Расчет принципиальной тепловой схемы паровой котельной для выбора основного оборудования

Министерство образования и  науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

Теплоэнергетики

наименование кафедры

 

 

Допускаю к защите

                                             Руководитель                Н.Г. Захарьева

 

 

Расчет принципиальной тепловой схемы паровой котельной  для выбора основного оборудования.

Выбор основного  оборудования промышленной паросиловой  ТЭЦ

наименование темы

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

Технология  централизованного производства тепловой и электрической энергии

 

1.003.00.00.ПЗ

обозначение документа

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы   ЭСТ-09-1    ________        К.Т Богданова

                                                  шифр            подпись        И.О.  Фамилия

 

Нормоконтроль                                          ________        Н.Г. Захарьева

                                                          подпись         И.О. Фамилия

 

Курсовой проект защищен с оценкой      _______

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2012г  

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (КУРСОВУЮ РАБОТУ)

 

По курсу     Технология централизованного производства тепловой и электрической энергии

Студенту     Богдановой К.Т.                             

Тема проекта   Расчет принципиальной тепловой схемы паровой котельной для выбора основного оборудования. Выбор основного оборудования промышленной паросиловой ТЭЦ

 

Исходные  данные: Q^р_{от.ж.м .}= 40МВт,  Q^р_{вент.ж.м} = 4МВт,  Q^р_гвс.ж.м = 10МВт, Q^р_{от.пром.} = 120МВт, Q^р_{вент.пром .}= 40МВт, Q^р_{гвс.пром} = 25МВт, Д^в_пр=250т/ч, Р_в=2,4МПа, t^в_пр=250,  Д^н_пр=120т/ч, Р_н=1,4МПа, t^н_пр=200.

 

Рекомендуемая литература: «Расчет тепловой схемы паровой котельной для выбора основного оборудования». Метод указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов, обучающихся по направлению «Теплоэнергетика» по очной и заочной формам. Разработали Н.Г. Захарьева, Р.Л. Ермаков. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006.-52с. «Источники и системы теплоснабжения предприятий. Технология централизованного производства электрической и тепловой энергии. Выбор основного оборудования промышленной паросиловой ТЭЦ»: метод. Указания для курсового и дипломного проектирования/ сост.: Н.Г. Захарьева, Р.Л. Ермаков. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. 48с.

 

Графическая часть на    2  листах.

Дата выдачи задания «24»  февраля   2012   г.

Дата представления проекта  руководителю “______” ________2012   г.

Руководитель курсового проектирования (курсовой работы) _______________

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие методические положения 4

2. Исходные данные курсового проекта 5

3. Выбор типа паровых котлов 6

4. Расчетная   производительность   котельной 10

5. Выбор числа котлов с учётом условий их работы в неотопительном периоде и требований аварийного резервирования 27

6. Определение расхода топлива в котельной 30

7. Выбор основного оборудования ТЭЦ 33

8. Подготовка принципиальной тепловой схемы ТЭЦ 38

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 42

 

 

1. Общие методические положения

Задача  по выбору основного оборудования паровой  котельной формулируется следующим образом.

Для заданных:

• климатических характеристик места расположения котельной;
• расходов и параметров пара, отпускаемого от котельной промышленным предприятиям, а также расходов и температур возвращаемого конденсата;
• расчетных расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, отпускаемой от котельной внешним потребителям в горячей воде с заданным температурным графиком;
• вида системы горячего водоснабжения;
• вида основного топлива котельной.

Требуется:

• выбрать тип паровых котлов и подготовить ПТС котельной;
• определить расчетную производительность котельной;
• выбрать состав паровых котлов с учетом условий их работы в неотопительный период, а также требований аварийного резервирования котлов;
• определить часовой и годовой расход топлива для котельной.

При выборе состава котлов на практике приходится учитывать различные ограничения, связанные с вредными воздействиями  теплоисточников на окружающую среду. Однако рассмотрение методики учета экологических ограничений не входит в объем расчета тепловой схемы котельной, выполняемого по настоящим Указаниям.

 

2. Исходные данные курсового проекта

Вариант 3:

1. Город: Иркутск.
2. Расчетные тепловые нагрузки жилого микрорайона
1. Отопление 40 МВт;
2. Вентиляция 4 МВт;
3. Горячее водоснабжение 10 МВт.
3. Расчетные тепловые нагрузки промузла
1. Отопление 120 МВт;
2. Вентиляция 40 МВт;
3. Горячее водоснабжение 25 МВт;
4. Пар на производство высокого давления
1. Расход ;
2. Давление ;
3. Температура .
5. Пар на производство низкого давления
1. Расход ;
2. Давление ;
3. Температура ;
6. Доля тепловой нагрузки в паре в неотопительный период от расчётного значения
1. Паропровод высокого давления 0,9;
2. Паропровод низкого давления 0,8.
4. Возврат конденсата от потребителей пара
1. Пар высокого давления
1. Процент возврата 0%;
2. Пар низкого давления
1. Процент возврата 0%.
5. Норма подачи пара потребителям при аварии в котельной
1. Пар высокого давления 100%;
2. Пар низкого давления 90%;
6. Годовое число часов использования расчётной паровой нагрузки
1. Пар высокого давления 5000 часов;
2. Пар низкого давления 4500 часов.
7. Система теплоснабжения открытая система.
8. Расчётная температура сетевой воды в подающем трубопроводе 150 .
9. Основное топливо У – уголь.

