2. Определение тепловой мощности котельной установки (дкВр) с определением характеристик её рабочих тел.

Согласно заданию и рекомендациям принимаем отопительно производственную установку с паровым котлом.

Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.

В качестве источника тепла мы применяем паровой теплогенератор. Он вырабатывает насыщенный пар. Для того, чтобы пар вырабатывался мы должны сжигать топливо. Для того чтобы происходил процесс горения в топку подается окислитель (воздух). Топливо, сгорая в топке, образует горячие газы, которые движутся по газоходам котельного агрегата, отдавая тепло поверхностям нагрева. После чего газы охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.

В качестве теплоносителя в котельных установках обычно используются пар или вода.

Котельный агрегат представляет собой генератор, в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепло.

Задачей расчета является определение температуры воды, пара, воздуха, дымовых газов на границах между определенными поверхностями котельного агрегата, а также расход топлива, КПД котельного агрегата, расхода и скорости дымовых газов по заданным конструкциям и размерам теплогенератора.

Также выполняется конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров.

Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей, а также обеспечение минимальных затрат металла и средств на изготовление, монтаж и эксплуатацию котельного агрегата и не вызывающих излишних расходов на строительную часть котельной установки.

3. Определение тепловой мощности котельной установки (предварительное).

Согласно [2 п.1.13] тепловая мощность котельной установки определяется для трёх режимов работы:

- максимальной тепловой мощности котельной установки:

1) Для максимально холодного периода:

(3.1)

где k_x =1,11-1,13(при закрытых системах), принимаем k_x=1,12,

Q_от+вен =3,4 МВт– из задания,

Q_гор =1,0 МВт– из задания,

Q_техн –расход теплоты на технологию:

(3.2)

где D_техн - паропроизводительность D_техн =0,833 КВт (по заданию),

МДж/кг (3.3)

hх при Рабс=1,4 МПа МДж/кг

r- скрытая теплота парообразования ; r=1,963

x- степень сухости ; х=0,99

МДж/кг=2769 КДж/кг

К Дж/кг (3.4)

tк- температура возвращаемого конденсата, tк=90°С(по заданию)

tхп- температура холодной добавочной воды, tхп=5°С

К- доля конденсата возвращаемого от потребителя, К=0,45(по заданию)

КДж/кг

2) Для наиболее холодного периода:

(3.5)

где (3.6)

3) Для летнего периода:

(3.7)

4. Выбор количества котельных агрегатов (ка), и типоразмеров котла, описание его конструкции и принимаемой компоновки ка. Расчет принципиальной схемы ку.

Выбор количества КА.

1. Предварительно количество КА можно определить по формуле:

(4.1)

2. Находим примерное значение одного КА

(4.2)

3. Определение паропроизводительности

4. Проверяем возможность работы котла ДКВр 2,5-14 работающего при повышенной мощности на 30%. для максимально холодного периода.

2,5*1,3=3,25(т/ч)>2.55(т/ч)

5. Проверяем возможность работы котельной установки в наиболее холодный период.

(4.3)

По результатам расчетов принимаем котел ДКВр 2,5-14 в количестве 4 шт. работающий при повышенной мощности на 30% (предварительно)

Расчет принципиальной схемы КУ делают для проверки выбранных ранее КА и их количество. Исходные данные и расчеты занесем в таблицы 2 и 3.

В результате расчета к установке принимается четыре котла паропроизводительностью 2,5т/ч каждый со следующими параметрами пара: давление 1,4 МПа, температура насыщенного пара. К установке применяются котлоагрегаты ДКВр 2,5-14.

