Расчет котельной установки. 3

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

Омский государственный  аграрный университет

Имени П.А. Столыпина

 

 

Факультет технологии молочных продуктов

 

 

Кафедра технологии и  оборудования

пищевых производств

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 к курсовой работе

 

 

 

по дисциплине «Теплотехника»

(специальность 260303)

 

 

Тема курсовой работы:

 

Расчет  котельной установки

 

 

 

 

 

 

        Руководитель  работы:  Петрова Л.В

        Исполнитель:студент заочного отделения

                                                                        Кравченко Д.С.

 

 

 

 

ОМСК  2013

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

Омский государственный  аграрный университет

Имени П.А. Столыпина

 

 

Факультет технологии молочных продуктов

 

 

 

ЗАДАНИЕ №

к курсовой работе по дисциплине «Теплотехника»

тема работы: «Расчет котельной установки»

 

 

 

Студенту Кравченко Д.С.

группы 31 курса 3

 

 

 

1.Исходные данные . Вариант №11

1.1 Тип предприятия  МКК сух 

      Мощность  предприятия  300 т/см.

1.2 Характеристика пара: давление  2,4МПа

      степень сухости пара__; температура перегрева пара 350°С

1.3 Характеристика топлива: вид топлива: бурый уголь

      Месторождение,  марка :  Ленгерское, Б2Р

 

 

 

 

 

Дата выдачи :________

 

Руководитель работы: Петрова Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2013


1. Расчет котельной  установки.

1.1 Определение количества пара на технологические нужды 
предприятия

 

 Оптимальный расход пара (т/ч), необходимого для переработки 100 тон молока в 
смену, определяется с учетом типа и мощности предприятия по переработке молока.

 

Вид предприятия

Сменная мощность по 
переработке молока, т/смену

Расход пара, т/ч на 1 т 
молока в сутки

МКК сух

300

0,02


 

                                          Днетто = Кт· п· Нр                                          (1.1)      

    
Днетто = 300·3·0,02 = 18 т/ч

 

1.2 Определение расхода пара на собственные нужды котельной 
определяется по формуле:

 

                                  Дсоб = Днетто · (Σdсоб.нуж),                                      (1.2)

 

где  Дсоб  - расход пара на собственные нужды котельной,  кг/ч;

d - норма расхода пара по статьям на собственные нужды котельной, 
принимаются в следующих размерах:

-на подогрев питательной  воды и деаэрацию  –  8-10%;

-на привод паровых  питательных насосов   –  1,2-1%;

-на обдувку поверхностей  нагрева  –  1,3-1%;

-на бытовые нужды персонала  котельной – 0,5-0%.

 

Дсоб = 18·(0,09 + 0,012 + 0,013 + 0,005) = 2,6т/ч

 

1.3 Определение количества пара для резервного расхода

 
     Количества пара для  резервного расхода (увеличение  нагрузки, колебание нагрузки) определяется по формуле:

 

Дрез = Днетто · 0,2,

 
                                             Дрез = 18·0,2 = 3,6т/ч                                    (1.3)

 

 1.4 Определение общего количества пара, вырабатываемого 
котельной


Общее количество пара, вырабатываемого  котельной, включает расход пара 
на технологические и собственные нужды котельной и необходимый резерв 
(запас) и определяется по формуле:

                  

                               Добщ = Днетто + Дсоб + Дрез,                       (1.4)

где   Добш - общее количества пара, т/ч;                   

 

Добщ = 18 +2,6 + 3,6 = 23,8т/ч

 

1.5 Определение номинальной  паропроизводительности и числа 
котлоагрегатов

 

   В котельной должно быть не менее двух котлов. Один из котлов должен быть, как котел холодного резерва. При этом котлоагрегаты должны иметь одинаковую паропроизводительность и рабочие параметры

 

                                      

,                                            (1.5)

где   Дном - номинальная производительность котлоагрегатов, т/ч; 
            Добш - общее количества пара вырабатываемого котельной, т/ч; 
            n - число котлоагрегатов (1-3). 

 

 

1.6 Выбор типа котлоагрегата

 

 По номинальной паропроизводительности котлоагрегата выбираем установку 
трех рабочих котлоагрегатов типа КЕ-10-24 и один котлоагрегат холодного резерва.

 

   Таблица 1- Техническая характеристика котлоагрегатов КЕ-10-24

 Номинальная производительность, т/ч

10

 Температура пара, °С

насыщенный

 Температура питательной  воды, С

100

 Давление, МПа

2.4

 Поверхность нагрева,  °С

244,2

 Расчетное топливо

Бурый уголь Б2Р

 Расчетный КПД

83,4

 Расчетное сопротивление  газоходов котлоагрегата, кПа

1,52

 Габариты, мм

6325*3205*4740

 Масса котла, т

15,44


1.7 Выбор и расчет расхода  топлива на работу котлоагрегата.

