного месяца: -13,5°С.

средняя температура отопительного периода: -5,2°С.

температура в точке излома температурного графика: -5,4°С.

средняя температура теплого периода года: +8°С.

Продолжительность отопительного периода:220 сут.

Исходная вода: река Обь.

1.Расчет тепловой схемы отопительной котельной

На рисунке 1 приведён график, который служит для определения температуры определения точки излома. Получена температура -10 градусов.

Рис1. Определение точки излома

Рис2. Расчетная схема водогрейной котельной

Тепловые нагрузки по видам потребления приведены в таблице 1.

Таблица 1. Тепловые нагрузки по видам потребления

Наименование нагрузкиВода РежимыГрафик температурный-26-7,8-1,8-108Отопление и вентиляция, МВт115-7019,1011,549,0512,460ГВС, МВт607,607,607,607,606,23Технология, МВт-00000Суммарная нагрузка, МВт-26,7019,1416,6520,066,23

Таблица 2. Расчет тепловой схемы котельной

№ п.п.ПараметрыМетод определенияВеличиназимнийсред. наиб. хол. мес.сред. отоп. периодаточка изломалетнийИсходные данные1Исходная температура наружного воздухаtн.в., ºС-26-7,8-1,8-1082Расход теплоты (с учетом потерь в сети), МВт на ОВQров=1,1Qов(tрнв-tнв)/(tрнв-tро)21,0112,709,9613,700,00на ГВСQлгв=1,1*0,82Qзгв8,368,368,368,366,863Общая тепловая мощность (с учетом потерь в сети) ТГУ, МВтQт=Qов+Qгв29,3721,0618,3222,066,864Температура прямой сетевой воды на выходе из ТГУ, 0СПо температурному графику t'c115637070705Температура обратной сетевой воды на входе в ТГУ, 0СПо температурному графику t"c7049494949для ГВС греющейGгвс=1000*Qгв/(4,19(t'c-t"c))44,34142,5295,0195,0177,91для Т3GТ3=1000*Qгвс/(4,19(t3-tв1)36,2836,2836,2836,2836,36для Т4GТ4=0,3*QТ310,8810,8810,8810,8810,91общийGс=Gов+Gгв156359208251787Подпитка закрытой тепловой системе, кг/сGзподп=(0,75*60/100*3,6)*Qов2,631,591,241,710,008Подпитка открытой тепловой системе, кг/с Gоподп=(0,75*30/100*3,6)*Qгв0,520,520,520,520,439Общая подпитка, кг/сGподп3,152,111,772,240,4310Общая тепловая мощность ТГУ , МВтQк=Qов+Qгв29,3721,0618,3222,066,8611Расход воды , кг/с, через котельные агрегаты ТГУGк=Qк/(4,19(t"к-t'к))155,77120,29120,29120,2940,1012Температура воды на выходе из котельного агрегата при t'к=70 0С=constt"к=t'к+Qк/(4,19Gк)115,00111,78106,34113,77110,8013Расход воды, кг/с, на линии рециркуляции при t'к=70 0СGрц=Gк(t'к-t"к)/(t"к-t"к)0,0093,4676,2481,2926,4714Расход воды, кг/с по перемычкеGпм=Gс(t"к-t'с)/(t"к-t"к)0,00168,1971,72105,2451,44исходнойGисх=Gподп+GТ3 39,4338,3938,0438,5136,7915Расход греющей воды на теплообменник ГВС 2-ой ступени, кг/сG2ГВС=QhSPII/4,19*(t"К-70); QhSPII=4,86МВт (принимается из расчета)25,7827,7631,9226,5028,4316Расчетный расход воды, кг/с: через котельный агрегатGрк=(Qов+Qгв)/(4,19(t"к-t'к)155,77120,29120,29120,2940,1017Относительная погрешность расчета, %Δ=(Gрк-Gк)/Gрк<20,000,000,000,000,00

Режимы работы котельной приведены в таблице 3.

