Курсовая работа: Разработка тепловой схемы производственно-отопительной котельной
Описание
1.ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
1.1. Разработать тепловую схему промышленно-отопительной котельной для отпуска тепловой нагрузки в виде пара и горячей воды.
1.2. Проанализировать задание и выбрать недостающие исходные данные.
1.3. Рассчитать тепловую схему котельной на характерные режимы работы.
1.4. Выбрать вспомогательное оборудование.
1.5. Спроектировать теплообменник.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2.1. Структура системы теплоснабжения:
- Тепловая нагрузка в виде пара на производство и собственные нужды котельной отпускается от парового котла.
- Производственная нагрузка потребителя – постоянная в течение года.
- Отпуск теплоты с горячей водой на СН котельной осуществляется от сетевых
- подогревателей (СП) паровой котельной по заданному температурному графику
- теплосети СН, нагрузка постоянная в течение года.
- Отпуск теплоты с горячей водой на отопление внешнему потребителю осуществляется путем нагрева сетевой воды в пиковых водогрейных котлах по температурному графику теплосети внешнего потребления.
- Система ГВС – закрытая.
2.2. Основные исходные данные для расчета по вариантам приведены в табл. 1
2.3. Состав газового топлива в соответствии с заданным месторождением и его характеристики представлен в табл. 2
3.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Уточнить состав и параметры отдельных элементов схемы по литературе.
1. Выбрать прототип схемы и основного оборудования.
2. Изобразить тепловую схему установки.
3. Определить недостающие параметры.
3.2. Построить часовой и годовой графики отопительной нагрузки внешнего потребления.
3.3. Построить температурный график теплосети на внешнее потребление.
3.4. Рассчитать тепловую схему котельной на максимально-зимний режим работы.
3.5. Рассчитать тепловую схему котельной при температуре наиболее холодного месяца. 3.6. Рассчитать тепловую схему котельной на летний режим работы.
3.7. Рассчитать годовые технико-экономические показатели котельной.
3.8. Выбрать основное и вспомогательное оборудование.
3.9. Описать энергетические характеристики одного из котлов.
3.10. Спроектировать теплообменник
4. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1. Тепловая схема котельной
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Характеристики газового топлива и его состав. 7
1.3. Определение параметров, необходимых для проектирования. 8
2.1. Основные элементы тепловых схем котельных. 12
2.2. Требования к проектированию паровых котлов и теплообменников. 13
3. РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ.. 15
3.1. Разработка тепловой схемы паровой котельной. 15
3.2. Краткое описание тепловой схемы.. 17
3.3. Температурные графики внешних потребителей. 19
3.4. Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной. 22
3.4. Проектирование теплообменника. 38
4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТГУ.. 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 48
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Промышленно-отопительные котельные занимают важное место в системах теплоснабжения промышленных предприятий и коммунально-бытовых потребителей, обеспечивая отпуск тепловой энергии в виде пара и горячей воды. Эффективность работы таких котельных в значительной степени определяется правильно разработанной тепловой схемой, которая должна обеспечивать надёжное теплоснабжение потребителей при минимальных топливно-энергетических затратах.
В условиях роста стоимости энергоресурсов, ужесточения экологических требований и необходимости повышения энергоэффективности особую актуальность приобретает рациональный выбор схемных решений и оборудования котельных установок. Оптимизация тепловых схем позволяет повысить коэффициент полезного действия котельной, снизить эксплуатационные расходы, обеспечить устойчивую работу в различных режимах и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. В связи с этим разработка и расчёт тепловой схемы промышленно-отопительной котельной являются важной инженерной задачей как при проектировании новых объектов, так и при модернизации существующих систем теплоснабжения.
Объект исследования
Объектом исследования в данной курсовой работе является промышленно-отопительная котельная, предназначенная для отпуска тепловой энергии в виде пара и горячей воды на производственные нужды, собственные нужды котельной, а также на отопление и горячее водоснабжение внешнего потребителя.
Цель работы
Целью курсовой работы является разработка и расчёт тепловой схемы промышленно-отопительной котельной с учётом заданных тепловых нагрузок и режимов работы, а также выбор рационального состава основного и вспомогательного оборудования для обеспечения надёжного, экономичного и эффективного теплоснабжения потребителей.
Задачи:
1. Разработать тепловую схему паровой котельной для отпуска тепловой нагрузки в виде пара и горячей воды.
2. Проанализировать задание и выбрать недостающие исходные данные.
3. Рассчитать тепловую схему котельной на характерные режимы работы.
4. Выбрать вспомогательное оборудование.
5. Спроектировать теплообменник.
6. Рассчитать технико-экономические показатели ТГУ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1 Характеристики газового топлива и его состав
Основным топливом, используемым в системе теплоснабжения, является природный газ, добываемый на месторождении №5. Природный газ представляет собой смесь углеводородов, состоящую преимущественно из метана (CH₄), с незначительным содержанием других газов.
