Перевод мазутного котла на ВУС

1.Введение
2.Обзор технологии сжигания ВУС
3.Расчет горения ВУС в топке котла
4.Расчет тепловой схемы
5.Технологические решения проекта
6.Охрана труда
7.ТЭО
8.Экология
9.Заключение

Производительность конденсатного насоса равна часовому расходу конденсата от технологического потребителя: (3.1.5)Где – расход пара на технологические нужды, т/ч; – процент возврата конденсата.Выбираем два конденсатных насоса GRUNDFOS CR 5-4 A-FGJ-A-V HQQV, один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 3.1.5.Таблица 3.1.5 – Технические характеристики насоса GRUNDFOS CR 5-4 A-FGJ-A-V HQQVМатериал корпусаЧугунМатериал рабочего колесаНержавеющая стальПривод насосаТрехфазный асинхронный электродвигательРабочая жидкостьВода в системе отопленияДиапазон температур жидкости-20 .. 90 °CЧастота вращения2856 об/мТекущий рассчитанный расход6,7 м3/чОбщий гидростатический напор насоса14,9 мТип электродвигателя71BНоминальная мощность электродвигателя0,55 кВтПромышленная частота50 ГцНоминальное напряжение380 ВНоминальный ток1,44 AНоминальная скорость2830-2850 об/мПусковой ток480-520 %Класс защитыIP55Выбор шламового насосаНа смену топливным насосам мазута устанавливают шламовые насосы. Шламовые насосы предназначены для подачи ВУТ на горелки котла. Выбор шламового насоса производится на основании расхода топлива на котел. В номинальном режиме расход ВУТ на котел составляет 0,26 кг/с (0,934 т/ч).На основании расхода топлива выбираем насос KSBLCC-R-50.Таблица 3.1.5 – Технические характеристики насоса KSBLCC-R-50.Материал корпусаЧугунМатериал рабочего колесаНержавеющая стальПривод насосаТрехфазный асинхронный электродвигательРабочая жидкостьВУТДиапазон температур жидкости-20 .. 120 °CЧастота вращения2856 об/мТекущий рассчитанный расход0,72 м3/чОбщий гидростатический напор насоса16 мНоминальная мощность электродвигателя3 кВтПромышленная частота50 ГцНоминальное напряжение380 ВВыбор теплообменниковВыбор теплообменников производится на основании теплового расчета установки. На практике, обычно выполняются только проверочные расчеты для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников для заданных расчетных условий. Поверхности нагрева серийно изготавливаемых теплообменников должны быть несколько больше требуемых по расчету, то есть выбираться с запасом. В курсовом проекте выбор ведется по теплопроизводительности и площади поверхности нагрева. Теплопроизводительность теплообменника, т.е. количество передаваемой теплоты, определяется из уравнения теплового баланса. Для водо-водяного теплообменника:(3.2.1)где – теплоемкость воды;– расход греющей и нагреваемой воды, кг/с.Площадь поверхности нагрева теплообменника определяется по формуле:(3.2.2)где Q – количество передаваемой теплоты, кВт;К – коэффициент теплопередачи. Для ориентировочного расчета;t', t” – температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С; - коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения. Принимаем; – среднелогарифмический температурный напор:(3.2.3)где – большая и меньшая разности температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника, °С.Для паро-водяного теплообменника:(3.2.1)где D – расход пара, кг/с; – энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.Площадь поверхности нагрева теплообменника определяем по выражению:(3.2.2)где K – коэффициент теплопередачи. Для ориентировочного расчета в соответствии с [8] принимаем – для паро-водяных теплообменников и для водо-водяных теплообменников.η – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду. Принимаем η=0,98.Результаты расчета параметров Q и F сведены в таблицу 3.2.1.Таблица 3.2.1 – Расчет основных параметров теплообменниковНаименование, обозначениеТемпература греющей среды на входе t'1, °С Температура греющей среды на выходе t"1, °СТемпература нагреваемой среды на входе t'2, °С Температура нагреваемой среды на выходе t"2, °СРасход нагреваемой среды Gнагрев, кг/сСреднелогарифмический температурный напор ∆t, °С Коэффициент теплопередачи К, кВт/м2·°С Теплопроизводительность Q, кВтПлощадь поверхности теплообмена F, м2Охладитель непрерывной продувки, К811160514,427,174,01,710708,68Подогреватель сырой воды, К91649514,4407,51013,58082,33Сетевой подогреватель, К1016416476,513026,557,53,5594330,0Охладитель конденсата, К1116410570,076,57,3758,11,72032,1Охладитель выпара, К12Поставляется в комплекте с деаэраторомДля установки в котельной выбираем разборные теплообменники пластинчатого типа, как наиболее эффективные. Пластинчатые теплообменники применяются для теплообмена между различными жидкими и газообразными средами. Кроме высокого коэффициента теплопередачи достоинствами разборных пластинчатых теплообменников являются удобство обслуживания, возможность изменения мощности, компактность и устойчивость к вибрации.