Проект теплогенерирующей установки

Т.к. карбонатная жесткость исходной воды равна 6,0 мг⋅экв/л, ток установке принимается обработка воды по схеме двухступенчатого Na-катионирования.Схема двухступенчатой натрий-катионовой установки (рис.5)1 - Фильтр первой ступени. 2 - Фильтр второй ступени. 3 - Центробежный насос. 4 – Теплообменник. 5 – Резервуар бункер. 6 – Мерник соли. 7 – Водоструйный эжектор. 8 – Промывочный бак. 9 - Промывочный насос. 10 – Бак. 11 – Водоструйный насос.Подбор оборудования водоподготовительной установки:Рассчитываем фильтры:Общее количество фильтров принимаем равное 4, из которых 2 фильтра первой ступени, один второй ступени и один резервный фильтр для обеих ступеней.В качестве катиона используем сульфоуголь с обменной способностью Число регенераций каждого фильтра не должно превышать 3 раз в сутки. Высота загрузки сульфоугля2 метра.Скорость фильтрации в первой ступени не должна превышать 12 м/час.Диаметр фильтров 1-ой ступени: Берём фильтр №7d1=860 ммУточняем скорость фильтрации по выбранному диаметру фильтров первой ступени:Скорость фильтрации во второй ступени не должна превышать 20 м/час.Диаметр фильтров 2-ой ступени: Берём фильтр №6d2=720 ммУточняем скорость фильтрации по выбранному диаметру фильтров второй ступени:После прохождения через фильтры I ступени вода практически снижает свою жесткость до 0,2-0,1 , поэтому общее количество солей жесткости, поглощаемое в фильтрах I ступени, составит:Объем сульфоугля в каждом фильтре первой ступени: Частота регенераций фильтров I ступени за сутки: ,каждого фильтра в отдельности Межрегенерационный период равен Жесткость воды, поступающей в фильтр второй ступени , а ее содержание на выходе из фильтра считают равным нулю, следовательно, количество солей жесткости, поглощаемое в фильтре II ступени:Число регенераций фильтра второй ступени:Межрегенерационный период: Расход соли, необходимый для одной регенерации сульфоугля в одном фильтре 1-ой и 2-ой ступени: Расход технической соли в сутки: Расход технической соли в месяц: Объём резервуара для мокрого хранения соли: Устанавливаем железобетонный резервуар емкостью м3. Ёмкость мерника раствора соли на одну регенерацию (при 26% растворе соли): Принимаем мерник высотой 2 м, и диаметром 0,4 м.6.Предварительный подбор дымососов и дутьевых вентиляторовПодбор дутьевого вентилятора:Количество воздуха, на которое рассчитывается дутьевое устройство, определяют по уравнению:; м3/чгде 1,1- значение коэффициента учитывающего утечку воздуха через неплотности воздуховодов;-значение коэффициента избытка воздуха в топке;- максимальный расход топлива в м3/ч- количество воздуха, необходимое для сжигания1 м3 топлива при 00 и 760 мм.рт.ст., в м3/чb - барометрическое давление в мм.рт.ст. в районе расположения котельной;- температура подаваемого воздуха в градусахЗначение мало, поэтому поправка в большинстве случаев несущественная. м3/чПодбор дымососа осуществляется по формулам: Определение сечений воздуховодов:Площадь сечения равна Определение объемного расчетного расхода:=···= - температура наружного воздуха, принимается равной 30°СДля данного расхода допустимая скорость равна =10 м/с.Площадь сечения равна Определение сечений газоходов:С целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость равна =12 м/с.Участок котел - экономайзер:Определение объемного расчетного расхода:=··=Участок экономайзер - дымосос:Определение объемного расчетного расхода:=··=Участок дымосос - сборный коллектор:Определение объемного расчетного расхода:=··=Участок сборный коллектор - дымовая труба:Определение объемного расчетного расхода:=··= Аэродинамическое сопротивление складывается из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.