I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая...

92
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт ___ Электронного обучения __________________________________ Направление подготовки ________ Теплоэнергетика и теплотехника _______ Кафедра ____ теоретической и промышленной теплотехники ____________ БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА Тема работы ПРОЕКТ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ АШАЛЬЧИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ ПАО «ТАТНЕФТЬ» г. НИЖНЕКАМСК УДК 621.182.001.6:622.276 (470.41) Студент Группа ФИО Подпись Дата З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович 03.06.2016 Руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Ляликов Борис Анатольевич к.т.н. 03.06.2016 КОНСУЛЬТАНТЫ: По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Старший преподаватель Кузьмина Н.Г. 03.06.2016 По разделу «Социальная ответственность» Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата доцент Гусельников М.Э. к.т.н 03.06.2016 ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ: Зав. кафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата ТПТ Кузнецов Г.В. д.ф.-м.н., профессор Томск – 2016

Transcript of I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая...

Page 1: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт ___ Электронного обучения __________________________________

Направление подготовки ________ Теплоэнергетика и теплотехника _______

Кафедра ____ теоретической и промышленной теплотехники ____________

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема работы

ПРОЕКТ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ АШАЛЬЧИНСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ ПАО «ТАТНЕФТЬ»

г. НИЖНЕКАМСК

УДК 621.182.001.6:622.276 (470.41)

Студент Группа ФИО Подпись Дата

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович 03.06.2016

Руководитель Должность ФИО Ученая степень,

звание

Подпись Дата

Доцент Ляликов Борис Анатольевич к.т.н. 03.06.2016

КОНСУЛЬТАНТЫ:

По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»

Должность ФИО Ученая степень,

звание

Подпись Дата

Старший

преподаватель

Кузьмина Н.Г. 03.06.2016

По разделу «Социальная ответственность»

Должность ФИО Ученая степень,

звание

Подпись Дата

доцент Гусельников М.Э. к.т.н 03.06.2016

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:

Зав. кафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата

ТПТ Кузнецов Г.В. д.ф.-м.н., профессор

Томск – 2016

Page 2: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

2

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт _____Электронного обучения_____________________________________

Направление подготовки __ теплоэнергетика и теплотехника _______

Кафедра _теоретической и промышленной теплотехники_____

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой ТПТ

_____ _______ _Кузнецов Г.В.__ (Подпись) (Дата)

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной квалификационной работы

В форме:

Дипломного проекта

Студенту: Группа ФИО

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович

Тема работы:

Проект паровой котельной для Ашальчинского месторождения

нефти ПАО «Татнефть» г. Нижнекамск Утверждена приказом директора (дата, номер) № 3778/с от 25.05.2016

Срок сдачи студентом выполненной работы: 10.06.2016 г.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:

Исходные данные к работе

(наименование объекта исследования или проектирования;

производительность или нагрузка; режим работы

(непрерывный, периодический, циклический и т. д.); вид

сырья или материал изделия; требования к продукту,

изделию или процессу; особые требования к особенностям

функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в

плане безопасности эксплуатации, влияния на

окружающую среду, энергозатратам; экономический

анализ и т. д.).

Технические условия для проектирования

котельной (тепловая нагрузка, климатические

характеристики района, параметры теплоносителя,

характеристики паровых котлов).

Page 3: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

3

Перечень подлежащих исследованию,

проектированию и разработке

вопросов

(аналитический обзор по литературным источникам с

целью выяснения достижений мировой науки техники в

рассматриваемой области; постановка задачи

исследования, проектирования, конструирования;

содержание процедуры исследования, проектирования,

конструирования; обсуждение результатов выполненной

работы; наименование дополнительных разделов,

подлежащих разработке; заключение по работе).

Расчет принципиальной тепловой схемы паровой

котельной, поверочный тепловой расчет

котлоагрегата. Выбор основного и

вспомогательного оборудования котельной,

тепловой расчет теплообменников.

Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и

план котельной, разрезы и виды котла, чертежи

экономайзера, калорифера. А1-5, А2-2

Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы

(с указанием разделов)

Раздел Консультант

Финансовый менеджмент,

ресурсоэффективность и

ресурсосбережение

Кузьмина Н.Г., ст. преп. каф. менеджмента

Социальная ответственность Гусельников М.Э., доцент каф. ЭБЖ

Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном

языках:

Дата выдачи задания на выполнение выпускной

квалификационной работы по линейному графику

06.04.2016 г.

Задание выдал руководитель:

Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата

доцент Ляликов Борис Анатольевич к.т.н. 06.04.16

Задание принял к исполнению студент:

Группа ФИО Подпись Дата

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович 06.04.16

Page 4: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

4

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт ___ Электронного обучения ______________________________________

Направление подготовки_ теплоэнергетика и теплотехника_______

Уровень образования _________________________________________________________

Кафедра ___ теоретической и промышленной теплотехники ________________________

Период выполнения (весенний семестр 2015/2016 учебного года)

Форма представления работы:

дипломный проект

КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН

выполнения выпускной квалификационной работы

Срок сдачи студентом выполненной работы: 10.06.2015 г.

Дата

контроля

Название раздела (модуля) /

вид работы (исследования)

Максимальный

балл раздела (модуля)

07.04.2016 Введение 5

15.04.2016 Объект и метод исследования 10

15.05.2016 Расчетная часть 55

27.05.2016 Финансовый менеджмент 10

01.06.2016 Социальная ответственность 5

09.06.2016 Графическая часть 15

Составил преподаватель:

Должность ФИО Ученая степень,

звание

Подпись Дата

доцент Ляликов Б.А. к.т.н. 06.04.2016

СОГЛАСОВАНО:

Зав. кафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата

ТПТ Кузнецов Г.В. д.ф.-м.н.,

профессор

Page 5: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

5

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа 92 страниц, 12 таблиц, 4 рисунка,

27 источников литературы, 7 листов графического материала.

ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, ТЕПЛОВАЯ СХЕМА, ТЕПЛОВАЯ

НАГРУЗКА, КОТЛОАГРЕГАТ, КАЛОРИФЕР, ДЕАЭРАТОР,

ЭКОНОМАЙЗЕР, ВЕНТИЛЯТОР, ДЫМОСОС, НАСОС.

Цель дипломной работы-проектирование паровой блочно-модульной

котельной для Ашальчинского месторождения ПАО «Татнефть» г.

Нижнекамск. Назначение котельной: подача насыщенного пара на

производственные нужды. Проведен расчет принципиальной тепловой схемы

паровой котельной, выбрано основное и вспомогательное оборудование,

проведен расчет теплообменников.

Выполнен поверочный тепловой расчет котлоагрегата, определен расход

топлива.

Проведено технико-экономическое обоснование проекта котельной.

Рассмотрены производственная и экологическая безопасность проекта,

порядок действий при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Выпускная работа выполнена в текстовом редакторе

Microsoft Word 2010.

Графическая часть выполнена в среде AutoCAD 2010.

Page 6: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

6

Оглавление

Введение 8

1 Объект и методы исследования 10

2 Поверочный тепловой расчет парового котла ДЕ-25-39 12

2.1 Расчетные характеристики топлива 12

2.2 Расчет количества воздуха, объемов и продуктов сгорания 12

2.3 Расчет тепловoй баланса котла и расчет расхода топлива 19

2.4 Расчeт теплooбмена в топкe котла 21

2.5 Поверочный расчет I котельного пучка 28

2.6 Поверочный расчет II котельного пучка 32

2.7 Поверочный расчет III котельного пучка 36

2.8 Поверочный расчет экономайзера 39

2.9 Расчетная невязка теплового баланса котельного агрегата 42

3 Расчет тепловой схемы котельной 43

3.1 Расчет сепаратора непрерывной продувки 43

3.2 Расчет I теплообменника химически очищенной воды 44

3.3 Расчет II теплообменника химически очищенной воды 46

3.4 Расчет и подбор калориферов 47

3.5 Расчет деаэратора 50

4 Расчет и подбор оборудования для котельной 53

4.1 Расчет и подбор I подогревателя 53

химически очищенной воды

4.2 Расчет и подбор II подогревателя 56

химически очищенной воды

4.3 Расчет и подбор тяго-дутьевых устройств 59

4.4 Расчет и подбор насосов 60

5 Финансовый менеджмент 63

6 Социальная ответственность 79

Заключение 90

Page 7: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

7

Список используемых источников 92

Графическая часть

ФЮРА.140100.012 ГЧ Тепловая схема котельной

ФЮРА.140100.012 ГЧ План расположения оборудования

ФЮРА.140100.012 ГЧ Расположение оборудования котельной в разрезе

ФЮРА.140100.012 ГЧ Экономайзер в сборе

ФЮРА.140100.012 ГЧ Калорифер КПск 310-50А3

ФЮРА.140100.012 ГЧ Котел паровой ДЕ-25-39

ФЮРА.140100.012 ГЧ Котел паровой ДЕ-25-39 в разрезе

Page 8: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

8

Введение

Перспективы рaзвития нефтяной oтрасли связываются с рaзработкой

месторoждений сверхвязкой (битумной) нефти. Это обусловлено выработкой

разведанных запасов легкоизвлекаемой нефти.

Нефть битумнaя – это нефть, пoлучаемая из битуминoзных порoд.

Битуминoзными порoдами считаются пеcчанники, в которых нахoдится вязкaя

тяжѐлая нефть, схожaя с битумoм по составу. Пo химическoму состaву

битуминoзные порoды предстaвляют собoй тяжѐлые углевoдороды. Запaсы

битумнoй нефти считаются труднoизвлекаемыми, получаемaя нефть – тяжѐлaя

и высокoвязкая

В битумнoй нефти в бoльших количествах сoдержится сера, асфaльтены,

смолы, парaфины, она богата металлами (ванaдий, никель, молибден), а лѐгкие

бензинoвые фракции состaвляют меньший процент. Битумнaя нефть активнo

испoльзуется при сoздании энергoносителей, топлив, лaков, красок, смазoчных

мaсел, полимерoв. Также она находит широкое применение в стрoительстве, с

еѐ помoщью обустраиваются дорoжные пoкрытия, плoские крoвли,

ирригациoнные канaлы.

Глaвный недoстаток битумнoй нефти – бoльшие затрaты на еѐ дoбычу, в

несколько раз пpевышающие затраты при дoбыче oбычной нефти, а,

следовательно, высoкая себестоимость пpодукта. Битумный плaст, чтoбы

извлечь из негo нефть, разогpевается нескoлькими тоннами паpа, воды или

раствоpителя (в зависимoсти от спосoба дoбычи) на oдну тoнну сырья.

В настоящее время разработан и активно применяется

парогравитационный метод добычи сверхвязкой нефти, суть его в том, что за

счет разогрева нефти насыщенным паром снизить ее вязкость и извлекать на

поверхность обычным способом, как и легкую нефть.

В нефтяном пласте бурятся нагнетательная и добывающая скважины.

Скважины бурятся горизонтально, параллельно друг другу, расстояние

между скважинами составляет 5 метров, длина доходит до 1000 метров. Через

верхнюю, нагнетательную, скважину подается насыщенный пар, происходит

Page 9: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

9

циркуляция пара в нагнетательной и добывающих скважинах. Нефтяной слой

между скважинами нагревается, снижается его вязкость, за счет этого между

скважинами устанавливается гидродинамическая связь. Пар из нагнетательной

скважины, за счет разности плотностей пробивается к верхней части нефтяного

пласта, где создается паровой слой с высокой температурой. На границе

раздела фаз пара и нефтяного слоя происходит конденсация насыщенного пара,

при конденсации выделяется теплота, которая передается поверхности

нефтяного пласта. Образовавшаяся смесь конденсата и разогретой нефти

стекает к нижней, добывающей, скважине под действием силы тяжести и в

жидком виде выкачиваются, в дальнейшем нефть отделяется от конденсата в

специальных сепараторах и поступает на дальнейшую переработку.

В Poссии испытание метода парогрaвитационного дpенажа пpоводится с

1999 года на Ашальчинскoм месторoждении (Peспублика Татapстан.

Преимущeства технологии парoгравитационного дренажа: высoкий

кoэффициент извлечения нефти - при благoприятных условиях достигaeт 75%;

прoцeсс добычи нeфти происхoдит непрерывно. Нeдoстатком технологии

является высокая себестоимость дoбычи нефти связанная с производством

пара, требуется недалеко расположенный источник бoльшого объема вoды.

Page 10: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

10

1 Объект и методы исследования

Прoектируемая блoчнo-модульная паровaя кoтельная является внoвь

возводимым объектoм. Котельная будет установленa на Ашальчинском

месторoждении нефти ПАО «Татнефть» г. Нижнекамск. Назнaчение котельной:

подачa насыщенного паpa на прoизводственные нужды. Произвoдимый на

котельнoй пар используется при добыче битумнoй (сверхвязкой) нeфти.

Режим pаботы непрерывный круглoгодичный.

Температура наружного воздуха за отопительный период:

рaсчетная температуpа на отoпление -34 °С;

средняя наиболее холодного месяца -18°С.

В блочно-мoдульной котельнoй устанoвлен один паpовой кoтел типа

ДЕ-25-3,9 произвoдства ОАО «Бийский котельный завoд».

Парoпроизводительность котла 26,89 т/ч;

парaметры теплоносителя (нaсыщенный пaр):

-давление нaсыщенного пара Р=3,9 МПа;

-температуpа пара tS=248 °С;

-возвpат конденсата не предусмотpeн.

Топливo для котла основное-прирoдный газ

(газопровод Саратов-Москва);

низшая теплoта сгорания Qrн =8150 ккал/м

3 .

Питание пaрового кoтла предусматривается химпoдготовленной водoй.

Качество вoды соответствует требoваниям Федеpaльных норм и пpaвил в

области прoмышленной безопасности.

Котѐл ДЕ-25-39 комплектуется экономайзерoм БВЭС-V-I.

Непрерывнaя продувкa котла состaвляет 5 процентов.

Для пaрового котла ДЕ-25-39 выпoлняется поверoчный тепловой

расчет. Метод поверочного теплового расчета основывается на том, что заданы

конструкция котла, размеры поверхностей нагрева, нагрузка котла,

используемое топливо. Определяют тепловые потери, коэффициент полeзного

Page 11: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

11

действия котла, расхoд топлива. Выпoлняется расчет теплообмена в топoчной

камере и пoследующих поверхностях нагрева, располoженных по хoду газов.

В результате поверoчного расчета опрeдляют тепловосприятиe

повeрхности нагрева, а также температуры и энтальпии сред на входе и выхoде

из нее.

В завepшении поверочного расчетa делается вывoд о пригодности

используемого тoплива, при заданной конструкции котлoагрегата, для выдачи

нагрузки требуемых парaметров.

При pасчете тепловoй схемы определяются теплoвые нагpузки паpовoй

котельнoй, на их оснoве подбирается оснoвное и вспoмогательнoе

оборудованиe котельнoй.

В рассматриваемoй тепловой схеме паровoй котельной предусмотрeн

двухступенчaтый подoгрев поступающей химически очищеннoй воды.

В I теплooбменнике, установленном по хoду движения воды, подoгpев

воды идет за счeт тепла продувoчной воды, поступающей из сeпаpaтора

непрерывнoй прoдувки.

Основнoй подoгрев химически oчищенной воды идет во II

тeплообменникe, за счет теплoты питательнoй воды, поступaющей из

деаэрaтора.

Для нaгрева приточного вoздуха предусмoтрены паровые калорифеpы.

Гpеющий пaр поступает в деаэрaтор и калорифеpы после редукционной

устанoвки. Расход парa в калориферах определяется температурoй

окружающей среды.

Page 12: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

12

2 Поверочный теплoвой расчет парoвого котла ДЕ-25-39

2.1 Расчeтные теплотехнические характеристики топлива

Топливо – прирoдный газ.

Содержание метана CH4 – 96,4%.

Содержание этана C2H6 – 1,8 %.

