УМКД Теплотехника / 09-Курсовая работа

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный технологический университет

ТЕПЛОТЕХНИКА

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к выполнению курсовой работы по курсу «Теплотехника» для студентов всех специальностей заочного обучения

Красноярск, 2011

Теплотехника: Методическое пособие к выполнению курсовой работы по курсу «Теплотехника» для студентов заочного обучения всех специальностей

Составители: Толкачева Н.П. Толкачев В.Я.

Одобрено и рекомендовано к печати редакционно-издательским советом СибГТУ

Рецензент: доцент В.В. Силин (методический совет СибГТУ) Зав. каф. «Промтеплоэнергетики» КГТУ к.т.н., доцент В.А. Жуйков

ВВЕДЕНИЕ

Теплотехника – общетехническая дисциплина, изучающая способы по- лучения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принци- пы действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов, тепло- вых и холодильных машин, аппаратов и устройств.

Инженеры деревообрабатывающей промышленности в своей практиче- ской деятельности имеют дело с различными тепловыми процессами и с их конструктивным оформлением в виде теплотехнического оборудования, встро- енного в технологические процессы. Поэтому они должны уметь грамотно и эффективно использовать тепловое оборудование, руководить эксплуатацией энерготехнологических систем производства, заниматься выявлением и исполь- зованием вторичных энергоресурсов, активно участвовать в экономии топлив- но-энергетических ресурсов на предприятии. Для этого необходимо хорошо разбираться в тепловых процессах, конструкциях теплоэнергетических устано- вок и способах экономного использования энергетических ресурсов в условиях предприятия.

Основная цель выполняемой курсовой работы по дисциплине "Тепло- техника и теплоснабжение промышленных предприятий отрасли" – дать необ- ходимую теплотехническую подготовку будущему инженеру. Выполнив рабо- ту, студенты должны знать основные технологические процессы и оборудова- ние потребителей теплоты предприятий отрасли, уметь определять расходы те- плоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Курсовая работа выполняется студентами заочного обучения по специ- альности 26 02 00 в пятом семестре, студентами специальности 33 01 00 днев- ного обучения в четвертом семестре. Объем пояснительной записки составляет около 30 страниц. Графической частью работы является принципиальная теп- ловая схема котельной установки, составленная с учетом тепловых нагрузок предприятия по варианту задания.

4

1 СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБ0ТЫ

1.1 Производство тепловой энергии

Деревообрабатывающая промышленность – одна из наиболее энергоем- ких отраслей народного хозяйства. Удовлетворение потребностей отрасли в те- пловой и электрической энергии осуществляется в основном на теплоэлектро- централях (ТЭЦ). Возможен вариант, когда недостающую электрическую энер- гию ДОК (деревообрабатывающий комбинат) получает из районной энергосис- темы (РЭC). Выработку тепловой энергии при этом осуществляет его ТЭЦ, промышленные или промышленно-отопительные котельные.

Технологическая схема получения тепловой и электрической энергии на ТЭЦ показана на рисунке 1.1. Твердое топливо по железной дороге в специаль- ных полувагонах поставляется на ДОК. Вагон подается в разгрузочное устрой- ство – вагоноопрокидыватель 1, где содержащийся в нем уголь высыпается в приемный бункер 2, из которого ленточными транспортерами 3 подается через дробильное устройство 5 в бункеры 6 котельной или на резервный склад 4. Этими же транспортерами осуществляется подача угля с резервного склада в бункеры котельной.

В зимнее время вагоны со смерзшимся углем перед разгрузкой подаются на размораживание в специальный сарай. Весь топливный тракт, включая ав- томатические весы для определения расхода топлива, устройства для дробле- ния и сортировки, а также установки для удаления металлических частей, назы- вают топливным хозяйством ТЭЦ. Размол дробленого угля осуществляется в мельнице 7, из которой угольная пыль вдувается через горелки в топку котло- агрегата. Предварительно подогретый в воздухоподогревателе 8 воздух, нагне- таемый дутьевым вентилятором 9, подается частично в мельницу (первичный воздух), частично – непосредственно к горелкам (вторичный воздух).

Для розжига котлоагрегата ТЭЦ, а в ряде случаев и как основное топли- во, используют также мазут или газ. Мазут поставляют в железнодорожных цистернах 10, в которых он перед сливом разогревается паром. Разогретый ма- зут сливается по лотку 11 в приемный резервуар 12, из которого перекачиваю- щим насосом 13 подается в основные резервуары 14. Насосом первого подъема 15 мазут прокачивается через паровые подогреватели 16, а затем насосом вто- рого подъема 17 подается к мазутным форсункам.