Потери напора на трение при квадратичном течении потока:=1,22 Пагде λ – коэффициент гидравлического трения, зависящий от шероховатости стенок и характера течения, для бетона λ =0,05, для металла λ =0,02;l – длина, м;– эквивалентный диаметр, м (); – плотностьпотока, кг/м3 (); - средняя скорость, м/с.Потери напора (Па) в местных сопротивленияхгде ζ – коэффициент местного сопротивления.Коэффициенты местного сопротивления для чугунного экономайзераВТИ ζ = 0,5⋅=0,5*4=2, где – число рядов труб в экономайзере.7. КОМПОНОВКА ГЛАВНОГО КОРПУСА ТГУБыла запроектирована котельная закрытого типа, выбор такого типа определяется расчетной температурой, которая для г. Владивостока равная -24оС.Один торец здания является постоянным, а второй свободным, т.е. при необходимости увеличения мощностей здание можно расширить. Со стороны постоянного торца здания расположены административно-бытовые помещения. За ними в сторону свободного торца находится общий зал, в котором расположены: система ХВО, деаэратор и группа сетевых, подпиточных и рециркуляционных насосов.Дальше расположены три водогрейных котлов КВ–ТС–30−150 с экономайзерами, вентиляторами и дымососами. В общем зале также расположен деаэратор установленный на высоте 10,25 м; теплообменники для подогрева холодной воды поступающей на ХВО.Согласно СНиП 11-35-76 “Котельные установки” между котлами, технологическим оборудованием и стенами здания устроены проходы необходимой ширины.8. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта8.1.Расчетная аксонометрическая схема газовоздушного трактаРисунок 8.1 - Схема газовоздушного тракта8.2. Определение сечений воздуховодов и газоходов.Определение сечений воздуховодов:Определение объемного расчетного расхода:V=B0·V0··(273+)/273V=6814/3600·5,368·1,3·(273+30)/273=14,7 м3/с - температура наружного воздуха, принимается равной 30°СДля данного расхода допустимая скорость равна =11 м/с. Площадь сечения равна =14,7/11=1,336 м2, x=1,15×1,15 м.Определение сечений газоходов:Участок котел - экономайзер:Определение объемного расчетного расхода:=··(273+)/273=6814/3600·9,52·(273+390)/273=43,76 м3/сС целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость равна =12 м/с. Площадь сечения равна =43,76/12=3,65 м2, x=1,9×1,9м.Участок экономайзер - дымосос:Определение объемного расчетного расхода:=··(273+)/273=6814/3600·9,848·(273+140)/273=28,2 м3/сС целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость равна =12 м/с. Площадь сечения равна =28,2/12=2,35 м2, x=1,53×1,53 м.Участок дымосос - сборный коллектор:Определение объемного расчетного расхода:=··(273+)/273=6814/3600·9,848·(273+140)/273=28,2 м3/сС целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость равна =12 м/с. Площадь сечения равна =28,2/12=2,35 м2, x=1,53×1,53 м.Участок сборный коллектор - дымовая труба:Определение объемного расчетного расхода:=3···(273+)/273=3·6814/3600·9,848·(273+140)/273=84,6 м3/сС целью предотвращения загрязнения внутренних стенок газоходов, допустимая скорость равна =12 м/с. Площадь сечения равна =84,6/12=7,05 м2, ×=2,65x2,65 м.8.3. Аэродинамический расчет котла, экономайзера, воздуховодов и газоходов.Таблица 8.1 - Аэродинамический расчетНаименованиевеличиныОбозначенияРасчетные формулыРезультатСопротивление первого газоходаОтносительный продольный шаг труб, ммS1/dПо конструктивным и расчетным данным2,3Относительный поперечный шаг труб, ммS2/d1,4Средняя скорость газов в газоходе, м/секωсрПо тепловому расчету12,85Средняя температура газов, °СTср650Число рядов труб в глубину пучка по ходу газовZ1—19Значение коэффициента сопротивления одного ряда коридорного пучкаζ0ζ0 = cs∙Re-0,270,1002Значение коэффициента сопротивления всего пучкаζкζк = ζ0∙z11,9038Плотность газа при средней температуре, кг/м³ρсрρ∙273/(273 + )0,31Динамическое давление при средней скорости и средней плотности, мм вод.