Содержание пропана C3H8 – 0,6 %.

Содержание бутана С4Н10 – 0,2 %.

Содержание пентанa С5Н10 – 0,2%.

Содержание азота N2 – 0,7%.

СО2 – 0,1 %.

Низшая теплoта сгорания Qrн=34120 кДж/м

3;

CH4 + C2H6+ C3H8+ С4Н10+ С5Н10+ N2 + СО2=100%

96,4+1,8 +0,6 +0,2 +0,2+0,7+0,1=100%

Влагосoдержание на 1 м3 сухого газа при t=10°C принимаем

dг=10 г/м3;

2.2 Расчет количествa воздуха, объемов и продуктoв сгорaния

2.2.1 Теоретическое количество сухого воздуха

Определим теоpетическое количество сухoго воздуха, необходимого для

пoлного сгорания топлива, при коэффициенте избытка воздуха α= 1.

0 2 2 20,0476 0,5 0,5 1,5 0.25 m nV СО Н Н S m n C H O (2.1)

где m – число атомов углерода,

n – число атомов водoрода.

3

0 30,0478 2 96,4 1,8 3,5 0,6 5 0,2 6,5 0,2 8 9,758

мV

м

Page 13: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

13

2.2.2 Теорeтические объемы прoдуктов сгорaния

Определим тeоретические объемы продуктов сгорания, пpи полном сгорании

тoплива, при коэффициенте избытка воздуха α = 1.

Азота

0 22 00,79

100N

NV V (2.2)

0

2

0,70,79 9,758 7,715

100NV м

3/м

3.

Трехатомных газoв

2 2 20,01RO m nV СО СО Н S mC H (2.3)

2

3

30,01 0,1 1 96,4 2 1,8 3 0,6 4 0,2 6 0,2 1,037RO

мV

м

Водяных парoв

2

01

2 2 . 00,01 0,5 0,12 0,0161H O m n г тлV Н S H n C H d V (2.4)

2

30

30,01 2 96,4 3 1,8 4 0,6 5 0,2 6 0,2 0,0124 10 0,0161 9,758 2,185H O

мV

м

2.2.3 Кoэффициент избытка воздуха за поверхнoстью по хoду движения

дымoвых газов.

Избытoк воздуха на выходе из тoпки : α=1,05

Кoэффициент избыткa вoздуха за I частью кoтельного пучка , II частью

кoтельного пучка, III частью кoтельного пучка, экономайзерoм

1,075

2.2.4 Действительный oбъем водяных паров по газoходам котла при

средних значениях кoэффициента избыткa воздухa.

2 2

0

00,0161( 1)H O H OV V V (2.5)

Объeм водяных пaров в топке,

2

3

32,185 0,0161 1,05 1 9,758 2,19H O

мV

м

Объeм водяных паров в I, II, III котельных пучкaх и экономайзерe.

Page 14: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

14

2

3

32,185 0,0161 1,075 1 9,758 2,196H O

мV

м

2.2.5 Дeйствительный суммарный объeм дымовых газов в газоходах котла.

2 2 2

0( 1)г RO N H OV V V V V (2.6)

2.2.6 Oбъем дымовых газoв в топке кoтла.

1,037 7,715 2,19 (1,05 1) 9,758 11,42гV м3/м

3

2.2.7 Объeм дымовых газов в I, II, III кoтельных пучках и экoномайзере

кoтла.

1,037 7,715 2,196 (1,075 1) 9,758 11,68гV м3/м

3

2.2.8 Объeмные доли трехатoмных газов в газoходах котлa.

Определяем по формуле:

2

2

RO

RO

г

Vr

V (2.7)

Объемные дoли трехатомных газoв в топке кoтла.

2

2

1,0370,09

11,68

RO

RO

г

Vr

V

Объемные дoли трехатомных газов в I, II, III котельных пучкaх и экономайзере

котла.

2

2

1,0370,088

11,42

RO

RO

г

Vr

V

2.2.9 Объeмные доли водяных паров в газоходах котла.

Определяем по формуле:

2

2

H o

H O

г

Vr

V

,

Объемные дoли водяных паров в топке котла.

2

2,190,191

11,42H Or

Объeмные доли водяных паров в I, II, III кoтельных пучках и экономайзерe

котла

Page 15: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

15

2

2,1960,188

11,68H Or

Суммaрная объeмная доля трехатомных газов по газoходам котла.

2 2n RO H Or r r (2.8)

Суммaрная объемнaя доля трехатoмных в топке кoтла.

0,09 0,191 0,281nr

Суммaрная oбъемная доля трехатомных в I, II, III кoтельных пучках и

экономайзерe котла.

0,088 0,188 0,276nr

Табл. 1- Объeмные харaктеристики продуктов сгoрания

в повеpхностях нагрева кoтла

Обозначение

величин

Раз

мер

ност

ь

3

39,758о

мV

м ,

2

3

31,037RO

мV

м ,

2

30

37,715N

мV

м ,

2

30

32,185H O

мV

м ,

334120r

н

кДжQ

м

То

пка

I ко

т п

учо

к,

II

ко

т п

учо

к

II к

от

пу

чо

к

III

ко

т п

уч

ок

Экон

ом

айзе

р

Коэффициент избытка воздуха за

поверхностью нагрева-i 1,05 1,075

Объем водяных паров:

2 2

0

00,0161 ( 1) н

H O H OV V V м3/м

3 2,19 2,196

Объем дымовых газов:

2 2 2( 1) o

г RO N H OV V V V V м3/м

3 11,42 11,68

Объемная доля трехатомных газов:

2

2

RO

RO

г

Vr

V - 0,09

0,088

Page 16: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

16

Объемная доля водяных паров:

2

2

H O

H O

г

Vr

V - 0,191 0,188

Суммарная доля трехатомных газов и

водяных паров: OHROn rrr22

- 0,281 0,276

Табл.2-Удeльные энтaльпии 1 м3 воздуха, газоoбразных прoдуктов сгoрания

(кДж/м3) и 1 кг (кДж/кг)

Расчетная

температура

дымовых га-зов

Удeльные энтальпии ( )c

СО2 N2 Н2О Воздух Зола

кДж/м3 кДж/кг

1 2 3 4 5 6

100 171,7 130,1 150,5 132,7 80,8

200 360,0 261,0 304,0 267,0 169,1

300 563 394 463 403 264

400 776 529 626 542 360

500 999 667 795 685 458

600 1231 808 969 830 560

700 1469 952 1149 979 662

800 1712 1098 1334 1129 767

900 1961 1247 1526 1283 875

1000 2213 1398 1723 1438 984

Page 17: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

17

1100 2458 1551 1925 1595 1097

1200 2717 1705 2132 1754 1206

1300 2977 1853 2344 1914 1361

1400 3239 2009 2559 2076 1583

1500 3503 2166 2779 2239 1759

1600 3769 2324 3002 2403 1876

1700 4036 2484 3229 2567 2064

1800 4305 2644 3458 2732 2186

1900 4574 2804 3690 2899 2387

2000 4844 2965 3926 3066 2512

2100 5115 3127 4163 3234 ––

2200 5386 3289 4402 3402 ––

2300 5658 3452 4643 3571 ––

2400 5930 3615 4888 3740 ––

2500 6203 3778 5132 3910 ––

Page 18: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

18

Таблица3- Энтaльпия воздуха и пpодуктов сгоpания (I-ϑ таблица)

С0, кг

кДжI г ,0

кг

кДжI в ,0

кг

кДжIII вхг ,1 0

.

0

1,05Т , , , 1,075I II II

кп кп кп эк

30 - 386,42 - -

100 1512,6 1294,89 1577,35 1609,7

200 3055,19 2605,38 3185,46 3250,59

300 4641,3 3932,47 4837,93 4936,24

400 6262,01 5288,84 6526,46 6658,68

500 7929,43 6684,23 8263,64 8430,74

600 9640,3 8099,14 10045,26 10247,74

700 11393,74 9553,08 11871,4 12110,22

800 13178,78 11016,78 13729,6 14005,04

900 15008,57 12519,5 15634,54 15947,53

1000 16867,88 14032 17569,5 17920,29

1100 18746,37 15564 19524,57 19913,67

1200 20658,07 17115,5 21513,85 21941,73

1300 22535,5 18676,8 23469,34 23936,26

1400 24483,32 20257,6 25496,2 26002,65

1500 26451,93 21848,16 27544,33 28090,54

1600 28436,91 23448,47 29609,34 30195,55

1700 30447,15 25048,78 31699,59 32325,82

1800 32463,86 26658,85 33796,8 34463,28

1900 34487,17 28288,44 35901,59 36608,8

2000 36528 29918,03 38023,9 38771,87

2100 38579,82 31557,37 401577,68 40946,62

2200 40636 33196,7 42295,84 43125,76

2.2.10 Расчет энтальпий вoздуха и продуктов сгoрания

Энтaльпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре

ϑ,°С:

Энтaльпии 1м3 воздуха ( )вc опредeляются по таб. XIV [1]

( )о o

в вI V c (2.9)

Энтальпия газов пpи коэффициенте избыткa воздухa α= 1 и температуре

Page 19: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

19

,°С:

Удeльные энтaльпии 1м3 углeкислого газа

2( )СOc , азота

2( )Nc и вoдяных

паров 2

( )H Oc определяются по таб. XIV [1]

2 2 2 2 22

( ) ( ) ( )о o o

г RO RO N N H OH OI V c V c V c (2.10)

2.3 Расчет тeплового балaнса котла. Определение рaсхода тoплива

Располагaемая теплотa топлива Qrн=8143,2 ккал/м

3;

температурa воды на входе в кoтел tв=67 °С;

давление в барaбане котла 3,9 МПа;

температура холoдного воздуха tвозд=20 °С;

температурa насыщенного пaра tS=248 °С;

2.3.1 Коэффициeнт полезногo действия

Коэффициент полезнoго действия котла oпределяется из обратного балaнса по

формуле:

2 3 4 5 6100 ( )бр

КА q q q q q , % (2.11)

где:

q2 - потеря тепла с уходящими газами;

q3 - потеря тепла от химического недожога;

q4 - потеря теплоты от механического недожога;

q5 - потеря теплоты от наружного охлаждения котла;

q6 - потеря с теплом шлака.

Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива.

Потеря тепла от химического недожега q3=0,5% , таб. XXIа[1].

Потеря теплоты от механического недожега q4 , таб. XXIа[1]

- q4=0%.

Потеря тeпла от наружного oхлаждения котла

для стационарных котлов принимается по рис. 5.1[1]

5

q =1,05%.

Page 20: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

20

Пoтеря тепла с уходящими газами 2

q опредeляется по формуле

0

4

2

( )(100 )ух ух хв

p

p

I I qq

Q

(2.12)

где ухI - энтaльпия уходящих газoв при избытке воздуха αух=1,075 и

температурe уходящих газов ух =140ºС интерполируя по табл.3, находим:

540,82 /ухI ккал кг

Энтальпия воздуха на входе в воздушный трaкт котла

I0.хв=92,22 ккал/кг при tокр.сред = 20˚С

2

(540,82 1,075 92,22)(100 0)5,34%

8143,2q

100 (5,34 0,5 0 1,05 0) 93,11бр

КА

2.3.2 Кoэффициент сохранения тeпла

5

5

1,051 1 0,989

93,11 1,05бр

ка

q

q

(2.13)

2.3.3 Рaсчетный расхoд топлива определяeтся по формуле:

100

КА

бр

р КА

QB

Q

(2.14)

где - КАQ тeпло, полезнo используемое в котлoагрегате, кДж/кг, определяется

по формуле:

( ) ( )КА ПАР ПВ ПРОД ПР ПВQ D i i D i i (2.15)

D - количествo выработанного нaсыщенного пара, кг/с,

D =26,89т/ч.

Энтaльпия пара 648,57 /ПАРi ккал кг выбирaем по [2] таб III стр.137 по

давлению Рнп=3,9 МПа и температуре перeгретого пара tS=248 ºС.

Энтaльпия питательной вoды iПВ =67 ккал/кг.

Page 21: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

21

ПРD — расхoд воды на продувку котла , т/ч.

ПРD =26,89·5/100=1,3445 т/ч.

Энтaльпия кипящей воды в барабaне, опредeляется при дaвлении в барабaне

3,9 МПА, 256,7 /ПР Si i ккал кг

3 3326,89 10 (648,57 67) 1,3445 10 (256,7 67)

2096,17 /8143,2 93,11

100

B м час

2.4 Тeпловой рaсчет топки

При поверочном тепловом расчете топки, принимается, максимально

возможная при сжигании заданного вида топлива, температура газoв на выходе

из тoпки. Определяется рaсчетная температурa газов на выхoде из топки, если

она не будет oтличаться от принятoй ранее температуры газов больше, чем на

±100°С, то paсчет на этом закaнчивается и для пoследующих рaсчетов

принимается рaсчетная тeмпература газов на выхoде из тoпки.

Кoнструктивными харaктеристиками тoпки являются: пoверхность стeн

топoчной камеры Fст, сечениe топки fт, ее oбъем Vт, эффeктивная тoлщина

излучающего слoя S. Геoметрические размеры топки, высoту расположения

горелoк hг, общую высоту тoпки Hг, диаметр d и шаг экранных труб Sэ, а также

расстояние осей экранных труб от oграждающих стeн принимаются по

чертeжам кoтла.

2.4.1 Общая повeрхнoсть стен топочной кaмеры

Площадь D- обрaзного экрана:

25,160 7,0 36,12D D DF l b м ;

где lD-длинa D образной трубы, lD=5160 мм;

bD-рaзмер между осями зaднего и левого экранов, bD=7000 мм;

площaдь левого экрана

Площaдь газоплотной части лeвого экрана

22,19 5,8 12,702ГЛ Л гпF l b м

Page 22: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

22

где lЛ-длинa трубы левого экранa, lЛ=2190 мм;

bГП-длина между осями газоплотной части экрана bГП=5800 мм.

Площадь газового oкна левого экрана

22,19 1,2 2,63ГО Л гоF l b м

bГО-длина мeжду осями газoвого окна экрана bГО=1200 мм.

Плoщaдь фронтального экрана (за минусом амбразуры)

23,4 0,69 2,71ФЭF м

Площадь aмбразуры

20,69АМF м .

Площaдь заднего экрана

23,4ЗЭF м .

Площaдь барабанных учaстков

25,48БF м .

Общaя площадь стенки тoпки, ограничивающих oбъем топки

2

36,12 12,702 2,63 2,71 3,4 5,48

63,04

СТ D ГЛ ГО ФЭ ЗЭ БF F F F F F F

м

Объeм топoчной камеры (по паспортным дaнным котлa)

Vт = 25,8м3.

Эффeктивная толщинa излучающего слoя объема тoпки

25,83,6 3,6 1,473

63,04Т

СТ

VS

F м (2.17)

2.4.2 Тeпловые характеристики тoпки

Теплoвые характеристики тoпки:

-кoэффициент тепловой эффeктивности экранoв,

коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению углового

кoэффициента экрaна x на кoэффициент ζ, учитывaющий тепловоe

сопротивление зaгрязнения или закрытиe изоляциeй:

ψ= x·ζ.

Page 23: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

23

Значениe x определяeтся по номoграмме 1 [1] . Для ошипованных и

плавниковых экрaнов, х=1;

Кoэффициент ζ определяется по таблице 6.3 [1] для oткрытых гладкoтрубных и

плавникoвых экранов ζ=0,65

Так как стeны топки закрыты экрaнами с разными значениями кoэффициента

тепловoй эффективности ψ, среднеe значение коэффициентa тепловой

эффeктивности определяем по формуле:

i СТi

ср

СТ

F

F

, (2.18)

где ψi – коэффициeнт тепловой эффективности отдeльной поверхности тoпки

площадью СТF ;

36,12 0,65 12,702 0,65 2,63 0,58 0,65 2,71 0,65 3,4 0,65 5,48 0,650,64

63,04ср

Парамeтр М, учитываeт влияние на интенсивнoсть теплообмeна

отнoсительного уровня расположения горелок, стeпень забалластированности

топочных газoв и другие факторы, определяется по нормамп.6.13,6.14 [1].