Устройство разборного пластинчатого теплообменника показано на рисунке 3.2.1.Рисунок 3.2.1 – Устройство разборного пластинчатого теплообменника1-неподвижная плита с присоединительными патрубками; 2-верхняя направляющая; 3-нижняя направляющая; 4-задняя прижимная плита; 5-теплообменные пластины с уплотнительными прокладками;6-комплект резьбовых шпилек; 7-задняя стойка.Основные преимущества разборных пластинчатых теплообменников:Экономичность и простота обслуживания. При засорении пластинчатый теплообменник может быть разобран, промыт и собран двумя работниками в течение 4-6 часов.Низкая загрязняемость поверхности теплообмена вследствие высокой турбулентности потока жидкости, образуемой рифлением, а также качественной полировки теплообменных пластин.Срок эксплуатации уплотнительной прокладки у ведущих европейских производителей достигает 10 лет. Срок работы теплообменных пластин: 20-25 лет. Стоимость замены уплотнений колеблется в пределах 15-25% от стоимости пластинчатого теплообменника, что дешевле аналогичного процесса замены латунной трубной группы в кожухотрубном теплообменнике, составляющей 80-90% от стоимости аппарата.Стоимость монтажа пластинчатого теплообменника составляет 2-4% от стоимости оборудования, что на порядок ниже, чем у кожухотрубного теплообменника. Низкие массогабаритные показатели пластинчатого теплообменника позволяют сэкономить на монтаже и уменьшить площади, отводимые под теплообменное оборудование.Изменяемость под задачи: в случае необходимости площадь поверхности теплообмена в пластинчатом теплообменнике может быть легко уменьшена или увеличена простым извлечением или добавлением пластин.Устойчивость к вибрациям: пластинчатые теплообменники высокоустойчивы к наведенной двухплоскостной вибрации, вызывающей повреждения кожухотрубного теплообменника.Меньшие последствия при гидроударах. Самое негативное последствие гидравлического удара для разборного пластинчатого теплообменника — выход из строя прокладок. В то время как для паяного или сварного, кожухотрубного в том числе, возможно повреждение.Основные параметры подобранных теплообменников приведены в таблице 3.2.2.Таблица 3.2.2 – Результаты выбора теплообменниковНаименование, обозначениеТипПлощадь поверхности теплообмена F, м2Площадь поверхности теплообмена одной пластины f, м2Количество пластин n, штТеплопроизводительность Q, кВтГабаритные размеры ВхШхГ, ммПрисоединительный диаметр Ду, ммМасса, кгОхладитель непрерывной продувки, К8НН №14 О/С-169,60,15641184950х300х71550200Подогреватель сырой воды, К9НН №04 О/С-162,6040,04262904570х200х6093271Сетевой подогреватель, К10НН №21 О/С-1633,120,2413865431060х450х1392100550Охладитель конденсата, К11НН №04 О/С-162,310,04255224570х200х6093271Выбор сепаратора непрерывной продувкиСепараторы непрерывной продувки предназначены для разделения на пар и воду пароводяной смеси, образующейся из продувочной воды паровых котлов путем снижения её давления до давления в сепараторе (что приводит к вскипанию воды), с последующим использованием тепла воды и пара.Для ускорения процесса сепарации применяется тангенциальный подвод продувочной воды. Также в сепараторах присутствуют вертикальные жалюзийные каплеуловители для осушки пара вторичного вскипания.Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд сварной конструкции и состоит из корпуса с приваренным к нему нижним эллиптическим днищем; верхнее эллиптическое днище соединяется с корпусом с помощью фланцевого разъёма. В средней части корпуса приварены 2 или 4 опоры для установки сепаратора в подвешенном состоянии на опорных балках.В нижней части корпуса находится приёмное устройство, состоящее из двух концентрично установленных обечаек и двух тангенциально вваренных в корпус патрубков, предназначенное для приёма тангенциально подводимой продувочной воды.В верхней части корпуса крепится болтами к кольцу сепарирующее устройство, состоящее из набора специально отогнутых лопаток и предназначенное для отделения мелких капель воды от пара.Постоянный уровень отсепарированной воды автоматически поддерживается поплавковым регулятором уровня, встроенным в штуцере в нижней части корпуса.Для визуального наблюдения за уровнем отсепарированной воды сепаратор оснащён водоуказательным устройством, состоящим из водоуказательного стекла и кранов клапанного типа.