 
Исходя из местных и  ближайших источников топлива, производится выбор вида топлива, его месторождения и дается его полная характеристика.

 

Таблица 2 - Характеристика топлива

Месторождение

Семеновское

Теплота сгорания, кДж/кг

4,98*103

Теоретическое количество, м5/кг

воздуха – 2,32, газов – 3,2

 

Wпр-2,9; Ар-11,4


 

Расход топлива на работу одного котлоагрегата определяется по формуле:

 

              

                        (1.7)

 

где В - расход топлива, т/ч;

Дном - номинальная производительность котлоагрегатов, т/ч;

iпар - энтальпия пара, кДж/кг;

iпит.вод - энтальпия питательной воды, кДж/кг;

     Qн - теплота сгорания топлива, кДж/кг;

ηк.а. - КПД котельного агрегата.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

2.Выбор вспомогательных  устройств

 

2.1 Подбор оборудования  водоподготовки

 

Подбор водяных экономайзеров  производят по типу парогенератора. Они 
предназначены для подогрева питательной воды за счет тепла уходящих дымовых 
газов. Применение экономайзеров позволяет снизить температуру уходящих газов.

Подбираем водяной экономайзер  и вспомогательное оборудование для 
котлов типа КЕ, водяной системы ВТИ, двухколонный марки ВЭ-1Х-20-П. 
Техническая характеристика экономайзера и дополнительного оборудования 
представлена в таблице 3 и таблица 4.

 

Таблица 3 Экономайзеры и  вспомогательное оборудование для  котлов типа 
КЕ 10-14

 

Тип котла

Топ

ливо

Топочное устройство

Расчетная 
паропроиз 
водитель- 
ность, 
т/ч

Экономай

зер

питатель

ный

Циклон

Дымососы

Вентилятооы

Блочный

Батарейный

Тип

Мощность 
эл.двигателя, 
кВт

Тип

Мощность 
эл.двигателя 
кВт

КЕ-

10-

24

Бу и КУ

ПМЗ с ЛЦР-2 2700* 
2400

11,5

ВЭ-IX-20-П

БЦ-2-5

(4*2)

-

Д-12

40

ВД-10

10

 

 


 

Таблица 4 - Характеристика экономайзера марки ВЭ-IХ-16П

 

 Поверхность нагрева, С

808

 Число труб в ряду, игт

9

 Число рядов в группе, шт

4+4+8

 Число групп в колонне

3

 Номер обдувочного устройства

9

 Предел разряжения или давления газа в межтрубном пространстве. 
кг/м2

от-160 до +300

 Габариты, мм

3472x1600x4888


 

 

2.2 Подбор питательных  устройств

 

По требованиям Ростехнадзора каждый котлоагрегат должен иметь не 
менее двух насосов общей производительностью (2,5-3)Дном, при этом один из 
насосов должен иметь паровой привод. Для этой цели подбираются два насоса: 
центробежный с электроприводом и паровой поршневой.

 Производительность каждого насоса определяется по формуле:

 

                                       Q = 1,3·Дном,                                                 (2.1)

 

где Q - объемная производительность насоса, м3/ч;

      .


Дном - номинальная паропроизводительность котлоагрегата, т/ч

 

Q = 1,3·8 = 10,4м3/ч

 

Полный напор питательного насоса определяется по формуле:

 

                                        Ннас = Рпг +(15 + 10) ,                                 (2.2)

Ннас = 240+10=250 м. вод. ст

         Подбираю  паровой  поршневой насос марки   ПДВ 16/30. Техническая  характеристика  парового поршневого насоса представлена в таблице 5.

 

        Таблица 5 - Техническая характеристика парового поршневого насоса

 

Производительность, м3/ч

4-16

Давление в напорном патрубке, мПа

3,2

Рабочее давление пара, мПа:

  

поступающее

2,2

отработанное

0,2

Расход пара

650

Габариты, мм

560x400x1245


 

       Подбираю вихревой насос типа 2.5ЦВ-1,1. Техническая характеристика 
вихревого насоса представлена в таблице 6.

 

       Таблица 6 - Техническая характеристика вихревого насоса.

 

Производительность, м3/ч

10-26

Полный напор, м. вод. ст

190-56

Скорость вращения, мин

2900

Мощность, кВт на валу

12

Мощность электродвигателя

20

Габариты, мм

1150x510


 

        Питательные баки должны иметь общую емкость не менее трехкратного 
расхода воды на питание парогенератора. В котельной устанавливают смежно два 
бака.