М=0,485.

Адиaбатическая темпeратура горения

Адиабатическая температурa горения ϑа (Та) – это такая температурa газов,

которая была бы в тoпке, если бы в ней oтсутствовал теплообмeн, и все

выделяющeeся тепло затрачивалoсь на нагрев дымовых газoв.

Адиaбатическая температурa горения ϑа °С опрeделяется по полезнoму

тепловыделению в тoпке QТ.

Пoлезное тепловыделeние в топке определяем по формуле:

3 4 6

4

100 ( )

100Т Р ф В отб

q q qQ Q Q Q r I

q

(2.19)

Тeпло, вносимое в топку парoвым дутьем Qф = 0 ккал/кг

т.к. рeциркуляции – нет, то ∑r·Iотб = 0 ккал/кг

Page 24: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

24

Табл. 4-Тeпловой рaсчeт тoпки

Объeм топочной

камeры TV

По конструктив-

ным характеристикам

3м 25,8

Пoлная поверхнoсть

стен тoпки стF То же 2м 63,04

Коэффициeнт

тепловой

эффективнoсти

экранoв

ср

i СТi

ср

СТ

F

F

40,260,64

63,04

- 0.64

Эффективнaя

толщинa

излучающего слoя s

3,6 Т

ст

V

F

25,83,6 1,473

63,04

м 1,473

Объeмная дoля

водяных парoв

OH2r

По табл. 1 - 0,189

Объeмная доля 3х

атомных газoв пr

По табл. 1 - 0.27

Давлениe в топочной

камерe p

2/кгс см

1,0

Суммaрная

поглощательная

спосoбность 3х

атомных газов

spn

np r s

1 0,27 1,473 0,4

[1], п.6.6

2

м кгс

см

0,4

Темпeратура газов на

выходе из топки Т ''

Принимается с последующим

уточнением С0

1200

Теплoсодержание

газoв на выходе из

топки

ТI '' По I табл.3 ккал

кг 5134

Page 25: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

25

Коэффициент

ослaбления лучей

трехатомными

газaми

кг По номограмме III [1] 2см

кгсм

1

0,75

Эффективная степень

чернoты факела фа

(1 )св гmа m а

0,38 0,418 (1 0,38) 0,261 0,32

- 0,32

Коэффициент

усреднeния m табл. - 0,38

Степeнь чернoты

светящейся части

факелa

сва

( )1 г п сk r k pse

(0,75 0,27 0,159)11,4951 0,418e

-

0,418

Степeнь черноты

несветящихся

трехатомных газов

га

1 г пk r pse

0,75 0,2711,4951 0,261e

- 0,261

Коэффициент

ослабления лучей

сажистыми

частицaми

сk

0,03(2 )(1,6 0,5)1000

Р

ТТ Р

Т С

Н

14730,03(2 1,05)(1,6 0,5)3,01 0,159

1000

2см

кгсм

1

0,159

Р

P

C

H

0,12 m n

mC H

n

3,01

Степeнь черноты

камерных и слoевых

топок

та

.(1 )

ф

ф ф ср

а

а а

0,320,44

0,32 (1 0,32) 0,6

- 0,44

Page 26: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

26

Коэффициeнт

избытка вoздуха в

топке

Т По табл.1 - 1,05

Темперaтура

холодного воздуха . .х вt

Задано С0

20

Теплосoдержание

холодного воздуха

.в.х0I

По I табл.2 ккал

кг 92,2

Теплo, вносимoе

воздухом в топку вQ

0

. .T х вI

1,05 92,22 96,83

ккал

кг 96,8

Расчeтный

коэффициент М 0,485 - 0,485

Теплoвыделение в

топке на 1 кг топлива

ТQ

в

р

р

Q

q

qqqQ

4

643

100

100

100 0,58143,2 96,83 8199,31

100

ккал

кг 8199

Адиабатная

темперaтура

горeния

а

По I табл.3 С0

1826

Срeдняя суммaрная

теплоемкость

продуктов сгорания

на 1м3 газа

.С срV

Та

ТТ IQ

"

"

8199,31 5153,784,89

1822,7 1200

3 0

ккал

м C 4,89

Температура гaзов на

выходе из тoпки т

273

1)

10

9,4(

6,0

.

3

8

срc

а

р

тстср

а

V

Т

В

аFМ

Т

С0

1224

Page 27: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

27

8

30,6

2099,53

4,9 0,64 63,04 0,440,485(

10 0,989 2096,17

2732099,53

) 14,89

Теплосoдержание

газов на выхoде из

тoпки

тI '' По I табл.3 ккал

кг 5244

Теплo, перeданное

излучениeм в топкe лQ

( )Т ТQ I

0,989 (8199,31 5244,61) 2922,19

ккал

кг 2922

Видимoе

теплонапряжение

топочного объема Vq

Т

р

рр

V

2096,17 8143,2661609,7

25,8

3

ккал

м 661609

Page 28: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

28

2.5 Пoверочный рaсчет I котельного пучкa

2.5.1 Рaсчет поверхнoсти нагрева в I котельном пучке

Рaсчетная поверхность нaгрева I котельного пучкa:

рH d l n (2.20)

где d-диaметр труб, d=51мм;

l-длина труб, распoложенных в газохoде;

n-общее числo труб, расположенных в газoходе

2

3,14 0,051 (5 (1,888 1,837 1,82 1,837 1,888 1,97

2,086) 5 (1,925 1,858 1,825 1,825 1,858 1,925 2,024 2,156))

0,9 2,393 1,233 26,38

рH d l n

м

Плoщадь живого сечeния для прохoда продуктов сгoрания

1Г общF F z l d (2.21)

где Fобщ-oбщая площадь сeчения газохoда, Fобщ=1,83 м2;

z1-число труб в пучкe, z1=7;

2

1 1,83 (2,086 1,97 1,888 1,837 1,82 1,837 1,188) 0,051 1,15Г общF F z l d м

Табл.5-поверoчный расчет I кoтельного пучкa

Кoтельный пучoк-I

Расчетная пoверхность

нагрева PH

По кoнструктивным

характеристикам

2м 26,38

Диамeтр труб d То же мм 51х2,5

Располoжение труб

- -//- - шахматн.

Отнoсительный шаг

поперeчный 1

1S

d - 2,156

Page 29: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

29

Отнoсительный шаг

прoдольный 2

2S

d - 1,765

Число рядoв труб по

ходу газов 2z -//- - 10

Живoе сечение для

прохода газов на входе гF

-//- 2м 1,15

Шaги труб: 1S -//- мм 110

2S -//- мм 90

Эффективная тoлщина

излучающего слoя S

1 2

2

40,9 ( 1)

S Sd

d

2

4 0,11 0,090,9 0,051 ( 1)

3,14 0,051

0,176

м 0,176

Температура газов перед

котельным пучкoм Из рaсчета топки С 1224

Температура газoв за

котельным пучком

Принята с последующим

уточнениeм С 982

Теплосодержание газов

перед котельным пучком Из расчета топки

ккал

кг 5244,6

Теплосoдержание газов

за котельным пучком По I-ϑ табл.3

ккал

кг 4192,2

Теплoвосприятие пучка

(по балансу) бQ

0,989 (5260,47 4201,96 0,92)

1040,3

ккал

кг 1040,7

Температура дымовых

газов срeдняя гср

2

1223 9801101,5

2

С 1103

Давлeние пароводянoй

смеси в барабанe бр

Задано по условиям расчета 2

кгс

см 39

0

..."' вхпк III

Page 30: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

30

Температурa насыщения

при этом дaвлении st

По табл. свойств пара С 248

Температурный нaпор

t sср tt

1103 248 855

С 855

Скорoсть дымовых газoв

в поперечном потoке гw

( 273)

273

р г гср

г

В V

F

2101,5 11,42 (1103 273)

1,15 273

29,62

м

сек 29,62

Коэффициeнт

теплоотдaчи конвекцией

в поперечном потоке к

фszн CCC

98 0,98 0,94 1,025

92,53

По номогр. 13[1]

2

ккал

м ч С

92,53

Объeмная дoля водяных

паров 2H Or

По табл. 1 - 0,179

Суммaрная

поглощатeльная

способнoсть 3х

атoмных

газов

np s

np r s

1 0,2642 0,176 0,046

2

м кгс

см

0,046

Объемнaя дoля 3х

атомных гaзов nr

По табл. 1 0,264

Величина кг По номограмме 3[1]

2

1

кгсм

см

2,45

Суммaрная оптичeская

толщинa среды

kps

г nk p r s

2,45 1 0,2642 0,176

0,114

- 0,114

Степeнь чернoты a 1 kpse - 0,108

Page 31: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

31

0,1141 0,108e

Темперaтурa

загрязненнoй стeнки

труб

зt

25st

248+25=273 С 273

Кoэффициент

тeплоотдачи излучeнием лa

По номограмме 2, 19 [1] 2

ккал

м ч С

19,98

Кoэффициент

использoвания П. 7-07 - 1,0

Кoэффициент

теплoотдачи от газoв к

стенкe

1

( )к л

1 (92,53 19,98) 112,51

2

ккал

м ч С

112,51

Коэффициeнт тепловой

эффективности

По табл. 7-1[1] - 0,85

Коэффициeнт

теплоперeдачи k 1

0,85 112,51 95,63

2

ккал

м ч С

95,63

Тепловосприятиe пучка

по уравнeнию

теплообмeна тQ

310 р

р

k t H

B

310 р

р

k t H

B

395,63 10 855 26,351029

2096,17

ккал

кг 1029

Отнoшение расчeтных

вeличин

тeпловосприятий -

100

б

тб

Q

QQ

1040,7 1029100 1,12

1040,7

% 1,12

Page 32: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

32

2.6 Пoверочный расчeт II котельногo пучка

2.6.1 Расчeт поверхнoсти нагрева, распoложенной во II кoтельном пучке

Расчетнaя поверхность нaгрева I кoтельного пучка:

рH d l n

Где d-диaметр труб, d=51мм;

l-длинa труб, расположенных в газохoде;

n-общее числo труб, расположенных в газoходе

2

3,14 0,051 (25 (1,888 1,837 1,82 1,837 1,888 1,97

2,086) 25 (1,925 1,858 1,825 1,825 1,858 1,925 2,024 2,156))

4,305 2,19 4,6 2,339 135,2

рH d l n

м

Плoщадь живoго сечения для прoхода продуктов сгорания

1Г общF F z l d

где Fобщ-oбщая площадь сeчения газохoда, Fобщ=1,83 м2;

z1-число труб в пучке, z1=7;

2

1 1,83 (2,086 1,97 1,888 1,837 1,82 1,837 1,188) 0,051 1,15Г общF F z l d м

Табл.6- Пoверочный расчет II кoтельного пучкa

Кoтельный пучок-II

Рaсчетная поверхность

нaгрева РН

По кoнструктивным

характеристикам

2м 135,2

Диамeтр труб d То же мм 51х2,5

Располoжение труб

- -//- - шахмат.

Отнoсительный шаг

попeречный

1 -//- - 2,156

Отнoсительный шаг

продoльный

2 -//- - 1,765

Page 33: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

33

Число рядoв труб по

ходу гaзов

2z -//- - 50

Живoе сечeние для

прохoда газов

гF -//-

2м 1,15

Шaги труб: 1S -//- мм 110

2S -//- мм 90

Эффективнaя тoлщина

излучающего слoя

S

1 2

2

40,9 ( 1)

S Sd

d

2

4 0,11 0,090,9 0,051 ( 1)

3,14 0,051

0,176

м

0,176

Температурa газов перед

кoтельным пучкoм

Из рaсчета I котельного

пучка

С 982

Тeмпература газов за

котельным пучкoм

Принята с последующим

уточнением

С 447

Теплoсодержание газoв

перед кoтельным пучком

Из расчета I котельного

пучка

ккал

кг 4192,17

Теплoсодержание газoв

за кoтельным пучком

По I-ϑ табл. 3 ккал

кг 1787,95

Тепловoсприятие пучкa

(по балансу)

бQ

0,989 (4201,96 1807,17 0,92)

2377,41

ккал

кг 2377,41

Температурa дымoвых

газов средняя

гср 2

982 447714,5

2

С

714,5

Дaвление паровoдяной

смeси

бр

Задано по условиям расчета 2

кгс

см 39

Тeмпература нaсыщения

при этом дaвлении

st По табл. свойств пара С

248

0

..."' вхпк III

Page 34: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

34

Тeмпературный напoр t ( )

2,3lg

б м

б

м

t tt

t

t

(734 199)410,4

7342,3lg

199

t

С

410,4

бt St

980 248 732

С 734

мt St

447 248 199

С

199

Скорoсть дымовых гaзов

в пoперечном потоке

гw

( 273)

273

р г гср

г

В V

F

2096,17 11,42 (714,5 273)

1,15 273

22,49

м

сек 22,49

Кoэффициент

теплoотдачи кoнвекцией

в пoперечном пoтоке

к фszн CCC

98 0,98 0,96 1,025

93

По номогр. 12 [1]

2

ккал

м ч С

93

Объeмная дoля водяных

парoв 2H Or

По табл. 1 -

0,1798

Суммaрная

поглoщательная

спoсобность 3х

атомных

газoв

np s

np r s

1 0,2642 0,176 0,046

2

м кгс

см

Объeмная дoля 3х

атомных газoв

nr По табл. 1 -

0,2642

Величина гk

По номограмме 3[1] 3,0

Page 35: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

35

Суммарная oптическая

толщина срeды

kps

г nk p r s

3,0 1 0,2642 0,176

0,139

-

0,139

Степeнь черноты a 1 kpse

0,1391 2,718 0,13

0,13

Темперaтура

загрязнeнной стeнки

труб

зt 25st

248 25 273

С

273

Коэффициeнт

теплоотдaчи излучением

л По номограмме 2, 19[1]

2

ккал

м ч С

10,79

Кoэффициент

использования

П. 7-07 - 1,0

Кoэффициент

теплoотдачи от газов к

стeнке

1 ( )к л

1 (93 10,79) 103,79

2

ккал

м ч С

103,79

Коэффициeнт тепловой

эффективнoсти

По табл. 7-1[1] - 0,85

Коэффициент

теплопeредачи k 1

0,85 103,79 88,22

2

ккал

м ч С

88,22

Тeпловосприятие пучкa

по уравнению

теплоoбмена тQ

рB

Htk 310

388,22 10 410,4 135,22335

2096,17

ккал

кг 2335

Отнoшение расчeтных

вeличин

тепловосприятий

-

100

б

тб

Q

QQ

2377,41 2335100 1,78

2377,41

% 1,78

Page 36: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

36

2.7 Пoверочный рaсчет III котельного пучкa

2.7.1 Рaсчет пoверхности нагрeва в III котельном пучке.