Объёмный состав газа представлен в таблице 1:
Таблица 1 – Объемный состав природного газа.
№ газ. месторождения | Объемный состав газа, % | Теплота сгорания | |||||||
CH₄ | С₂H₆ | С₃H₈ | С₄H₁₀ | С₅H₁₂ и более тяжёлые | N₂ | CO₂ | H₂S | Qнр, МДж/м³ | |
5 | 94 | 2,8 | 0,4 | 0,3 | 0,1 | 2 | 0,4 | - | 36,26 |
1.2 Параметры, влияющие на расчёт:
- Состав газа. Высокая доля метана в составе обеспечивает стабильную теплоту сгорания и минимизацию образования побочных продуктов горения, что снижает затраты на очистку дымовых газов.
- Отсутствие H₂S. Отсутствие сероводорода в составе топлива позволяет избежать проблем, связанных коррозионным воздействием и загрязнением окружающей среды.
- Теплота сгорания. Высокое значение теплотворной способности уменьшает необходимый объём газа для обеспечения заданной тепловой мощности, что снижает эксплуатационные расходы.
Данные характеристики делают природный газ оптимальным видом топлива для парового котла, обеспечивая его высокую энергоэффективность, экологичность и минимизацию эксплуатационных затрат. Эти параметры используются для дальнейших теплотехнических расчётов и определения экономической эффективности работы котельной.
1.3. Определение параметров, необходимых для проектирования
Проектирование тепловой схемы котельной требует точного определения ключевых параметров, таких как температурные режимы, расход пара и воды, а также тепловая нагрузка на систему. На основании предоставленных исходных данных и дополнительных допущений были проанализированы и уточнены параметры, необходимые для дальнейших расчетов и проектирования.
Исходные данные для проектирования производственно-отопительной котельной представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Исходные данные для проектирования.
№ п/п | Наименование показателя | Обозначение, ед. измерения | Значение |
1 | Регион | г.Омск | |
2 | Расход пара на производство | Dп, кг/с | 20 |
3 | Давление производственного пара | Pп, МПа | 0,7 |
4 | Отопительная нагрузка внешних потребителей | QT, МВт | 90 |
5 | Температурный график теплосети на внешнее потребление | tпс / tос, °C | 125/70 |
6 | Доля ГВС (от QT) | % | 14 |
7 | Возврат конденсата с производства | % | 75 |
8 | Температура возвращаемого конденсата | tвк, °C | 85 |
9 | Давление пара в деаэраторе питательной воды | рДА, МПа | 0,12 |
8 | Температура возвращаемого конденсата | t_к, °C | 90 |
9 | Температура исходной (сырой) воды на ХВО | t_св, °C | 7 |
10 | Теплообменник для проектирования | Сетевой подогреватель | |
11 | Расход теплоты на отопление СН | QT, МВт | 7 |
12 | Температурный график теплосети СН | tпс / tос, °C | 100/50 |
Так же в таблице 3 представлены принятые параметры, необходимые для дальнейших расчетов и проектирования
Таблица 3 – Дополнительные принятые параметры.
№ п/п | Наименование показателя | Обозначение, ед. измерения | Значение |
1 | Температура воды на ХВО | tхво, °C | 30 |
2 | Относительный расход продувочной воды из барабана парового котла | βпр, % | 3 |
3 | Внутренние потери (утечки) рабочего тела в паро-водяном контуре | βут, % от расхода питательной воды | 3 |
4 | КПД парового котла | ηк | 0,92 |
5 | КПД насосов | ηн | 0,85 |
6 | Потери теплоты при рассеивании тепловой энергии в теплообменниках | βт, % | 3 |
7 | Потери давления в паропроводах котельной | ΔP, % от давления на входе | 6 |
8 | Расход воды на подпитку теплосети (от расхода СВ) | β_пт, % | 5 |
9 | Средняя изобарная теплоёмкость воды | cₚ, кДж/(кг·К) | 4,19 |
10 | Температура исходной воды | tисх, °C | 5 |
Таблица 4 – Среднемесячные температуры для г.Омска:
№ | Название месяца | Температура наружного воздуха, °С |
1 | Январь | -19,2 |
2 | Февраль | -17,8 |
3 | Март | -11,8 |
4 | Апрель | +1,3 |
5 | Май | +10,7 |
6 | Июнь | +16,6 |
7 | Июль | +19,4 |
8 | Август | +17,0 |
9 | Сентябрь | +10,4 |
10 | Октябрь | +1,4 |
11 | Ноябрь | -8,9 |
12 | Декабрь | -16,5 |
На основании анализа и заданных допущений параметры, необходимые для проектирования, уточнены. Эти данные будут использоваться при разработке тепловой схемы, расчете тепловых балансов и подборе оборудования, чтобы обеспечить стабильную и эффективную работу котельной.
ТПУ
all_at_700
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
