Аэродинамический расчет котельной

Содержание 

Принципиальная  схема котельной 1

Исходные данные. 2

1. Тепловой расчет  котельной 3

Тепловой  расчет подогревателя сетевой воды  5

Тепловой  расчет охладителя конденсата  6

Расчет  сепаратора непрерывной продувки 7

Расчет  теплообменника продувочной воды 8

Расчет  подогревателя сырой воды 9

Расчет  конденсатного бака 10

Расчет  барботажного бака 10

Расчет  теплообменника питательной воды 11

Расчет  деаэратора 12

Расчет  производительности котельной 12

2. Расчет  химводоподготовки 13

2.1. Выбор  схемы приготовления воды 13

2.2. Расчет  оборудования водоподготовительной  установки 15

3. Расчет и  выбор насосов 16

4. Аэродинамический  расчет котельной 18

4.1. Расчет газового  тракта (расчет тяги) 18

4.2. Расчет самотяги  дымовой трубы 19

4.3. Расчет  дымососов и дутьевых вентиляторов 20

Список литературы 21

 

Исходные  данные 

Наименование  величин Обоз н. Ед изм. Знач. Примечание
Вариант     11  
Тип котла     КЕ-6,5  
Производительность  котла Дн т/ч 6,5 = 1,8 кг/с
Отопительная  нагрузка Qт Гкал/ч 10,6 = 12,3 МВт
Расход  пара на производство Дп т/ч 10,6 =2,94 кг/с
Возврат конденсата с производства Gк.п % от Дп 49 = 1,44 кг/с
Температура конденсата с пр-ва tк.п оС 49  
Температура питательной воды tпв оС 100 По расчету  котла
Температура прямой сетевой воды tт1 °C 95  
Температура обратной сетевой воды tт2 °C 70  
Температура сырой воды на входе в котельную tхв °C 5 Принимается
Температура сырой воды перед химводоочисткой tсв °C 30 Принимается
Температура продувочной воды после теплообменника продувочной воды t °C 40 Принимается
Температура конденсата от блока подогревателей сетевой воды tкт °C 80 Принимается
Энтальпия конденсата от блока подогревателей сетевой воды iкт КДж/кг 335  
Температура деаэрированной воды после деаэратора tдв °C 110  
Параметры пара, вырабатываемого котлами (до редукционной установки)
Давление P1 МПа 1,4 Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 1,4 МПа
Температура t1 °C 194
Удельный  объем пара V1 м3/кг 0,14
Удельный  объем воды V2 м3/кг 1,15•10-3
Энтальпия пара i1 КДж/кг 2788,4
Энтальпия воды i1' кДж/кг 830
Параметры пара после редукционной установки:
Давление P2 МПа 0,7 Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 0,7 МПа
Температура t2 °C 164,2
Удельный  объем пара V1 м3/кг 0,28
Удельный  объем воды V2 м3/кг 1,11•10-3
Энтальпия пара i2" КДж/кг 2763
Энтальпия воды i2' КДж/кг 694
Параметры пара, образующегося в сепараторе непрерывной продукции:
Давление P3 МПа 0,17 Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 0,17 Мпа
Температура t3 °C 104,8
Удельный  объем пара V1 м3/кг 1,45
Удельный  объем воды V2 м3/кг 1,05•10-3
Энтальпия пара i3 КДж/кг 2700
Энтальпия воды i3'   439,4
 

 

   

 

 

1. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ  СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ

      Для расчета принимается тепловая схема  отопительно-производственной котельной  с паровыми котлами КЕ-6,5 для закрытой системы теплоснабжения. Принципиальная тепловая схема характеризует сущность основного технологического процесса преобразования энергии и использования в установке теплоты рабочего тела. Она представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке.

      Основной  целью расчета тепловой схемы  котельной является:

      - определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды, и распределением этих нагрузок между водогрейной и паровой частями котельной для обоснования выбора основного оборудования;

      - определение всех тепловых и  массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры. 

Наименование  величин Обоз. Ед. изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Расчетный расход сетевой воды Gсет кг/с        Qт     . 
(tт1-tт2) • C		    12,33 • 103     . 
 (95 – 70) • 4,19		 117,7
Скорость  воды в трубопроводах Vв м/с принимается   1,5
Диаметр трубопровода сетевой воды dyсет мм 300

(316)

Скорость  пара в паропроводах Vп м/с принимается   30
Диаметр паропровода на производство dyпр мм 125

(132)

КПД теплообменника (сетевой воды) h1   принимается   0,98
Расход  пара на подогреватели сетевой воды Дт кг/с       Qт        . 
(i2" - iкт) • h1		      12,33 • 103     . 
(2763-335) •0,98		 5,18
Диаметр паропровода к теплообменникам  сетевой воды до РУ dyт мм 200