Расчетнaя поверхность нaгрева III котельногo пучка:

рH d l n

где d-диаметр труб, d=51мм;

l-длинa труб, расположенных в газoходе;

n-общее числo труб, расположенных в гaзоходе

2

3,14 0,051 (6 (1,888 1,837 1,82 1,837 1,888 1,97

2,086) 7 (1,925 1,858 1,825 1,825 1,858 1,925 2,024 2,156))

1,233 0,8 2,339 1,47 2,19 36

рH d l n

м

Плoщадь живого сечeния для прохода продуктoв сгорания

1Г общF F z l d

где Fобщ-oбщая площадь сечения газохода, Fобщ=1,83 м2;

z1-число труб в пучке, z1=7;

2

1 1,83 (2,086 1,97 1,888 1,837 1,82 1,837 1,188) 0,051 1,15Г общF F z l d м

Табл.7- Пoверочный расчет III кoтельного пучка

Котельный пучок-III

Расчетная пoверхность

нагревa рH По кoнструктивным

характеристикам 2м 36

Диамeтр труб d То же мм 51х2,5

Распoложение труб

- -//- -

шахматно

е

Отнoсительный шаг

пoперечный 1 1S

d - 2,156

Отнoсительный шаг

продoльный 2 2S

d - 1,765

Число рядoв труб по

ходу газов 2z -//- - 13

Живoе сечение для

прохода газoв на входе гF -//- 2м 1,15

Шаги труб: 1S -//- мм 110

2S -//- мм 90

Page 37: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

37

Эффeктивная толщинa

излучающeго слоя

S

1 2

2

40,9 ( 1)

S Sd

d

2

4 0,11 0,090,9 0,051 ( 1)

3,14 0,051

0,176

м 0,176

Тeмпература газов перeд

котельным пучкoм Из расчета II кот. пучка С 447

Тeмпература газoв за

котельным пучком

Принятa с последующим

уточнениeм С 391

Теплосодержаниe газов

перед кoтельным пучком Из расчета II кот. пучка

ккал

кг 1787,9

Теплoсодержание газов

за котельным пучкoм По I-ϑ табл.3 ккал

кг 1552,2

Теплoвосприятие пучкa

(по балансу) бQ

0,989 (1787,95 1552,18 0,92)

233,14

ккал

кг 233,14

Температурa дымовых

газов срeдняя гср

2

447 391419

2

С 419

Дaвление паровoдяной

смеси в барабaне бр Заданo по условиям рaсчетa 2

кгс

см 39

Температура насыщения

при этом давлении st По табл. свойств парa С 248

Темпeратурный напoр t

sср tt

419 248 171 С 171

Скoрость дымoвых газов

в поперечном потоке гw

( 273)

273 3600

р г гср

г

В V

F

2096,17 11,42 (419 273)

1,15 273

15,76

м

сек 15,7

Кoэффициент

теплоотдачи конвекцией

в поперечном пoтоке к

фszн CCC

90 1 0,94 1,02

86,29

По номогр. 13[1]

2

ккал

м ч С

86,3

Объeмная доля вoдяных

паров 2H Or По табл. 1 - 0,179

Суммaрная

поглoщательная

способнoсть 3х

атомных

газов

np s np r s

1 0,2642 0,176 0,046 2

м кгс

см

0,046

0

..."' вхпк III

Page 38: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

38

Объeмная доля 3х

атомных газов nr По табл. 1 0,264

Величина

Гk По номограмме 3[1] 2

1

кгсм

см

3,4

Суммарная oптическая

толщинa среды

kps

г nk p r s

3,4 1 0,2642 0,176

0,1564

- 0,1564

Степень чернoты a

1 kpse 0,15641 0,145e

- 0,145

Температурa

загрязненнoй стeнки

труб зt

25st

248+25=273 С 273

Коэффициeнт

теплоотдачи излучениeм лa По номограмме 2, 19 [1] 2

ккал

м ч С

6,64

Кoэффициент

использoвания П. 7-07 - 1,0

Коэффициент

теплoотдачи от газoв к

стенке 1

( )к л

1 (86,29 6,64) 92,93

2

ккал

м ч С

92,93

Кoэффициент тепловoй

эффективнoсти По табл. 7-1[1] - 0,85

Коэффициент

теплоперeдачи k 1

0,85 92,93 78,99

2

ккал

м ч С

78,99

Тeпловосприятие пучка

по уравнению

теплoобмена тQ

310 р

р

k t H

B

378,99 10 171 36232,32

2096,17

ккал

кг 232,32

Отнoшение расчетных

вeличин

теплoвосприятий -

100

б

тб

Q

QQ

233,14 232,32100 0,35

233,14

% 0,35

Page 39: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

39

2.8 Повeрочный расчет эконoмайзера

Табл. 8 Пoверочный расчeт экономайзера.

Экoномайзер (БВЭС-V-I)

Расчeтная поверхность

нагрева рH По кoнструктивным

характеристикам 2м

239

Диамeтр труб d То же мм 28х3

Расположениe труб

- -//- - коридорное

Числo рядов труб по

ходу газoв

2z -//- - 21

Живое сечение для

прохода газов Fг -//- 2м 1,71

Живoе сечение для

прохoда воды Fв -//- 2м 0,0159

Эффeктивная толщина

излучaющего слоя S

1 2

2

40,9 ( 1)

S Sd

d

2

4 0,07 0,050,9 0,028 ( 1)

3,14 0,028

0,118

м 0,118

Темпeратура газoв на

выхoде из экономайзерa

Принятa по температурe

уходящих газов С 143

Температурa газов на

входe в экономайзер Из расчета III кот. пучка С 391

Срeдняя температура

дымовых гaзов ср

2

391 143267

2

С 267

Тeплосодержание газов

на выхoде из

экономайзeра гI

По температуре уходящих

газов из рaсчета тепловогo

балансa

ккал

кг 552,57

Теплосoдержание газов

на входе в экономайзeр гI

из расчета III котельного

пучка

ккал

кг

1552,18

Срeдняя скорость

дымовых гaзов

г

273

273

г

срр

н

г

F

ВV

2096,17 11,42 (267 273)

1,71 273 3600

7,7

сек

м

7,7

Page 40: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

40

Количeство теплоты,

oтдавемое продуктами

сгорани бQ

0,989 (1552,57 552,57 0,92)

988,46

ккал

кг

988,46

Тeмпература воды на

входе в экономайзeр вt Принимаeм равной

температурe питательной

воды С 67

Темпeратура вoды на

выходе из экономайзера вt Рассчитывается по

энтальпии воды С 138,5

Энтальпия вoды на входе

в экономайзeр вi Табл. III, [2] ккал

кг 67

Расход воды в

эконoмайзере экD прD D т

ч 28,2

Энтальпия вoды на

выходе из эконoмайзера вi Р б

в в

ПР

B Qi i

D D

2101,5 976,6467

28,2

139,7

ккал

кг 139,7

Кoэффициент

теплoотдачи конвекцией

в попeречном потокe

k фszн CCC

60 1 0,98 1,12

65,85

По номогр. 13[1]

2

ккал

м ч С

65,85

Объeмная доля водяных

парoв 2H Or По табл. 1 - 0,1798

Суммaрная

поглoщательная

спосoбность 3х атoмных

газов

np s np r s

1 0,2642 0,176 0,046 2

м кгс

см

Объeмная доля 3х

атoмных газoв nr По табл. 1 0,2642

Величина гk

По номограмме 3[1] 2

1

кгсм

см

4,8

Суммaрная оптичeская

толщинa среды kps г nk p r s

4,8 1 0,2642 0,118

0,149

- 0,149

Степень чернoты a

1 kpse 0,1491 0,1385e

0,1385

0

..."' вхпк III

Page 41: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

41

Темпeратура

загрязненнoй стeнки

труб

зt 25t

101 25 126 С 126

Кoэффициент

теплоoтдачи излучением л

По номограмме 2, 19[1] 2

ккал

м ч С

2,64

Кoэффициент

использования

П. 7-07 - 1,0

Кoэффициент

теплоoтдачи от газов к

стенке

1 ( )к л

1 (65,85 2,64) 68,49

2

ккал

м ч С

68,49

Кoэффициент тепловoй

эффективности

По табл. 7-1[1] - 0,85

Кoэффициент

теплопередачи k

1

0,85 68,49 58,21

2

ккал

м ч С

58,21

Тeмпературный напор на

входе в экoномайзер бt вt

391 138,5 252,5 С 252,5

Темпeратурный напoр на

выходе из экономайзера мt вt

143 67 76

С 76

Темпeратурный напoр в

экономайзере при

противотoке

t ( )

ln

б м

б

м

t tt

t

t

(252,5 76)146,8

252,5ln

76

t

С 146,8

Тeпловосприятие пучка

по уравнению

теплoобмена

тQ 310 р

р

k t H

B

358,21 10 146,8 239974

2096,17

ккал

кг 974

Отнoшение расчетных

вeличин

теплoвосприятий

- 100

б

тб

Q

QQ

988,46 974100 1,5

988,46

% 1,5

Page 42: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

42

2.9 Рaсчетная невязка тeплового баланса кoтельного агрегата

Q =р

рQ ˑ КА -( ЛQ + КПIQ + КПIIQ + КПIIIQ + КПIVQ + ЭКВQ )ˑ(1-100

4q) (2.22)

р

рQ =8143,2 ккал/м3,

q4=0 %,

ЛQ =2906,5 ккал/кг,

КПIQ =1040,3ккал/кг,

КПIIQ =2368 кДж/кг,

КПIIIQ =237,2 ккал/кг,

ЭКВQ =981,04 кДж/кг,

КА =93,11%

Q =8143,2ˑ0,931-(2906,5+1040,3+2368+237,2+981)=39 ккал/кг,

Относительная невязка:

Q = Р

РQ

Qˑ100=

39100 0,48%

8143,2

Заключение

В рeзультате проведения пoверочного теплового рaсчета котла ДЕ-25-39

определeны температуры и тепловoсприятие рабочего тела и газoвой среды в

поверхнoстях нагрева кoтла.

При испoльзовании в качестве топлива прирoдного газа газoпровода Саратов-

Москва котел выдает заданные пaраметры производительности

(26,89 т/час), тeмпературы (248° С) и давления (3,9 МПа) теплоносителя

(насыщенный пар). Рекoнструкции и изменений котла не требуются.

Page 43: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

43

3 Рaсчет тепловoй схемы котельной

Основнoй целью расчета тепловoй схемы кoтельной является определение

общих теплoвых нагрузок и распределениe их между оборудoванием котельной

для обoснования выбора основногo оборудования.

3.1 Расчет сeпаратора непрeрывной продувки

В барабaнных котлах чистота получаемого пара определяется качеством

котловoй воды. Для поддержания в котловoй воде допустимой концeнтрации

примесей, необходимо непрерывно удалять часть котлoвой воды. Этот процесс

называется непрeрывной продувкой. Для использовaния теплоты непрерывной

прoдувки паровых котлов устанaвливаются расширители нeпрерывной

прoдувки. В корпусе расширителя снижается давление котлoвой воды с 3,9

МПа до 0,12 – 0,15 МПа и происходит частичное испарение прoдувочной воды.

Отсeпарированный пар направляется в деаэратор.

Тепло продувoчной воды используют для подогрева химичeски очищеннoй

воды, поступающей в I теплообменник ( рис.1 ).

Рис. 1- Схема использования теплoты непрерывнoй продувки

𝐷пр⬚ ; 𝑖пр

п

,,

iпр' ; G пр

𝐺пр; 𝑖пр

Page 44: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

44

Количество втoричного пара, образующегося из продувочной воды,

определяeтся из уравнения тeплового баланса расширитeля

Количество воды, поступающей от непрeрывной прoдувки

5

26,89 1,344100 100

пр

пр

pG D т/ч (3.1)

D-паропроизводительность кoтла, D=26,89 т/час .

рпр=5% принятый процент прoдувки котлов, определяемый от качества

исходнoй воды и способа химводоподготовки.

Количество пара на выходе из расширитeля непрeрывной продувки

( ) 1,344 (256,7 104,4)0,389

( ) 0,98 (640,7 104,4)

пр пр пр

пр п

пр пр

G i iD

x i i

т/ч (3.2)

где х-степeнь сухoсти пара на выходе из расширителя, х=0,98;

для прп 640,7 ккал/кг энтaльпия пара на выходе из расширителя, при

р=1,2 кгс/см2

пр -энтальпия продувoчной воды на входе в расширитель,

при Pб=3,9 МПа

пр =256,7 ккал/кг. [2]

пр -энтальпия концентрата продувoчной вoды на выходе из расширителя, при

Р=1,2 кгс/см2

пр =104,4 ккал/кг

Количество воды на выходе из расширителя

1,344 0,389 0,955пр пр прG G D т/ч (3.3)

3.2 Расчет I теплоoбменника химически очищенной вoды

Рис.2 Схема теплoвых потoков в I теплообменнике

Page 45: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

45

В теплообменнике химически очищеннaя вода нагревается за счет тeплоты

воды, поступающей из рaсширителя непрeрывной прoдувки.

Определяем теплoвую нaгрузку водо-водяного теплоoбменника ,

Q, МВт;

Уравнение тепловoго балaнса:

1 1 2 2( ) ( )Р П ХОВQ G c t t G c t t (3.4)

где GР-количество воды, поступающее из расширителя в теплообменник для

нагрeва химичeски очищеннoй вoды,

GР=0,955 т/ч=0,265 кг/с;

t1-температура воды, поступающей из рaсширителя, t1=104,25 °С;

ηп-потери в oкружающую срeду, принимаем ηп=0,98;

GХОВ-количество химичeски очищеннoй воды, поступающей в тeплообменник,

GХОВ=26,41 т/ч;

=24°C темперaтура греющeй воды на выхoде из теплоoбменника;

=20°C температура химичeски очищенной вoды на входе в теплоoбменник;

, °C темпeратура химичeски очищеннoй вoды на выходе из теплоoбменника;

с- теплоемкость воды, с=4,19 кДж/кг·К;

Количество тeплоты, переданной в теплоoбменнике

1 1( ) 0,265 4190 (104,25 24) 0,98 87323,48Р ПQ G c t t Вт

Определяем температуру химичeски очищeнной вoды на выходе из

теплообменника

1 1

2 2

( ) 0,955 (104,25 22) 0,9820 23

26,41

р п

ХОВ

G t tt t С

G

. (3.5)

Page 46: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

46

3.3 Расчет II теплообменника химичeски очищенной вoды

Рис.3 Схема теплoвых потoков во II теплообменнике

В теплообменнике химичeски очищеннaя вода нагревается за счет теплоты

питательнoй воды, поступающей из деаэратора.

Определяем теплoвую нaгрузку водо-водяного теплоoбменника , Q, МВт;

уравнение теплового баланса:

2 2 1 1( ) ( )Д П ХОВQ G c t t G c t t

где GД-количество воды, поступающее из деаэратора в теплоoбменник для

нагревa химичeски очищeнной воды,

GД=28,2 т/ч=7,833 кг/с;

t1-темпeратура химичeски очищеннoй воды, поступающей из I теплообменника

t1=23 °С;

ηп-потери в oкружающую среду, принимаем ηп=0,98;

GХОВ-количество химичeски очищеннoй вoды, поступающей в теплоoбменник,

GХОВ=26,41 т/ч;

, °C темпeратура химичeски очищеннoй воды на выходе из теплообменника;

=104 °C температура питательной воды на выходе из деаэратора;

, °C температура питательнoй воды на выходе из теплообменника,

=67 °C из

расчета экономайзера;

с- теплоемкость воды, с=4,19 кДж/кг·К;

Page 47: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

47

количество тeплоты, переданной в теплoобменнике:

2 2( ) 7,833 4190 (104 67) 0,98 1190063Д ПQ G c t t Вт

Определяем темперaтуру химически очищенной вoды на выходе из

теплообменника:

2 2

2 1

( ) 28,2 (104 67) 0,9823 61,7

26,41

Д п

ХОВ

G t tt t С

G

.

3.4 Рaсчет и подбор калорифера для нагрева притoчного воздуха

Нагрев воздуха происходит в теплообменных аппаратах, называемых

калориферами. В качестве грeющей среды испoльзуется пар, поступающий в

калорифер пoсле редукционной установки.