Таблица 3. Режимы работы котельной

№наименование нагрузкиед. изм.режимы работы123451суммарная нагрузка потребителейМВт26,7019,1416,6520,066,233потери в наружных сетяхМВт2,671,911,672,010,624требуемая производительность котловМВт29,3721,0618,3222,066,865количество котлов в работе КВ-ГМ-11,63-150шт433316процент загрузки котла%97,192,880,897,390,7

2.Подбор котлов

Преобладающей нагрузкой являются нагрузки на отопление и вентиляцию. В котельной должна быть предусмотрена установка водогрейных котельных агрегатов. Количество водогрейных котельных агрегатов для коммунально-бытовых котельных выбирают на основании следующих требований:

а) Учитывают допустимый процент снижения теплоты для коммунально-бытовых потребителей определяется по СНиП 41.02-2003 «Тепловые сети»( ,). При выходе из строя одного котла, оставшиеся должны обеспечить 87% мощностей на горячее водоснабжение и отопление-вентиляцию соответственно от расчетной нагрузки на водоснабжение и отопление-вентиляцию, с учетом потерь в наружных сетях (10%).

(МВт)

б) Рекомендуется устанавливать в котельной не менее 3 и не более 6 котлов.

в) Суммарная мощность котельных агрегатов должна обеспечить нагрузку потребителей с учетом потерь в наружных сетях, и собственные нужды котельной:

(МВт)

В результате выбраны следующие котлы:

Водогрейные котлы КВ-ГМ-7,56-115

Таблица 4. Технические характеристики котла:

ПоказателиКВ-ГМ-7,56-115Теплопроизводительность номинальная, МВт7,56Вид топливагаз/мазутРабочее давление воды, МПа1 - 1,56Температурный режим, °C70 - 115Гидравлическое сопротивление, МПа0,12Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной, %20-100Масса котла без горелки, кг26260Габаритные размеры:- длина, мм6500- ширина, мм3000- высота, мм5000Расход воды, т/ч80Расход топлива, м3/ч, газ/мазут850/800Средняя наработка на отказ, ч, не менее5000Средний срок службы до списания, лет, не менее20КПД котла, % не менее, газ/мазут88,3/87,0Эквивалентный уровень шума в зоне обслуживания, ДБа, не более80Температура наружной (изолированной) поверхности нагрева котла, °C45Температура уходящих газов, °С, не более, газ/мазут153/245Аэродинамическое сопротивление, Па, газ/мазут86,0/87,2

Таблица 5. Характеристики тягодутьевых машин поставляющихся с котлом:

НаименованиеКВ-ГМ-7,56-115ДымососТип дымососаДН-10у1Мощность установленная, кВт11Частота вращения, об/мин1000ВентиляторТип вентилятораВДН-10у1Мощность, кВт11Частота вращения, об/мин1000

К установке принимается 4 котла. Мощность котельной равна 30,24 МВт.

Проверка условий:

·МВт > МВт (Мощности котельной достаточно, для нагрузки необходимой для потребителя)

·При выходе одного котла из работы, мощность котельной составит 22,68 МВт.

МВт > 18,69 МВт (при выходе одного котла из строя, котельная обеспечит необходимую нагрузку).

3. Гидравлический расчет трубопроводов котельной

Расчёт выбора диаметра труб производится по таблицам (Николаев А.А., таб. 9.11, стр. 117). Расчет выполняется на основании данных из: таблицы№2 и расчетной схемы (Рис2. «Расчетная схема»). При расчете значение скорости не должно превышать 1,5 м/с. Результаты расчёта сводятся в таблицу№4 «Подбор диаметров водяных трубопроводов».

Таблица 4. Подбор диаметров водяных трубопроводов

№Наименование трубопровода или его участкаМаксимальный расход, кг/сМаксимальный расход, т/чСкоростьip,Па/мдиаметр1GОВ216,46779,241,3436,82478Χ72GГВ31,92114,900,9651,85219Χ73GподпТ22,639,451,40714,1757Χ3,54GК155,77560,760,961,94478Χ75Gрц93,46336,471,3158,10325Χ86Gпм168,19605,471,0422,08478Χ77Gисх39,43141,931,2589,67219Χ78GТ336,36130,891,45141,26194Χ69GТ410,9139,271,44301,17106Χ410GОВ+GIIГВС248,37894,141,2428,08478Χ7

GОВ- расход сетевой воды потребителю на нужды ОВ, кг/с (Табл.2, п2).ГВ - расход греющей воды на 2-ю ступень теплообменников ГВС, кг/с (Табл.2, п16).подпТ2 - подпиточной воды в Т2, кг/с (Табл.2, п7).К - расход воды через котельный агрегат, кг/с (Табл.2, п17).рц - расход воды на рецеркуляцию, кг/с (Табл.2, п13).пм - расход воды на перемычке, кг/с (Табл.2, п14).исх - расход исходной воды, кг/с (Табл.2, п14).Т3 - расход воды в системе Т3, кг/с (Табл.2, п6).Т4 - расход воды в системе Т3, кг/с (Табл.2, п6).ОВ+GГВС - расход воды сетевой +греющей воды на 2-ую ступень теплообменников на ГВС, кг/с (Табл.2, п2+п15).