Для наблюдения за рабочим давлением в паровом пространстве сепаратора имеется манометр показывающий с пределом измерения до 1,6МПа с продувочным 3-х ходовым краном и спускным вентилем. Отсекание давления пара в корпусе выше допустимого (0,75МПа) обеспечивается клапаном предохранительным полноподъёмным фланцевым, снабжённым сменной пружиной, работающей при давлении в пределах 0,7-1,3МПа. Срабатывание клапана регулируется на давление 0,75МПа. Верхняя часть клапана закрыта колпаком, в котором имеется регулировочный винт для установки пружины на заданное давление. Работа сепаратора заключается в приёме пароводяной смеси от котла, разделении её на пар и воду за счёт расширения и вращательного движения потока в приёмном устройстве сепаратора. Окончательно пар осушивается в сепарирующем устройстве.Сепаратор непрерывной продувки выбирается исходя из расхода продувочной воды(3.3.1)где – расход остаточной воды на выходе из СНП, т/ч; – расход пара на выходе из СНП, т/чИсходя из заданных условий выбираем сепараторы марки СП-0,28-0,45 производства Саратовского завода энергетического машиностроения. Основные характеристики СП-0,28-0,45 приведены в таблице З.З.1. Габаритные размеры указаны на рисунке 3.3.1.Таблица 3.3.1 – Технические характеристики СП-0,28-0,45Давление рабочее0,7 МПаТемпература рабочая170 °СДавление пробное при гидроиспытании1,0 МПаПаропроизводительность0,7 т/чРасход пароводяной смеси3,5 т/чВместимость0,28 м3Масса сухая470 кгРисунок 3.3.1 – Габаритные размеры сепаратора СП-0,28-0,45А-штуцер регулятора уровня; Б-подвод пароводяной смеси; В-выход отсепарированного пара;Г-выход отсепарированной воды; Д-для предохранительного клапана; Е-дренаж; Ж-муфта манометра;И-муфты указателя уровня; К-штуцер смотровойРасчет и подбор тягодутьевого оборудованияОписание схемы подачи воздуха и дымоудаленияВ соответствии со СНиП II-35-76 «Котельные установки», для обеспечения подачи воздуха к котельным агрегатам и отвода продуктов сгорания тягодутьевые установки предусматриваются индивидуально для каждого котла.В состав тягодутьевой установки котельного агрегата входят: дутьевой вентилятор – для подачи воздуха, необходимого при сжигании топлива; дымосос – для отвода продуктов сгорания от котлоагрегата в окружающую среду.Для подачи в топочную камеру в зимнее время используется теплый воздух из верхней зоны котельной, а в летний – воздух, забираемый из окружающей среды. Воздухопроводы внутри котельной изготавливаются стальными круглого сечения.Для улавливания золы в уходящих газах после экономайзера установлен циклон.Отвод продуктов сгорания осуществляется по железобетонным подземным газоходам. Каждый котлоагрегат имеет индивидуальный газоход, отводящий продукты сгорания к дымовой трубе.В котельной предусмотрена одна дымовая железобетонная труба высотой 30 м с диаметром устья 1,2м. В местах сопряжения газоходов с дымовой трубой предусматриваются температурно-осадочные швы.Для обеспечения экономичной работы тягодутьевого оборудования, электроприводы вентиляторов и дымососов подключаются к электросети через преобразователи частоты, которые осуществляют плавное регулирование оборотов электродвигателя (а следовательно и производительность оборудования) в зависимости от режима работы котлоагрегатов. Установка преобразователей частоты позволяет обеспечить экономию электроэнергии до 30%, автоматизировать работу тягодутьевого оборудования и продлить срок его службы, исключить человеческий фактор при управлении аппаратами.Выбор циклона Циклон выбирается по производительности по газу и условий эксплуатации. Для котлов, работающих на твердом топливе, в том числе и на ВУТ, используют циклоны типа ЦН. Руководствуясь полученным расходом уходящих газов от котла ДКВР-6,5-14, выберем циклон ЦН-15-500х6СП.Типоразмер циклонаПлощадь сечения цилиндрической части корпуса (группы корпусов), м2Производительность, м3/чРабочий объем бункера, м3Масса, кг12356ЦН-15-700х4УП1,00490001,151440Типоразмер циклона:LL1L3BHH1H2H3DExFахбв1234589101112141516ЦН-15-700х4УП1555480724108054883612416610607001400х800472х398200Выбор тягодутьевого оборудованияТягодутьевое оборудование котельной выбираются по производительности и создаваемому напору. Для выбора данного оборудования необходимо определить величину аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта котельной установки. Расчет производится по упрощенной методике. Аэродинамическое сопротивление котельной установкиАэродинамическое сопротивление газовоздушных трактов котельной установки определяется по формуле:(5.3.1)где – аэродинамическое сопротивление топки. Принимаем =40Па; – аэродинамическое сопротивление конвективного пучка. Согласно таблице 8.17 [10], для котла ДКВР 6,5-13, ;– аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера. Принимаем =200Па; – аэродинамическое сопротивление борова. Принимаем ; – аэродинамическое сопротивление шиберов. Установлено 4 шибера с сопротивлением по 20Па, тогда ; – аэродинамическое сопротивление циклона. Принимаем – аэродинамическое сопротивление дымовой трубы. Принимаем .