 

3. Выбор типа паровых котлов

3.1. Тип паровых котлов выбирается в зависимости от заданного вида топлива и заданных максимальных параметров пара (давления и температуры) во внешнем паропроводе на выходе из котельной, а также в зависимости от расчетной температуры сетевой воды в подающем трубопроводе водяной тепловой сети от котельной.

На основании  этих параметров я выбираю котел  Е-160-2,4.

Параметры котла:

• паропроизводительность 160 ;
• давление пара 2,4 МПа;
• температура пара 250 ;
• температура питательной воды 100 .

3.2. В данной курсовой работе я принимаю ПТС котельной, которая отпускает перегретый пар на производство по двум паропроводам с разными давлениями, а также горячую воду для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

3.2.1. ПТС котельной для открытой системы теплоснабжения приведена на рисунке 1, в которой следует выделить следующие блоки, включающие группы элементов схемы с общим функциональным назначением,:

1. Блок подачи пара внешним потребителям:
1. Внешний паропровод с высоким давлением пара, отпускаемого непосредственно от котлов.
2. Внешний паропровод с низким давлением пара.
3. Редукционно-охладительная установка (РОУ), предназначенная для получения пара низкого давления с заданными параметрами.
4. Трубопроводы конденсата, возвращаемого от внешних потребителей пара.
5. Бак сбора возвращаемого конденсата.
6. Конденсатный насос.
7. Конденсатоочистка.
2. Блок нагрева сетевой воды для внешних потребителей:
1. Подающий трубопровод.
2. Обратный трубопровод.
3. Сетевой насос.
4. Подогреватель сетевой воды (ПСВ).
5. Редукционная установка (РУ), предназначенная для снижения давления пара до 0,6 МПа.
6. Охладитель конденсата, предназначенный для охлаждения конденсата после ПСВ для предотвращения вскипания конденсата в конденсатопроводе и в деаэраторе питательной воды.
3. Блок подготовки и подачи подпиточной воды для тепловой сети:
1. Насос сырой воды.
2. Подогреватель сырой воды, предназначен для подогрева сырой воды перед ХВО до температуры .
3. Химводоочистка для тепловой сети (ХВОТС).
4. Деаэратор подпиточной воды для тепловой сети (ДПТС) атмосферного типа.
5. Охладитель подпиточной воды после ДПТС до температуры .
6. Охладитель конденсата подогревателей с давлением пара 0,6 МПа (ПВД питательной воды 4.7 и калорифер для подогрева дутьевого воздуха 7.3).  
7. Пароводяной подогреватель ХОВ воды перед ДПТС.
8. Бак-аккумулятор подпиточной воды в открытых системах.
9. Подпиточный насос.
10. Редукционная установка (РУ) для снижения давления пара с 0,6 до 0,12 МПа.
4. Блок питательной воды котлов:
1. Паровой котел.
2. Деаэратор питательной воды котлов (ДПВ).
3. Сборный коллектор потоков конденсата от подогревателей с давлением пара 0,6 МПа.
4. Сборный коллектор потоков конденсата от подогревателей с давлением пара 0,12 МПа.
5. Насос для перекачки конденсата в ДПВ. В паровых котельных, при обосновании, могут применяться другие схемы сбора конденсата и подачи его в ДПВ.
6. Питательный насос.
7. Подогреватель высокого давления (ПВД) для подогрева питательной воды перед котлом. Этот подогреватель устанавливается в тех случаях, когда температура питательной воды на входе в котел по техническим требованиям завода-изготовителя должна быть , т.е. выше температуры в ДПВ.
5. Блок подготовки и подачи добавочной воды для котлов:
1. Насос сырой воды.
2. Охладитель сбросной продувочной воды до максимальной температуры сбросных вод, допускаемых нормами по защите окружающей среды.
3. Подогреватель сырой воды перед ХВО; устанавливается тогда, когда в охладителе (5.2) не удается подогреть сырую воду до заданной температуры .
4. Химводоочистка (ХВО) для добавочной воды котлов.
5. Подогреватель химочищенной воды перед ДПВ.
6. Блок использования тепла непрерывной продувки котлов:
1. Расширитель непрерывной продувки котлов.
2. Охладитель сбросной продувочной воды (из блока 5).
3. Устройство для приема сбросной продувочной воды после охладителя.
7. Блок собственных нужд котельной:
1. Подогреватель воды на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения котельной.
2. Подогреватель для непрерывного подогрева мазута для подсветки факела угольных котлов при их работе на сниженных нагрузках.
3. Калорифер для подогрева дутьевого воздуха для паровых котлов паропроизводительностью 50 и выше.

