Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

EPD89

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
28.05.2015
Размер:
975.16 Кб
Скачать

А.С. Ненишев, В.В. Максимов

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ

КОТЕЛЬНОЙ

Омск 2010

71

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

А.С. Ненишев, В.В. Максимов

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ

Учебное пособие

Омск

СибАДИ

2010

71

УДК 697.32 ББК 31.38 Н 51

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. А.Г. Михайлов (ОмГТУ); канд. техн. наук, доц. А.Ф. Бакалов

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для студентов специальностей 140501 «Двигатели внутреннего сгорания», 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Ненишев А.С., Максимов В.В.

Н 51 Расчет тепловой схемы и отдельных элементов производственной котельной: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2010. 100 с.

Учебное пособие преследует цель углубленного изучения студентами основных принципов составления и расчета тепловой схемы производственноотопительной котельной и отдельных ее узлов.

Рационально составленная тепловая схема во многом определяет экономичность работы и нормальные условия эксплуатации котельной. Расчет тепловой схемы позволяет определить энергетические показатели котельной, расходы пара и воды, по которым производится выбор основного и вспомогательного оборудования котельной.

В учебном пособии приведены конкретные примеры расчета тепловой схемы производственно-отопительной котельной, выбора основного и вспомогательного оборудования, расчета высоты дымовой трубы.

Табл. 8. Ил. 19. Библиогр.: 18 назв.

ГОУ «СибАДИ», 2010

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение..............................................................................................................

4

1. Основные положения теплоснабжения потребителей. ...........................

6

1.1.Основные виды и системы потребления тепла ......................................

6

1.2.Системы тепловых сетей и схемы присоединения

 

к ним потребителей тепла..............................................................................

8

2. Тепловые схемы котельных установок ...................................................

12

2.1.Классификация котельных ......................................................................

12

2.2.Тепловые нагрузки...................................................................................

13

2.3.Общие сведения о тепловых схемах котельных ....................................

18

2.4.Тепловые схемы с водогрейными котлами.............................................

19

2.5.Тепловые схемы для паровых и пароводогрейных котельных..............

28

2.6.Пример расчета тепловой схемы котельной ..........................................

37

2.6.1. Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ) ..............

39

2.6.2. Расчет сепаратора непрерывной продувки ..................................

40

2.6.3. Расчет расхода химически очищенной воды ...............................

41

2.6.4. Расчет конденсатного бака............................................................

42

2.6.5. Расчет водоподогревательных установок ...................................

42

2.6.6. Расчет деаэратора..........................................................................

45

2.6.7. Выбор типа котлоагрегатов и их количества...............................

47

3. Топливо и его использование в котельных.............................................

48

3.1.Виды топлива, сжигаемого в котельных в настоящее время

 

и в перспективе. Основные виды топлива для крупных

 

центральных котельных.................................................................................

48

3.2.Расчеты процесса горения топлива.........................................................

49

3.3.Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода

 

топлива............................................................................................................

52

3.4.Тепловой расчет экономайзера................................................................

53

3.5.Расчет высоты дымовой трубы................................................................

57

3.6.Определение стоимости израсходованного топлива

 

одним котельным агрегатом .........................................................................

63

Библиографический список................................................................................

64

Приложение 1......................................................................................................

65

Приложение 2.........................................................................................................

73

4

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика является ведущей отраслью народного хозяйства. Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, быт потребляют электрическую и тепловую энергию.

Развитие промышленной энергетики РФ идет по пути централизации как потребителей энергии (тепловой и электрической), так и энергоисточников тепловых электростанций, промышленных котельных.

При этом роль крупных центральных промышленноотопительных котельных в системах теплоснабжения наряду с тепловыми электрическими станциями непрерывно возрастает. В перспективе им также будет принадлежать ведущее место в балансе теплоснабжения промышленности и жилых массивов.

В связи с этим вопросы проектирования центральных теплоисточников, рационализация и систематизация технических решений в этой области, обеспечивающих высокие экономические показатели проектируемых установок, приобретает повышенную значимость.

Настоящее учебное пособие преследует цель углубленного изучения студентами основных принципов составления и расчета тепловых схем производственно-отопительных котельных и отдельных их узлов, а также выбора размеров дымовой трубы с целью уменьшения выброса вредных веществ в окружающую атмосферу.