Таблица 2. Исходные данные для расчёта принципиальной тепловой схемы котельной установки

	Наинование показателя	Обозначение	Единица измерения	Числовое значение	Примечание
	1	2	3	4	5
1	Характеристика системы теплоснабжения				закрытая
2	Тепловые потоки,виды и параметры теплоносителей:
а	пар на технологические нужды:
	расход	Dтех	т/ч	3
	давление(абсолютное)	Рабс	МПа	1,4
б	высокотемпературная вода на отопление и вентиляцию
	расход теплоты	Qо.в	МВт	3,4
	температура воды в подающем трубопроводе	τ1	°С	130
	температура воды в обратном трубопроводе	τ2	°С	70
в	вода для гороячего водоснабжения
	среднечасовой расход теплоты за сутки	Qг.в	МВт	1
3	Конденсат от технологических потребителей:
а	количество	к	т/ч	1,35
б	количество в процентах	к	%	45
в	температура	tк	°С	90
4	Вид топлива				газ

Наименование	Обозначе ние	Расчётная формула или способ определения	Размер­ность	Расчет и результат расчета
1	2	3	4	5
1 .Расход теплоты на отопление и вентиляцию		По заданию	МВт	3,4
2. Расход теплоты на горячее водоснабжение		По заданию	МВт	1,0
3. Расход теплоты на (бойлерную) сетевые теплообменники			МВт	3,4+1,0=4,4
4.Параметры пара, поступающего (в бойлерную) на сетевые теплообменники: а)давление насыщенного водяного пара б) энтальпия		Табл.3.1, стр. 47[6]	МПа кДж/кг	0.7 2769
5.Параметры конденсата пара (из бойлерной) на выходе из сетевых подогревателей а) температура б) энтальпия		Принято	°С кДж/кг	90 377,1
6.Расход пара на (бойлерную) сетевые теплообменники			т/ч
7.Количество конденсата после (бойлерной) сетевых подогревателей			т/ч	6,62
8.Температура в подающей линии тепловой сети		По заданию	0С	130
9.Температура в обратной линии тепловой сети		По заданию	0С	70
10.Расход сетевой воды			т/ч
11 Расход воды на подпитку тепловой сети		Принимаем	т/ч
12.Расход технологическими потребителями		По заданию	т/ч	3,0
13.Количество возвращаемого конденсата от технологических потребителей			т/ч
14.Количество конденсата, теряемое технологическими потребителями			т/ч
15.Расход пара на технологические нужды и на сетевые (подогреватели) теплообменники			т/ч
16.Расход пара на деаэрацию питательной воды		Принимается с последующим уточнением	т/ч	0,345
17.Расход пара на подогрев сырой воды перед водоподготовкой		Принимается с последующим уточнением	т/ч	0,519
18.Внутрикотельные потери пара		Принимаем	т/ч
19.Полная (нагрузка на котельную) паропроизводительность котельной установки			т/ч
20.Установленная максимальная паропроизводительность котельной установки			т/ч
21.Количество продувочной воды (от непрерывной продувки котлов)			т/ч
22.Энтальпия продувочной воды при давлении в барабане котла		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=1,4МПа	кДж/кг	828,08
23.Энтальпия продувочной воды при давлении в расширителе непрерывной продувки		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа	кДж/кг	461,1
24.Энтальпия пара при давлении в расширителе непрерывной продувки		Табл.3.1, стр. 47[6]	кДж/кг	2789
25.Степень сухости пара, выходящего из расширителя непрерывной продувки		Принято	-	0,99
26.Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки			т/ч
27.Количество воды из расширителя непрерывной продувки			т/ч
28.Количество воды на питание котлоагрегатов			т/ч	26,78
29.Количество воды на выходе из деаэратора питательной воды котельной установки			т/ч	28,627
30.Выпар из деаэратора питательной воды			т/ч	0,1145
31.Производительность водоподготовки			т/ч	9,095
32.Расход сырой воды на водоподготовку		к=1,2 (принимаем)	т/ч
33.Температура сырой воды на выходе из подогревателя		принято	0С	5
34.Температура сырой воды на выходе из подогревателя		принято	0С	30
35.Расход пара на подогрев сырой воды перед водоподготовкой			т/ч
36.Энтальпия конденсата после подогревателя		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,7МПа	кДж/кг	697,2
37.Температура умягченной воды после охладителя выпара			0С
а)энтальпия выпара деаэратора		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа	кДж/кг	2690,89
б)Энтальпия конденсата после охладителя выпара		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа	кДж/кг	461,1
38.Расход пара на деаэратор питательной воды (окончательное значение)			т/ч
а)температура воды на выходе из деаэратора		Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа	0С	109,925
б)количество конденсата на выходе из деаэратора			т/ч	0,552
в)Температура конденсата, возвращаемого от технологических потребителей		По заданию	0С	90
39.Фактический расход пара на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды			т/ч
40.Полная паропроизводительность котельной установки(нагрузка на котельную уточненная)			т/ч	невязка