4.Выбор способа водоподготовки

котельная отопительный насосный аэродинамический

Анализ воды реки Нева:

Сухой остаток - 67,2 мг/кг

Минеральный остаток - 40,8 мг/кг

Общая жесткость - 0,55 мг-экв/кг

Карбонатная - 0,43 мг-экв/кг

Водоподготовка исходной воды:

В качестве исходной воды используется водопроводная вода СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода». Она на вводе проходит магнитную обработку. Магнитный преобразователь подбирается по расходу кг/с= м3/ч (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 14), кг/с. Выбирается магнитный преобразователь МПВ MWS Dy 200.

В качестве воды для подпитки котлов используется исходная вода, прошедшая магнитную обработку + обработку через комплексон (АСДР Комплексон®-6). Комплексон подбирается по расходу, подпиточной воды (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 7), кг/с.

кг/с= м3/ч

Комплект поставки и технические характеристики: Электронный блок управления, насос-дозатор, расходная емкость, водосчетчик с импульсным выходом, устройство ввода реагента, монтажный комплект армированного шланга и провода, разовая заправка реагентом Эктоскейл-450-1 (цинковый комплекс НТФ 20%-ный раствор), комплект техдокументации.

Расход подпиточной водыГабаритные размеры Ш*Г*ВКомплект поставкиноминальный (усредненный)максимальныйДУ водосчетчика*1Объем расходной емкости, лРазовая заправка реагентом, кг10 м3/час20 м3/час570*610*138050200180

. Подбор теплообменников

Расчет параметров теплообменника горячего водоснабжения при смешанной схеме Согласно п.14.12 СниП «Тепловые сети» следует устанавливать два, параллельно включенных теплообменника, расчитанных на 50% тепловой нагрузки каждый для систем горячего водоснабжения. Тепловой поток первой ступени:

, МВт

-температура исходной воды (принимается равной 5˚С), ˚С

--температура исходной воды после первой ступени (принимается равной 60˚С), ˚С

-расход исходной воды (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 14), кг/ч

кг/с=кг/ч

МВт

Температура теплоносителей:

Нагреваемая вода

˚С

˚С

Греющая вода. Греющий теплоноситель отбирается из коллектора до перемычки температурного регулирования

˚С

˚С

По полученным характеристикам с использование программы ТИЖ, подбираются теплообменники.

Выбран теплообменник ТИЖ-0.35

Таблица 7. Технические характеристики теплообменника

Греющая сторонаНагреваемая сторонаСредаВодаВодаСкорость в канале, м/с0,0030,003Расход, м3/ч0,0400,030Температура на входе, °С1155Температура на выходе, °С7060Общие потери давления, кГс/см²0,0000,000Тепловая нагрузка, кВт2,1Коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·°С)17Средний температурный напор, °С59,9Площадь поверхности теплообмена, м²2,1Запас по площади, %0,0Количество пластин6Количество ходов1Количество теплообменников1Высота теплообменника, мм1520Ширина теплообменника, мм520Монтажный размер (B), мм Габаритный размер (Б), мм478Масса теплообменнка, кг482

ПараметрОбозначениеЕд. изм.ВеличинаВысота теплообменника, мм-мм1520Ширина теплообменника, мм-мм520Диаметр патрубковDумм125Монтажный размер Вмм Габаритный размерБмм478Масса теплообменнка, кг-кг482

. Расчет и выбор насосного оборудования

Рис.3 Расчетная схема для подбор сетевого насоса и насоса на рециркуляцию.