5

Обозначения, принятые в тепловых схемах

 

 

паровой котел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

слив в канализацию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выхлоп в атмосферу

 

 

деаэратор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОУ

 

 

атмосферного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

типа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пар давлением до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 бар

 

 

теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пар давлением до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5 бар

 

 

химводоочистка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода питательная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода сырая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

конденсатный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода химочищен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ная

 

 

бак

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расширитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода продувочная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода в подающей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линии

 

 

продувки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода в обратной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линии

 

 

конденсатоот-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода на слив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водчик

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соединение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водяной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трубопроводов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непересекающиеся

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

насос

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трубопроводы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

1.1.Основные виды и системы потребления тепла

Внашей стране происходит непрерывный рост промышленного производства, осуществляется широкое жилищное строительство, развивается сельское хозяйство. В РФ на долю тепла приходится

примерно 70 80% всей расходуемой энергии как в настоящее время, так и в перспективе ближайших лет [1].

Основным способом получения тепла является сжигание топлива в котлах. Другие способы превращение электроэнергии в тепло, использование солнечной энергии, теплогеотермальных источников, а также атомной энергии пока играют незначительную роль в энергетическом балансе РФ. Кроме того, не менее 80% всей электроэнергии в этом балансе вырабатывается на тепловых электрических станциях. При этом в электроэнергию переходит в лучшем случае 35 40% от всего тепла, выделившегося при сжигании топлива, а остальное тепло бесполезно теряется с охлаждающей водой, дымовыми или выхлопными газами и т.п., в связи с чем появляется возможность хотя бы частичного покрытия потребности в тепле за счет тепла, теряемого на электростанциях.

Такой метод теплоснабжения, основанный на комбинированной выработке тепловой и электрической энергии электростанциями специального типа, носит название теплофикации. Теплофикация является принципиально наиболее эффективным с точки зрения использования тепла методом теплоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. Однако по ряду причин наряду с ней применяются также другие методы теплоснабжения, области применения которых определяются в основном масштабами выработки и назначением расходуемого тепла.

Разнообразные процессы, связанные с потреблением тепла, можно отнести к двум основные категориям:

а) потребление тепла для коммунально-бытовых нужд, т.е. для обеспечения комфортных условий труда и быта в жилых, общественных и производственных помещениях;

б) потребление тепла для технологических нужд, т.е. для обеспечения выпуска промышленной или сельскохозяйственной продукции заданного качества.

7

Рис. 1.1. Изменение суммарного потребления тепла в стране Q и доля тепла, производимого на теплоэлектроцентралях QТЭЦ

Первая категория в масштабе народного хозяйства РФ является преобладающей. По литературным данным [1], на долю коммуналь- но-бытовых нужд В настоящее время приходится около 70%, а на долю технологических нужд только около 30% всего теплового потребления страны.

Рост суммарного потребления тепла иллюстрируется кривой Q (рис. 1.1), показывающей, что в каждом пятилетии имеет место по сравнению с предыдущим увеличение потребления тепла в 1,3 1,6 раза [2].

На рис. 1.1 приведена вторая

Q, %

 

QТЭЦ

Q

линия QТЭЦ, иллюстрирующая долю

600

ТЭЦ

100

 

теплоэлектроцентралей в удовлетво-

500

80

 

рении обшей потребности в тепле.

400

от

60

 

тепла

QТЭЦ

Она исчисляется величиной 30 40%

300

40

с постепенным ее увеличением.

200

Доля

20

 

Изложенное свидетельствует о

100

0

 

 

 

значительной актуальности вопроса

 

 

1950

1960 1970 1980

выбора рационального направления теплоснабжения. При этом необходимо помнить, что три четверти потребления тепла покрывается за счет печей и мелких котельных. Из-

вестно, что КПД печей находится на уровне 20 25%, а мелких котельных на уровне ~ 50%, поэтому повышение КПД местных источников тепла на 1% может дать ежегодно экономию условного топлива примерно 2 млн т, что существенно для районов страны без собственных запасов топлива.

Если же учесть более высокие темпы роста потребления тепла жилищно-коммунальным сектором по сравнению с увеличением потребностей промышленности, то необходимость быстрого и рационального решения данной задачи станет еще более актуальной.

Обеспечение возрастающих потребностей в тепле может идти двумя путями: наиболее экономичным по расходу топлива методом теплофикации и теплоснабжением от котельных разных типов.

