Курсовое проектирование мдк 01.01 Эксплуатация, расчёт и выбор теплотехнического оборудования и систем топливо- и теплоснабжения

Введение

Промышленно-отопительные котельные предназначены для производства технологического пара, для производственных нужд и горячей воды для целей теплоснабжения. Восполнение за счет поступающей в схему сырой добавочной воды, внешних потерь конденсата технологического пара и сетевой воды, а также потерь рабочей среды (воды и пара) в самой котельной. Подготовка, т.е. химочистка сырой воды и деаэрация питательной и подпиточной воды, причем сырая вода перед химочисткой подогревается до температуры 20…30˚С для интенсификации химических процессов. Уменьшение потерь теплоты с уходящими из котельной потоками рабочей среды и газов, для чего используются подогреватели: охладитель выпара, водяной подогреватель сырой воды продувочной водой, экономайзер и т.д. Уменьшение потерь рабочей среды из котельной с целью уменьшения объёма водоподготовки, для чего устанавливается расширитель непрерывной продувки, вторичный пар от которого сохраняется в схеме.

1.Расчёт тепловой схемы котельной

1. Расход пара на производство – 6,45 кг/с (D_т)

2. Расход сетевой воды через сетевые подогреватели – 12,15 МВт (Q_б)

3. Рабочее давление на выходе из котлоагрегата – 1,455 МПа (Р₁)

4. Давление на выходе из РОУ – 0,118 МПа (Р₂)

5. Степень сухости на выходе из котлоагрегата – 98% (Х₁)

6. Степень сухости на выходе из РОУ – 94% (Х₂)

1.2Определение параметров воды и пара

Для сухого пара и воды в состоянии насыщения при заданном давлении p₁=1,455 МПа, находим:

Температура насыщения при p₁:

Энтальпия сухого насыщенного пара при p₁:

Энтальпия (кипящей) воды в котлоагрегате:

Теплота парообразования при p₁:

Аналогично для сухого пара и воды в состоянии насыщения при давлении p₂=0,118 МПа, находим

Температура насыщения p₂ :

Энтальпия сухого насыщенного пара при p₂:

Энтальпия воды в сепараторе – расширителя:

Теплота парообразования при давлении p₂:

Энтальпия дважды насыщенного (свежего) пара, выходящего их котлоагрегата (парового котла) во влажном насыщенном состоянии, равна:

Энтальпия вторичного пара во влажном насыщенном состоянии, выходящего из расширителя непрерывной продувки (РНП) равна:

Энтальпия нагретой воды при температуре ниже 100˚С с достаточной для практических расчётов точностью может быть определена по формуле

h_воды=T_воды*С_воды

где С_воды = 4,19 кДж/(кг*С) – удельная теплоёмксоть воды;

T_воды – температура воды или конденсата, ˚С.

В дальнейшей способ определения энтальпии воды особо оговариваться не будет. В проекте также условно предполагается, что падения давления рабочей среды (воды и пара) при её движении по трубопроводам не проходит и в схеме имеются линии (магистрали) только двух уровней давлений: p₁ и p₂<p₁.

1.3Расчёт подогревателей сетевой воды (бойлеров)

Расчётная схема сетевых подогревателей на рисунке 1. Расход сетевой воды через сетевые подогреватели (паровые бойлеры Б) находится из заданного расхода тепла Q_б и уравнения их теплового баланса.

Потери сетевой воды в теплосети, полностью восполняемые подпиточными насосами ППН, равны:

ППН подаёт в тепловую сеть перед сетевыми насосами СН деаэрированую воду из деаэратора Д с энтальпией =430,876 кДж/кг в количестве W_тс. Энтальпия “обратной” сетевой воды, поступающей из обратной линии теплосети в котельную при температуре =45˚C, соответственно равна =4,19*45-188,55 кДж/кг ,

. Поэтому требуемое для подогрева сетевой воды в бойлерах количестве теплоты уменьшится на величину

Считая, что в бойлеры поступает редуцированный пар после РОУ в сухом насыщенном состоянии при давлении p₂ и с энтальпией , необходимый расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения

1.4Расчёт конденсатного бака

Поступающие потоки:

m₁=30%

t_к1=70˚С

m₂=40%

t_к2=50˚С

Запишем уравнение массового баланса для конденсатного бака

Энтальпия смеси:

1.5Начало первого приближения

1. Расход пара в бойлер 5,364 кг/с

2. Расход пара на производство (задан) D_т=6,45 кДж/кг

Очевидно, расход пара из котлоагрегата D_сум (паропроизводительность котла) должна быть больше суммы этих расходов на величину утечек, расхода пара в деаэратор и в ППСВ.

1.6Расчёт расхода утечек

Величина утечек рабочего тела (пара и воды) по всей схеме условно сводится к одному расходу пара, величина которого в данной работе задана d_ут=3,5%.

1.7Расчёт редукционно-охладительной установки

Назначение редукционно-охладительной установки (РОУ) заключается в снижении параметров пара за счёт дросселирования (мятия) и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в распыленном состоянии. РОУ состоит из редукционного клапана для снижения давления пара и устройства для понижения температуры (изобарного охлаждения) пара путем впрыска воды через сопла, расположенные на участке паропровода за редукционным клапаном, а также системы автоматического регулирования температуры и давления дросселируемого пара. В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с температурой кипения отводится в конденсационные баки или непосредственно в деаэратор.

Подача охлаждающей воды в РОУ в производственных паровых котельных обычно осуществляется из магистрали питательной воды после питательного насоса ПН. Примем в курсовом проекте, что вся вводимая в РОУ охлаждающая вода полностью испаряется, и редуцированный пар на выходе РОУ является сухим насыщенным паром.

Тепловой расчёт РОУ ведется на основе уравнений теплового баланса и массового баланса. Расчётная схема РОУ показана на рисунке 3.

Расход редуцированного пара D_ред с параметрами p₂, t₂, h^’’₂ и расход охлаждающей воды W₁ определяем из уравнения теплового баланса РОУ

D₁*h_1к+W₁*h^’₂=D_ред*h^’’₂

из уравнения материального баланса РОУ

D_редD₁+W₁

Решая совместно эти уравнения получим

Где D₁ –расход поступающего в РОУ дважды насыщенного пара с параметрами p₁, x₁ , кг/с;

h_1x – энтальпия влажного дважды насыщенного пара, кДж/кг;

h^’₂ – энтальпия охлаждающей воды, поступающей в РОУ, кДж/кг;

r₂ – теплота парообразования при давлении p₂ , кДж/кг.

Расход дважды насыщенного пара, поступающего в РОУ,

Расход охлаждающей воды

Расход редуцированного воды