(175)

Диаметр паропровода к теплообменникам  сетевой воды после РУ dyт мм 250

(248)

Паровая нагрузка на котельную за вычетом  расходов пара на деаэрацию, подогрев сырой воды, внутрикотельные потери Дк' кг/с (Дт + Дп) • 1,1 (5,18 + 2,94 ) • 1,1 8,95
Число котлов n щт. Дк' / Дн 8,95 / 1,8 5
Производительность  котельной фактическая Дк кг/с Дн • n 1,8 • 5 9
Диаметр магистрального паропровода от котлов dyк мм 250

(231)

Диаметр трубопровода питательной воды dyпс мм 100

(87)

Расход  подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети Gут кг/с 1,5 % от Gсет 0,015 • 117,7 1,76
Диаметр трубопровода подпитки сетевой воды dyпс мм 40

(38)

Количество  подпиточной воды для производства Gподп.п кг/с Дп – Gкп 2,94 – 1,44 1,5
Диаметр трубопровода конденсата с производства dyкп мм 32

(35)

Внутрикотельные потери пара Дпот кг/с 1% от Дк 0,01 • 9 0,09
Расход  пара на собственные нужды Дсн кг/с 1% от Дк 0,01 • 9 0,09
Диаметр паропровода на собственные нужды dyсн мм 25

(23)

Коэффициент собственных нужд химводоочистки Ксн.хво   принимается из  расчета ХВО   1,1
Общее количество подпиточной воды, поступающее  на ХВО Gхво кг/с (Gут + Gпод.пр. + Дсн + Дпот) • Ксн.хво 3,78
(1,76 + 1,5 + 0,09 + 0,09 + 0,09 ) • 1,1
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее  на ХВО dyхво мм 65

(57)

 

Расчет  пароводяного подогревателя  сетевой воды (поз.6)
Наименование величин Обоз. Ед. изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  теплоты расходуемое в подогревателе  сетевой воды Q1 кВт Дт • (i1"-i2') • h1 5,18 • (2788-694) •  0,98 10,5•103
Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса): tт2' °C tт1 –      Q1    . 
         с• Gсет 		95 –       10500        . 
            4,19 • 117,7		 73,7
Средний температурный напор Dtб

Dtм

Dtб/Dtм

Dt

 оС t2 – tт2'

t2' – tт1  

(Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)

 196-73,7

164,2-95

122,3/69,2

(112,3-69,2)/2,3•ln(122,3/69,2)

 122,3

69,2

1,76>1,7

40,5

Коэффициент теплопередачи теплообменника k   принимается   3000
Коэффициент загрязнения поверхностей теплообмена b   принимается   0,85
Поверхность нагрева пароводяного подогревателя H м2       Q1       . 
k • Dt • b 		      10,5 • 106      . 
3000 • 40,5 • 0,85		 101,6
К установке  принимаем 2 подогревателя H м2 H/2 101,6 / 2 50,8
Принимаем горизонтальный пароводяной подогреватель  типа ТКЗ № 5

H=66,0 м2, S=0,436 м2, G=400 т/ч,

l1=3150 мм, l2=3150 мм, H=1170 мм, D=630 мм, M=800 мм

 

Расчет  водоводяного охладителя конденсата (поз.7)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  теплоты расходуемое в подогревателе  сетевой воды Q2 кВт Дт • (i2'-iкт) • h 5,18 • (694-335) •  0,98 1,8•103
Средний температурный напор Dtб

Dtм

Dtб/Dtм

Dt

 оС t2 - t2'

tкт - tт2  

(Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)

 164,2-73,7

80-70

90,5/10

(90,5-10)/2,3•ln(90,5/10)

 90,5

10

9,05>1,7

15,9

Поверхность нагрева охладителя конденсата H м2       Q2       . 
k • Dt • b 		       1800 • 103    . 
3000 • 15,9 • 0,85  		44,9
К установке  принимаем 2 подогревателя H м2 H/2 44,9 / 2 22,45
Диаметр трубопровода конденсата dyкт мм 65

(66)

Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-250

H=22,8 м2, S=0,0186 м2, G=250 т/ч,

L=4930 мм, H=550 мм, D=273 мм

 

Расчет  Сепаратора непрерывной  продувки (поз.14)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Величина  непрерывной продувки р   Предварительно  принимается из расчета химводоочистки   0,1
Количество  продувочной воды, поступающей в  сепаратор непрерывной продувки Gпр кг/с Дк • р 9 • 0,1 0,9
Диаметр трубопровода продувочной воды dyпр мм 32

(29)

