| |||||
МЕНЮ
| Изменение СЭУ С. ЕсенинИзменение СЭУ С. ЕсенинАннотация Рассмотрены альтернативные варианты замены двух автономных водогрейных котлов и технико-экономическим расчетом обоснован выбор одного автономного парового котла. Также рассмотрен вариант установки на газоходы дизель- генераторов водогрейных утилизационных котлов для обеспечения части потребителей горячей водой. Проведены проверочные расчеты трубопроводов систем отопления и систем обслуживающих автономный котел. Выполнен тепловой расчет котла, а также расчет системы передачи теплоты от пара к воде. Предложен способ снижения вибрации корпуса судна. Разработан технологический вопрос, вопросы охраны труда и окружающей среды. Приведено экономическое обоснование проекта. Листов 71 Чертежей 8 Оглавление 1) Описание и размеры 2) Тепловой расчет 3) Расчет питательной системы котла и выбор центробежного насоса 4) Принципиальная схема топливной системы котла 5) Средства автоматики котла 1) Анализ вибрации в кормовой части судна 2) Расчет освещения помещения главных двигателей Заключение и выводы Введение В дипломном проекте рассмотрены варианты замены водогрейных котлов на паровой, в связи с увеличением потребности в теплоте, и предложен в качестве наиболее приемлемого в настоящее время, варианта автономный паровой котел КВ 1,6 / 5 паропроизводительностью 1600 кг / ч и рабочим давлением пара 0,5 МПа. Выбор котла был необходим в связи с тем, что вторую навигацию во время зимней стоянки т/х “Сергей Есенин” под гостиницу количества теплоты производимого автономными водогрейными котлами для потребителей горячей воды ( а в бо’льшей степени для системы отопления ) стало нехватать. При установке предлагаемого для замены котла проверена и оценена целесообразность замены и установки новых элементов систем и оборудования, обслуживающих котел. Т.к. вновь устанавливаемый котел паровой, то в проекте предусмотрена установка двух пароводоподогревателей и питательной цистерны котла. Проанализирована вибрация кормовой части судна и предложены меры по ее снижению. Рассмотрена возможность установки на дизель-генераторы утиль-котлов, для работы в стояночном режиме и обслуживании части потребителей горячей воды. Разработана технология обработки фланцев трубопроводов системы отопления. Рассмотрены вопросы охраны труда и окружающей среды. Годовой экономический эффект от предлагаемого использования утилизационных котлов на стояночном режиме и частичной разгрузки автономного котла может составить около 10 млн. рублей. I. Анализ задния Теплоходы проекта Q-065 постройки судоверфи «Корнойбург» ( Австрия ) – это трехвинтовые пассажирские теплоходы, предназначенные для перевозок туристов по рекам с ограниченными для судоходства глубинами, а также в районах плавания, соответствующих разряду «О» Речного Регистра РСФСР. Головное судно – т/х «Сергей Есенин». Основные характеристики : Длина – 90,24 ; Ширина - 15,0 ; Высота от ОЛ до верхней кромки несъемных частей - 12,66 ; Длина - 83,0 ; Ширина по КВЛ – 13,5 ; Высота борта до главной палубы - 4,0 ; ; ; Данные теплоходы эксплуатируются в Московском речном пароходстве с 1984
года и пригодны для перевозки пассажиров по реке Волге на участке Москва- Во время зимней стоянки судов данного проекта под гостиницы возникают
проблемы с имеющейся системой отопления. В качестве системы отопления на
теплоходе установлена установка «Honeywell» фирмы «FLAKT, Gmbh» ( Австрия )
осуществляющая одновременно отопление, вентиляцию и кондиционирование
воздуха. Установка работает с минимальной долей приточного воздуха в 70%
летом и осенью (циркуляционный воздух max 30%). Во время переходного
периода при наружной температуре в 0оС - +20оС доля приточного воздуха с
помощью пневматического регулирования заслонкой устанавливается на 100%. Остальное количество воздуха выводится наружу с помощью высокого давления. Для отопления санитарных и служебных помещений, а также помещений машинных отделений предусмотрена система радиаторного отопления с отопительными панелями. Для производства теплой воды предусмотрено два чугунных секционных котла
