5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………6
ГЛАВА 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О
КОТЕЛЬНОЙ…………………………………………………………………….......9
1.1. Характеристика промышленного района……………………………….9
1.2. Описание принципиальной схемы производственно-
отопительной котельной…………………………………………………………...10
1.3. Исходные данные по проекту………………………………………….12
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ НУЖД ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА……………………..15
2.1. Расчет тепловой схемы котельной для нескольких расчетных
режимов……………………………………………………………………………..15
2.2. Выбор оборудования котельной……………………………………….27
2.3. Расчет горения топлива……………………………………………........34
2.4. Определение КПД котельного агрегата и расхода топлива………….47
2.5. Аэродинамический расчет котельной установки……………………..49
2.6. Система водоподготовки……………………………………………….57
2.7. Контрольно-измерительные приборы, автоматика и защита………...64
ГЛАВА 3. ЭКОНОМИКА, БЕЗОПАСНОСТЬ РЕШЕНИЙ
ПРОЕКТА И ЭКОЛОГИЯ…………………………………………………………68
3.1. Экономическая часть……………………………………………….......68
3.2. Безопасность решений проекта………………………………………...72
3.3. Охрана окружающей среды…………………………………………….83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………...89
6
ВВЕДЕНИЕ
Существующие мощности не смогут покрыть потребность завода в
тепловой энергии, в связи с чем требуется либо подключать завод к сторонним
источникам теплоснабжения, либо строить собственную котельную. При этом
подключение к сторонним источникам экономически неоправданно и
физически трудновыполнимо, т.к. это потребует прокладки тепловых сетей на
большие расстояния (более 2 км) в условиях городской застройки.
Все вышеперечисленные факторы также делают актуальным вариант со
строительством собственной котельной.
Котельная является источником централизованного теплоснабжения
производственного предприятия.
В качестве основного проектного топлива для энергетических котлов
принят природный газ.
Цель работы – разработать проект системы теплоснабжения
производственного предприятия и прилегающего жилого района.
В достижения обозначенной в выпускной квалификационной работе цели
необходимо решить следующие задачи:
- дать характеристику промышленного района;
- описать принципиальную схему производственно-отопительной
котельной;
- рассчитать тепловую схему котельной для нескольких расчетных
режимов;
- выбрать оборудование котельной;
- рассчитать горение топлива;
- определить КПД котельного агрегата и расхода топлива;
- провести аэродинамический расчет котельной установки;
- рассчитать систему водоподготовки;
- выбрать КИП, автоматику и защиту;
- разработать экономическую часть;
7
- рассмотреть безопасность решений проекта и мероприятия по охране
окружающей среды.
Объект исследования: система теплоснабжения производственного
предприятия и прилегающего жилого района.
Предмет исследования: управление разработками проекта системы
теплоснабжения производственного предприятия и прилегающего жилого
района.
Теоретическая основа исследования: труды ведущих отечественных и
зарубежных ученых в области управления разработками проекта системы
теплоснабжения производственного предприятия и прилегающего жилого
района.
Информационая база исследования: нормативно-правовые акты
Российской Федерации, материалы инструктивного и рекомендательного
характера, специальная литература и материалы периодической печати по
изучаемой проблеме, ресурсы сети Internet, данные конкретных предприятий и
собственные исследования автора.
Методология работы. Для решения поставленных задач применялись
диалектический метод познания, раскрывающий возможности изучения
явлений в их развитии, взаимосвязи и взаимообусловленности;
формализованные и неформализованные аналитические процедуры: научная
абстракция, метод аналогий, моделирование, метод экспертных оценок, анализ
и синтез, группировка и сравнение.
Практическая значимость исследования: возможность применения
результатов работы для управления разработками проекта системы
теплоснабжения производственного предприятия и прилегающего жилого
района.
Структурно ВКР включает в себя: введение, три главы, заключение,
список использованных источников.
В работе произведен тепловой расчет схемы котельной, выбор основного
и вспомогательного оборудования котельной, расчеты водоподготовки,
8
системы топливоснабжения, удаление продуктов сгорания, аэродинамический
расчет газовоздушного тракта; рассмотрены вопросы организации
производственного процесса, вопросы безопасности труда и экологичности
проектных решений.
В первой главе представлены основные сведения о тепловых схемах
котельной, анализ исходных данных, характеристика потребителей тепловой
энергии, описание принципиальной схемы котельной с паровыми котлами;
Во второй главе выполняется проектирование котельной для обеспечения
нужд производственного района, расчет тепловой схемы котельной для разных
режимов работы, выбор основного и вспомогательного оборудования
котельной, описание средств автоматизации;
- в третьей главе представлен анализ потенциальной опасности объекта
для персонала и окружающей среды, мероприятия и средства по обеспечению
безопасности труда и средства по защите окружающей среды; технико-
экономические показатели котельной, расчет эксплуатационных затрат на
производство тепловой энергии.
9
ГЛАВА 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О
КОТЕЛЬНОЙ
1.1. Характеристика промышленного района
Потребителем тепловой энергии от проектируемой котельной является
нефтеперерабатывающий завод.
Сегодня установленная мощность завода составляет 19,5 млн. тонн в год.
В состав основного производства входят следующие цеха:
- первичной переработки и подготовки нефти;
- каталитического риформирования;
- по переработке газа;
- гидроочистки;
- по производству масел;
- по производству серной кислоты и серы.
К вспомогательному производству относятся цеха:
- ремонтно-механический;
- пароснабжения;
- энергетический;
- ремонтно-строительный;
- товаро-сырьевой;
- КИП и А;
- компрессорный;
- канализации и водоснабжения.
В данном параграфе приведена характеристика промышленного района,
состав цехов нефтеперерабатывающего завода.