Степень сухости пара х   Принимается   0,97
Теплота парообразования r кДж/кг     2244
Коэффициент теплопотерь через трубы и  расширитель в сепараторе h2   Принимается   0,98
Количество  пара получаемого в сепараторе d кг/кг ( i1' • h2 – i3' )

     ( x • r )

 ( 830 • 0,98 – 439,4 )

    (0,97 •  2244)

 0,172
Количество  пара на выходе из сепаратора Д'пр кг/с d • Gпр 0,172 • 0,895 0,154
Диаметр паропровода на собственные нужды dyпр1 мм 100

(97)

Количество  продувочной воды, на выходе из сепаратора G'пр кг/с Gпр- Д'пр 0,895 – 0,154 0,74
Диаметр трубопровода продувочной воды из сепаратора dyпр2 мм 25

(27)

Удельный  объем пара v м3/кг     1,45
Допускаемое напряжение парового объема R м3/м3•ч принимается   1000
Объем расширителя непрерывной продувки Vп м3 Д'пр • v / R 504 • 1,45 / 800 0,73
Полный  объем расширителя непрерывной  продувки Vp м3 Vп • 100 / 70 0,73 • 100 / 70 1,04
Расчет  теплообменника продувочной воды (поз.15)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  теплоты расходуемое в подогревателе  сетевой воды Q3 кВт G'пр • (i3'-iпр.б) • h1 0,74 • (439,4-167,7) • 0,98 197
Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса): tсв' °C tсв +      Q3         . 
         с• Gхво 		5 +       197             . 
            4,19 • 3,78		 17,7
Средний температурный напор Dtб

Dtм

Dtб/Dtм

Dt

 оС t3 – tсв'

tпр.б – tсв  

(Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)

 104,8-17,7

40-5

87,1/35

(87,1-35)/2,3•ln(87,1/35)

 87,1

35

2,48>1,7

24,9

Поверхность нагрева теплообменника H м2       Qсв       . 
k • Dt • b 		       197 • 103          . 
3000 • 24,9 • 0,85  		3,1
Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-100

H=3,58 м2, S=0,0029 м2, G=45 т/ч,

L=4580 мм, H=300 мм, D=114 мм

 

Расчет  подогревателя сырой воды (поз.16)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  теплоты расходуемое в подогревателе  сетевой воды Q4 кВт Gхво • (tхво-tcв') • с 3,78 • (30-17,7) •  4,19 195
Расход  пара на подогреватель сырой воды Дср кг/с       Q4        . 
(i1" – i2') • h1		      195                 . 
(2788-694) •0,98		 0,09
Диаметр паропровода на собственные нужды dyср1 мм 25

(23)

Диаметр трубопровода продувочной воды из сепаратора dyср2 мм 10

(9)

Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса): tсв' °C tсв +      Q3         . 
         с• Gхво • h1		 5 +      195             . 
            4,19 • 3,78• 0,98		 17,7
Средний температурный напор Dtб

Dtм

Dtб/Dtм

Dt

 оС t3 – tсв'

tпр.б – tсв  

(Dtб-Dtм)/2

 196-17,7

164-30

176,3/134

(176,3+134)/2

 176,3

134

1,3<1,7

155

Поверхность нагрева теплообменника H м2       Qсв       . 
k • Dt • b 		       195 • 103          . 
3000 • 155 • 0,85  		0,49
Принимаем горизонтальный пароводяной подогреватель  типа ТКЗ № 1

H=3,97 м2, S=0,0032 м2, G=25 т/ч,

l1=1355 мм, l2=660 мм, H=760 мм, D=273 мм, M=500 мм

 

Расчет  конденсатного бака (поз.8)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Общее количество конденсата Gк кг/с Gкп + Gкт + Gср 1,44 + 5,18 + 0,09 6,71
Диаметр трубопровода из конденсатного бака dyк мм 80

(75)

Средневзвешенная  температура конденсата в баке tк °C ( Gп • tкп + Gт • tкт + Gср • t2)  
          (Gпр + Gт + Gср)		 74,6
(5,18 • 80 + 1,44 • 49 + 0,09•164 )  
        5,194 + 18,65 + 0,09
Объем конденсатного бака (на 20 мин.) Vк м3 Gк • vв • 20 мин. • 60 сек. 6,71 • 0,001 •  20 • 60 8,05
 
 
Расчет  барботажного бака (поз.18)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  сырой воды для разбавления продувочной  воды Gхво” кг/с G'пр • (t”пр.б. + tкл) 
        tкл – tсв		 0,74 • (40 + 10) 
       10 - 5		 7,4
Диаметр трубопровода сырой воды в барботажный  бак dy мм 80

(79)

Объем конденсатного бака (на 20 мин.) Vк м3 (G’пр+ Gк )• vв • 20 мин. • 60 сек. (0,74+7,6) • 0,001 • 20 • 60 10