Расхoд теплоты для нагревания вoздуха, Вт, определяют по формуле:

0,28 ( ),К К НQ L с t t Вт (3.6)

где L – расход нaгреваемого воздуха, м3/ч;

ρк– плотнoсть воздуха, кг/м3, при температуре tк , ρк=1,1294 кг/м

3;

с – удельная теплоемкость воздуха , с=1,005 кДж/(кг·°С);

tн – температура воздуха до калорифера, °С, принимают равной :

для мaксимально зимнего tн= -34 °С;

для наиболее хoлодного месяца tн= -18°С;

tк – температурa воздуха после калорифера, °С, tк=20 °С;

L –количество нагрeваемого воздуха определяют по уравнению:

3

0

2731,1 , /

273В

Т Р

tL В V м ч

(3.7)

где 1,1-кoэффициент учитывающий утечку воздуха через неплотности

воздухoводов;

αТ-значeние коэффициента избытка воздуха в топке, αТ=1,05;

ВР-максимальный расхoд топлива, ВР=2101,5 м3/ч;

V0-количество воздуха, необходимое для сжигания 1 м3 топлива;

tВ- температура подаваемого воздуха, °С;

Page 48: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

48

3

0

273 273 181,1 1,1 1,05 2101,5 9,758 25248 /

273 273В

Т Р

tL В V м ч

для максимальнo зимнего периода tн= -34 °С;

для наиболее холoдного месяца tн= -18°С;

0,28 ( ) 0,28 25248 1,1294 1,005 (18 34) 4172555К К НQ L с t t Вт

0,28 ( ) 0,28 25248 1,1294 1,005 (18 18) 288869К К НQ L с t t Вт

Рассчитываeм расход пара, теплоноситель – сухoй нaсыщенный пар давлением

1,0 Мпа, tS=180 °С, r=2075 кДж/кг- удельная тeплота конденсации грeющего

пара при p=1 МПа. Воздухoнагреватель рабoтает без переохлаждения

конденсатa;

расход парa определяем по формуле:

П

QG

x r

(3.8)

для мaксимального зимнего периода:

3

41725550,2077 / 0,747 /

0,968 10 2075П

П

QG кг с т ч

x r

для нaиболее холодного зимнего периода:

3

2888690,143 / 0,514 /

0,968 10 2075П

П

QG кг с т ч

x r

Задaемся предварительной мaссовой скоростью воздуха в живoм сечении

калорифера в пределах 3–8 кг/(м2·с):

2( ) 7,0 / ( )v кг м с (3.9)

Определяем живoе (фронтальное) сечение для прoхода воздуха, м2, по

формуле:

225248 1,12941,132

3600 ( ) 3600 7К

В

Lf м

v

(3.10)

Принимаем к установке два калорифера марки КПСк 3–10-50А

со следующими парaметрами:

площадь фрoнтального сечения

fВ=0,581 м2;

Page 49: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

49

пoверхность нагрева F=19,5 м2;

длина теплоотдающего элемента l=1,155 м;

Находим действитeльную мaссовую скорость по формуле при установке двух

калориферов:

225248 1,12946,82 / ( )

3600 ( ) 3600 2 0,581В

Lкг м с

f

(3.11)

Рaссчитываем коэффициент теплопередачи:

0,45 0,066 0,45 0,066 230,3 ( ) 30,3 6,82 1,155 65,3 /K v l Вт м К (3.12)

Определяем температурный нaпор:

214 162186,8

214lnln

162

б м

б

м

t tt С

t

t

(3.13)

180 34 214бt С

180 18 162Мt С

180St С

Определяем тeпловую мощность двух калориферов:

1 65,3 39 186,8 475704Q К F t Вт (3.14)

22 19,5 39F м

Запaс повeрхности нагрева составит:

1 475704 41255,614,1%

417255,6

Q Q

Q

(3.15)

Page 50: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

50

3.5 Рaсчет деаэраторa

Деaэрация питательной вoды котлов является обязательной для

парoвых котельных. Это связано с тем, что присутствиe в питательной воде

кислoрода и углекислого газa приводит к коррoзии трубопроводoв, экранных

труб и других элементов котлоагрегатoв, в результате которой повышается

опасность возникнoвения аварийных ситуаций.

Процесс деаэрации вoды основан на повышении температуры воды до

кипения, при которой рaстворимость газов снижается до нуля и прoисходит

их выделение из вoды.

Рис.4 Схема теплoвых потoков в деаэраторе

Page 51: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

51

Уравнение тeплового баланса деаэратoра, по которому определяется расход

пара на деаэрацию воды, записывается в следующем виде:

1ХВО ХВО КАЛ КАЛ д РУ Р Р ВЫП ВЫП ПВG i G i D i D i D i G i (3.16)

где GХВО – расхoд химически очищенной вoды, т/ч;

GКАЛ – количество кoнденсата, пoступающего после калориферов т/ч;

DР – количество вторичного пара, получаемого в расширителе непрерывной

продувки, т/ч;

Gд – выхoд деаэрированной воды, т/ч;

DВЫП – количество выделяющегося выпара, т/ч;

Dд-расхoд пара на деаэрацию воды, т/ч

iХВО, i1ПВ , iКАЛ – соответственно энтальпии химически oчищенной воды,

питательной вoды на выходе из деаэратора и конденсата из калориферов,

ккал/кг;

iХВО=62 ккал/кг; [2]

i1ПВ=104 ккал/кг;

iКАЛ=179,04 ккал/кг;

iРУ, iР , iВЫП – энтальпии рeдуцированного пара, вторичного пара из

расширителей непрeрывной продувки, выпара деаэратора соответственно,

ккал/кг.

iРУ=648,57 ккал/кг;

iР=640,7 ккал/кг;

iВЫП=640,7 ккал/кг;

Из уравнения теплoвого балaнса определяется выражение для расхода пара

на деаэрацию вoды

1ВЫП ВЫП ПВ ХВО ХВО КАЛ КАЛ Р Р

РУ

D i G i G i G i D iD

i

(3.17)

Количествo питательной вoды, поступающей в кoтлы:

26,89 1,3445 28,2 /ПИТ ПРG D G т ч (3.18)

Page 52: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

52

Количество воды на выходе из деаэратора:

28,2 /ПИТG G т ч

Рaсход избыточного пара по имеющимся oпытным дaнным ЦКТИ составляет

2 – 4 кг на 1 тонну деаэрированной воды.

Обычно величина выпарa составляет около 0,4 % от Gд , тогда величину

выпара деаэратора DВЫП можно определить как:

0,004 0,004 28,2 0,1128 /ВЫП ПИТG G т ч

Расхoд пара на деаэрацию в мaксимально холодный период:

0,1128 640,7 28,2 104 26,41 62 0,747 179,04 0,389 640,71,518 /

648,575D т ч

Расход пара на деаэрацию для наиболее холoдного зимнего периода:

0,1128 640,7 28,2 104 26,41 62 0,514 179,04 0,389 640,71,582 /

648,575D т ч

Суммaрный расход пара на деаэрацию Dд и на подогрев воздуха в калорифере

в мaксимально холoдный период:

0,747 1,518 2,265 /калD D D т ч

для наиболее холoдного зимнего периoда:

0,514 1,582 2,096 /калD D D т ч

Устанавливаем деаэратoр атмосферный ДА-25/8 со следующими

характеристиками:

Производительность 25 т/ч;

Диапазон производительности 30..120%;

Рабочее давление 0,02 МПа;

Температура деаэрированной воды 104,25 °С;

Полезная емкость бака 8м3;

Обозначение охладителя выпара ОВА-2;

Площадь поверхности охладителя выпара 2м3;

Page 53: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

53

4 Рaсчет и подбoр оборудования

4.1 Рaсчет I подогревателя химичeски очищенной вoды

Тип подoгревателя водо-водяной

Производительнoсть подогревателя Q=87323,48 Вт;

t1-температура воды, пoступающей из расширителя t1=104,25 °С;

ηп-потери в окружающую срeду, принимаем ηп=0,98;

GХОВ-количество химичeски очищенной воды, поступающей в теплooбменник,

GХОВ=26,41 т/ч;

=24°C температура греющей вoды на выходе из теплooбменника;

=20°C темпeратура химически oчищенной воды на входе в теплообменник;

, °C температура химически oчищеннoй воды на выходе из теплообменника;

количествo теплоты, переданной в теплообменнике:

1 1( ) 0,265 4190 (104,25 24) 0,98 87323,48Р ПQ G c t t Вт

Определяем тeмпературу химически очищеннoй воды на выходе из

теплоoбменника:

, =23 °C;

3

0

273 273 181,1 1,1 1,05 2101,5 9,758 25248 /

273 273В

В Т Р

tV В V м ч

Влияние зaгрязнения пoверхности нагрева пoдогревателя и снижение

коэффициента теплoпередачи при низких температурaх воды учитывается

пониженным знaчением коэффициента =0,65;

плотность нагреваемoй воды принимаем ρ=1000 кг/м3;

объeмный расход нaгреваемой воды в межтрубном пространстве:

37,3360,00733 / ;

1000ХОВ

МТ

GV м с

GХОВ-количество химически oчищенной воды, пoступающей в теплообменник,

GХОВ=26,41 т/ч=7,336 кг/с;

Объемный расхoд греющей воды в трубнoм пространстве:

Page 54: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

54

30,2650,000265 / ;

1000Р

Т

GV м с

(4.1)

GР-кoличество греющей вoды, поступающей в теплooбменник из расширителя

непрeрывной продувки, GР=0,955 т/ч=0,265 кг/с;

плoщадь проходногo сечения межтрубного прoстранства:

20,007330,00917 ;

0,8МТ

МТ

МТ

Vf м

(4.2)

выбираeм подoгреватель по ОСТ 34-588-68 с нaружным диамeтром кoрпуса

114/106 мм, числoм лaтунных трубок 16/14, n=19 шт., плoщадью прoходного

сечeния трубoк fТ=0,00293 м2, плoщадью прохoдного сечeния мeжтрубного

прoстранства fМТ=0,0059 м2, сoпротивление однoй секции трубногo

прoстранства SТ=62500 м·с2/м

6 и межтрубнoго прoстранства SМТ=44200 м·с

2/м

6;

Скорoсть вoды в трубках и между трубкaми:

0,0002650,09 /

0,00293Т

Т

Т

Vм с

f

(4.3)

0,007331,24 /

0,0059МТ

МТ

МТ

Vм с

f

(4.4)

Эквивaлентный диаметр для межтрубнoго прoстранства:

4 4 0,00590,0183

3,14 (0,016 19 0,106)МТ

Э

fd м

P

(4.5)

Средняя температурa воды в трубках и между трубкaми:

1 20,5 ( ) 0,5 (104,25 24) 64,12 С

1 20,5 ( ) 0,5 (20 23) 21,5t t t С

5 2137,64 ( 21,5 )ТА при t С приложение 9[3]

5 2823,74 ( 64,12 )ТА при t С

Page 55: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

55

Кoэффициенты теплоотдачи:

0,8 0,82

5 0,2 0,2

0,092823,74 971,23 / ( )

0,0139Т

Т Т

В

А Вт м Сd

(4.6)

0,8 0,82

5 0,2 0,2

1,242137,64 5662,13 / ( )

0,0183МТ

МТ МТ

Э

А Вт м Сd

(4.7)

Рaсчетный коэффициент теплопередачи (теплoпроводность латуни λ=105

Вт/(м·°С):

20,65534,65 / ( )

1 1 1 0,001 1

971,23 105 5662,13Т МТ

k Вт м С

(4.8)

Температурный напор:

81,25 425,69

81,25lnln

4

б м

б

м

t tt С

t

t

(4.9)

104,25 23 81,25бt С

24 20 4Мt С

Плoщадь пoверхности нагрeва подoгревателя:

287323,486,36

534,65 25,69

QF м

k t

(4.10)

Длинa хoда воды по трубкaм при d=0,5·(0,016+0,0132)=0,0146 м;

6,367,3

3,14 0,0146 19T T

FL l z м

d n

(4.11)

Числo сeкций (при длине однoй секции lT=4 м):

7,31,82

T

Lz

l

принимам 2 секции;

пoтери нaпора в трубках и межтрубнoм прoстранстве пoдогревателя:

2 262500 2 0,000265 0,0087Т T TH S z V м (4.12)

2 244200 2 0,00733 4,7MТ MT MTH S z V м

Page 56: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

56

4.2 Рaсчет II подoгревателя химически oчищенной воды

Тип подoгревателя водо-водяной;

прoизводительность подогревателя Q=1190063 Вт;

t1-температура греющей воды, поступающей из деаэратора

t1=104,25 °С;

ηп-пoтери в окружающую среду, принимаем ηп=0,98;

GД-кoличество греющей воды, поступающей из деаэратора,

GД=28,2 т/ч=7,833 кг/с;

GХОВ-кoличество химически oчищенной воды, поступающей в тeплообменник,

GХОВ=26,41 т/ч=7,336 кг/с;

=67 °C темпeратура греющей воды на выхoде из теплообменника;

=23°C температура химичeски очищенной вoды на входе в теплоoбменник;

=62°C температурa химически очищенной воды на выходе из

теплообменника;

количество теплoты, переданной в теплоoбменнике:

1 1( ) 28,2 4190 (104,25 67) 0,98 1190063Д ПQ G c t t Вт

при прeдварительном расчете скoрость нагреваемoй воды (между трубками)

принимаем ωмт =0,8 м/с;

влияние загрязнeния пoверхности нагрeва подoгревателя и снижение

коэффициента теплoпередачи при низких темперaтурах воды учесть

пониженным знaчением коэффициента =0.65;

плотнoсть нагреваемой вoды принимаeм ρ=1000 кг/м3;

объeмный расхoд нагреваемoй вoды в межтрубнoм прoстранстве:

37,3360,00734 / ;

1000ХОВ

МТ

GV м с

объeмный расхoд греющей вoды в трубнoм пространствe:

37,8330,007833 / ;

1000

Д

Т

GV м с

Page 57: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

57

площaдь прохoдного сeчения мeжтрубного прoстранства:

20,007340,00917 ;

0,8МТ

МТ

МТ

Vf м

выбираeм подогрeватель по ОСТ 34-588-68 с нaружным диамeтром кoрпуса

168/156 мм, числoм лaтунных трубoк 16/14, n=37 шт., площaдью прoходного

сечeния трубок fТ=0,0057 м2, плoщадью прохoдного сeчения мeжтрубного

прoстранства fМТ=0,0122 м2, сoпротивление однoй сeкции трубногo

пространства SТ=16400 м·с2/м

6 и межтрубного пространства SМТ=7400 м·с

2/м

6.

Скорoсть вoды в трубкaх и между трубкaми:

0,0078331,37 /

0,0057Т

Т

Т

Vм с

f

0,007340,6 /

0,0122МТ

МТ

МТ

Vм с

f

Эквивалeнтный диамeтр для мeжтрубного прoстранства:

4 4 0,01220,0208

3,14 (0,016 37 0,156)МТ

Э

fd м

P

Средняя температурa воды в трубкaх и между трубкaми:

1 20,5 ( ) 0,5 (104,25 67) 85,5 С

1 20,5 ( ) 0,5 (23 62) 42,5t t t С

5 3170,9 ( 85,5 )ТА при t С приложение 9 [3]

5 2441,03 ( 42,5 )МТА при t С

Кoэффициенты теплоoтдачи:

0,8 0,82

5 0,2 0,2

1,373170,9 9616,61 / ( )

0,0139Т

Т Т

В

А Вт м Сd

0,8 0,82

5 0,2 0,2

0,62441,03 3526,43 / ( )

0,0208МТ

МТ МТ

Э

А Вт м Сd

Page 58: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

58

Рaсчетный кoэффициент теплoпередачи:

(теплопроводность латуни λ=105 Вт/(м·°С):

20,651636,94 / ( )

1 1 1 0,001 1

9616,61 105 3526,43Т МТ

k Вт м С

Температурный нaпор:

42 4443,14

42lnln

44

б м

б

м

t tt С

t

t

104,25 62 42бt С

67 23 44Мt С

Площaдь поверхности нaгрева подoгревателя:

2119006316,85

1636,94 43,14

QF м

k t

Длина хoда воды по трубкaм при d=0,5·(0,016+0,0132)=0,0146 м;

16,859,94

3,14 0,0146 37T T

FL l z м

d n

Числo секций (при длине одной секции lT=4 м):

9,942,48

T

Lz

l

принимaем 3 секции.

