Проектирование котельной малой мощности
|
Содержание
Введение
1.Исходные данные для проектирования водогрейной котельной
2.Построение температурного графика отпуска тепловой энергии потребителям и графика переключения работы котлов
3.Подбор основного оборудования котельной
3.1 Подбор котлоагрегата
3.1.1 Тепловые нагрузки
3.1.2 Режим теплопотребления
3.1.3 Характеристика оборудования
3.1.4 Загрузка котлоагрегатов
3.2 Газовое оборудование. Горелочные устройства
4. Тепловой расчет контура системы отопления и вентиляции котельной
5.Тепловой расчет контура системы горячего водоснабжения котельной
6.Подбор вспомогательного оборудования котельной
Заключение
Введение
Тепловая энергия – один из основных видов энергии, используемых человеком для обеспечения необходимых условий его жизнедеятельности. Централизованное теплоснабжение промышленности и жилищно-коммунального хозяйства от котельных в настоящее время и на перспективу является, наряду с теплофикацией, одним из основных направлений развития теплоснабжения.Последнее десятилетие характеризуется техническим прогрессом в области котельных установок, освоением новых видов котельно-топочного и вспомогательного оборудования.Развитие котлостроения для котельных осуществляется в направлении создания паровых котлоагрегатов низкого давления. Совершенствование топочного оборудования направлено на создание универсального оборудования для сжигания широкой гаммы твердых топлив и высокоэкономичных газомазутных горелочных устройств. Наблюдающийся в теплоэнергетике переход на внедрение блочного оборудования и оборудования повышенной заводской готовности постепенно распространяется и на котельные централизованного теплоснабжения.К проектным решениям по котельным централизованных систем теплоснабжения предъявляются повышенные требования в части экономичности и современного технического уровня. Между тем при разработке проектов котельных многочисленными проектными организациями до сих пор встречается подход к их проектированию как к решению локальной задачи, без учета требований схем теплоснабжения по выбору источников тепла.
В данной курсовой работе запроектирована котельная малой мощности, построен температурный график отпуска тепловой энергии потребителям, подобрано основное и вспомогательное оборудование.
1. Исходные данные для проектирования водогрейной котельной
Таблица 1
№ п/п |
Показатель |
Размерность |
Значение |
1 |
Проектируемый район (город, область) |
г. Тверь |
1.1. |
Вид застройки (промзона, жилой или административный сектор) |
Адм. сектор |
1.2. |
Назначение котельной (центральная, автономная, пиковая) |
автономная |
1.3. |
Количество обслуживающего персонала |
чел |
1 |
2 |
Климатические данные * : |
2.1. |
Температура наиболее холодной пятидневки |
°С |
-29 |
2.2. |
Средняя температура воздуха за отопительный период |
°С |
-22 |
2.3. |
Расчетная летняя температура воздуха |
°С |
24,8 |
2.4. |
Продолжительность отопительного периода |
сут/год |
236 |
3. |
Расчетная тепловая нагрузка на нужды: |
3.1. |
- отопления |
Мкал/ч |
800 |
3.2. |
- горячего водоснабжения |
Мкал/ч |
500 |
3.3. |
- вентиляции |
Мкал/ч |
800 |
3.4. |
- прочие (вид нужд) |
Мкал/ч |
0 |
4. |
Система теплоснабжения: |
4.1. |
Вид (открытая или закрытая) |
закрытая |
4.2. |
Количество трубопроводов (двух - или четырехтрубная) |
четырехтрубная |
4.3. |
Вид прокладки трубопроводов (подземная -канальная или бесканальная; надземная) |
подземная
канальная
|
4.4. |
Схема присоединения системы теплоснабжения (зависимая - элеваторная или насосная; независимая) |
зависимая |
4.5. |
Тип компенсаторов тепловых удлинений |
П – образные |
4.6. |
Тип устанавливаемых отопительных приборов у потребителя (радиаторы, регистры, конвекторы) |
радиаторы |
4.7. |
Температурный график отпуска тепловой энергии |
°С |
95/70 |
4.8. |
Температура горячей воды |
°С |
60 |
4.9. |
Гидравлическое сопротивление |
- системы отопления и вентиляции |
кПа |
112 |
- системы горячего водоснабжения |
кПа |
30 |
4.10. |
Водяной объем |
- системы отопления и вентиляции |
м3
|
5,6 |
- системы горячего водоснабжения |
м3
|
1,5 |
5. |
Источник водоснабжения |
городской водопровод |
5.1. |
Жесткость исходной воды |
мг-экв/м3
|
5 |
5.2. |
Температура исходной воды (зимний и летний период) |
°С |
5/15 |
6. |
Источник топливоснабжения |
городской газопровод |
6.1. |
Вид топлива |
Природный газ |
6.2. |
Теплотворная способность |
ккал/м3
|
8788 |
6.3. |
Плотность |
кг/ м3
|
0,8 |
6.1. |
Минимальное давление газа на входе в котельную |
МПа |
0,1 |
6.2. |
Максимальное давление газа на входе в котельную |
МПа |
0,6 |
Прим.* - по данным СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофиз.