 

Расчет  теплообменника питательной  воды (поз.11)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
Количество  умягченной воды, поступающей в деаэратор G'хво кг/с Gхво / Ксн.хво 3,78 / 1,1 3,44
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее  на ХВО dyхво' мм 50

(54)

Количество  воды, поступающей из деаэратор Gда кг/с Gпв + Gут 9 + 1,76 10,76
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее  на ХВО dyда' мм 100

(95)

Количество  теплоты расходуемое в теплообменнике питательной воды Q5 кВт Gда • (tда –tпв) • c 10,76• (105-100) •  4,19 212
Температура воды идущей в деаэратор tхво оС         Qпа            - tsд 
G'хво • с • h1		             212                 + 30 
3,44 • 4,19 • 0,98		 45
Средний температурный напор Dtб

Dtм

Dtб/Dtм

Dt

 оС tпв – tхво

tда – t’хво 

(Dtб-Dtм)/2

 100-30

105-45

70/60

(70+60)/2

 70

60

1,16<1,7

65

Поверхность нагрева теплообменника H м2       Qпв       . 
k • Dt • b 		       212 • 103    . 
3000 • 65 • 0,85  		1,28
Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель  ВВП-80

H=2,26 м2, S=0,0018 м2, G=35 т/ч,

L=4410 мм, H=250 мм, D=89 мм

 

Расчет  деаэратора (поз.10)
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значе-ние
коэффициент потерь тепла в окружающую среду hд   принимается   0,98
Средняя температура воды в деаэраторе t'ср °C (Gк • tк + G’хво • t’хво)  
      (Gк + Gхво)		 6,62 • 73,3 + 3,44 • 45 
        6,62 + 3,44		 64,47
Среднее теплосодержание воды в деаэраторе i'ср кДж/кг t'ср • С 67,5 • 4,19 270
Производительность  деаэратора Дд кг/с Gпв + Gут 9 + 1,76 10,76
Количество  пара, необходимое для деаэоации     Дд • iд - ((Gк + G'хво) • i'ср • hд) – Д'пр • i"2 
                         i"1 		0,58
10,76•439,4 – ((6,71+3,44)•270•0,98)–0,154•2700 
                                 2788
Диаметр паропровода на деаэрацию dyда мм 80

(83)

Прнимаем  к установке деаэратор атмосферный  смешивающего типа ДСА-50

производительность  колонки 50 т/ч, давление греющего пара 1,5 атм, температура воды 104 °C

 
 
Расчет  производительности котельной
Наименование  величин Обозн. Ед  изм. Расчетная формула или обоснование Расчет Значение
Производительность  котельной расчетная Др кг/с Дт + Дп + Дд + Дсн + Дср 5,18 + 2,94 + 0,58 + 0,09 + 0,09 8,88
Процент загрузки работающих паровых котлов Кзаг % (Др / Д') • 100% (8,88 / 9 ) • 100 98,7
 

 

2. Расчет химводоподготовки 

      Основной  задачей подготовки воды в котельных  является борьба с коррозией и  накипью. Коррозия поверхностей нагрева  котлов подогревателей и трубопроводов  тепловых сетей вызывается кислородом и углекислотой, которые проникают в систему вместе с питательной и подпиточной водой.

      Качество  питательной воды для паровых  водотрубных котлов с рабочим  давлением 1,4МПа в соответствии с  нормативными документами должно быть следующим:

   - общая жесткость 0,02мг.экв/л,

   - растворенный кислород 0,03мг/л,

   - свободная углекислота - отсутствие.

При выборе схем обработки воды и при эксплуатации паровых котлов качество котловой (продувочной) воды нормируют по общему солесодержанию (сухому остатку): величина его обуславливается конструкцией сепарационных устройств, которыми оборудован котел, и устанавливается заводом изготовителем.  
 

Наименование Обозн. ед. изм.  
Река     Днестр
Сухой остаток Sив мг/л  505
Жесткость карбонатная Жк мг.экв/л 5,92
Жесткость некарбонатная Жнк мг.экв/л 1,21
 
 
 

2.1. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ  ВОДЫ

Выбор схемы обработки воды для паровых  котлов проводится по трем основным показателям: 

Величине  продувки котлов 

Жесткость исходной воды

Жив = Жк + Жнк = 5,92 + 1,21 = 7,13 мг.экв/л 

DS определяется по графику рис 6. [2]. DS = 60 мг/кг. 

Сухой остаток обработанной воды.

Аэродинамический расчет котельной 📙 Контрольная → 🆔 8499

Аэродинамический расчет котельной 📙 Контрольная → 🆔 8499

Аэродинамический расчет котельной