При низких (50 100 МВт) тепловых нагрузках сооружение теплоэлектроцентралей с установкой на них паровых турбин и энергетических котельных агрегатов со вспомогательным оборудованием в настоящее время экономически не может быть оправдано.

8

Одним из путей рационального теплоснабжения районов с низкими тепловыми нагрузками является сооружение крупных центральных производственных котельных с паровыми и водогрейными котлами и отопительных с водогрейными котлами производительностью для европейской части страны до 150 МВт, а за ее пределами до 300

МВт [3].

Такое разделение связано с тем, что в европейской части стоимость топлива существенно выше, чем в других районах страны. Подобные котельные обычно размешают в центре тепловых нагрузок, иногда среди массива жилых домов, вследствие чего для выполнения правил санитарно-гигиенического надзора за состоянием воздушного бассейна топливом для них должны быть природный газ, малосернистый мазут или высококачественные сорта твердого топлива.

Исходя из этих предпосылок и наличия в стране большого числа производственно-отопительных и отопительных котельных, в настоящее время осуществляются перевод имеющихся котельных на природный газ и мазут, строительство укрупненных и ликвидация мелких котельных, в первую в очередь на твердом топливе.

Наряду с этим в крупных городах на теплоэлектроцентралях для покрытия пиковых тепловых нагрузок устанавливают водогрейные котлы теплопроизводительностью 100 и 180 МВт. Это позволяет не только обеспечить теплом потребителей, но и уменьшить его себестоимость за счет снижения расходов топлива, уменьшения численности персонала, эксплуатационных и некоторых других затрат [4].

Изложенное выше показывает, что использование производст- венно-отопительных и отопительных котельных сохранится на достаточно длительный срок и для осуществления рационального теплоснабжения необходимо максимальное укрупнение котельных всех типов и оснащение их современными котлоагрегатами большой единичной производительности.

1.2.Системы тепловых сетей и схемы присоединения

кним потребителей тепла

Тепловые сети необходимое звено системы централизованного теплоснабжения, связывающее источники теплоснабжения (ТЗЦ, местные котельные) с местными системами потребления тепла. Отпуск тепла из тепловых сетей в местные системы потребления тепла осу-

9

ществляется посредством специальных устройств: узлов присоединения, тепловых пунктов, тепловых центров, абонентских вводов и т.п.

Тепловые сети различается по виду применяемого в них теплоносителя на водяные и паровые. В водяных сетях движется горячая вода с начальной температурой от 60 до 150 °С . В перспективе возможно применение более высоких температур в сетях, порядка 180 200 °С [5]. В паровые сети поступает насыщенный или перегретый водяной пар при давлениях, как правило, от 3 до 16 бар и температурах соответственно от 120 до 300 °С.

Использование воды и водяного пара в качестве теплоносителя в тепловых сетях объясняется следующими основными преимуществами [5]:

1)общедоступностью воды;

2)большой теплоемкостью, вследствие которой сокращается расход теплоносителя на единицу транспортируемого тепла и сводится к минимуму снижение его температуры за счет тепловых потерь;

3)химической устойчивостью воды и водяного пара при низких

исредних температурах.

Наряду с преимуществами вода и водяной пар как теплоносители обладают также некоторыми недостатками. В частности, вода мало пригодна для транспорта тепла при средних и тем более высоких температурах, примерно от 250 °С и выше, так как во избежание ее вскипания транспорт такой воды может осуществляться только при высоких давлениях. То же относится и к насыщенному или слабо перегретому пару. При большом перегреве и низких давлениях водяной пар по свойствам приближается к газу, поэтому становится малопригодным в качестве теплоносителя.

Помимо вида теплоносителя, тепловые сети различаются по направлению потоков теплоносителя на открытые и закрытые. Наиболее просты по схеме открытые сети, в которых теплоноситель подается от источника тепла по тепловым сетям в местные системы потребления тепла и после использования в этих системах не возвращается обратно к источнику теплоснабжения. Такие сети обычно выполняются однотрубными, хотя возможна их прокладка из нескольких труб, но с движением теплоносителя только в одном направлении от источника теплоснабжения к тепловому потребителю. Прокладка нескольких труб параллельно по общей трассе может потребоваться в случае отпуска от одного источника либо пара различных начальных давлений,

10

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]