ст.—ωср²∙ρср/2g2,60Сопротивление пучка труб первого газохода, мм вод.ст.∆hпучζк∙ωср²∙ρср/2g4,94Значение коэффициента сопротивления поворота под 90° в первом газоходеζ—1Сопротивление двух поворотов первого газохода, мм вод.ст.∆hповζ∙ωср²∙ρср/2g2,60Сопротивление первого газохода, мм вод.ст.∆h1∆hпуч + ∆hпов7,54Сопротивление второго газоходаСредняя скорость газов в газоходе, м/секωсрПо тепловому расчету9,49Средняя температура газов, °Сtср400Число рядов труб в глубину пучка по ходу газовz2—19Значение коэффициента сопротивления одного ряда коридорного пучкаζ0ζ0 = cs∙Re-0,270,107Значение коэффициента сопротивления всего пучкаζкζк = ζ0∙z12,033Плотность газа при средней температуре, кг/м³ρсрρ∙273/(273 + )0,426Динамическое давление при средней скорости и средней плотности, мм вод.ст.—ωср²∙ρср/2g1,955Сопротивление пучка труб второго газохода, мм вод.ст.∆hпучζк∙ωср²∙ρср/2g3,975Значение коэффициента сопротивления поворота под 90° во втором газоходеζ—1Сопротивление двух поворотов второго газохода, мм вод.ст.∆hповζ∙ωср²∙ρср/2g1,955Сопротивление второго газохода, , мм вод. ст.∆h2∆hпуч + ∆hпов5,93Общее сопротивление котлаСуммарное сопротивление двух газоходов в мм.вод.ст.—∆h1 + ∆h213,47Значение поправочного коэффициента, учитывающего камеру догоранияk—1,15Общее сопротивление котла мм.вод.ст.(Па) ∆hкk∙(∆h1 + ∆h2)15,5(151,97)Аэродинамический расчет воздухоподогревателяСредняя скорость газов в экономайзере, м/сПо теплотехническим характеристикам экономайзера12,5Число рядов трубПо конструктивным характеристикам экономайзера22Средняя температура газов, 0СПо теплотехническим характеристикам экономайзера265Плотность газов при средней температуре, кг/м3·273/(273+)0,53Коэффициент сопротивления0,5·11Сопротивление воздухоподогревателя, ПаΔ·2·/2455,47Определение сопротивлений газовоздушного тракта.Сопротивление газового тракта рассчитывается по формуле:=40 Па Сопротивление топки=152 Па Сопротивление котла=455 Па Сопротивление воздухоподогревателяСопротивление дымовой трубы рассчитывается по формуле,где - потери давления в дымовой трубе- потери давления на выходе из трубы=0,05 – коэффициент шероховатости для кирпичных и бетонных трубi=0,02 – уклон трубы во внутр. образующейСуммарное сопротивление дымовой трубы: =24,4+45,5=69,9 ПаУчасток экономайзер-дымосос.Требуемая площадь живого сечения газохода: F=2,35 м2Секундный расход дымовых газов: V=28,2 м3/сСкорость дымовых газов =12 м/сДлина газохода: L=2,3 м- коэффициент шероховатости для кирпичных труб=4·2,35/6,12=1,536, где F-площадь живого сечения, U-полный периметр сечения, омываемой протекающей средой.Участок дымосос - сборный коллекторТребуемая площадь живого сечения газохода: F=2,35 м2Секундный расход дымовых газов:V=28,2 м3/сСкорость дымовых газов =12 м/с.Длина газохода: L=4 м- коэффициент шероховатости для металлических труб=4·2,35/6,12=1,536∑Участок общий коллектор - дымовая трубаТребуемая площадь живого сечения газоходаF=7,05 м2;Секундный расход дымовых газов: V=84,6 м3/сСкорость дымовых газов =12 м/с.Длина газохода: L=5 м м∆hг =∆hк +∆hт +∆hвоз +∆hтр + ∆hуч=152+40+455+24,4+2,86+152,64+4,97+152,64+3,59+114,48=1102,58 Па8.4 Расчет выбросов загрязнения веществ и определение высоты, диаметров трубыОпределение минимальной высоты дымовой трубы производится в следующей последовательности:Определение выброса золы (г/с)где ВР - расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работащими на дымовую трубу т/час;ηзу- КПД золоуловителя, %;q4- потеря теплоты от механической неполноты горения,%.Определяется выброс SO2 (г/c) ,где ВР – расчетный часовой расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу т/час, SP –содержание серы в рабочей массе топлива,%, молекулярная масса SO2 и S.