Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной в маткаде

Для определения добавочного расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора. Потери теплоты в деаэраторе учтем КПД =0,98.

Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104,8С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей.

После подстановки в уравнение (23) известных численных значений из таблиц 1 и 2, получим:

Решая это уравнение относительно , найдем расход добавочного пара в деаэратор. Расход = 0,206 кг/с (0,674 т/ч).

Действительный расход пара на собственные нужды котельной составит

Таким образом, максимальная расчётная паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной должна составлять

Расхождение с величиной паропроизводительности котельной, полученной по предварительному расчёту:

Расхождение в процентах равно (0,018/2,433)100 = 0,74 % (меньше допустимых 2…3 %).

3.1.14 Производим подбор котлоагрегатов.

В котельных промышленных предприятий небольшой производительности чаще всего применяются котлоагрегаты типа ДЕ и КЕ (ранее ДКВр) выпускаемые Бийским котельным заводом.

Для необходимой при максимальном зимнем режиме паропроизводительности котельной = 2,433 кг/с (8,7595 т/ч) выбираем для установки 2 котлоагрегата ДКВр-6,5-13. Общая номинальная паропроизводительность котлоагрегатов составит 6,5*2=13 т/ч, что позволяет иметь резерв на возможное увеличение теплопотребления предприятия и жилого поселка.

Максимальная теплопроизводительность (тепловая мощность) котельной составляет

Технико-экономические характеристики выбранных к установке котлов выбираем из Приложения 5 МУ к выполнению курсовой работы и заносим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Технико-экономические показатели

3.2 Расчёт расхода топлива

Располагаемая теплота топлива, кДж/кг:

где - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива,

, - удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом и топливом;

Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива выбирается из приложения 6 в зависимости от вида и марки сжигаемого топлива. Например, при сжигании древесных отходов, с влажностью 40%, нормативная величина = 10,22 МДж/кг.

Удельная теплота, вносимая в топку с подогретым воздухом, кДж/кг:

где - коэффициент избытка воздуха в топочной камере (Приложение 6);

и - теплоёмкости и температуры, соответственно, подогретого и

холодного воздуха.

Воздух перед подачей в топочную камеру обычно нагревают от =30 оС до = 150…250 оС и более. Теплоёмкости воздуха приведены в приложении 7.

= 223,4 кДж/кг.

Удельная теплота подогретого топлива находится по формуле, кДж/кг:

где -теплоёмкость топлива. Для твёрдых топлив обычно принимают =30 оС,

≈ 0,88…1,1 кДж/(кг·К).

Располагаемая теплота топлива, кДж/кг:

333,3+223,4+10220=10776,7кДж/кг.

Расчётный расход топлива в котле, кг/с:

где n - количество принятых к установке котлов, - КПД котла (Приложение 5).

4 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

4.1 Питательные насосы

Питательные насосы относятся к числу наиболее важного вспомогательного оборудования котельной, поскольку они должны обеспечивать непрерывную подачу воды в котел. Запас воды в современном котле незначителен, и прекращение питания его водой может привести к полному её испарению, интенсивному разогреву и разрушению поверхностей нагрева и котла в целом. В качестве современных питательных устройств применяют центробежные насосы высокого давления, рассчитанные на работу при температуре воды 105… 150 оС. Чтобы избежать кавитации, на входе в насос должен быть обеспечен подпор жидкости, достигаемый установкой деаэратора и насосов на разных отметках (этажах) котельной. Центробежные насосы имеют электрический (переменного тока) привод. Для работы в аварийном режиме может быть предусмотрен и паротурбинный привод.

Расчет производительности питательных насосов производят по максимальной нагрузке котельной с запасом не менее 10 %. При определении требуемой подачи (производительности) питательных насосов следует учитывать расход воды на собственные нужды котельной.  Суммарная подача всех питательных насосов должна быть такой, чтобы при выходе из строя одного из них остальные смогли обеспечить работу котлоагрегатов с номинальной нагрузкой, м3/с:

где 1,1 – коэффициент запаса по паропроизводительности;

-максимальная паропроизводительность котельной, кг/с;

плотность питательной воды при давлении и температуре в деаэраторе,

кг/м3.