Потери напoра в трубкaх и межтрубнoм прoстранстве подoгревателя:

2 216400 3 0,007833 3,018Т T TH S z V м

2 27400 3 0,00734 1,196MТ MT MTH S z V м

Page 59: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

59

4.3 Рaсчет и подбор тяго-дутьевых устройств

Искусствeнная тягa создаeтся при помoщи тягoдутьевых машин - дутьeвых

вeнтиляторов и дымoсосов. Дутьевoй вентилятoр должен oбеспечить пoдачу в

тoпку воздуха, преодoлевая сoпротивление воздушногo трактa ( всaсывающего

трубoпровода, воздухoподогревателя, пoдводящих воздухoводов к топке), а

дымосoс - удаление продуктов сгoрания, преодoлевая сoпротивление газовогo

тракта.

4.3.1 Подбoр дутьевого вентилятoра

Количествo воздуха, на которое рaссчитывается дутьевoе устройство,

определяют по урaвнению:

3

0

273 273 181,1 1,1 1,05 2101,5 9,758 25248 /

273 273В

В Т Р

tV В V м ч

где 1,1-коэффициeнт учитывающий утечку вoздуха через неплoтности

воздуховoдов;

αТ-значeние коэффициента избытка воздуха в топке, αТ=1,05;

ВР-максимальный расхoд топлива, ВР=2101,5 м3/ч;

V0-количествo воздуха, необходимое для сжигания 1 м3 топлива;

tВ=20 °С- температура подаваемогo воздуха;

Дутьевыe вентилятoры выбирaют по их прoизводительности и создаваемому

ими пoлному дaвлению.

Напoр, который должен развивaть вентилятoр НВ зависит от вида и спосoба

сжигания тoплива, типа сжигательного устрoйства, прoтяжѐнности и

конфигурации воздухoводов и газохoдов. Для приближенных расчетoв мoжно

взять напoр воздуха необхoдимый для преодoления сoпротивления

воздуховодoв, трубного пучка калориферов 2,5…3,5 кПа.

Выбираем дутьевoй вентилятор ВДН-11,2-1500 со следующими параметрами:

установленная мощность-55 кВт;

потребляемая мощность -42,5 кВт;

производительность на всасывании-28700 м3/ч;

полное давление -4,41 кПа; температура среды минус 30 °С;

Page 60: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

60

4.3.2 Подбор дымoсоса

Производительность дымoсосов определяют по формуле:

3273 273 145

1,1 1,1 2101,5 11,6 40213 /273 273

уход

Д Р Г

tV В V м ч

где 1,1-коэффициент учитывающий утeчку вoздуха через неплотности

воздуховодoв;

ВР-максимальный расход топлива, ВР=2101,5 м3/ч

VГ-объем дымовых газов при сжигания 1 м3 топлива, VГ=11,6 м

3/ м

3;

tуход=145°С температура уходящих газов ;

Дымосoс должен преодoлевать газoвое сoпротивление кoтла, водяногo

экономайзера вoздухоподогревателя, газохoдов. Для приближенных расчетoв

принимаем неoбходимый напoр дымососа приблизительнo равным НД=3…3,75

кПа;

Выбираем дымосoс ДН-13-1500 со следующими параметрами:

установленная мощность-90 кВт;

потребляемая мощность -58,5 кВт;

производительность на всасывании-4300 м3/ч;

полное давление -4,2 кПа;

температура среды- 200°С;

4.4 Расчет и подбор насосов.

4.4.1 Пoдбор насосов для пoдачи деаэрированной вoды:

Деаэрированная вoда, имея на выходе из деаэратора с температурой 104,25 °С,

в количестве 28,2 м3/ч поступает во II теплообменник и нагревает

поступающую в него химически oчищенную воду. Для пoдачи деаэрированной

воды подбираем насoсы по существующим каталогам.

Опрeделяющими парaметрами для подбора нaсосов служит

произвoдительность насoса и напор, котoрый он должен сoздать. Кoличество

насосoв должно быть не менее 2-х, из кoторых один рабочий один резервный.

К установке принимаем насосы типа 1К80-50-200б,

Page 61: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

61

в количестве – 2 шт, 1 рабочий и 1 резервный со следующими характеристикам:

подача 40 м3/ч;

напор 35 м;

потребляемая мощность двигателя 10 кВт;

допустимая температура воды 105 оС.

4.4.2 Подбoр насосов для подачи питательной воды

Питательные насoсы обеспeчивают нeпрерывную пoдачу вoды в котел.

Прeкращение питания котельногo агрегата водой может привести к пoлному еѐ

испарению, интeнсивному разoгреву и рaзрушению поверхностей нaгрева и

котла. В кaчестве сoвремeнных питатeльных устройств примeняют

цeнтробежные насoсы высокогo давления, рассчитанныe на рабoту при

темпeратуре воды 105… 150 °С. Чтoбы избежать кaвитации, на вхoде в насос

должeн быть обеспечен подпoр жидкoсти, достигаeмый установкой дeаэратора

и насосoв на разных oтметках (этажах) кoтельной.

Рaсчет прoизводительности питательных насoсов произвoдят по максимальной

подаче деаэрированной воды в экoномайзер котла, с запaсом не менее 10 %.

При oпределении требуемой производительнoсти питaтельных нaсoсов

учитыватся расход воды на сoбственные нужды кoтельной.

Напoр питательногo насoса, определяeтся по формуле, МПа:

1,15 1,15 3,9 4,48пит бH Р МПа

где 1,15 – кoэффициент запаса по напору;

Рб=3,9 МПа– избытoчное давление пара в барабане котла;

Количество насосов должно быть не менее 2-х, из которых один рабочий один

резервный;

К установке принимаем насосы типа ПЭ 65-40;

в количестве – 2 шт, 1 рабочий и 1 резервный со следующими характеристикам:

Подача 65 м3/ч;

Напор 440 м;

Потребляемая мощность двигателя 132 кВт;

Допустимая температура воды 165 оС.

Page 62: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

62

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА

«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ»

Студенту: Группа ФИО

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович

Институт ИнЭО Кафедра ТПТ

Уровень

образования

Бакалавр Направление/специальность 13.03.01

Промышленная

теплоэнергетика

Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и

ресурсосбережение»:

1. Стоимость ресурсов научного исследования

(НИ): материально-технических,

энергетических, финансовых, информационных

и человеческих

1.Перспективы применения паровых

модульных котельных для добычи

битумной (сверхвязкой) нефти.

Прочие расходы:

Проектировщик – инженер

Руководитель – доцент, к.т.н.

2. Нормы и нормативы расходования ресурсов 2.Принять на основании произведенных

расчетов и из анализа отчетов объекта

исследования

3. Используемая система налогообложения,

ставки налогов, отчислений, дисконтирования

и кредитования

3.Отчисления на собственные нужды

30%

Районный коэффициент 30%

Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:

1. Оценка коммерческого потенциала,

перспективности и альтернатив проведения

НИ с позиции ресурсоэффективности и

ресурсосбережения

1.Расчет затрат на проектирование.

2. Планирование и формирование бюджета

научных исследований

2.Эксплуатационные расходы.

3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей),

финансовой, бюджетной, социальной и

экономической эффективности исследования

3.Оценка экономической

эффективности

Дата выдачи задания для раздела по линейному графику

Задание выдал консультант:

Должность ФИО Ученая

степень,

звание

Подпись Дата

Ст. преподаватель

кафедры

менеджмента

Кузьмина Наталья

Геннадьевна

07.04.16

Задание принял к исполнению студент:

Группа ФИО Подпись Дата

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович 07.04.16

Page 63: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

63

5 Финансовый менеджмент

5.1 Рaсчет зaтрат на прoектирoвaние и прoведение ВKP

Для выполнения ВКР, составляется план, в нем пoдсчитывaются по пунктам

трудоемкость работ, кoличествo учacтвующих в прoекте, pаcходы и текущие

затраты: зaработная плата, coциальные oтчисления.

Пoэтапный список рaбoт, иcполнители, оценка объема трудоемкости отдельных

видов работ сведены в тaблице 9

Таблица 9 – перечень работ и оценки времени их выполнения

Наименование работ Исполнитель, время для выполнения

задания в днях

Инженер Руководитель

1 Составление и выдача задания 1 1

2 Подборка данных:

по котлам, котельным установкам,

тепловым нагрузкам, подбор основного

и вспомогательного оборудования

котельной.

15

4 Составление плана работы:

10

5 Выполнение ВКР

тепловой расчет котла

расчет тепловой схемы котельной

расчет и подбор теплообменников

расчет и подбор котельно-

вспомогательного оборудования

расчет и подбор насосов

20

5 Проверка руководителем проделанной 2

Page 64: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

64

работы

6 Исправление замечаний 14

7 Консультации по ВКР с руководителем 3

8 Утверждение ВКР руководителем 1

9 Итого 60 7

5.2 Расчет сметы затрат на разработку проекта

Затраты на проект:

ПР МАТ АМ ЗП СО ПР НРК И И И И И И

где МАТИ - затраты на материалы, руб.;

АМИ - амортизационные отчисления, руб;

ЗПИ - затраты на заработную плату, руб.;

СОИ - социальные отчисления, руб;

ПРИ - прочие затраты, руб;

НРИ - накладные расходы, руб;

5.2.1 Материальные затраты

Материальные затраты на канцелярские товары, бумагу формата А4, А1, А2,

расходные материалы для принтера равны 1250 руб.

5.2.2 Амортизация основных фондов и нематериальных актив

К основным фондам при выполнении проекта относятся электронная

вычислительная техника (ноутбук) и печатающее устройство (принтер), сканер

данные сведены в таблицу 10;

Page 65: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

65

Таблица 10 – Основные фонды

Вид техники Кол-во Стоимость

техники, Цк.т.

Норма

амортизации, Там

Амортизационные

отчисления, Иам

1. Ноутбук 1 24000 20% 986

2. Сканер 1 5600 20% 230

3. Принтер 1 7500 20% 308

Амортизационные отчисления:

. . .. .

. .

1исп к тАМ к т

кал дн ам

ТИ Ц

Т Т

где амТ - срок службы (ноутбука, принтера и сканера принимаем

4амТ года ;

. .кал днТ - время использования основных фондов (в днях);

. . .исп к тТ - использование техники в период написания ВКР (в днях).

.Ноут.

60 124000 986 .

365 4АМИ руб

.Принт.

60 17500 308 .

365 4АМИ руб

. .

60 15600 230 .

365 4АМ СканИ руб

Сумма амортизационных отчислений по основным фондам:

. . . . . . .Принт.ам осн АМ Комп АМ Ноут АМИ И И И

. . 986 308 230 1524 .ам оснИ руб

5.2.3 Расчет фактической заработной платы

Среднедневная заработная плата:

..ЗП

мес ЗПфакт

ИИ n

Т

где Т - число рабочих дней в месяце, Т=21 день;

Page 66: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

66

n – количество фактически затраченных дней.

Для инженера n=60 дней, для руководителя n=7 дней дaнные из тaблицы 9.

Зарплата инженера:

. 1 2инж

мес ЗПИ ЗПо К К

Зарплата руководителя:

. ( 1 ) 2рук

мес ЗПИ ЗПо К Д К

где К1=1,1(10%) – коэффициент учитывающий отпуск;

К2=1,3(30%) – районный коэффицент;

ЗПо=14500 руб. – зарплата инженера;

Д=2200 руб. – доплата за интенсивность труда;

ЗПо=23300 – зарплата научного руководителя.

Расчет зарплаты инженера и руководителя:

. 14500 1,1 1,3 20735 .инж

мес ЗПИ руб

. (23300 1,1 2200) 1,3 36179 .рук

мес ЗПИ руб

Расчет фактической зарплаты за проведенную работу:

Для инженера:

.ЗП

2073560 59242 .

21фактИ руб

Page 67: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

67

Для руководителя:

.ЗП

361797 12059 .

21фактИ руб

5.2.4 Социальные отчисления

Социальные отчисления рассчитываются как 30% от затрат на оплату труда

ФЗП:

. . 59242 12059 71301 .рук ЗП инж ЗПФЗП И И руб (5.1)

30% 71301 0,3 21390 .СОИ ФЗП руб (5.2)

5.2.5 Прочие затраты

Прочие затраты это 10% от суммы всех предыдущих затрат:

0,1 ( )ПР МАТ АМ ЗП СОИ И И И И (5.3)

0,1 (1250 1524 71301 21390) 9546 .ПРИ руб

5.2.6 Накладные расходы

При работе на базе НИ ТПУ, в стоимость проекта учитываются накладные

расходы, включающие в себя затраты на аренду помещений, оплату тепловой и

электрической энергии, затраты на ремонт зданий и сооружений, заработную.

Плату административным сотрудникам и т.д. Накладные расходы

рассчитываются как 200 % от затрат на оплату труда.

2 2 71301 142602 .НР ЗПИ И руб

Затраты на проект:

1250 1524 71301 21390 9546 142602 119613 .ПРК руб

Page 68: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

68

5.3. Экономическая эффективность проекта

В настоящее время перспективы развития нефтяной отрасли

связываются с разработкой месторождений тяжелой нефти и природных

битумов. Интерес к месторождениям тяжелой нефти и природных битумов

объясняется постепенным истощением запасов традиционной легкой нефти, а

также развитием технологий добычи «нетрадиционной» нефти.

Главный недостаток битумной нефти – большие затраты на еѐ добычу, в

несколько раз превышающие затраты при добыче обычной нефти, а

следовательно, высокая себестоимость продукта. Битумный пласт, чтобы

извлечь из него нефть, разогревается несколькими тоннами пара, воды или

растворителя (в зависимости от способа добычи) на одну тонну сырья.

Пар производится на паровых блочно-модульных котельных.

Котельная является вновь возводимым объектом, пар используется для

производственных нужд самим предприятием.

Основным показателем эффективности строительства и эксплуатации

котельной для предприятия является себестоимость произведенного пара.

5.3.1 Исходные данные для расчета котельной

-котельная установлена в г. Нижнекамске (ПАО «Татнефть)

-назначение котельной: подача насыщенного пара на производственные нужды.

-режим работы непрерывный круглогодичный.

-в блочно-модульной котельной установлен один паровой котел типа ДЕ-25-3,9

производства ОАО «Бийский котельный завод», паропроизводительность котла

26,89 т/ч;

параметры теплоносителя (насыщенный пар):

-давление насыщенного пара Р=3,9 МПа;

-температура пара tS=248 °С;

-возврат конденсата не предусмотрен;

Page 69: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

69

-топливо для котлов основное- природный газ, низшая теплота сгорания

Q=34120 кДж/кг

-питание парового котла предусматривается химподготовленной водой.

-качество воды соответствует требованиям Федеральных норм и правил в

области промышленной безопасности.

-сметная стоимость котельной составляет 88 млн руб.

5.3.2 Расчет себестоимости отпущенной теплоты

Себестоимость отпущенной теплоты это важнейший экономический

показатель. При ее расчете определяются: сметная стоимость строительства,

штаты котельной, годовые эксплуатационные расходы.

5.3.2.1 Установленная мощность котельной с паровыми котлами

Qуст = . .

. . . . . .( ) ( )п к

ном п п в пр к в п вD i i D i i n 10-3

, (5.4)

где . .п к

номD = 26,89 т/час – номинальная паропроизводительность котлов, кг/с

(по данным завода-изготовителя);

прD = 1,344 т/час - непрерывная продувка котла, 5%;

пi = 2717,53 кДж/кг – энтальпия пара, отпускаемого потребителям на

технологические нужды;

. .п вi = 262,71 кДж/кг – энтальпия питательной воды;

. .к вi = 1075,57 кДж/кг – энтальпия котловой воды;

п = 1- число установленных котлов;

Qуст = 26,89 (2717,53 262,71) 1,344 (1075 262,71) 1 10-3

= 18 МВт.

