СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ П. ГОРНЯК КГО ПУТЕМ УСТАНОВКИ КТАН ЗА КОТЛОМ № 3
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
КОТЕЛЬНОЙ П. ГОРНЯК КГО ПУТЕМ УСТАНОВКИ КТАН ЗА КОТЛОМ № 3 10
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 12
3 СРАВНЕНИЕ РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 14
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ 16
4.1 Исходные данные 16
4.2 Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение .. 17
4.3 Годовой расход тепловой энергии 22
4.4 Тепловая нагрузка в отопительный период 26
4.5 Расчет температур теплоносителя в зависимости от температуры
наружного воздуха 29
4.6 Поверочный тепловой расчет котельного агрегата 34
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 42
5.1 Контактный теплообменник с активной насадкой 42
5.2 Утилизация теплоты уходящих газов в газифицированных котельных 44
6 НАУЧНАЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 48
6.1 Исходные данные 48
6.2 Расчет параметров дымовых газов 49
6.3 Теплобалансовый расчет КТАНа 50
6.3.1 Расчет поверхности теплообмена 51
6.4 Аэродинамический расчет газового тракта котла с КТАНом 54
6.5 Г идравлический расчет КТ АН 58
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 60
7.1 Расчет концентрации вредных выбросов 60
7.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов 62
7.3 Расчет минимальной высоты трубы 64
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА И
АВТОМАТИКА КОТЕЛЬНОЙ 71
8.1 Общие сведения 71
8.2 Описание работы автоматики безопасности котельной 72
8.3 Контрольно-измерительные приборы 74
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ 76
9.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов 76
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 77
9.2.1 Воздух рабочей зоны 77
9.2.2 Воздух рабочей зоны 78
9.2.3 Световая среда 79
9.2.4 Виброакустические факторы 79
9.2.5 Повышенный уровень вибрации 80
9.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 81
9.3.1 Электробезопасность 82
9.3.2 Пожаровзрывобезопасность 83
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 85
10.1 Смета капитальных затрат на совершенствование тепловой схемы
котельной п. Горняк КГО путем установки КТАН за котлом № 3 85
10.2 Смета текущих затрат на усовершенствование тепловой схемы котельной
п. Горняк КГО путем установки КТАН за котлом № 3 86
10.3 Модель ранжирования проблем теплоэнергетики и теплотехники 90
10.4 Модель причинно-следственной связи 90
10.5 Модель SWOT- анализ вариантов технических решений 91
10.6 Планирование целей предприятия и проекта 92
10.6.1 Планирование целей предприятия и проекта в пирамиде целеполагания ... 92
10.6.2 Планирование целей проекта в дереве целей 94
10.7 Модель поля сил реализации проекта совершенствования котельной 95
10.8 Ленточный график Г анта 97
10.9 Основные технико-экономические показатели проекта 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
КОТЕЛЬНОЙ П. ГОРНЯК КГО ПУТЕМ УСТАНОВКИ КТАН ЗА КОТЛОМ № 3 10
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 12
3 СРАВНЕНИЕ РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 14
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ 16
4.1 Исходные данные 16
4.2 Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение .. 17
4.3 Годовой расход тепловой энергии 22
4.4 Тепловая нагрузка в отопительный период 26
4.5 Расчет температур теплоносителя в зависимости от температуры
наружного воздуха 29
4.6 Поверочный тепловой расчет котельного агрегата 34
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 42
5.1 Контактный теплообменник с активной насадкой 42
5.2 Утилизация теплоты уходящих газов в газифицированных котельных 44
6 НАУЧНАЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 48
6.1 Исходные данные 48
6.2 Расчет параметров дымовых газов 49
6.3 Теплобалансовый расчет КТАНа 50
6.3.1 Расчет поверхности теплообмена 51
6.4 Аэродинамический расчет газового тракта котла с КТАНом 54
6.5 Г идравлический расчет КТ АН 58
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 60
7.1 Расчет концентрации вредных выбросов 60
7.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов 62
7.3 Расчет минимальной высоты трубы 64
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА И
АВТОМАТИКА КОТЕЛЬНОЙ 71
8.1 Общие сведения 71
8.2 Описание работы автоматики безопасности котельной 72
8.3 Контрольно-измерительные приборы 74
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ 76
9.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов 76
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 77
9.2.1 Воздух рабочей зоны 77
9.2.2 Воздух рабочей зоны 78
9.2.3 Световая среда 79
9.2.4 Виброакустические факторы 79
9.2.5 Повышенный уровень вибрации 80
9.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 81
9.3.1 Электробезопасность 82
9.3.2 Пожаровзрывобезопасность 83
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 85
10.1 Смета капитальных затрат на совершенствование тепловой схемы
котельной п. Горняк КГО путем установки КТАН за котлом № 3 85
10.2 Смета текущих затрат на усовершенствование тепловой схемы котельной
п. Горняк КГО путем установки КТАН за котлом № 3 86
10.3 Модель ранжирования проблем теплоэнергетики и теплотехники 90
10.4 Модель причинно-следственной связи 90
10.5 Модель SWOT- анализ вариантов технических решений 91
10.6 Планирование целей предприятия и проекта 92
10.6.1 Планирование целей предприятия и проекта в пирамиде целеполагания ... 92
10.6.2 Планирование целей проекта в дереве целей 94
10.7 Модель поля сил реализации проекта совершенствования котельной 95
10.8 Ленточный график Г анта 97
10.9 Основные технико-экономические показатели проекта 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
Отопительные котельные установки представляют собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и предназначенных для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основными элементами отопительной котельной являются: котел, топка, питательные, подпиточные и тягодутьевые устройства. К вспомогательным элементам отопительных котельных относятся устройства для подачи топлива, подогрева воды, очистки дымовых газов, водоподготовки, приборы теплового контроля и средства автоматизации. В зависимости от вида применяемого теплоносителя котлы подразделяют на водогрейные и паровые.