Таким образом, аэродинамическое сопротивление котельной установки: Выбор дутьевого вентилятораОпределим расчетную производительность дутьевого вентилятора:(5.3.2)где – коэффициент запаса. Согласно приложению 3 СНиП II-35-76 [2], 1,05 - расход топлива на котельный агрегат, м3/с;- теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания топлива; – коэффициент избытка воздуха в топке; - температура воздуха, подаваемого на горение. Принимаем .Расчетный напор вентилятора определяется с учетом аэродинамического сопротивления горелки и воздушного тракта котельной установки:(5.3.3)где – коэффициент запаса. Согласно приложению 3 СНиП II-35-76 [2], 1,1– аэродинамическое сопротивление горелки. ;– аэродинамическое сопротивление воздуховодов, принимаем .Для подачи воздуха выбираем дутьевой вентилятор марки ВДН-8-1500 производства Бийского котельного завода. Технические характеристики вентилятора приведены в таблице 5.3.1. Габаритные размеры указаны на рисунке 5.3.1.Таблица 5.3.1 – Технические характеристики дутьевого вентилятора ВДН-8-1500Диаметр рабочего колеса0,8 мЧастота вращения максимальная1500 об/минТипоразмер электродвигателяАИР160S4Установленная мощность электродвигателя15,0 кВтНоминальная потребляемая мощность7,9 кВтПроизводительность на всасывании10460 м3/чПолное давление2330 ПаТемпература перемещаемой среды на всасывании30 °С Максимальная температура перемещаемой среды на всасывании200 °С КПД83 %Габаритные размеры1165х1470х1285ммМасса523кгРисунок 5.3.1 – Габаритные размеры вентилятора ВДН-8-15001-корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4-электродвигатель; 5-постамент.5.3.3 Выбор дымососаОпределим расчетную производительность дымососа:(5.3.4)где – коэффициент запаса. Согласно приложению 3 СНиП II-35-76 [2], 1,05 – расход топлива на котельный агрегат, м3/с;–полный объем продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1м3 топлива, . ; – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах. Принимаем ; - температура уходящих газов. Принимаем .Расчетный напор дымососа определяется с учетом аэродинамического сопротивления котельной установки:(5.3.5)Для отвода продуктов сгорания выбираем дымосос марки ВДН-10-1000 производства Бийского котельного завода. Технические характеристики дымососа приведены в таблице 5.3.2. Габаритные размеры указаны на рисунке 5.3.2.Таблица 5.3.2 – Технические характеристики дутьевого вентилятора ВДН-10-1000Диаметр рабочего колеса1 мЧастота вращения максимальная1000 об/минТипоразмер электродвигателяАИР160S6Установленная мощность электродвигателя11,0 кВтНоминальная потребляемая мощность7,1 кВтПроизводительность на всасывании13620 м3/чПолное давление1550 ПаТемпература перемещаемой среды на всасывании30 °С Максимальная температура перемещаемой среды на всасывании200 °С КПД83 %Габаритные размеры1288х1825х1485ммМасса625кгРисунок 5.3.1 – Габаритные размеры дымососа ВДН-10-10001-корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4-электродвигатель; 5-постамент.Список использованных источниковСтроительная климатология. СНиП 23-01-99. Котельные установки. СНиП II-35-76. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. ТСН 23-341-2002 Рязанской области Администрация Рязанской области г. Рязань – 2002.Тепловые сети. СНиП 2.04.07-86.Тепловой расчет котельных установок. Методические указания для выполнения расчетной работы №1. Мордовский государственный университет им.Н.П.Орагева. Саранск, 2005.Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98 – М.: Издательство МЭИ. 1999.Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. Для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989.Выбор и расчет теплообменников. Учебное пособие. Пензенский государственный университет. Пенза, 2001.Роддатис К.Ф. Котельные установки. Учебное пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. – М.: «Энергия», 1977.Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989.Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я.. Производственные и отопительные котельные 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Л.Я.Порецкий, Р.Р.Рыбаков, Е.Б.Столпнер и др. – 2-е изд., перераб. и доб. - Л.: Недра,1988.Сайт ОАО «Бийский котельный завод» www.bikz.ruСайт Саратовского завода энергетического машиностроения www.water.sarzem.ruСайт компании «Ридан» www.ridan.ruСайт компании «Grundfos» www.grundfos.ru