Конструкция котла ДКВр 2,5-14, принимаемая компоновка

Паровой котел ДКВр 2,5-14 имеет унифицированный верхний и нижний барабаны с внутренним диаметром 1000мм и расстоянием между ними 2750мм, а также боковые экраны и конвективный пучок. Диаметр и толщина стенки экранных и кипятильных труб ǿ51*2,5мм. Диаметр и толщина стенки коллекторов экранов ǿ219*8мм. Шаг труб боковых экранов в топке и камере догорания 80мм. Шаг труб заднего экрана в камере догорания и фестоне 110мм. Шаг кипятильных труб по длине котла 100мм, по ширине котла 110мм. Боковые стены выполнены из огнеупорного кирпича (без экранов). С правой стороны задней стенки топочной камеры котлов имеется окно, через которое продукты сгорания поступают в камеру догорания и далее в конвективный пучок. Трубы конвективного пучка, развальцованные в нижнем и верхнем барабанах. В конвективном пучке разворот газов осуществляется в горизонтальной плоскости при помощи шамотной и чугунной перегородок. Боковые экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка имеют общий нижний коллектор. В котлах применены схемы одноступенчатого испарения. Питательная вода подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан котловая вода опускается по задним трубам конвективного пучка. Передние трубы являются испарительными. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает камеры левого и правого экранов. Кроме того, котловая вода из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла, поступает в нижние коллекторы боковых экранов. Пароводяная смесь выходит из испарительных труб в верхний барабан, где проходит через пароприемный дырчатый потолок, установленный на расстоянии 50мм от верхней образующей барабана, и направляется в паропровод. Боковые стены котлов закрыты патрубной обмуровкой, состоящей из шамотобетона толщиной 25мм по сетке из нескольких слоев изоляционных плит толщиной около 100мм. Котлы оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Унос, оседающий в четырех зольниках котла, возвращается в топку при помощи эжекторов и вводится в топочную камеру на высоте 400мм от решетки. Смесительные трубы возврата уноса выполнены прямыми, без поворотов, что обеспечивает надежную работу систем. Воздух острого дутья вводится в топку через заднюю стенку. Сопла установлены на высоте 500мм от уровня колосникового полотна.

Таблица 4. Характеристика КА

Техническая характеристика котла ДКВР-2,5-14 ([6], т. 8.17):
паропроизводительность	т/ч	2,5
давление	кгс/см2	14
температура пара	ОС	насыщенный
радиационная поверхность нагрева	м2	16,6
конвективная поверхность нагрева	м2	73,6
КПД ( при сжигании газа)	%	90
площадь зеркала горения	м2	2,7
габаритные размеры (с площадками и лестницами)
длина	м	4,12
ширина	м	3,2
высота	м	3,75
масса в объёме заводской поставки	кг	7100
Коэффициент избытка воздуха в топке		1,1
Объём топки	м3	12
Расход топлива	м²/с	0,057
Энерговыделение топочного объёма	кВт/м²	169
Температура газа на выходе из топки	ОС	870
Водяной экономайзер
Паоверхность нагрева	м2	70,8
Скорость газов	м²/с	5,25
Температура воды на выходе	ОС	88
Коэффициент теплопередачи	Вт/м²°С	16,9
Температура газа за экономайзером	ОС	115