.

Напор, который должен обеспечить питательный насос, определяется по формуле, Па

где 1,15 – коэффициент запаса по напору;

– избыточное давление пара в барабане котла и в деаэраторе, Па;

– перепад давления, обусловленный разностью отметок уровней воды в

барабане котла и в деаэраторе, принимаем равное Па;

- суммарное сопротивление всасывающего и напорного трактов питательной

воды, ;

– длина питательного трубопровода от деаэратора до котла, принимаем равное

м.

Барабан котла и деаэратор обычно расположены вверху котельной, поэтому отметки уровней воды в них примерно совпадают. Для трубопроводов горячей воды допускается принимать удельную потерю давления hс = 80 Па/м.

Длина принимается с учетом мощности котельной несколько десятков метров.

Расчётная мощность для привода питательного насоса, кВт:

где – КПД питательного насоса (для современных типов питательных

  устройств = 0,74…0,80).

По рассчитанной мощности подбирается тип электродвигателя и его характеристики.

.

Выбираем электродвигатель марки АИР100L2 имеющего N = 5.5 кВт и частоту вращения вала n = 2850 мин-1.

4.2 Тягодутьевые устройства

Стабильная работа котлоагрегата обеспечивается непрерывной подачей воздуха в топку и удалением в атмосферу газообразных продуктов сгорания. В маломощных паровых и водогрейных котельных иногда бывает достаточно естественной тяги, создаваемой дымовой трубой. Современные же котлоагрегаты имеют сложные профили газоходов и воздуховодов и большие аэродинамические сопротивления. Поэтому для преодоления сопротивления воздуховодов и горелочного устройства котлоагрегат оснащают дутьевым вентилятором, а для преодоления сопротивления  газового тракта – дымососом.

Производительность вентилятора и дымососа определяется, соответственно, по формулам, м3/с

и

где 1,05 – коэффициент запаса по производительности тягодутьевого устройства;

– расчетный расход топлива  в котлоагрегате, кг/с (м3/с);

–теоретическое количество воздуха (при нормальных условиях), необходимое

для сгорания 1 кг (м3) топлива, м3/кг (м3/м3);

– теоретический объём продуктов сгорания (при нормальных условиях) на 1 кг

(м3) топлива, м3/кг (м3/м3);

– коэффициент избытка воздуха в топке;

– утечки воздуха между вентилятором и топкой (0,02 на каждые 10 метров

стального воздуховода, принимаем 0,04);

– присосы воздуха в топке (пылеугольная и газомазутная 0,02…0,10, слоевая 0,1).

- коэффициент избытка воздуха перед дымососом;

–температура холодного воздуха перед вентилятором (принимается 30оС);

–температура газов перед дымососом (уходящих газов).

Значения даны в Приложении 6.

Производим расчет:

м3/c.

м3/c.

Коэффициент избытка воздуха перед дымососом определяют по формуле:

где - присосы воздуха в газовом тракте парогенератора.

Присосы воздуха в газовом тракте суммируются из присосов в котельном пучке – примерно 0,15, в экономайзере 0,1…0,2, в воздухоподогревателе 0,06 (на каждую ступень), в золоуловителе 0,05 и стальных газоходах 0,01 на каждые 10 погонных метров.

Теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания для некоторых видов топлив при = 1 приведены в Приложении 6.

Напор, который должен развивать вентилятор () и дымосос () зависит от вида и способа сжигания топлива, типа сожигательного устройства, протяжённости и конфигурации воздуховодов и газоходов. Эти характеристики определяются при аэродинамическом расчете котельного агрегата. Для их приближенных расчетов можно взять сумму следующих значений.

Вентилятор должен обеспечить напор воздуха для преодоления сопротивления воздуховодов и трубного пучка воздухоподогревателя 2,5…3,5 кПа, газомазутной горелки 2,0… 3,0 кПа.