2. Построение температурного графика отпуска тепловой энергии потребителям и графика переключения работы котлов
Таблица 2Исходные данные для построения температурного графика отпуска тепловой энергии потребителю водогрейной котельной
Показатель |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
Расчетная температура подающего трубопровода |
|
°С |
95 |
Расчетная температура обратного трубопровода |
|
°С |
70 |
Расчетная температура наружного воздуха |
|
°С |
-29 |
Расчетная температура внутреннего воздуха |
|
°С |
18 |
Расчетная температура воды на входе в систему отопления |
|
°С |
95 |
Коэффициент смешения |
U |
0 |
Расчетные температуры определяются по формулам:
(1)
(2)
(3)
Таблица 3Расчетные данные для построения температурного графика отпуска тепловой энергии потребителю водогрейной котельной
Наружный воздух,ºС |
Подающий трубопровод,ºС |
Обратный трубопровод,ºС |
Система отопления,ºС |
Внутренний воздух,ºС |
-29 |
95,0 |
70,0 |
95,0 |
18 |
-28 |
93,6 |
69,2 |
93,6 |
18 |
-27 |
92,3 |
68,3 |
92,3 |
18 |
-26 |
90,9 |
67,5 |
90,9 |
18 |
-25 |
89,5 |
66,6 |
89,5 |
18 |
-24 |
88,1 |
65,8 |
88,1 |
18 |
-23 |
86,7 |
64,9 |
86,7 |
18 |
-22 |
85,3 |
64,1 |
85,3 |
18 |
-21 |
83,9 |
63,2 |
83,9 |
18 |
-20 |
82,5 |
62,3 |
82,5 |
18 |
-19 |
81,1 |
61,4 |
81,1 |
18 |
-18 |
79,7 |
60,5 |
79,7 |
18 |
-17 |
78,3 |
59,6 |
78,3 |
18 |
-16 |
76,8 |
58,7 |
76,8 |
18 |
-15 |
75,4 |
57,8 |
75,4 |
18 |
-14 |
73,9 |
56,9 |
73,9 |
18 |
-13 |
72,5 |
56,0 |
72,5 |
18 |
-12 |
71,0 |
55,1 |
71,0 |
18 |
-11 |
69,5 |
54,1 |
69,5 |
18 |
-10 |
68,1 |
53,2 |
68,1 |
18 |
-9 |
66,6 |
52,2 |
66,6 |
18 |
-8 |
65,1 |
51,3 |
65,1 |
18 |
-7 |
63,6 |
50,3 |
63,6 |
18 |
-6 |
62,1 |
49,3 |
62,1 |
18 |
-5 |
60,5 |
48,3 |
60,5 |
18 |
-4 |
59,0 |
47,3 |
59,0 |
18 |
-3 |
57,4 |
46,3 |
57,4 |
18 |
-2 |
55,9 |
45,2 |
55,9 |
18 |
-1 |
54,3 |
44,2 |
54,3 |
18 |
0 |
52,7 |
43,1 |
52,7 |
18 |
1 |
51,1 |
42,1 |
51,1 |
18 |
2 |
49,5 |
41,0 |
49,5 |
18 |
3 |
47,9 |
39,9 |
47,9 |
18 |
4 |
46,2 |
38,8 |
46,2 |
18 |
5 |
44,5 |
37,6 |
44,5 |
18 |
6 |
42,8 |
36,4 |
42,8 |
18 |
7 |
41,1 |
35,3 |
41,1 |
18 |
8 |
39,4 |
34,0 |
39,4 |
18 |
9 |
37,6 |
32,8 |
37,6 |
18 |
10 |
35,8 |
31,5 |
35,8 |
18 |
Рис. 1 – Температурный график отпуска тепловой энергии потребителям
Таблица 4Расчетные данные для построения графика переключения работы водогрейных котлов
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
tнв |
Qp |
Qk |
Nk |
z |
-29 |
2501 |
1600 |
2 |
78,2 |
-28 |
2448 |
1600 |
2 |
76,5 |
-27 |
2395 |
1600 |
2 |
74,8 |
-26 |
2341 |
1600 |
2 |
73,2 |
-25 |
2288 |
1600 |
2 |
71,5 |
-24 |
2235 |
1600 |
2 |
69,8 |
-23 |
2182 |
1600 |
2 |
68,2 |
-22 |
2129 |
1600 |
2 |
66,5 |
-21 |
2075 |
1600 |
2 |
64,9 |
-20 |
2022 |
1600 |
2 |
63,2 |
-19 |
1969 |
1600 |
2 |
61,5 |
-18 |
1916 |
1600 |
2 |
59,9 |
-17 |
1862 |
1600 |
2 |
58,2 |
-16 |
1809 |
1600 |
2 |
56,5 |
-15 |
1756 |
1600 |
2 |
54,9 |
-14 |
1703 |
1600 |
2 |
53,2 |
-13 |
1650 |
1600 |
2 |
51,5 |
-12 |
1596 |
1600 |
1 |
99,8 |
-11 |
1543 |
1600 |
1 |
96,4 |
-10 |
1490 |
1600 |
1 |
93,1 |
-9 |
1437 |
1600 |
1 |
89,8 |
-8 |
1384 |
1600 |
1 |
86,5 |
-7 |
1330 |
1600 |
1 |
83,1 |
-6 |
1277 |
1600 |
1 |
79,8 |
-5 |
1224 |
1600 |
1 |
76,5 |
-4 |
1171 |
1600 |
1 |
73,2 |
-3 |
1117 |
1600 |
1 |
69,8 |
-2 |
1064 |