теплой воды. Централь теплой воды использует получающуюся в котлах теплую
воду / +90оС / +70оС / и регулирует циркуляцию теплой воды по отношению к
наружной температуре, т.е. в случае изменения наружной температуры от -6оС
до +28оС температура циркуляционной теплой воды меняется от +90оС до +30оС Водоподогревательная установка служит для производства горячей воды,
которая требуется: В машинном отделении проложен кольцевой трубопровод, обеспечивающий
следующую циркуляцию: циркуляционный насос системы отопления – котлы-
утилизаторы / включенные параллельно / - отопительный котел 1 –
отопительный котел 2 – циркуляционный насос системы отопления . Из этого
кольцевого трубопровода все потребители отбирают необходимое в данном
случае количество воды. Снабжение всех потребителей (см. выше)
обеспечивается отдельными циркуляционными насосами. В случае остановки всех
насосов потребителей циркуляционный насос системы отопления гарантирует
достаточную промывку высокопроизводительных котлов. Переходный : снаружи 0 оС -80% относительной влажности
период внутри +21 оС -45% относительной
влажности +- 2 оС для температуры +- 10% для относительной влажности Для системы радиаторного отопления предусмотрены следующие температуры внутри помещений: в машинных отделениях +15 оС в помещении для аккумуляторов, аварийного дизеля, цеха боцмана, отделении рулевых машин, носового руля, централи питьевой воды, помещении сбора отходов, туалетных, прачечной, амбулатории, изолятора и помещении для глажения + 20 оС в помещениях душевых + 25 оС Количество теплоты необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности пассажиров и экипажа : |Теплота необх.потребителям для расчетных условий | Для производства необходимого количества тепла предусмотрены два отопительных котла теплопроизводительностью 335.000 ккал/ч, а также для утилизации тепла отходящих газов трех главных двигателей установлены три котла-утилизатора с теплопроизводительностью 120.000 ккал/ч каждый при полной нагрузке. Технические данные отопительного котла «Lollar» 35.1 фирмы Buderus с наддувом на жидком топливе : количество секций - 13 номинальная мощность, (ккал/ч) - 335.000 длина котла, (мм) - 970 глубина топки, (мм) - 860 количество воды в котле, (л) - 227 к.п.д. котла, (%) - 90 рабочее давление, (м вод.ст.) - 40 допустимая темп-ра подающей линии, (оС) - 110 расход топлива при 100% нагрузке, ( кг/ч ) - 72 вес котла : сухого, ( кг ) : - 1800 с водой, ( кг ) : - 3100 форсунка жидкого топлива - Weishaupt типа L3ZAC двухступенчатая со встроенным подогревателем топлива умягчитель котельной воды - AQUA CLEAR FLUSSING 180 Котел оборудован двумя регуляторами температуры воды в котле, одним температурным реле, термометром подводимой воды котла и термометром выхлопных газов. Котел-утилизатор выполнен в виде газотрубного котла в сварной конструкции из ст.41КТ. В выхлопном трубопроводе к котлам-утилизаторам вставлены пневматические запорные клапаны. В зависимости от темпратуры воды в котле-утилизаторе выхлопные газы проходят через них или направляются в обводный трубопровод. Управление клапанами происходит автоматически при помощи термостата в зависимости от температуры воды. *** - Т.к. в данном дипломном проекте рассматривается модернизация системы отопления, то далее в расчет будут приниматься только условия непосредственно влияющие на систему производства горячей воды. В связи с тем, что вот уже вторую навигацию в зимний период т/х II. Расчет системы отопления На основании санитарных правил, а также расчетных условий эксплуатации
теплоходов проекта №301 ( т/х «Николай Карамзин» ) произведем расчет
теплоты необходимой для обогрева помещений и удовлетворительной работы
системы кондиционирования в режиме отопления, используя новые показания