 

 

2.3 Подбор оборудования  водоподготовки

 

      Для обеспечения безнакипного режима работы парогенераторов и 
уменьшения коррозии металлов с целью повышения эффективности работы 
котлоагрегата в котельной должно быть запроектировано следующее 
оборудование водоподготовки: механические фильтры для осветления воды, 
натрий-катионитовые фильтры, солерастворители, деаэраторы.


 Механический  вертикальный фильтр для осветления воды:

 

                                                   Квод = n·Q.                                            (2.3)

 

где  Квод - производительность фильтра, т/ч; 
      n - число котлоагрегатов;

  Q - объемная производительность насоса, м3/ч.

 

Квод = 3·10,4 = 31,2т/ч

 
      Принимаем к установке два механических фильтра условным диаметром 3000мм. Техническая характеристика фильтров представлена в таблице 7.

 

      Таблица 7 - Техническая характеристика механического вертикального фильтра.

Сечение, м3

7,05

Производительность, мл/ч

42,3

Габариты, мм:

полная высота

4250

ширина по фронту

3640


 

Подбор натрий - катионитового  фильтра:

 

                                    

                                   (2.4)                                          

 

 

где Vкат - объем катионитового фильтра, м3; 
Квод - производительность установки, м3/ч; 
Ж - общая жесткость воды (0,03)мг-экв/л.

 

 

 

Принимаем к установке  пять натрий-катионитовых фильтров первой и второй ступени.

Характеристика фильтров условным диаметром 3000 мм представлена в таблице 8.

 

Таблица 8 - Техническая характеристика натрий-катионитовых фильтров

 

 

1 ступени

2 ступени

Сечение фильтра, м

7,05

7,05

Высота слоя катионита, м

2,5

1,5

Объем катионита, м

17,6

10,6

Габариты, мм

5440x3500

4250x3400


 

 

 


 

Таблица 9 - Блочные водоподготовительные установки

 

Производительность установки

10 т/ч

Диаметр фильтра. осветительного 
механического.мм

1000

Диаметр фильтра, натри-катионового.мм

720

Количество баков для  мокрого хранения реагента

2

Емкость баков.м2

2,0

Число мерников раствора реагента

2

Поверхность нагрева,м

10

Тип центробежного насоса

2,5ВС-1,8М2

Производительность насоса,м*/ч

11

Напор, м. вод. ст.

20

Мощность электродвигателя.КВт

2,6

Габариты, мм

2300*2300*3800


 

 

Техническая характеристика деаэрационно-питательной установки ДСА представлена в таблице 10.

 

Таблица 10 - Техническая характеристика деаэрационно-питательной установки.

 

Производительность, т/ч

25

Давление в деаэраторе, бар

1,2

Давление греющего пара, бар

1,6

Емкость вакуум - аккумулятора, м3

13,0

Температура воды после деаэратора,°С

104

Производительность питательных  насосов, м3/ч

25

Тин питательных насосов - ПВД

25/20

Габариты, мм

8200*4000*3200


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 2.4 Расчет и подбор тягодутьевых устройств

 

Подбор тягодутьевых устройств  включает в себя подбор дутьевых вентиляторов, дымососов и устройств для очистки дымовых газов от золы.

Подбор дутьевых вентиляторов: дутьевые вентиляторы подбираем  по теоретическому количеству воздуха, подаваемого в топку с учетом коэффициента 
избытка воздуха в ней.

Расчетное количество воздуха  определяется по формуле:

 

                                                  Lm=Lo·αm,                                                 (2.5)

 

где Lт - расчетное количество топлива в топке, м /ч;

        Lo - теоретическое количество воздуха на 1кг сжигаемого топлива, м3/ч; 
        αm - коэффициент избытка воздуха в топке.

 

Lm=4,42·1,4=6,2 м3/ч

 

Полное количество воздуха  определяется по формуле:

 

                               

                       (2.6)

 

где Lпол - полное количество воздуха, м3/ч;

В - расход топлива на работу котлоагрегата, кг/ч;

Lт - коэффициент избытка воздуха в топке;

tвозд - температура воздуха принимается (15-20)°С;

Б-барометрическое давлениспринимаем 740 мм рт.ст.

 

 

Подбирается дутьевой вентилятор типа ВД- 10. Его техническая характеристика показана в таблице 11.

 

Таблица 11 - Техническая характеристика вентилятора

 

Производительность при максимальном КПД, тыс. м3/ч

15-20

Полный напор при 20°С, кг/м2

153-270

Максимальный КПД, %

67

Потребляемая мощность, кВт

9,2-22

Габариты, мм

1690*1620*1575


 

Подбор дымососов: дымососы подбираются по количеству дымовых  газов и по сопротивлению газового тракта котлоагрегата.

