Содержание 1. Введение………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………..3 стр. 2. Краткое описание котельного агрегата ДКВР – 6,5 ……………………………………………………4-6 стр. 3. Выбор числа устанавливаемых котельных агрегатов…………………………………………………………7 стр. 4. Выбор тягодутьевого оборудования………………………………………………………………………………………… ….8 стр. 5. Выбор дутьевого вентилятора…………………………………………………………………………………………… ……9-10 стр. 6. Выбор дымососа………………………………………………………………………………………………… ………………………………11-12 стр. 7. Список используемых источников……………………………………………………………………………………………… ….13 стр. Введение В данной расчетно-графической работе выполнен расчет и подбор тягодутьевого оборудования котла для производственно-отопительной котельной, расположенной в г. Москва. В качестве топлива используется природный газ (магистраль газопровода Брянск Москва) Котельная используется для снабжения паром промышленного предприятия и для отопления жилого района. Тепловые нагрузки на технологические нужды - 8 тонн пара в час; на отопление и вентиляцию - 13 т/час; на ГВС -2 т/час. С производства конденсат возвращается с температурой tконд. техн. = 75°С в количестве 65%. В котельной применяются котлы марки ДКВР-6,5 производства Бийского котельного завода. Теплоснабжение района осуществляется по двухтрубной закрытой схеме. Расчетные параметры теплоносителя: подающий трубопровод 130 °С; обратный трубопровод - 70°С. Состав природного газа: Состав в % по объему: Метан (СН4) — 92,8%; Этан (С2Н6) — 3,9%; Пропан (С3Н8) — 1,1%; Бутан (С4Н10) — 0,4%; Пентан (С5Н12) — 0,1%; Углекислый газ (СО2) — 0,1%; Азот (N2) — 1,6%. Низшая теплота сгорания QCH = 37,31 МДж/м3; Плотность р = 0,775 кг/м3; Объемы воздуха и продуктов сгорания, м3/м3: V0 = 9,91, VRO2 = 1.06, V0H2O = 2.20, V0r = 11.11, V0N2 = 7.84 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5. Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч. Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации — с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление. Два барабана отопительного котла – верхний 2 и нижний 13 – изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ø51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания. Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рисунке 1.2, а-в. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рисунок 1.1.1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, изнутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла. Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ø108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб – коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб. Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции. Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка. Рисунок 1.1.1 – Паровой котел ДКВР-6,5-13 1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6- сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство; 13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16коллектор. Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа – из нескольких петель труб Ø32 х 3 мм. В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды. Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла. На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 – вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром. Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту. Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него. Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит. Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %. Таблица 1.1.1 – Основные характеристики котла ДКВр-6,5 Топливо Номинальная производительность природный газ/мазут 6,5 т/ч Избыточное давление пара 13 кг/см2 (1,3 МПа) Температура перегретого пара 194 °С Температура питательной воды 100 °С Расчетный КПД 87 % - газ; 86% - мазут Габариты компоновки (LхBхH) 8526х4695х5170 мм Масса по компоновке, кг 11447 Выбор числа устанавливаемых котельных агрегатов В соответствии с СП 89.13330.2016 «Котельные установки» [2], расчетную тепловую мощность котельной определяют, как сумму максимальных часовых нагрузок тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование, средних часовых нагрузок тепловой энергии на горячее водоснабжение и нагрузок тепловой энергии на технологические цели. При определении расчетной мощности котельной следует учитывать также нагрузки тепловой энергии на собственные нужды котельной, потери в котельной и в тепловых сетях системы теплоснабжения. Определим коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию, рассчитанный по режиму наиболее холодного месяца: Ко.в. = 𝑡расч.вн − 𝑡н.в. , 𝑡расч.вн − 𝑡расч.о где tрасчю вн. – расчетная температура внутри помещений, принимаем 18 С; 0 tн.в. – температура наружного воздуха, 0С; tрасч.о. – температура наружного воздуха при максимальном зимнем режиме, 0С. Ко.в. = 18 −(−13) 18 −(−26) = 0,7 Количество котлов, устанавливаемых в котельной, следует выбирать по режиму наиболее холодного месяца: Nк = 1 1 = = 4, шт. 1 − Ко.в. 1 − 0,7 Ориентировочно принимаем 4 котла. Производительность одного котла в максимально-зимний период в таком случае будет равна: Dmax 25,3 к.у. Gк = = = 6,325, т/ч Nк 4 Максимальная паропроизводительность котельной установки определяется по формуле: Dmaxку = КСН (Dов + Dгв + Dтехн), т/ч где КСН. – коэффициент учитывающий расход пара на собственные нужды котельной установки, КСН = 1.1; Dов – расход пара на подогрев воды поступающей в систему отопления и вентиляции, Dгв - расход пара на подогрев воды поступающей в систему горячего водоснабжения; Dтехн – расход пара на технологические нужды. Dmaxку = 1,1*(13+2+8) = 25,3 т/ч Для обеспечения требуемой паропроизводительности принимаем к установке четыре котла типа ДКВр-6,5. При летнем режиме для обеспечения выработки пара на технологические нужды и горячего водоснабжения потребителей достаточно двух котлов, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла. Выбор тягодутьевого оборудования Тягодутьевое 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 установки Аэродинамическое сопротивление газовоздушных трактов котельной установки определяется по формуле: Δhк.у. = Δhт. + Δhк.п. + Δhв.э. + Δhб. + Δhш. + Δhд.тр. где Δhт. – аэродинамическое сопротивление топки. Принимаем Δhт. =40Па; Δhк.п. – аэродинамическое сопротивление конвективного пучка. Согласно таблице 8.17 [10], для котла ДКВР 6,5 Δhк.п. = 170Па; Δhв.э. – аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера. Принимаем Δhв.э. =200Па; Δhб. – аэродинамическое сопротивление борова. Принимаем Δhб. = 20Па; Δhш. – аэродинамическое сопротивление шиберов. Установлено 4 шибера с сопротивлением по 20Па, тогда Δhш. = 4 ∙ 20Па = 80Па; Δhд.тр. – аэродинамическое сопротивление дымовой трубы. Принимаем Δhд.т. = 200Па. Таким образом, аэродинамическое сопротивление котельной установки: Δhк.у. = 40 + 170 + 200 + 20 + 4 ∙ 20 + 200 = 710Па Выбор дутьевого вентилятора Определим расчетную производительность дымососа: 𝑄в = Кз ∙ 𝐵пк ∙ 𝑉в0 ∙ 𝛼т ∙ tв + 273 3 , м /с 273 где Кз – коэффициент запаса (согласно Приложению В* СП 89.13330.2016 «Котельные установки» [2], Кз = 1,1); Впк – расзод топлива на котельный агрегат, м3/с; V0В – теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 природного газа; αt – коэффициент избытка воздуха в топке (принимаем αt = 1.1) tв – температура воздуха подаваемого на горение, принимаем tв = 30 С. 0 Общий расход топлива, подаваемого в топку, рассчитаем по формуле: Впк = Qк.а/(Qнс*µ) Впк = 4215/(37310*0,87) = 0,130 м3/с Полное количество теплоты, полезно отданной в котельном агрегате, определяется по формуле: Qк.а. = D(hн.п.-hп.в)+ 0,01*р*D*(hк.в. – hт.в.) Qк.а = 1,8*(2798-490)+0,01*10*1,8(826,7-490) = 4215 кВт где hн.п – энтальпия насыщенного пара при давлении в котле, hн.п = 2798 кДж/кг; hп.в – энтальпия питательной воды, 490 кДж/кг; hп.в = c*tп.в., кДж/кг hп.