1600 |
1 |
66,5 |
-1 |
1011 |
1600 |
1 |
63,2 |
0 |
958 |
1000 |
1 |
95,8 |
1 |
905 |
1000 |
1 |
90,5 |
2 |
851 |
1000 |
1 |
85,1 |
3 |
798 |
1000 |
1 |
79,8 |
4 |
745 |
1000 |
1 |
74,5 |
5 |
692 |
1000 |
1 |
69,2 |
6 |
639 |
1000 |
1 |
63,9 |
7 |
585 |
1000 |
1 |
58,5 |
8 |
532 |
1000 |
1 |
53,2 |
9 |
479 |
1000 |
1 |
47,9 |
10 |
426 |
1000 |
1 |
42,6 |
Рис. 2- График переключения котлоагрегатов.
3. Подбор основного оборудования котельной
3.1 Котлоагрегаты
3.1.1Тепловые нагрузки
В котельной любого назначения максимальная величина нагрузки должна соответствовать установленной теплопроизводительности агрегатов. Тепловые нагрузки на систему отопления и вентиляции включают в себя: перспектива– 20%, собственные нужды – 5-10% и транспортные потери – 7%.Расчет приведен в таблице 5.
Таблица 5Сводные данные по тепловым нагрузкам
№ п/п |
Показатель |
Доля, % |
Значение |
Единицы измерения |
1 |
Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию |
1.1 |
Без перспективы |
100 |
1600 |
Мкал/ч |
1.2 |
С перспективой |
20 |
320 |
Мкал/ч |
1.3 |
Итого с перспективой |
120 |
1920 |
Мкал/ч |
1.4 |
Собственные нужды |
5 |
96 |
Мкал/ч |
1.5 |
Транспортные потери теплоты |
7 |
134,4 |
Мкал/ч |
1.6 |
Итого с потерями |
132 |
2150,4
2500,9
|
Мкал/ч
кВт
|
2 |
Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение |
2.1 |
Без перспективы |
100 |
500 |
Мкал/ч |
2.2 |
С перспективой |
20 |
100 |
Мкал/ч |
2.3 |
Итого с перспективой |
120 |
600 |
Мкал/ч |
2.4 |
Собственные нужды |
5 |
30 |
Мкал/ч |
2.5 |
Транспортные потери теплоты |
7 |
42 |
Мкал/ч |
2.6 |
Итого с потерями |
132 |
672
781,5
|
Мкал/ч
кВт
|
3.1.2 Режимы теплопотребления
Таблица 6Сводные данные по режимам теплопотребления
№ п/п |
Показатель |
Режим теплопотребления |
Максимально-
зимний
|
Средне-отопительный |
Летний |
1. |
Температура наружного воздуха, °С |
-29 |
-2 |
24,8 |
2. |
Температура холодной воды, °С |
5 |
5 |
15 |
3. |
Температура в помещении, °С |
18 |
18 |
18 |
4. |
Тепловая нагрузка на нужды ОиВ, Мкал/ч |
2150,4 |
915 |
0 |
5. |
Тепловая нагрузка на нужды СГВ, Мкал/ч |
672 |
672 |
549,8 |
6. |
Расход сетевой воды на нужды ОиВ, т/ч |
86 |
83 |
0 |
7. |
Расход сетевой воды на нужды СГВ, т/ч |
12,2 |
12,2 |
12,2 |
3.1.3 Характеристика оборудования
Таблица7Сводные данные по характеристике котлоагрегатов
Производительность /марка |
Мощность, кВт |
Кол-во, шт. |
Расход топлива,м3
/ч |
КПД, % |
Давление по газу, кПа |
Сопротивление
газового тракта, Па
|
Сопротивление
водного тракта, кПа
|
Водяная емкость
котла, м3
|
Длина камеры
сгорания, мм
|
Габаритные размеры
котла, мм
|
ЗИОСАБ-1600 |
1600 |
1 |
198 |
92 |
6 |
650 |
2,2 |
2,45 |
2990 |
4227´1770´2040 |
ЗИОСАБ-1000 |
1000 |
2 |
123 |
91,5 |
6 |
400 |
1,7 |
1,42 |
1692 |
3492´1490´1590 |
3.1.4 Загрузка котлоагрегатов
Таблица 8Сводные данные по загрузке котлоагрегатовпри различных режимах работы источников тепла
№ п/п |
Показатель |
Нагрузка, Мкал/ч |
Количество котлов |
1 |
Максимально зимний |
2150,4 |
2 |
2 |
Средний отопительный |
915 |
1 |
3 |
Летний |
0 |
0 |
1 |
Максимально зимний |
672 |
1 |
2 |
Средний отопительный |
672 |
1 |
3 |
Летний |
549,8 |
1 |
3.2 Газовое оборудование. Горелочные устройства
Таблица 9Технические характеристики горелок
№ п/п
|
Показатель |
Контур СОиВ |
Контур СГВ |
Ед.