Газовое хозяйство ТЭЦ включает в себя подводящие газопроводы и га- зорегуляторную станцию 18. На газорегуляторных станциях давление газа с давления в магистральном газопроводе снижается до давления в газопроводах котельного отделения (до 600-800 Па). При использовании липкого или газооб- разного топлива топливное хозяйство ТЭЦ значительно упрощается. Отпадает необходимость в системах золоулавливания и шлакоудаления. В любом случае принято, что один из видов топлива является основным, а второй резервным.

5

Основная масса золы сожженного в котлоагрегате 19 твердого топлива вытекает в виде жидкого шлака через летку пода топки. Часть золы уносится из топки продуктами сгорания, определенный процент ее затем улавливается в зо- лоуловителе 20 и собирается в бункерах летучей золы. Шлак и летучая зола по- ступают в самотечные каналы гидрозолоудаления 21, из которых гидрозолош- лаковая смесь багерным насосом 22 транспортируется в золоотвалы. Счищен- ные от летучей золы продукты сгорания дымососом 23 подаются в дымовую трубу 24 и выбрасываются в атмосферу. Насыщенный пар из барабана 25 кот- лоагрегата 19 поступает в пароперегреватель 26, в котором за счет тепла про- дуктов сгорания температура его повышается значительно выше температуры насыщения (кипения). Острый пар после пароперегревателя поступает к турби- нам 27. На ТЭЦ ДОКа широко используются турбины с противодавлением и конденсационные турбины с производственным и теплофикационным отбора- ми пара. Сработанный в турбинах до определенных параметров пар направля- ется теплопотребителям технологического процесса 28, на сетевые подогрева- тели 29 теплофикационной системы (на отопление и горячее водоснабжение), на установки системы регенеративного подогрева питательной воды (подогре- ватель низкого давления 30, деаэратор 31, подогреватель высокого давления 32) и в конденсатор 33.

Рисунок 1.1 – Технологическая схема получения тепловой и электриче- ской энергии на ТЭЦ

Конденсат от тепловых потребителей, из конденсатора, ПНД и ПВД по- ступает в деаэратор 31, в котором за счет тепла подаваемого из турбины пара нагревается до температуры кипения, освобождаясь при этом от агрессивных в коррозийном отношении газов – кислорода и двуокиси углерода.

Деаэрированная вода из аккумуляторного бака деаэратора питательным насосом подается через подогреватель высокого давления 32 в водяной эконо- майзер 34. В экономайзере питательная вода нагревается до расчетной темпера-

6

туры за счет тепла уходящих продуктов сгорания топлива и поступает в котло- агрегат 19, таким образом замыкается пароводяной тракт ТЭЦ.

Для обеспечения непрерывной работы пароводяного тракта необходимы система приготовления и подачи добавочной воды для восполнения потерь конденсата и система технического водоснабжения ТЭЦ для подачи охлаж- дающей воды в конденсатор турбины. Добавочная вода может быть получена путем химической очистки сырой воды, осуществляемой в специальных ионо- обменных фильтрах химводоочистки 35. Из бака обессоленной воды 35 доба- вочная вода отводится в конденсатор турбины, откуда вместе с конденсатом конденсатора конденсационным насосом 37 подается в деаэратор 31. Охлаж- дающая вода прокачивается через конденсатор циркуляционным насосом 38, а затем или сбрасывается в естественный водоем 39 или в башенный охладитель (градирню), где за счет испарения с поверхности охлаждается настолько, на- сколько она прогрелась в конденсаторе.

Электрические генераторы 40, 41, вращаемые паровыми турбинами, вы- рабатывают переменный электрический ток в количестве, достаточном для по- крытия технологических, бытовых и осветительных нагрузок ДОКа.

Таким образом, представленная выше технологическая схема получения тепловой и электрической энергии составляет сложный комплекс взаимосвя- занных трактов и систем: топливный тракт (топливное хозяйство ТЭЦ); газо- воздушный тракт; система золошлакоудаления; пароводяной тракт; электриче- ская часть; система приготовления добавочной воды; система технического во- доснабжения.

Из перечисленных трактов и систем для будущих инженеров деревооб- работчиков, широко использующих в технологических процессах водяной пар, наибольший интерес представляет пароводяной тракт технологической схемы получения теплоты и электроэнергии на ТЭЦ ДОКа. В курсовой работе студен- там предлагается выполнить расчет принципиальной тепловой схемы промыш- ленно-отопительной котельной.