Водогрейный котел - это устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.
Топочное устройство (топка) служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии а теплоту вырабатываемых газов. Основным топочным устройством отопительных котлов малой мощности на твердом топливе является простая колосниковая решетка с ручным обслуживанием. Для сжигания газа или жидкого топлива устраивается камерная топка и устанавливаются газовые горелки или форсунки.
Питательные и подпиточные устройства (насосы, баки, трубопроводы) предназначены для подачи воды в котел или тепловую сеть (систему отопления). Тягодутьевые устройства состоят из дутьевых вентиляторов, системы воздуховодов, газоходов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания (топочных газов) по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания топлива, перемещаясь по газоходам котла и соприкасаясь с его поверхностями нагрева, передают теплоту воде.
Производительность водогрейных котлов исчисляют в мегаваттах (МВт) или киловаттах (кВт), а также в килокалориях, вырабатываемых в 1 ч (ккал/ч).
Для утилизации теплоты уходящих после котлов, промышленных печей, парогенераторов газов используют КТАН (контактный теплообменник с активной насадкой). Они позволяют при приемлемых габаритных размерах и металлоемкости на их изготовление, а также при сравнительно невысоком расходе электроэнергии при их эксплуатации обеспечить глубокое охлаждение отходящих газов, конденсацию содержащихся в них водяных паров и возможность использования получаемого конденсата, то есть экономию воды.Контактный теплообменник с активной насадкой относится к низкотемпературным (меньше 230С) тепловым ВЭР.
Низкотемпературные ВЭР в основном используются для отопления, ГВС и кондиционирования, для подогрева подпиточной воды. Основным оборудованием для это вида тепловых ВЭР являются теплообменники (КТАН, тепловые колёса- регенераторы вращающегося типа и т.д.) и тепловые насосы.
В контактных теплообменниках тепло передается путем непосредственногосоприкосновения рабочих тел. Теплообмен сопровождается массообменом (испарение жидкости в газовую фазу, конденсация пара, конвективный и диффузионный перенос). Сопутствующий теплообмену массоперенос часто существенно влияет на ход процессов в аппарате. При изучениирабочих процессов в теплообменнике массообмен необходимо учитывать лишь в той мере, вкакой он влияет на теплообмен.Теплоносители взаимодействуют через границу раздела (контакта) фаз, которая должнабыть, возможно, более развитой. Для увеличения поверхности контакта в аппарате используютнасадки, перегородки, решетки, тарелки, распылители жидкости и другие устройства.
Контактные теплообменники состоят из следующих основных элементов: камер греющей и нагреваемой среды, устройств для распределения и взаимодействия теплоносителей вобъеме аппарата, корпуса. Кроме того, для функционирования теплообменника необходимыустройства подачи и отвода теплоносителей (насосы, газодувки, транспортеры и т. п.). Контактный теплообменник представляет собой систему взаимодействующих элементов, в то жевремя он сам взаимодействует с агрегатами, обеспечивающими подачу и отвод теплоносителей, и с другими аппаратами технологических систем, в которых этот аппарат функционирует.
Использование контактных теплообменников — один из эффективных путей экономииметаллов и других дефицитных материалов, снижения капитальных и эксплуатационных затрат, повышения надежности оборудования.
Таким образом, являясь элементом технологических систем, контактный теплообменник, всвою очередь, представляет собой систему взаимодействующих элементов процессов.
Водогрейный котел - это устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.
Топочное устройство (топка) служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии а теплоту вырабатываемых газов. Основным топочным устройством отопительных котлов малой мощности на твердом топливе является простая колосниковая решетка с ручным обслуживанием. Для сжигания газа или жидкого топлива устраивается камерная топка и устанавливаются газовые горелки или форсунки.