в = 4,19*100 = 490 кДж/кг где с – удельная теплоемкость, с = 4,19 кДж/(кг*0С) tп.в – температура питательной воды, tп.в = 100 0С; hк.в – энтальпия котловой воды, hк.в = 826,7 кДж/кг; р – непрерывная продувка котельного агрегата, р = 10%; D – паропроизводительность котельного аппарата, D = 1.8 кг/с. µ - КПД котла = 87%. Qв =1,1*0,13*9,91*1,1*(30+273)/273 = 1,651 м3/с = 5944 м3/ч Расчетный напор вентилятора определяется с учетом аэродинамического сопротивления горелки и воздушного тракта котельной установки: HВ = Кз ∙ (Δhг. + Δhв. ), Па где Кз = коэффициент запаса (согласно Приложению В* СП 89.13330.2016 «Котельные установки» [2], Кз = 1,1); Δhг. - аэродинамическое сопротивление горелки ГМГ-4м = 1200Па; Δhв. - аэродинамическое сопротивление воздуховодов = 200 Па. Нв = 1,1(1200+200) = 1540 Па Для подачи воздуха выбираем дутьевой вентилятор марки ВДН-81500 производства Бийского котельного завода. Технические характеристики вентилятора приведены в таблице 2. Габаритные размеры указаны на рисунке 2. Таблица 2 – Технические характеристики дутьевого вентилятора ВДН-8-1500. Диаметр рабочего колеса 0,8 м Частота вращения максимальная 1500 об/мин Типоразмер электродвигателя АИР160S4 Установленная мощность электродвигателя 15,0 кВт Номинальная потребляемая мощность 7,9 кВт Производительность на всасывании 10460 м3/ч Полное давление 2330 Па Температура перемещаемой среды на всасывании 30 °С Максимальная температура перемещаемой среды на всасывании 200 °С КПД 83 % Габаритные размеры 1165х1470 х1285мм Масса 523кг Рисунок 2 – Габаритные размеры вентилятора ВДН-8-1500. 1-корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4электродвигатель; 5-постамент. Выбор дымососа Определим расчетную производительность дымососа: 𝑄д = Кз ∙ 𝐵пк ∙ 𝑉г0 ∙ 𝛼г ∙ 𝛩ух.г. +273 273 , м3 /с (5.3.4) где Кз – коэффициент запаса (согласно Приложению В* СП 89.13330.2016 «Котельные установки» [2], Кз = 1,1); 𝐵пк – расход топлива на котельный агрегат, м3/с; 𝑉г0 –полный объем продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1м3 топлива, м3 /м3 . αг – коэффициент избытка воздуха за котлом. Принимаем αг = 1,4; Θух.г. - температура уходящих газов. Принимаем Θух.г. = 150°С. Q В = 1,1 ∙ 0,13 ∙ 11,11 ∙ 1,4 ∙ Расчетный напор 150+273 273 = 12410 м3 /ч дымососа определяется с учетом аэродинамического сопротивления котельной установки: HВ = Кз ∙ Δhк.у. = 1,1 ∙ 710 = 781 Па Для отвода продуктов сгорания выбираем дымосос марки ДН-91500 производства Бийского котельного завода. Технические характеристики дымососа приведены в таблице 3. Габаритные размеры указаны на рисунке 3. Таблица 3. Технические характеристики дымососа ДН-9-1500 Диаметр рабочего колеса 0,9 м Частота вращения максимальная 1500 об/мин Типоразмер электродвигателя АИР160S4 Установленная мощность электродвигателя 15,0 кВт Номинальная потребляемая мощность 9,1 кВт Производительность на всасывании 14900м3/ч Полное давление 181 Па Температура перемещаемой среды на всасывании 200 °С Максимальная температура перемещаемой среды на всасывании 200 °С КПД 83 % Габаритные размеры 1205х1647х1368мм Масса 584 кг Рисунок 3. Габаритные размеры дымососа ДН-9-1500 1-корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4электродвигатель; 5-постамент. Список используемых источников 1. Строительная климатология СП 131.13330.2020 2. Котельные установки СП 89.13330.2016 3. Тепловые сети СП 124.13330.2012 4. К.Ф .Роддатис, А.Н. Полтарецкий СПРАВОЧНИК по котельным установкам малой производительности под редакцией проф. К.Ф. Роддатиса, 1989. – 488с. 5. https://remenergo.pro/catalog/kotly/kotly-parovye/kotly-seriidkvr/kotly-dkvr-na-gazoobraznom-zhidkom-toplive/kotel-dkvr-65-13gm/?ysclid=m409xsntzr501612280#ad-image-0 6. https://studfile.net/preview/8855130/page:2/ 7. https://enmh.ru/oborudovanie/kvo/tdm/dymososy/dymososy-sposadkoj-na-val-el-dv/23-dymosos-dn-9-1500.html 8. https://helpeng.ru/engineer/climatology/climatology-2020