изм.
|
1 |
Исходные данные по котлоагрегатам |
1.1. |
Производительность /марка |
ЗиОСаб-1600 |
ЗиОСаб-1000 |
ЗиОСаб-1000 |
- |
1.2. |
Мощность |
1600 |
1000 |
1000 |
кВт |
1.3. |
Количество |
1 |
1 |
1 |
шт |
1.4. |
Расход топлива |
198 |
123 |
123 |
м3
/ч |
1.5. |
КПД |
92 |
91,5 |
91,5 |
% |
1.6. |
Длина камеры сгорания |
2990 |
1692 |
1692 |
% |
1.7. |
Расчетная мощность горелочного устройства |
1739,13 |
1098,90 |
1098,90 |
кВт |
2 |
Технические характеристики |
2.1. |
Производительность /марка |
Weishaupt G8/1-D |
Weishaupt G5-D |
- |
2.2. |
Мощность |
1740 |
1100 |
кВт |
2.3. |
Тип пламенной головы |
G7/2a-213 |
G7/1a-213 |
- |
2.4. |
Количество |
2 |
1 |
шт |
2.5. |
Длина пламени |
230 |
230 |
мм |
2.6. |
Диаметр арматуры |
65 |
50 |
мм |
2.7. |
Диаметр газового дросселя |
54 |
50 |
мм |
2.8. |
Габариты |
868*278*494 |
577*245*430 |
мм |
4. Тепловой расчет контура системы отопления и вентиляции котельной
Исходные данные для расчёта расходов воды в котельной
Рис. 3 - Расчётная тепловая схема контура СО и В
С помощью системы анализа для каждого узла схемы контура запишем материальный и энергетический балансы вида:
ΣGвх
= ΣGвых
ΣЕвх
= ΣЕвых
Q1
=1376 ккал/ч; Q2
=860 ккал/ч
У1: G11
-G14
-G13
=0 У2: G15
-G12
+G13
=0 У3: G21
-G24
-G23
=0
У4: G25
-G22
+G23
=0 У5: G14
+G24
-G2
=0 У6: G1
-G25
-G15
=0
К1: G12
– G11
= 0 ; G12
∙ 80 – G11
∙ 95= - Q1
К2: G22
– G21
= 0 ; G22
∙ 80 – G21
∙ 95= - Q2
Таблица 11 Расчетная матрица для контура СО и В
G11 |
G12 |
G13 |
G14 |
G15 |
G21 |
G22 |
G23 |
G24 |
G25 |
G1 |
G2 |
R |
К1 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-95 |
80 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1376 |
У4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-80 |
95 |
0 |
75 |
0 |
0 |
0 |
У2 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-80 |
95 |
0 |
75 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
К2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-95 |
80 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-860 |
У1 |
1 |
0 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
У3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
У5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
У6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
Диаметры трубопроводов определяют по формуле (4):
, мм(4)
где
расход теплоносителя, м3
/ч, определяемый теорией графов;
скорость движения воды в трубах, принимается равной
1 м/с.
Таблица12Подбор диаметров для контура СО и В
№
п/п
|
расход в контуре,G |
расчетный внутренний
диаметр трубы, dвн
|
Маркировка трубы,
Dн х d
|
м3/ч |
мм |
1 |
91,7 G11
|
215 |
219х5 |
2 |
91,7 G12
|
215 |
219х5 |
3 |
22,9 G13
|
108 |
108х3 |
4 |
68,8 G14
|
186 |
194х6 |
| |
|