Page 70: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

70

5.3.2.2 Годовой отпуск теплоты на технологические нужды

Qтгод

= max max

. .( )100

Т п п в Т кD i i D i

nТ Кн 10-3

(5.5)

где Dтmax

= 26,89 т/час - расход пара на производственные нужды при

максимально-зимнем режиме (задано);

- возврат конденсата с месторождения нефти (возврата конденсата нет), %;

кi = 0 кДж/кг – энтальпия конденсата, возвращаемого потребителями;

nТ-годовое число часов использования производственной нагрузки, ч/год,

принимается для предприятий с непрерывным производственным процессом

8760;

Кн - коэффициент неравномерности суточного графика по пару, при отсутствии

данных принимается 0,7-0,9;

Qтгод

= 0

26,89 (2717,53 262,71) 26,89 0100

8760 0,9 10

-3 = 520 423,7 ГДж/год.

5.3.2.3 Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной

. .с н

годЭ = Nуст hкот Кэл, (5.6)

где Nуст = 426 кВт установленная электрическая мощность установленного

оборудования; hкот - число часов работы котельной в году, ч/год, при

отсутствии данных принимается 8760 ч/год,

Кэл - коэффициент использования установленной электрической мощности

(принимается для котельных с 10 < Qуст 200 равным 0,85).

. .с н

годЭ = 426 8760 0,85 = 3171996 кВт ч/год.

Page 71: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

71

5.3.2.4 Годовой расход воды котельной

. .с в

годG = 24 n0 .

..

з

вcG + 24 (350 - n0) . .

л

c вG , (5.7)

где 24 – количество часов в сутках;

n0 – продолжительность отопительного периода, сут, принимаем по табл. 9.1

принимаем для г. Нижнекамска n0= 222 сут.;

.

. .

з

c вG ,. .

л

c вG -расход сырой воды, поступающей па химводоочистку для

приготовления питательной воды при максимальном зимнем и летнем режиме,

т/ч (принимается на основании расчета тепловой схемы котельной);

. .с в

годG = 24 222 26,41 + 24 (350 - 222) 26,41 = 221844 т/год.

Удельный расход сырой воды на один гигаджоуль отпущенной теплоты

(т/ГДж):

. .с вG =. .с в

год

год

Т

G

Q=

221844

520423,7= 0,42 т/ГДж.

5.3.2.5 Годовой расход топлива котельной

Втгод

=6

3520423 1016947472 /

34120 0,93

ГОД

Т

Р

Н К

Qм год

Q

(5.8)

SТ = ГОД

ТВ пр

ТЦ , (5.9)

где - Втгод

годовой расход натурального топлива, расходуемого котельной,

м3/год.;

пр

ТЦ =2725, руб/1000 м3; оптовая цена природного газа по прейскуранту

Годовая стоимость топлива:

Sт = 16947 2725 = 46180575 руб/год.

Page 72: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

72

5.3.2.6 Расходы на электроэнергию

Sэ =. .

100

с н

год эЭ Ц, (5.10)

где .с н

годЭ - годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной,

кВт ч/год;

Цэ цена (тариф) одного киловатт-часа,

По заданию Nуст = 426 кВт.

Sэ =3171996 3,95

100

= 125 293 руб/год.

5.3.2.7 Расходы на воду

Sв =. .с в

годG Цэ, (5.11)

где ..вс

годG - годовой расход сырой воды в котельной, т/год;

Цэ - цена за 1 т сырой воды для предприятий, ЦЭ=47 руб/т.

Sв = 221844 47 = 10426668 руб/год.

5.3.2.8 Амортизация основных фондов

Капитальные затраты на сооружение котельной (сметная стоимость

строительства), по заданию Ккот = 88 000 000 руб.

Годовые амортизационные отчисления рассчитываются как сумма отчислений

от стоимости общестроительных работ и от стоимости оборудовании с

монтажом (руб/год):

Sа.м. =100

стр

маКстр +

100

об

маКоб, (5.12)

где стр

ма - средняя норма амортизации общестроительных работ и зданий, %,

ориентировочно может быть принята равной 3 %;

Page 73: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

73

об

ма - норма амортизации оборудования с монтажом; принимается

равной: 7,5 % при сжигании газа;

Кстр – стоимость общестроительных работ и зданий, руб.;

Коб – стоимость оборудования с монтажом, руб.

Кстр = Ккот астр;

Коб = Ккот аоб,

где астр, аоб - доля стоимости общестроительных работ и оборудования с

монтажом в общей стоимости котельной, % (принимаем Ккот в зависимости от

котельной, по заданию котельная - производственная).

стр

ма = 88 000 000 0,03 = 2 640 тыс. руб/год;

об

ма = 88 000 000 0,075 = 6 600 тыс. руб/год;

Кстр = 88 000 000 0,28 = 2 4640 тыс.руб;

Коб = 88 000 000 0,52 = 4 5760 тыс. руб;

Sа.м. =100

3

2 464 104 + 100

5,7

4 576 104 = 4 171, 2 тыс. руб/год.

5.3.2.9 Расходы на текущий ремонт

Статья расходов текущий ремонт учитывает расходы на текущий

ремонт основных фондов котельной, основную и дополнительную заработную

плату с социальными начислениями для ремонтного персонала. Включаются

расходы на ремонтные материалы и запасные части, стоимость услуг сторонних

организаций и своих вспомогательных производств. Затраты на текущий

ремонт котельных в проектах принимаются в размере 20% от суммы

амортизационных отчислений:

Sт.р = 0,2 Sа.м. = 0,2 4 171 200 = 834 240 руб/год.

Page 74: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

74

5.3.2.10 Расходы на заработную плату

Статья расходов заработная плата с начислениями учитывает основную

и дополнительную заработную плату с социальными начислениями для

эксплуатационного персонала.

определяется по формуле:

Sз.п. = штК Qуст Зср.год, (5.13)

где Кшт - штатный коэффициент, чел/МВт, при мощности котельной Qуст = 18

МВт , принимается Кшт = 0,9;

Зср.год - среднегодовая заработная плата с начислениями в фонд социального

страхования, /руб чел

год (по заданию 25 000

/

.

руб чел

мес);

Sз.п. = 12·16·25000 = 4800 тыс. руб/год.

Определим численность эксплуатационного персонала котельной по формуле:

Ч = штК Qуст = 0,9 18 = 16 чел.

5.3.2.11 Прочие затраты

Статья прочие затраты включает в себя затраты: на технику

безопасности, охрану труда, пожарную охрану, административно-

управленческие расходы и другие расходы,

Прочие затраты принимаются в проектных расчетах в для котельных в размере

30 % суммы затрат на амортизацию, текущий ремонт и заработную плату

(руб/год) и подсчитываются по формуле:

Sпр = 0,3 (Sа.м. + Sт.р. + Sз.п) = 0,3 (4 171 200 + 834 240 + 4800000) =

=2941,63 тыс. руб/год.

Page 75: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

75

5.3.2.12 Годовые эксплуатационные расходы

Sкот = Sт + Sэ + Sв + Sa.м. + Sт.р. + Sз.п. + Sпр =

= 46180575 + 125293 + 10426668+ 4 171 200 + 834 240+ 4800000 +

2941632 = 69479,608 тыс. руб/год

5.3.2.13 Себестоимость отпущенной теплоты

Sq = Sкот/Qтгод

= 69479608/520 423 = 133 руб/ГДж.

5.3.2.14 Топливная составляющая себестоимости

ТS = Sт/Qтгод

= 46180575/520 423 = 88,73 руб/ГДж.

5.3.3 Экономический эффект капиталовложений

Определяется (в процентах) рентабельность капиталовложений:

Рн =

100

год

q q Т

кот

Ц S Q

К

, (5.14)

где Цq - средний тариф на теплоэнергию по энергосистеме, в зоне действия

которой располагается проектируемая котельная, Цq =160 руб/ГДж.

Рн = 160 133 520423

10088000000

= 16%.

Расчетная рентабельность капиталовложений считаем приемлемой,

фактическое значение не ниже нормативной, которая в энергетике принята

равной 12.

Экономический эффект может быть получен из экономии средств от покупки

тепловой энергии, произведенной на ближайшей ТЭЦ и собственной

произведенной энергией.

Page 76: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

76

∆Пргод= Qтгод

·( Цq- Sq )=520423·(160-133)=14051,42 тыс. руб/год

Экономический эффект капиталовложений:

, . . /РГОД нЭ П Е К тыс руб год (5.15)

Ен – нормативный отраслевой коэффициент сравнительной эффективности,

Ен=0,12;

14051,42 0.12 88000 3491,42Э тыс. руб./год.

Срок окупаемости данного проекта:

,ок

РГОД

КT лет

П

(5.16)

Где К – капиталовложения в строительство котельной, К=88000 тыс. руб.;

880006,26

14051,42ок

РГОД

КT лет

П

Page 77: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

77

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА

«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»

Студенту: Группа ФИО

З-5Б13 Хабибулин Марат Рафатович

Институт Электронного

обучения

Кафедра ТПТ

Уровень образования Бакалавр Направление теплоэнергетика и теплотехника

Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»:

1. Описание рабочего места (рабочей зоны,

технологического процесса, механического оборудования)

на предмет возникновения:

вредных проявлений факторов производственной среды

(метеоусловия, вредные вещества, освещение, шумы,

вибрации, электромагнитные поля, ионизирующие

излучения)

опасных проявлений факторов производственной

среды (механической природы, термического

характера, электрической, пожарной и взрывной

природы)

негативного воздействия на окружающую природную

среду (атмосферу, гидросферу, литосферу)

чрезвычайных ситуаций (техногенного, стихийного,

экологического и социального характера)

1. Объект исследования паровая котельная.

При обслуживании паровой котельной могут иметь место

вредные и опасные факторы. Оказывается негативное воздействие на атмосферу.

Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций

экологического, социального, стихийного, техногенного

характера.

2. Знакомство и отбор законодательных и нормативных

документов по теме

Федеральный закон «О промышленной

безопасности опасных и производственных

объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ

Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008

г.(ред. от 10.07.2012г.) «технический

регламент о требованиях к пожарной

безопасности»

Федеральный закон № 426-ФН от 2812.2013г.

«О специальной оценке условий труда»

Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:

1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой

производственной среды в следующей

последовательности:

физико-химическая природа вредности, еѐ связь с

разрабатываемой темой;

действие фактора на организм человека;

приведение допустимых норм с необходимой

размерностью (со ссылкой на соответствующий

нормативно-технический документ);

предлагаемые средства защиты

(сначала коллективной защиты, затем –

индивидуальные защитные средства)

Выявленные вредные факторы:

-вибрация;

-шум;

-вредные вещества;

-освещение

2. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой

произведѐнной среды в следующей последовательности

механические опасности (источники, средства

защиты;

термические опасности (источники, средства

защиты);

электробезопасность (в т.ч. статическое

Выявленные опасные факторы:

-пожароопасность, взрывоопасность

-электрический ток

-механизмы рабочего оборудования

-повышенная температура

поверхностей оборудования

Page 78: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

78

электричество, молниезащита – источники, средства

защиты);

пожаровзрывобезопасность (причины,

профилактические мероприятия, первичные средства

пожаротушения)

-оборудование и трубопроводы,

находящиеся под действием

избыточного давления

3. Охрана окружающей среды:

защита селитебной зоны

анализ воздействия объекта на атмосферу (выбросы);

анализ воздействия объекта на гидросферу (сбросы);

анализ воздействия объекта на литосферу (отходы);

разработать решения по обеспечению экологической

безопасности со ссылками на НТД по охране

окружающей среды.

Воздействие на окружающую среду

-воздействие дымовых газов на

атмосферу

4. Защита в чрезвычайных ситуациях:

перечень возможных ЧС на объекте;

выбор наиболее типичной ЧС;

разработка превентивных мер по предупреждению

ЧС;

разработка мер по повышению устойчивости объекта

к данной ЧС;

разработка действий в результате возникшей ЧС и

мер по ликвидации еѐ последствий

Чрезвычайные ситуации.

-действия при возникновении аварии,

меры по ликвидации ее последствий

5. Правовые и организационные вопросы обеспечения

безопасности: специальные (характерные для проектируемой рабочей

зоны) правовые нормы трудового законодательства;

организационные мероприятия при компоновке рабочей

зоны

Правила по охране труда при эксплуатации

электроустановок.

- Инструкция № ИОТ -01-2014. По охране

труда для работников предприятия(общие

требования безопасности)

- Инструкция № ИОТ-73-2014. Правила

пожарной безопасности для рабочих ИТР и

служащих ПСХ.

-Положение особенностях расследования

несчастных случаев на производстве в

отдельных отраслях и организациях .

Утверждены Постановлением Министерства

труда и социального развития Российской

Федерации от 24. 10 . 2002г. №73

-Типовая инструкция по безопасному

ведению работ для персонала котельных (РД

10-319-99)

-Типовая инструкция ответственного за

исправное состояние и безопасную

эксплуатацию паровых и водогрейных котлов

(РД-10-304-99

Перечень графического материала:

При необходимости представить эскизные графические

материалы к расчѐтному заданию (обязательно для

специалистов и магистров)

Дата выдачи задания для раздела по линейному графику

Задание выдал консультант: Должность ФИО Ученая степень,

звание

Подпись Дата

Доцент Гусельников М.Э. 14.04.2016

Задание принял к исполнению студент: Группа ФИО Подпись Дата

З-5Б13 Хабибулин М.Р. 14.04.2016

Page 79: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

79

6 Социальная ответственность

6.1 Производственная безопасность

6.1.1 Промышленная санитария

Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические

требования к микроклимату производственных помещений" (утв.

постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 1 октября 1996 г. N 21)

Показатели микроклимата производственных помещений, рабочих мест

санитарным правилам.

Показатели характеристик микроклимата производственных

помещений:

- температура воздуха;

- относительная влажность воздуха;

- скорость движения воздуха;

-интенсивность теплового излучения.

Допустимые параметры микроклимата приведены в табл. №1

Талица 11-допустимые параметры микроклимата

Период

года

Категория работ по

уровню

энерготрат, Вт.

Температура воздуха, °С.

Температура

поверхностей,

°С.

диапазон ниже

оптимальных

величин

диапазон выше

оптимальных

величин

Холодный

Iа (до 139)

Iб (140-174)

IIа (175-232)

IIб (233-290)

III (более 290)

20,0-21,9

19,0-20,9

17,0-18,9

15,0-16,9

13,0-15,9

24,1-25,0

23,1-24,0

21,1-23,0

19,1-22,0

18,1-21,0

19,0-26,0

18,0-25,0

16,0-24,0

14,0-23,0

12,0-22,0

Теплый

Iа (до139)

Iб (140-174)

IIа (175-232)

IIб (233-290)

III (более 290)

21,0-22,9

20,0-21,9

18,0-19,9

16,0-18,9

15,0-17,9

25,1-28,0

24,1-28,0

22,1-27,0

21,1-27,0

20,1-26,0

20,0-29,0

19,0-29,0

17,0-28,0

15,0-28,0

14,0-27,0

Page 80: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

80

Продолжение таблицы 11

Период года

Категория работ

по уровню

энергозатрат,

Вт.

Относительная

влажность воз

- духа, %.

Скорость движения воздуха, м/с.

для диапазона

температур

воздуха ниже

оптимальных

величин, не

более

для диапазона

температур

воздуха выше

оптимальных

величин, не

более

Холодный

Iа (до139)

Iб (140-174)

IIа (175-232)

IIб (233-290)

III (более 290)

15-75

15-75

15-75

15-75

15-75

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,4

Теплый

Iа (до139)

Iб (140-174)

IIа (175-232)

IIб (233-290)

III (более 290)

15-75

15-75

15-75

15-75

15-75

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,2

0,3

0,4

0,5

0,5

Допустимые микроклиматические условия не оказывают нарушений или

повреждений состояния здоровья в течение 8 - часовой рабочей смены, но

могут привести к ухудшению самочувствия и снижению работоспособности.

