Расчет теплогенерирующего источника

Содержание:

Введение……………………………………………………………………….4

1. Выбор схемы теплогенерирующего источника (ТГИ)……………………..5
2. Составление расчетной схемы ТГИ…………………………………………7
3. Расчет тепловой схемы при переменных температурах наружного воздуха (максимально-зимней, в точке излома температурного графика, летней)..7
4. Выбор и обоснование основного оборудования ТГИ……………………..16
5. Требования СПиП при выборе вспомогательного оборудования ТГИ…..17
6. Выбор и технико-экономическое обоснование установки турбоагрегата малой мощности……………………………………………………………...18
7. Энергетический баланс блока турбогенератора…………………………....24

Заключение…………………………………………………………………....25

Список использованной литературы………………………………………..26

Графический материал:

• Принципиальная тепловая схема ТГИ с указанием выбранного оборудования и основных параметров теплоносителей (заданных и расчетных)
• Энергетический баланс (полосовая диаграмма) блока турбогенератора

ВВЕДЕНИЕ

Тепловая энергия – необходимое условие жизнедеятельности человека

и создания благоприятных условий его быта. Повышение надежности и

экономичности систем теплоснабжения зависит от работы теплогенерирующих установок, рационально спроектированной тепловой схемы котельной, широкого внедрения энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии, экономии топлива, тепловой и электрической энергии. Энергосбережение и оптимизация систем производства и распределения тепловой энергии, корректировка энергетических и водных балансов позволяют улучшить перспективы развития теплоэнергетики и повысить технико-экономические показатели оборудования теплогенерирующих установок.

Теплогенерирующей установкой (ТГУ) называют комплекс устройств

и механизмов, предназначенных для производства тепловой энергии в виде

водяного пара или горячей воды. Водяной пар используют для получения

электроэнергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) или теплоэлектростанциях (ТЭС), технологических нужд промышленных предприятий и сельского

хозяйства, а также для нагрева в паровых подогревателях воды, направляемой в системы теплоснабжения. Горячую воду используют для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, а также для коммунально-бытовых нужд населения. Для отопления и вентиляции также используют и нагретый воздух.

Целью данного курсового проекта является разработка и расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной и выбор ее основного и вспомогательного оборудования.

1. ВЫБОР СХЕМЫ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ИСТОЧНИКА (ТГИ)

Выбор схемы ТГИ осуществляется на основании заданных тепловых нагрузок, видов теплоносителей, схемы теплоснабжения и категории потребителя.

Согласно [3] в качестве теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения рекомендуют, как правило, принимать воду, температура которой изменяется по температурному графику. Заданный температурный график 130/70.

В производственно-отопительных ТГУ могут устанавливаться только паровые или паровые и водогрейные котлы (смешанная схема).

Технико-экономическое обоснование паровых и водогрейных агрегатов показало, что при общей тепловой мощности ТГУ более 50 МВт рекомендуется смешанная схема, а при нагрузке меньше 50 МВт целесообразно применять схему с паровыми котлами. В последнем случае горячая вода на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение подогреваются в специальном пароводяном подогревателе.

Заданная суммарная (максимально-зимняя) тепловая мощность ТГУ , следовательно выбирается схема с паровыми котлами.

Так как рассматриваемая схема (по заданию) является закрытой, то будет целесообразно не устанавливать дополнительный узел водоподготовки для подпиточной воды, а готовить ее в узле водоподготовки питательной воды котельных агрегатов.

Рисунок 1 - Принципиальная (расчетная)  тепловая схема производственно-отопительной ТГУ с паровыми котлами для закрытой системы теплоснабжения 

2. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ТГИ

Тепловая схема производственно-отопительной ТГУ с паровыми котлами и закрытой системой теплоснабжения включает в себя несколько блоков:

• Блок отопительно-производственного потребления;
• Блок котельного агрегата:
• Блок водоподготовки.

Блок отопительно-производственного потребления предназначен для подготовки и отпуска насыщенного пара технологическому потребителю горячей воды на коммунально-бытовые цели для закрытой двухтрубной системы теплоснабжения. Пар на отопление, ветиляцию и горячее водоснабжение направляется в сетевые подогреватели Т№7 и Т№6, где передает теплоту воде тепловой сети. Циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется за счет работы группы сетевых насосов установленных на обратной магистрали. Температура сетевой воды регулируется в соответствии с температурным графиком путем перепуска части обратной сетевой воды минуя сетевой подогреватель.

В блок котельного агрегата включены:

• Котельный агрегат (ПКА),
• Сепаратор непрерывной продувки (СНП),
• Охладитель воды Т№1, сливаемой из СНП в барботер и  далее в канализационную сеть.

Блок водоподготовки включает оборудование химической обработки воды (ХВО) и дэаэрационную установку (Др).

3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

Расчет производится для города Гродно. Согласно [4] температура наружного воздуха в:

• Максимально-зимнем режиме ;
• Летнем режиме ;
• В точке излома .

Температура в точке излома определяется по температурному графику (заданный температурный график 130/70).

Температура сетевой воды в прямом трубопроводе для:

• Максимально-зимнего режима ;
• Летнего режима ;
• В точке излома .

Температура сетевой воды в обратном трубопроводе для:

• Максимально-зимнего режима ;
• Летнего режима ;
• В точке излома .

Расчеты тепловой схемы для всех заданных режимов с примером расчета для максимально-зимнего режима приведены в следующей таблице.