Подбор сетевого насоса:

Расход насоса:

, м3/ч

-расход воды в Т1, Т2 (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 6), кг/с

кг/с= м3/ч

-расход греющей воды в теплообменнике ГВС, второй ступени (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 15), кг/с

(кг/с)=, м3/ч

м3/ч

-коэффициент запаса по расходу (принимается 1,1)

м3/ч

Напор насоса:

, м

м-потери давления на в Т1 и Т2, м (принимается из задания)

- потери в трубопроводе и арматуре, м

- удельная потеря давления на трение.

(определено по графику, исходя из величины эквивалентной шероховатости -для водяных тепловых сетей) - коэффициент гидравлического сопротивления трения;

(из гидравлического расчета трубопроводов) - скорость теплоносителя;

(для тепловых сетей) - средний удельный вес теплоносителя;

- ускорение свободного падения;

(для трубопровода 478х7,0) - внутренний диаметр трубы;

- приведенная длина трубопровода;

- длина трубопровода по плану;

- эквивалентная длина местных сопротивлений м;

- сумма коэффициентов местного сопротивления;

Значения коэффициентов местного сопротивления:

Поворот 90°

Тройник на ответвление 90°

Тройник на проход

Для сетевого насоса:

поворотов 90°;

тройников на проход;

тройников на ответвление.

Потери напора в задвижке 0,1м.

Потери напора в обратном клапане 0,2м.

Потери напора в грязевике 0,2м

-коэффициент запаса по давлению (принимается 1,2)

м

-потеря напора в узле учета, м (принимается равным 2м, по паспортным данным)

м-потери напора в котельном агрегате (принимается из паспорта котла)

Подбирается насос по следующим характеристикам:

м3/ч

м

Подобран насос: 1+1(резервный)

Наименование продукта: WILO IL-Е 250/430-110/4;

Частота вращения: 2850 об/мин;

Эффективность электродвигателя при полной нагрузке: 95 %;

Полный вес:1407 кг.

Рисунок 4. Характеристика сетевого насоса

Подбор насоса на рециркуляцию:

Расход насоса:

-расход воды на рециркуляцию (принимается из табл.2 «Расчет тепловой схемы» пункт 13), кг/с

(кг/с)= м3/ч

-коэффициент запаса по расходу (принимается 1,1)

м3/ч

Напор насоса:

, м

-потери в трубопроводе и арматуре, м

- удельная потеря давления на трение.

Для трубопровода диаметром 325х8,0:

(определено по графику, исходя из величины эквивалентной шероховатости -для водяных тепловых сетей) - коэффициент гидравлического сопротивления трения;

(из гидравлического расчета трубопроводов) - скорость теплоносителя;

(для тепловых сетей) - средний удельный вес теплоносителя;

- ускорение свободного падения;

(для трубопровода 325х8,0) - внутренний диаметр трубы;

- приведенная длина трубопровода;

- длина трубопровода по плану;

- эквивалентная длина местных сопротивлений,м;

- сумма коэффициентов местного сопротивления;

Значения коэффициентов местного сопротивления:

Поворот 90°

Тройник на ответвление 90°

Тройник на проход

Для рециркуляционного насоса с диаметром трубопровода 325х8,0:

поворотов 90°;

тройников на проход;

тройников на ответвление.

м

Для трубопровода диаметром 478х7,0:

(определено по графику, исходя из величины эквивалентной шероховатости -для водяных тепловых сетей) - коэффициент гидравлического сопротивления трения;

(из гидравлического расчета трубопроводов) - скорость теплоносителя;

(для тепловых сетей) - средний удельный вес теплоносителя;

- ускорение свободного падения;

(для трубопровода 478х7,0) - внутренний диаметр трубы;

- длина трубопровода по плану;

Для рециркуляционного насоса с диаметром трубопровода 478х7,0:

поворотов 90°;

тройников на проход;

м

Потери напора в задвижке 0,1м.

Потери напора в обратном клапане 0,2м.

м-потери напора в котельном агрегате , м (принимается из паспорта котла).

-коэффициент запаса по давлению (принимается 1,2)

м

Подбирается насос по следующим характеристикам:

м3/ч

м

Подобран насос: 1+1(резервный)

Наименование продукта: Wilo-IL-E 40/170-5,5/2

Частота вращения: 2900 1/min

КПД: 83,8 %

Мощность: 42,8 кВт

Полный вес:563 кг

Рисунок 5-Характеристика насоса на рециркуляцию

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.