 

4. Расчетная   производительность   котельной

Расчетная производительность котельной ( определяется по формуле,

,

где – расход пара для обеспечения тепловых нагрузок в паре и горячей воде внешних потребителей (ВП), ;

- расход пара на собственные  нужды котельной, .

4.1 Определение величины

Для определения  величины рекомендуется составить расчетную схему потоков пара, составляющих (рис. 2), на основе ПТС котельной (рис. 1).

Рисунок 2 – Расчетная схема потоков пара, составляющих величину

На рис. 2 показаны следующие потоки пара:

• – расходы пара высокого (Р_В) и низкого (Р_Н) давления на производственные нужды промпредприятий, ;
• – расход пара на подогреватель сетевой воды (ПСВ), ;
• – расход пара на подогреватель сырой воды для подготовки подпиточной воды тепловой сети (ТС), ;
• – расход пара на деаэратор подпиточной воды ТС, .

4.1.1. Величина определяется из теплового баланса ПСВ и охладителя конденсата (ОК) по формуле,

 

где – тепловая нагрузка на ПСВ, МВт;

 – энтальпия пара перед  ПСВ, ;

 – энтальпия конденсата после  ПСВ, ;

 – КПД подогревателя, показывающий  потери теплоты в окружающую  среду и принимаемый равным 0,98.

Расчетная тепловая нагрузка на ПСВ, МВт

,

где – расчетные тепловые нагрузки на отопление и горячее водоснабжение жилого микрорайона и промузла, МВт

;

 – расчетная тепловая  нагрузка на вентиляцию, МВт

;

 – расчетные потери теплоты  с утечками в тепловой сети, МВт;

 – расчетные потери теплоты через тепловую изоляцию трубопроводов ТС, МВт;

 – расчетный поток  теплоты, вводимой в сетевую воду с подпиточной водой, МВт.

4.1.1.1. Величина для открытой системы при установке баков-аккумуляторов подпиточной воды в котельной определяется по формуле, МВт

,

где – коэффициенты суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения жилого микрорайона и промузла

;   ;

, – среднечасовые за отопительный период нагрузки горячего водоснабжения жилого микрорайона и промузла, МВт

.

4.1.1.2. Величина определяется по формуле, МВт

 

где с – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной ;

 – расчетные потери сетевой  воды с утечками из тепловой  сети, ;

 – расчетная температура  потока воды с утечкой из  тепловой сети, ;

 – расчетная температура  холодной воды, поступающей в  котельную для компенсации утечек, принимается равной .

Величина  () принимается равной 0,75% от фактического объема воды в тепловых сетях и в местных системах теплопотребления, непосредственно присоединенных к тепловым сетям по зависимой системе,

,

где – фактический объем воды в тепловых сетях и в местных системах теплопотребления,

,

где – суммарная расчетная тепловая нагрузка, МВт

.

Величину  рекомендуется принимать равной для обеспечения необходимого запаса тепловой производительности котельной в том случае, когда утечка сетевой воды в максимальном зимнем режиме только из подающего трубопровода.

 

Определение доли от суммарной расчетной  тепловой нагрузки потребителей теплоты, присоединенных к водяным тепловым сетям от котельной

 

4.1.1.3. Величина зависит от величины и от протяженности тепловых сетей. При отсутствии данных рекомендуется принимать величину следующим образом, МВт

,

где – доля тепловых потерь через тепловую изоляцию трубопроводов.

При .

.

4.1.1.4. Расчётный поток теплоты, вводимой в сетевую воду с подпиточной водой, МВт

,

где – расчётный расход подпиточной воды, ;

 – температура подпиточной  воды, рекомендуется принимать .

Величина  определяется по формуле,

,

где – расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, .

Для открытой системы величина определяется по формуле,

 

где – расчетная температура воды в системе горячего водоснабжения, , и принимается для открытой системы в диапазоне . Принимаю ;

 – расчетная температура  холодной воды, равная .

Величина  равна,

.

Величина  равна, МВт

.

Теперь  известны все величины для определения  расчетной тепловой нагрузки на ПСВ, МВт

.

Определяем ,

 

где (при и , т.к. при дросселировании энтальпия не меняется);

(при  – рекомендуемая).

4.1.2. Определение расходов пара на подогреватель сырой воды и на деаэратор подпиточной воды тепловой сети , .