Питательные и подпиточные устройства (насосы, баки, трубопроводы) предназначены для подачи воды в котел или тепловую сеть (систему отопления). Тягодутьевые устройства состоят из дутьевых вентиляторов, системы воздуховодов, газоходов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания (топочных газов) по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания топлива, перемещаясь по газоходам котла и соприкасаясь с его поверхностями нагрева, передают теплоту воде.
Производительность водогрейных котлов исчисляют в мегаваттах (МВт) или киловаттах (кВт), а также в килокалориях, вырабатываемых в 1 ч (ккал/ч).
Для утилизации теплоты уходящих после котлов, промышленных печей, парогенераторов газов используют КТАН (контактный теплообменник с активной насадкой). Они позволяют при приемлемых габаритных размерах и металлоемкости на их изготовление, а также при сравнительно невысоком расходе электроэнергии при их эксплуатации обеспечить глубокое охлаждение отходящих газов, конденсацию содержащихся в них водяных паров и возможность использования получаемого конденсата, то есть экономию воды.Контактный теплообменник с активной насадкой относится к низкотемпературным (меньше 230С) тепловым ВЭР.
Низкотемпературные ВЭР в основном используются для отопления, ГВС и кондиционирования, для подогрева подпиточной воды. Основным оборудованием для это вида тепловых ВЭР являются теплообменники (КТАН, тепловые колёса- регенераторы вращающегося типа и т.д.) и тепловые насосы.
В контактных теплообменниках тепло передается путем непосредственногосоприкосновения рабочих тел. Теплообмен сопровождается массообменом (испарение жидкости в газовую фазу, конденсация пара, конвективный и диффузионный перенос). Сопутствующий теплообмену массоперенос часто существенно влияет на ход процессов в аппарате. При изучениирабочих процессов в теплообменнике массообмен необходимо учитывать лишь в той мере, вкакой он влияет на теплообмен.Теплоносители взаимодействуют через границу раздела (контакта) фаз, которая должнабыть, возможно, более развитой. Для увеличения поверхности контакта в аппарате используютнасадки, перегородки, решетки, тарелки, распылители жидкости и другие устройства.
Контактные теплообменники состоят из следующих основных элементов: камер греющей и нагреваемой среды, устройств для распределения и взаимодействия теплоносителей вобъеме аппарата, корпуса. Кроме того, для функционирования теплообменника необходимыустройства подачи и отвода теплоносителей (насосы, газодувки, транспортеры и т. п.). Контактный теплообменник представляет собой систему взаимодействующих элементов, в то жевремя он сам взаимодействует с агрегатами, обеспечивающими подачу и отвод теплоносителей, и с другими аппаратами технологических систем, в которых этот аппарат функционирует.
Использование контактных теплообменников — один из эффективных путей экономииметаллов и других дефицитных материалов, снижения капитальных и эксплуатационных затрат, повышения надежности оборудования.
Таким образом, являясь элементом технологических систем, контактный теплообменник, всвою очередь, представляет собой систему взаимодействующих элементов процессов.
В выпускной квалификационной работе было дано обоснование и актуальность совершенствования тепловой схемы котельной п. Горняк КГО путем установки КТАН за котлом № 3. Было проведено сравнение отечественных и зарубежных технологий. В четвертой главе были рассчитаны тепловые нагрузки, был проведен тепловой поверочный расчет котельного агрегата. В пятой главе были приведены основные мероприятия по энергосбережению. Дано описание КТАНа, схемы подключения для открытой и закрытой систем теплоснабжения. В шестой главе были проведены расчеты для контактного теплообменного аппарата с активной насадкой: теплобалансовый расчет, расчет поверхности теплообмена, аэродинамический расчет газовового тракта котла с КТАНом, гидравлический расчет КТАНа. В седьмой главе был произведен расчет вредных выбросов и расчет минимальной высоты трубы была подобрана дымовая труба высотой 30 м. В восьмой главе были подробно описаны основные контрольно-измерительные приборы и устройства автоматизации. Также были рассмотрены основные мероприятия по безопасности жизнедеятельности. В десятой главе был проведен технико-экономический расчет.
По приведенным выше экономическим расчетам срок окупаемости реконструкции котельной составил 0,53 года, таким образом срок окупаемости намного меньше 5 лет, что является хорошим показателем, так как целью любого проекта является получение прибыли в кратчайшие сроки.
По приведенным выше экономическим расчетам срок окупаемости реконструкции котельной составил 0,53 года, таким образом срок окупаемости намного меньше 5 лет, что является хорошим показателем, так как целью любого проекта является получение прибыли в кратчайшие сроки.