Таблица 1

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТГИ

В производственных котельных, которые проектируются на базе паровой технологической нагрузки, устанавливаются паровые котлы низкого давления Бийского котельного завода марок ДКВр, ДЕ, КЕ (на твердо топливе). Так как основное топливо по заданию газообразное, то рассматривать будем только котлы марок ДЕ и ДКВр.

Оптимальное количество котлов и их единичная производительность определяется на основании технико-экономических расчетов. Обычно устанавливается не менее 2-х котлов, за исключением котельных II категории, в которых допускается установка 1 котла. Так же рекомендуется выбирать однотипные котельные агрегаты с одинаковой единичной теплопроизводительностью.

Для рассмотрения примем несколько котлов пользуясь [1]. Выбор будем производить по проценту загрузки котлов:

                                                                                        (4.1)

Расчеты сведем в следующую таблицу. 

Таблица 2

  Определим количество пара , которое необходимо будет выработать котлам в случае аварии.

                                                 (4.2)

- минимально  допустимая технологическая нагрузка.

                                     (4.3)

- температура  наружного воздуха в наиболее  холодный месяц [4].

К установке выбираем 3 котла марки ДКВр-20-13.

6. ТРЕБОВАНИЯ СНиП ПРИ ВЫБОРЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТГИ

В котельных малой и средней мощности устанавливаются дэаэраторы 2-х типов:

• Атмосферные (ДА) – устанавливаются в паровых котельных,
• Вакуумные (ДСВ) – устанавливаются в котельных с водогрейными котлами.

Производительность дэаэратора устанавливается по максимальному расходу питательной и подпиточной воды.

Тогда согласно [1 стр. 387] принимаем к установке ДА-100.

В котельных, работающих на закрытую систему теплоснабжения, допускается установка одного дэаэратора, но предусматривается возможность подачи воды к питательным насосам минуя дэаэратор.

Для котлов с предусматривается установка не менее 2-х питательных насосов (один рабочий, второй резервный), но при этом один из них должен иметь паровой привод.

При закрытых системах теплоснабжения устанавливается не менее 2-х сетевых насосов (один рабочий, второй резервный). Количество насосов, работающих в отопительный и летний периоды, разное.

7. ВЫБОР И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ ТУРБОАГРЕГАТА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

С целью использования  теряемого теплового перепада пара в котельных предусматривается установка модульных турбоагрегатов (противодавленческая паровая турбина - генератор) различной мощности (0,5…4,0 МВт) на начальные параметры пара промышленных котлов. Отработанный после турбины пар используется на технологические нужды предприятия, либо в целях отопления и горячего водоснабжения.

Стоимость электроэнергии, вырабатываемой на таких «котельных-ТЭЦ» в 1,5…2 раза меньше, чем получаемой от энергосистемы, при удельных капиталовложениях на 1 кВт электрической мощности 100…110 и 80…100 $ для турбоустановок мощностью 0,5 и 4,0 МВт, соответственно.

Оборудование котельных турбинами небольшой мощности позволяет:

• повысить надежность электроснабжения котельных, что, в свою очередь, повышает надежность отпуска теплоты;

• получить дополнительную электроэнергию практически без увеличения вредного воздействия на окружающую среду;

• существенно повысить cos φ системы электрообеспечения.

Определение типа турбоагрегата и числа часов использования установленной мощности

Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения, в частности, определение паровых нагрузок и параметров работы котлоагрегатов, дает возможность произвести выбор типа турбоагрегата, предлагаемого к установке на рассматриваемой котельной [2 Приложение 2] и определить число часов использования его установленной мощности.

Для этого необходимо определить среднечасовой расход пара на котельной:

                                                                                         (6.1)

где    – среднечасовой расход пара на котельной, т/ч;

– годовой расход пара, т/год;

– число часов работы котельной в году, ч/год, для производственно-отопительного источника можно принять 350 сут/год = 8400 ч/год.

                                                                              (6.2)

где    - годовой отпуск теплоты от паровых котлов, ГДж/год;

 - коэффициент собственных нужд источника в паре;

 и  - энтальпия пара, вырабатываемого котельными агрегатами и питательной воды, кДж/кг (см. расчет тепловой схемы).

Годовой отпуск теплоты от паровых котлов для котельной с паровыми котельными агрегатами:

                                          (6.3)

где   , , и - годовой отпуск теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Годовой отпуск теплоты на отопление:

                                                    (6.4)

где - средний расход теплоты за отопительный период на нужды отопления, кВт, определяется по формуле

                                                                      (6.5)

здесь   - максимальный часовой расход теплоты на отопление (задан), кВт; - средняя температура воздуха за отопительный период, - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимаются по климатологическим таблицам [4]; - расчетная температура воздуха внутри зданий;

- продолжительность отопительного  периода, сутки, принимаются по климатологическим таблицам [4].

Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:

, (6.6)

где - средний расход теплоты на вентиляцию, кВт, определяется по формуле:

                , (6.7)

здесь   - максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию (задан), кВт; - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции,  принимаются по климатологическим таблицам [4];

z – усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч).

Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение

                                                                                                 (6.8)

где и - средний расход теплоты на горячее водоснабжение за отопительный период и в летний период, соответственно, кВт.

Годовой отпуск теплоты на технологические нужды:

                                                                                               (6.9)

μ – возврат конденсата технологическими потребителями, %;

- годовое число использования  потребителями технологической  нагрузки, ч/год, принимается в соответствии  с заданным режимом обеспечения  паром технологической нагрузки  потребителей: для предприятий с  непрерывным технологическим процессом 8760;