10
1.2. Описание принципиальной схемы производственно-отопительной
котельной
Паровая котельная предназначается для одновременного отпуска пара и
горячей воды, в связи с этим в тепловой схеме есть установки для подогрева
воды – подогреватели сетевой воды.
Тепловая схема включает в себя три паровых котельных агрегата (1),
которые вырабатывают сухой насыщенный или перегретый пар.
Перегрев необходим для обеспечения подачи промышленным
потребителям сухого насыщенного пара, так как дальность такая, что из-за
тепловых потерь температура перегретого пара сокращается на величину
первоначального его перегрева.
Пар после котельного агрегата через редукционно-охладительную
установку (13) поступает на элементы тепловой схемы и к потребителям
технологического пара.
Давление пара вырабатываемого котельными агрегатами выше давления
пара отпускаемого промышленному потребителю и выше допустимого
давления пара в корпусах подогревателей сетевой воды, в связи с этим в
тепловую схему введена редукционно-охладительная установка.
У промышленных потребителей от пара отбирается необходимое
количество тепловой энергии, а образовавшийся конденсат частично
возвращается в котельную и поступает в атмосферный деаэратор (14).
Деаэратор предназначен для удаления из воды растворенных в ней газов,
в первую очередь кислорода перед тем, как она поступает в паровой котельный
агрегат или на подпитку теплосети.
В котельной имеют место потери (утечки) теплоносителя – пара и воды,
имеют место утечки также в теплосетях и у промышленных потребителей пара.
Для восполнения данных потерь применяется техническая вода, которая в
котельной сначала подогревается в поверхностном подогревателе
11
Рисунок 1.1. Тепловая схема котельной [31]
12
(10) до температуры 25-30
0
С, а затем направляется на химводоочистку
(ХВО). ХВО предназначена для приготовления воды определённого качества
по жесткости. Данная величина определена нормами качества питательной
воды паровых котельных агрегатов, которые установлены в котельной.
В данном параграфе выполнено описание принципиальной схемы
производственно-отопительной котельной. Паровая котельная предназначается
для одновременного отпуска пара и горячей воды, в связи с этим в тепловой
схеме есть установки для подогрева воды – подогреватели сетевой воды.
Тепловая схема включает в себя три паровых котельных агрегата, которые
вырабатывают сухой насыщенный или перегретый пар.
1.3. Исходные данные по проекту
Котельная предназначена для выработки тепловой энергии в виде пара и
горячей воды для теплоснабжения производственного предприятия и
прилегающего жилого района.
Пар имеет следующие параметры:
- направляемый на технологические нужды: сухой насыщенный пар
давлением р
пр
=1,4 МПа с расходом – Dпр = 30 т/ч = 8,33 кг/с;
Требуется обеспечение следующих нагрузок:
- пар на производство – 30 т/ч;
- пар для покрытия нагрузки на теплоснабжение – 20 т/ч;
Топливо рабочее – природный газ
Топливо резервное – мазут сернистый.
Источник водоснабжения – городской водопровод.
Доля возврата конденсата с производства - α = 75 %.
Потребление теплоты на отопление и ГВС
Паровая нагрузка на систему теплоснабжения составляет 20 т/ч.
13
Расчет потребления теплоты на отопление
Принимаем, что для покрытия нагрузки на отопление и вентиляцию
направляется 12 т/ч пара.
Расход пара на сетевой подогреватель (нагрузка на отопление,
вентиляцию:
4,19
ОиВ
П
ПК
Q
D
h c t
, (1.1)
где
П
h
теплосодержание греющего пара, при давлении 6 ата,
П
h
= 2757 кДж/кг;
K
tc
теплосодержание конденсата греющего пара на выходе из подогревателя,
4,670
K
tc
кДж/кг.
КПД теплообменника, здесь и далее принимается равным 0,98.
Из этой формулы, зная расход пара, определяем нагрузку на отопление и
вентиляцию:
4,19
ПК
ОиВ
п
h c t
Q
D
(1.2)
Нагрузка на отопление составит:
3
2757 670,4 0,98
5,9 /
4,19 12 10
ОиВ
Q Гкал ч
Расчет потребления теплоты на ГВС
Принимаем, что для покрытия нагрузки на горячее водоснабжение
направляется 8 т/ч пара.
Расход пара на сетевой подогреватель (нагрузка на горячее
водоснабжение:
4,19
ОиВ
П
ПК
Q
D
h c t
(1.3)
где
П
h
теплосодержание греющего пара, при давлении 6 ата,
П
h
= 2757 кДж/кг;
14
K
tc
теплосодержание конденсата греющего пара на выходе из подогревателя,
4,670
K
tc
кДж/кг.
КПД теплообменника, здесь и далее принимается равным 0,98.
Из этой формулы, зная расход пара, определяем нагрузку на отопление и
вентиляцию:
4,19
ПК
ОиВ
п
h c t
Q
D
(1.4)
Нагрузка на горячее водоснабжение составит:
3
2757 670,4 0,98
3,9 /
4,19 8 10
ОиВ
Q Гкал ч
В данном параграфе представлены исходные данные по проекту. Даны
параметры пара, определено потребление теплоты на отопление и ГВС,
рассчитано потребление теплоты на отопление и ГВС.
Выводы по главе 1
Выполнено описание принципиальной схемы производственно-
отопительной котельной. Паровая котельная предназначается для
одновременного отпуска пара и горячей воды, в связи с этим в тепловой схеме
есть установки для подогрева воды – подогреватели сетевой воды. Тепловая
схема включает в себя три паровых котельных агрегата, которые вырабатывают
сухой насыщенный или перегретый пар. Представлены исходные данные по
проекту. Даны параметры пара, определено потребление теплоты на отопление
и ГВС, рассчитано потребление теплоты на отопление и ГВС.