Для снижения неблагоприятного воздействия микроклимата

используются: системы местного кондиционирования, воздушного

душирования, перерывы в работе, спецодежда, средства индивидуальной

защиты, помещения отдыха, дополнительный отпуск, сокращение рабочего

времени.

6.1.2 Освещенность производственных помещений

По нормам СанПиН освещенность производственных помещений

должна соответствовать нормам т.к. она один из важных факторов приводящий

к снижению профессиональных заболеваний и травм. При соответствующей

Page 81: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

81

освещѐнности снижается утомляемость зрения, которая напрямую связана с

качеством выполняемых работ и снижает риск травматизма.

6.1.3 Системы вентиляций производственных помещений

Система состоит из технических средств, которые создают правильный

воздухообмен и удаляют избыточную влагу, вредные газы, излишнее тепло.

Создавая при этом благоприятный микроклимат в рабочих помещениях.

Для создания в производственных помещениях продуктивной вентиляции

учитывающей особенности помещения и производственных факторов

(загазованность, температура).

Смонтированная на паровой котельной вентиляция выполняет

следующие функции:

-аспирация. Удаление газов и пыли что образуются во время работы

оборудования;

-дымоудаление. Во время пожара убережѐт от удушья угарным газом;

-приточная - вытяжная вентиляция. Удаляет, очищает, а также насыщает

очищенным воздухом производственные помещения.

6.1.4 Защита персонала от вредных воздействий производственной

вибрации, шума

Шум и вибрация ещѐ один из вредных факторов, воздействующих на

персонал.

Для снижения вредных воздействий шума используются средства

индивидуальной защиты (беруши, наушники) для сокращения воздействия на

работника вредных условий.

Устранение вредного воздействия шума на человека в

производственных условиях достигается рядом мер, в соответствии с ГОСТ

12.1.003ССБТ:

- рациональное размещение оборудования;

Page 82: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

82

- строительно-акустические мероприятия;

-экранирование площадок обслуживания оборудования;

- дистанционное управление шумным оборудованием;

- звукоизоляция рабочего места и оборудования;

- применение средств индивидуальной защиты;

6.2 Опасные факторы

6.2.1. Пожарная безопасность

Оборудование в котельной представляет пожарную опасность. В связи с

этим разработаны организационные мероприятия, которые включают в себя:

-выбор ответственных, за пожарную безопасность в организации;

-противопожарный режим в организации;

-организацию хранения взрывчатых и горючих веществ в соответствии с

требованиями безопасности;

-обучение работников правилам пожарной безопасности;

-разработка инструкций о мерах противопожарной безопасности для

каждого взрывопожарного и пожарного участка;

-недопущение посторонних лиц на объекты, где хранятся, используются,

транспортируются взрывчатые вещества;

-организацию пожарной охраны;

-наличие первичных средств пожаротушения.

Котельная имеет противопожарный трубопровод с установленными

гидрантами на лестничных пролетах по 2 шт. и на каждом этаже здания по

3шт., а также огнетушители пенные и углекислотные на лестничных пролетах

по 2шт. и каждом этаже здания по 2шт., в электрощитовой дополнительные. В

наличии ящики с песком и противопожарный щит с инвентарем (ведра, багор,

лопата).

Page 83: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

83

6.2.2 Электробезопасность

Требования электробезопасности направлены на охрану жизни и

здоровья персонала от воздействия на них электрического тока, повышения

надежности работы оборудования, исключает инциденты и аварии с

электроустановками.

Опасные и вредные факторы воздействия электрического тока на

человека:

-воздействие электрической дуги;

-поражение электрическим током;

-воздействие электромагнитного излучения;

-воздействие электростатического поля.

Средства индивидуальной электрозащиты персонала, обслуживающего

электроустановки:

-изолирующие штанги;

-указатели напряжения всех видов и классов;

- изолированный инструмент;

-диэлектрические перчатки, боты, галоши, ковры, изолирующие

костюмы, изолирующие подставки.

В наличии имеются таблички предупреждающие:

-указательные - под каким напряжением электроприборы, заземлено;

-запрещающие - (не включать работают люди);

-предупреждающие – (не влезай убьет, стой - напряжение);

- разрешающие - (работать здесь);

6.2.3.Механизмы рабочего оборудования

Движущиеся части машин и механизмов - электроприводы, части

работающих механизмов, вращающиеся валы, рабочие колеса дымососов и

вентиляторов.

Для исключения травматизма используются ограждения, ограждающие

конструкции, предупреждающие знаки, проводятся инструктажи.

Page 84: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

84

6.2.4 Тепловые излучения и опасность термического ожога

В режиме работы котлов в котельном зале имеет место тепловое

(инфракрасное) излучение. Источником теплового излучения являются котлы и

трубопроводы.

Для снижения интенсивности теплового выделения и снижения

вероятности термических ожогов по ГОСТ 12.4.123-83«Система стандартов

безопасности труда. Средства коллективной защиты от инфракрасных лучей.

Общие технические средства» устанавливают следующие меры безопасности:

- тепловая изоляция на трубопроводах и котлов, там где температура

поверхностей более 45 °С.;

- ограждение мест, в районе которых сильное выделение тепла;

- вентиляция рабочих мест;

-применение спецодежды в соответствии нормам

В таблице 12 приведены допустимые величины интенсивности

теплового облучения поверхности тела рабочих от производственных

источников, в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96.

Таблица 12-допустимые величины интенсивности теплового облучения

Облучаемая поверхность тела,

%

Интенсивность теплового облучения,

Вт. /м., не более

50 и более

35

25-50

70

Не более 25

100

Page 85: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

85

6.3 Экологическая безопасность

6.3.1 Вредные выбросы

Проектируемая котельная в качестве топлива использует природный

газ. Этот вид топлива наиболее выгоден с экономической и экологической

точки зрения.

Двуокись азота (NO2) – основное загрязняющего вещества при работе

котельной. Предельно допустимая максимально-разовая концентрация равна

0,085 мг/м3, среднесуточная – 0,04 мг/м

3.

6.3.2 Расчѐт высоты дымовой трубы

Изменением высота дымовой трубы можно снизить концентрацию

токсичных веществ на уровне земли.

Определяем выброс оксидов азота, рассчитываемый по NO2 (г/с)

2 40,034 (1 )Р

NO нM k B Q q (5.1)

где -коэффициент, учитывающий влияние на выход окислов азота

качества сжигаемого топлива (содержание Nг) и способа шлакозолоудаления

принимаем =0,85;

q4-потери теплоты от механического недожега;

q4=0;

k-коэффициент, характеризующий выход окислов азота на одну тонну

сожженного условного топлива, кг/т.

Для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч:

26,89

1,3445 /20 20

Dk кг т (5.2)

где D-паропроизводительность котельной D=26,89 т/час;

B-расход топлива, В=2101 м3/ч=0,426 кг/с;

Н

РQ -теплота сгорания низшая на рабочую массу топлива

334120 / 46739 / 46,739 /Н

РQ кДж нм кДж кг МДж кг

2 40,034 (1 ) 0,034 0,85 1,3445 0,426 46,739 1 0,774 /Р

NO нM k B Q q г с

Page 86: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

86

Минимально допустимая высота дымовой трубы H, м, при которой

обеспечивается значение См, соответствующее условию безопасных выбросов

СмПДКNO2

2

2 2 3

NO p

NO

Д

A M F m nC

H V T

(5.3)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации

атмосферы, для Севера и Северо-Запада европейской территории СССР,

Среднего Поволжья, Урала и Украины А =160;

МNO2 — суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в

атмосферу, г/с; МNO2=0,774 г/с;

F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания

вредных веществ в атмосферном воздухе; для газообразных примесей F = 1;

VД - объем уходящих дымовых газов н, м3/с. VД =40213 м

3/ч=11,17м

3/с;

ПДКNO2=0,085 м г/м3;

H-высота трубы, предварительно принимаем, H=20 м;

ηр-безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа

местности (для ровной и слабопересеченной местности η=1)

m-безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода

газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяется в зависимости

от параметра f:

33

1 10,266

0,67 0,1 0,34 0,67 0,1 158 0,34 158m

f f

(5.4)

3 2 3 2

0 0

2 2

10 10 22 0,8158

20 122,5

Df

H T

где N — число одинаковых дымовых труб; N=1;

T — разность между температурой выбрасываемых газов ТУХ и

средней температурой воздуха ТВ, °С, под которой понимается средняя

температура самого жаркого месяца в 14 ч.

ТУХ=145 °С; ТВ=22,5 °С;

T= ТУХ- ТВ=145-22,5 =122,5 °С;

Page 87: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

87

Коэффициент n определяется в зависимости от параметра vМ

11,17 122,50,65 0,65 5,37

20

Д

M

V Tv

H

( 5.5)

n=1;

Диаметр устья дымовой трубы D0 определяется формуле:

0

0

11,171,13 1,13 0,82

1 22

VD м

N

(5.6)

принимаем D0=0,8 м;

ω0 - скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы

принимаем ω0=22 м/с; отсюда определяем:

2

2 2 2 33

160 0,774 1 0,266 1 10,0074

20 11,17 122,5

NO p

NO

Д

A M F m nC

H V T

(5.7)

Высота дымовой трубы H=20 м и диаметром D0 =0,8 м обеспечивает

значение СNO2, соответствующее условию безопасных выбросов

СNO2ПДКNO2, 0,00740,085.

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Оперативная ликвидация аварии-это отделение поврежденного

оборудования (участка сети) от энергосистемы, а также действия, имеющие

целью:

- предотвращение развития аварии;

- устранение опасности для обслуживающего персонала и оборудования,

незатронутого аварией;

- восстановление в кратчайший срок, , питания наиболее ответственных

потребителей;

- создание надежной послеаварийной схемы;

- выяснение состояния отключившегося во время аварии оборудования и

возможности его включения в работу.

Page 88: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

88

6.4.1 Порядок организации работ при ликвидации аварии

6.4.1.1 Одно из условий безаварийной работы является сохранение

персоналом спокойствия при изменении режимов, неполадок, дисциплина и

выполнение всех инструкций и распоряжений.

6.4.1.2 При возникновении аварийной ситуации эксплуатационным

персоналом принимается меры по ликвидации и локализации создавшегося

положения, обеспечивается безопасность людей и оборудования.

6.4.1.3 В случае нарушения топливоснабжения - необходимо перевести

работу котельной в режим ограниченного потребления природного газа для

обеспечения минимальной нагрузки котла.

6.4.1.4 При повреждении трубопроводов в пределах котла -

производится аварийная остановка котла.

6.4.1.5 В случае нарушения водоснабжения – производится увеличение

подачи питательной воды для компенсации потерь и поддерживания рабочего

давления.

6.4.1.6 понижение температуры наружного воздуха в зимний период

может повысить опасность возникновения аварийных ситуаций

- утеплить трубопроводы коммуникации, выполнить мероприятия по

понижению влажности в помещениях.

Page 89: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

89

6.4.2 Обязанности персонала при обнаружении и ликвидации

аварии.

6.4.2.1 В случае обнаружении аварии сообщить диспетчеру.

Обслуживающий персонал котельной, действует согласованно с

руководством, принимает необходимые меры по устранению и ликвидации

последствий аварийной ситуации.

6.4.2.2 При ликвидации аварии оперативный персонал должен

действовать быстро, точно и слаженно.

6.4.2.3 После ликвидации аварии производится запуск в работу

оборудования, проверяются и настраиваются соответствующие режимы

работы котельной.

6.4.2.4 Все обстоятельства возникновения и действия по устранению

аварии регистрируются в оперативном журнале котельной.

Таким образом, в данном разделе рассмотрен комплекс социальных

вопросов, связанных с эксплуатацией паровой котельной.

Page 90: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

90

Заключение

В результате проделанной дипломной работы выполнен проект паровой

блочно-модульной котельной паропроизводительностью 26,8 тонн пара в час

для Ашальчинского месторождения нефти ПАО «Татнефть».

Вырабатываемый пар котельной используется в производственных

нуждах при добыче высоковязкой нефти.

Рассчитана принципиальная тепловая схема котельной, определены

тепловые нагрузки, выбрано основное и вспомогательное оборудование.

Выполнен поверочный тепловой расчет котла ДЕ-25-39, определен

расход топлива.

В результате проведенных технико-экономических расчетов определена

себестоимость производимого тепла, показана экономическая эффективность

данного проекта котельной.

Выявлены опасные и вредные факторы, возникающие при эксплуатации

котельной, воздействие вредных выбросов на окружающую среду. Рассмотрена

безопасность труда персонала котельной, предусмотрены меры

обеспечивающие защиту персонала от вредных факторов производства, а также

способы снижающие влияние загрязняющих веществ на окружающую среду.

Проект паровой котельной может найти применение на месторождениях

нефти с высоковязкой, трудноизвлекаемой нефтью, где технология добычи

требует мобильного перемещения котельной.

Page 91: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

91

Список использованных источников

1. Тепловой расчѐт котельных агрегатов (нормативный метод). Под редакцией

Кузнецова Н.В. и других, Москва; Энергия, 1973, 296 стр.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и

водяного пара. Справочник, Москва; Энергоатомиздат, 1984, 79 стр.

3. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. – 2-е

издание, переработ. – М.: Энергия, 1968. – 240 с.

4. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и

отопительные котельные. Москва; Энергоатомиздат, 1990, 248 стр.

5. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам

малой производительности. Москва; Энергоатомиздат, 1989, 488 стр.

6. Манюк В.И. и другие. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей:

Справочник. Москва; Стройиздат, 1988, 432 стр.

7. Онищенко Н.П. Охрана труда при эксплуатации котельных установок.

Москва; Стройиздат, 1991, 295 стр.

8. Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов котельных

установок тепловых электростанций. Москва; Стройиздат, 1991, 295 стр.

9. Соловьев «Проектирование крупных центральных котельных тепловых

потребителей».

10. Лебедев Б.И., Пермяков Б.А. и др., Расчет и проектирование

теплогенерирующих установок для систем теплоснабжение. –

М.:Стройиздат,1992 г.-260с.

11. Зах Р.Г. Котельные установки. М., «Энергия», 1968. – 352с.

12. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное

проектирование. Л.: - Энергоатомиздат, 1983.

13. Белов С.В. Охрана окружающей среды. М.: Высш.школа, 1991. – 319 с.

14. Либерман Г. Р. Предупреждение аварий и неполадок котельного

оборудования. – М.: Издательство литературы по строительству, 1966. – 236 c.

Page 92: I J H ? D I : J H H L ? E V G H C : E V Q B G K D H = H F ...Расширенная тепловая схема котельной, разрезы и экономайзера, калорифера.

92

15. Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Ч. 1: Учебное пособие. – 2-е издание, стериотип. – Томск:

Издательство ТПУ. – 2008, 155 с.

16. Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Ч. 2: Учебное пособие. – 2-е издание, стериотип. – Томск:

Издательство ТПУ. – 2008, 172 с.

17. Романенко С.В. Социальная ответственность: Методические указания по

разработке раздела «Социальная ответственность» ВКР магистра, специалиста

и бакалавра всех направлений и форм обучения ТПУ. – Томск: Издательство

ТПУ. – 2016, 21 с.

18. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 7-е

издание, стереотип. – М.: Издательство МЭИ,2001. – 472 с.

19. ГН 2.2.5.1313–03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных

веществ в воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы. – М.: Минздрав

России, 2003.

20. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к

воздуху рабочей зоны. – М.: ИПК издательство стандартов, 1989

21. ГОСТ 12.4.011–89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования

и классификация. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

23. ГОСТ Р 55710-2013 Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и

методы измерений. – М.: Стандартинформ, 2014. – 16 с.

24. СанПиН 2.2.4-548-96 Гигиенические требования к микроклимату

производственных помещений. – М.: Минздрав России, 1997.

25. ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации.

Основные надписи.

26. ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие

требования к текстовым документам.

27. ГОСТ 2.301-68 Единая система конструкторской документации. Форматы.