Определяется выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO2 (г/с)где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива на выход оксидов азота; поправочный коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;r - степень рециркуляции продуктов сгорания;k – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 т. сожженного топлива, определяется по формуле:где QH, Q – номинальная и действительная теплопроизводительность котла, Гкал/ч.Определяется диаметр устья дымовой трубы (м) мгде VТР – объемный расход продуктов сгорания через трубу, м3/с;wвых – скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы.Определяется предварительная минимальная высота дымовой трбы где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности;z – число дымовых труб; - разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха Co;Определяется коэффициенты f и Определяется коэффициент m в зависимости от параметра f Определяется безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра v: n=1Определяется минимальная высота дымовой трубы (м) во втором приближении, т.к. разница между Н1 и Н превышает 5 %, то необходимости делать уточняющий расчет.Второй уточняющий расчет :n=1В соответствии со СНиП II-35-76 высота трубы принимается равной Н=60 мПри высоте трубы Н определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществПересчитываем поправочные коэффициенты при Нn=1Определяем максимальную приземную концентрациюПроверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация недолжна превышать 1:8.5 Окончательный подбор дымососов и дутьевых вентиляторов.Расчетное давление дымососа определяем по формуле - Разряжение создаваемое дымовой трубой=1043,41Принимаем дымосос принятый по предварительному подбору ВДН – 10 с производительностью 13,6 ∙ 103м3/ч. Принимаем дутьевой вентилятор принятый по предварительному подбору ВДН - 13 производительностью 60 ∙ 103 м3/ч.9. РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ1 Установленная мощность котельной2 Годовой отпуск теплоты на отопление 3 Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:4 Отпуск теплоты на горячее водоснабжение:5 Годовой отпуск теплоты от котельной:6 Годовая выработка теплоты котельной:7 Число часов использования установленной мощности котельной в году:8 Удельный расход топлива на 1 отпущенный ГДж теплоты:условного:натурального:9 Годовой расход топлива в котельной:условного:натурального:10 Установленная мощность токоприемников:11 Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:12 Годовой расход сырой воды в котельной:13 Удельный расход сырой воды:При расчете себестоимости отпускаемой от котельной теплоты определяются:1 Годовые затраты на топливо2 Годовые затраты на электроэнергию:3 Годовые затраты на использованную воду:4 Годовые затраты на амортизационные отчисления:5 Годовые затраты на текущий ремонт:6 Годовые затраты на заработную плату эксплуатационного персонала котельной:7 Прочие суммарные расходы:8 Годовые эксплуатационные расходы по котельной:9 Себестоимость отпущенной теплоты:в том числе топливная составляющая:10 Рентабельность капиталовложений:11 Приведенные затраты на 1 ГДж отпущенной теплоты:СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫКаталог котлов малой производительности. Ведущий редактор Н.В. Бутина - М.; ВНИИТЭМР, 1987г. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование – Л.; «Стройиздат», 1989-280с.Роддатис К.Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. /Под ред. К.Ф. Роддатиса. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с.Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. 2-е изд. – М.; «Стройиздат», 1973-248с.Справочник по насосам/ Галустов В.С.