 

 

 

Расчетный объем дымовых  газов определяется по формуле 2,7; 2,8

 


                                  (2.7)

 

 

где V0 - теоретический объем продукта сгорания, при αt=1 м3/кг; 
αух - коэффициент избытка воздуха;

 Vα - объем продуктов сгорания на 1 кг сожженного топлива, м3/кг;

 

                                                Vα = Vo  ·αух ,                                         (2.8)

 

Vα = 5,07  ·1,6=8,1 м3/кг

 

 

 

Подбирается дымосос по количеству дымовых газов и сопротивлению газового тракта котлоагрегата. Техническая характеристика дымососа Д-0,7-37 представлена в таблице 12.

 

Таблица 12 - Техническая характеристика дымососа Д-12

 

Производительность, тыс.м3/ч

28-35

Полный напор при 200°С, кг/м"*

137-240

Максимальный КПД, %

67

Потребляемая мощность, кВт

15,6-34

Габариты, мм

1816x1890x1940


 

2.5 Выбор схем основного  оборудования систем топливоподачи  и 
золоудаления

 

    Схемы топливоподачи и его основное оборудование подбирается по паропроизводительности котельной и по годовому расходу топлива на работу котлоагрегатов.

 

         Таблица 13 - Рекомендуемые схемы и оборудование топливоподачи в котельных 
(продолжительность работы 6000 ч/г)

 

Состав оборудования 
топливоподачи

Вид топлива

Производ. котельной, т/ч

30/3 ПГ. 10

Автопогрузчик, скип, горизонтальный ленточный транспортер, бульдозер, 
дробилка, бункеры котлов

Бурый и каменный уголь

+


Система золоудаления выбираем по количеству очаговых остатков и  по виду топлива с учетом паропроизводительности котельной установки.

 

Таблица 14 - Рекомендуемые  схемы и оборудование золоудаления в котельных 
(продолжительность работы 6000 ч/г)

Состав оборудования

Вид топлива

Произвол, котельной, т/ч

30/3 ПГ.10

Год. выход золы, тыс. т-до 18

Скреперное со скрепером емкостью 0,5 м3 (зольные бункеры котлов-скрепер- 
наружный бункер-автосамосвал)

Антроцит, бурый и каменный 
уголь

 

+


 

2.6 Выбор устройств для очистки дымовых газов от золы

 

Очистка дымовых газов  от золы является важнейшим мероприятием по охране окружающей среды от загрязнения. Для улавливания золы, уносимой из котлоагрегата в окружающую среду, принимаются золоуловители циклонного типа сухого золоулавливания. Золоуловители подбираются по количеству дымовых газов на выходе из котлоагрегата и номинальной паропроизводительности парогенераторов. Подбираем типоразмер золоулавителя (таблица 15) и приводим его технические характеристики в таблице 16.

 

     Таблица 15 - рекомендуемые типоразмеры сухих золоуловителей

 

Номинальная

производительность котла, т/ч

Блок циклонов НИИОГАЗ  или 
ЦКТИ

Батарейный циклон

10

Ц-3-2-650

БЦ-2-5*(4+2)


 

Таблица 16 - Техническая характеристика циклона БЦ-2-5*(4+2)

 

Число секций

2

Число циклонов

30

Расход газа при 150°С, м3/ч10-3 сопротивление, кг/м2

22,61-26,1

Габариты, мм

2775*1880*4120


 

2.7 Система автоматизации котельной

 

В котельной автоматизируется:

- питание парогенератора  водой;

- регулирование давления  папа;

- подача топлива в топку;

- уровень воды в барабане  парогенератора;

- разрежение в газоходах котлоагрегата;

- давление воздуха под  колосниковой решеткой;

- сигнализация предельных  уровней.


В котельной для автоматизации  котлоагрегатов применяется электронно- 
гидравлическая система автоматизированного регулирования, представляющая собой комплекс приборов и устройств, позволяющих создать автоматические регуляторы различной структуры. Исполнительными механизмами служат гидравлические поршневые сервомоторы, работающие на водопроводной воде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Условные обозначения:

 

1. Питательные баки

2. Питательные насосы

3. Дымовая труба

4. Оборудование водоподготовки

5. Пульт управления

6. Дутьевые вентиляторы

7. Дымососы

8. Воздуховод

9. Экономайзеры

10. Парогенераторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Библиографический список

 

1. Петрова Л.В., Браницкий В.В. «Методика выполнения расчетов в курсовой работе по дисциплине «Теплотехника»»», Омск ФГОУ ВПО ОМГАУ, 2011

2.  Петрова Л.В., Сергеева О.Н. «Справочные материалы», Омск ФГОУ ВПО ОМГАУ, 2004

 

 

 

 


Расчет котельной установки. 3