1.2 Назначение принципиальной тепловой схемы

Под принципиальной тепловой схемой понимают условное изображение расположения и связи агрегатов и аппаратов котельной, участвующих в техно- логическом процессе выработки пара и горячей воды. Принципиальная тепло- вая схема составляется и рассчитывается по определенной методике, подробно излагаемой в теоретическом курсе. В процессе составления принципиальной тепловой схемы решаются следующие основные задачи:

-выбор вида и параметров теплоносителя, определение оптимальной схемы отпуска теплоты внешним тепловым потребителям (технологический процесс ДОКа, отопление и вентиляция производственных и жилых помеще- ний, горячее водоснабжение);

-обеспечение регенеративного подогрева питательной воды до номи- нальной температуры, рекомендуемой заводом-изготовителем котлоагрегата;

7

- восполнение потери конденсата в основном цикле и во вспомогатель- ных установках.

Всилу решающей роли нагрузок, которая должна покрывать проекти- руемая котельная, расчет ее принципиальной тепловой схемы необходимо на- чинать с их определения. Расчетные тепловые нагрузки котельной определяют- ся для трех характерных режимов. Такими режимами являются: максимальный зимний, соответствующий расчетной зимней температуре наружного воздуха; среднеотопительный, определяемый при средней температуре наружного воз- духа за отопительный период, и летний, характеризующийся расходом тепла только на технологические нужды и горячее водоснабжение.

При выполнении курсовой работы необходимо определить только мак- симальные зимние тепловые нагрузки котельной.

Вырабатываемая котельной тепловая энергия расходуется:

а) выполнение производственных и технологических процессов; б) отопление и вентиляцию производственных помещений; в) бытовые нужды (горячее водоснабжение);

При разработке теплоснабжающей котельной имеется в виду вновь про- ектируемое комплексное предприятие, в котором производственные объекты расположены концентрированно, обеспечивается современный уровень комму- нального и культурного обслуживания.

Всоответствии с индивидуальным заданием студенты составляют пояс- нительную записку, расположив материал в такой последовательности:

1. Титульный лист

2. Задание на проектирование

3. Содержание

4. Введение

5. Основная часть работы

6. Заключение

7. Список использованных источников

8. Приложение.

8

2 ЗАДАНИЕ ПО РАСЧЕТУ ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ, ВЫБОР ТО-

ПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Определить производительность (мощность) производственно- отопительной котельной предприятия, выбрать количество и тип котлоагрега- тов. Рассчитать часовой расход топлива, выбрать топочное устройство, опреде- лить его размеры, подобрать стандартную колосниковую решетку, газовую го- релку или мазутную форсунку. Графическая часть курсовой работы состоит из одного листа форматом А4 (ГОСТ 3.4.205-01). Нужно привести схему тепло- снабжения предприятия и дать краткое ее описание.

Принципиальная тепловая схема котельной представлена на рисунке 2.1. Задано:

1.По технологическим потребителям пара (таблицы 2.1 и 2.2): а) теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Р; б) возврат конденсата составляет а % от расхода пара;

в) температура, tk, ° С.

2.По отоплению и вентиляции (таблица 2.2); а) местоположение и назначение производственных зданий;

б) объем производственных Vпр и жилых и административных зданий

Vж;

в) греющий теплоноситель в сетевых подогревателях системы ото- пления и калориферах вентиляционной системы – насыщенный пар давлением Р;

г) температура горячей сетевой воды t’’ сет = 150 ° С; д) температура обратной сетевой воды t’сет = 70 ° С;

е) температура конденсата после охладителя конденсата =75° С.

3.По горячему водоснабжению (таблица 2.1):

а) температура горячей воды t2;

б) начальная температура воды tx = 5 оС;

в) греющий теплоноситель – насыщенный пар давлением Р;

4.По котельной (таблица 2.1):

а) принципиальная тепловая схема котельной (рисунок 2.1); б) расход пара на собственные нужды и утечки принять равным 6 % от расхода пара внешним потребителям;

в) вид и низшая теплота сгорания топлива Q нр ;

г) КПД котла брутто ηка;

д) температура питательной воды tпв = 100 оС.

Представленная на рисунке 2.1 принципиальная тепловая схема про- изводственно-отопительной котельной предназначена для покрытия про- изводственно-технологических нужд предприятия, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.