температуры наружного воздуха ( а именно - 20 оС для зимнего периода ). *** - Для убодства расчетов и выбора автономных и утилизационных котлов, переведем значения теплот в систему «СИ» , т.е. из «ккал/ч» в «кДж/ч» . |Теплота необх. Потребителям для расчетных условий в “кДж/ч” | За исходную возьмем формулу расчета теплоты для системы кондиционирования: Q = k F ( tвнутр - tнар ), где Q – количество теплоты необходимое для обогрева помещений с кондиционированием воздуха при разнице внутренней и наружной температур ( tвнутр - tнар ) ; k – коэффициент теплопроводности материала стен и потолков ( усредненный ); F – площадь обрабатываемых помещений ; tвнутр - температура воздуха, которую необходимо поддерживать в обрабатываемых помещениях ; tнар – температура наружного воздуха ; Имеющийся расчет теплоты необходимой для системы кондиционирования: Q = k F ( tвнутр - tнар ) 1.511.622 = k F ( 21 – ( - 6 ) ), отсюда k F = 52986 Расчет необходимого количества теплоты для нового значения tнар : Q1 = k F ( tвнутр - tнар1 ) Q1 = 52986 ( 21 – ( -20 ) ) = 2.172.426 кДж/ч Как видно из расчета количество теплоты необходимое для помещений с кондиционированием в зимний период увеличилось на 660.804 кДж/ч , а целом необходимое количество теплоты для всех потребителей составляет : |Теплота необх. потребителям для новых расчетных условий (- 20 оС в зимний | Возможные пути решения стоящей перед нами проблемы : 1. Выбрать и установить новый автономный котел с бо’льшей теплопроизводительностью . Цель: увеличить количество теплоты необходимой потребителям. 2. Установить дополнительные котлы-утилизаторы на ДГ. Цель : использовать теплоту отработанных газов ДГ . 3. Установить дополнительные теплообменники во внутренний контур охлаждения ДГ. Цель : использовать теплоту внутреннего контура системы охлаждения ДГ . 4. Установить в климатцентры электрические ТЭНы. Цель : получить дополнительную теплоту для обогрева помещений. 5. Полностью перекрыть подачу наружного воздуха. Цель : производить постоянный дополнительный нагрев рециркуляционного воздуха. 6. Установить на фотоэлементные двери дополнительные тепло-воздушные завесы. Цель : исключить попадание холодного наружного воздуха в коридоры и помещения. 7. Установить в обрабатываемых помещениях дополнительные электронагревательные приборы. Цель : обеспечить дополнительный обогрев в помещениях. В данном дипломном проекте будем рассматривать пункты 1 и 2 как самые наиболее эффективные для решения проблемы. III. Выбор автономного котла ( по имеющемуся значению необходимого количества теплоты для всех потребителей ) По имеющимся данным о производительности, габаритах и массе водогрейных котлов отечественного производства единственным целесообразным решением будет установка на теплоходе данного проекта парового котла. Произведем расчет паропроизводительности по данному значению теплопроизводительности : Dк = Qобщ / ( iп – iпв ) = 3.465.677 / ( 2749 – 640 ) = 1530 кг/ч где : Dк – полная паропроизводительность ; Qобщ – полная теплопроизводительность ; iп – энтальпия влажного насыщенного пара ; iпв – энтальпия питательной воды ; По полученному значению подбираем паровой котел КВ 1,6 / 5 1. Описание и параметры Паропроизводительность - 1600 кг/ч ; Давление пара - 0,5 Мпа ; Температура питательной воды - 40 оС ; Температура уходящих газов - 300 оС ; К.П.Д. - 81 % ; Объемная плотность теплового потока - 1150 кВт / м3 ; Объем топки - 1, 17 м3 ; Площадь парообразующей поверхности нагрева - 70,7 м3 ; Количество форсунок - 1 шт ; Давление топлива перед форсункой - 0,9 Мпа ; Тип форсунки - паромеханическая ; Расход топлива при 100% нагрузке - 90 кг/ч ; Газовоздушное сопротивление котла - 2000 Па ; Масса котла : сухого - 6,4 т ; с водой - 7,5 т ; Габариты котла : - 1920 х 1530 х 1740 ; 2. Тепловой расчет автономного котла 1. Расчетные характеристики рабочей массы дизельного топлива ( исходные данные для составления материального баланса ). Состав рабочей массы : Ср = 86,3 % ; Нр = 13,3 % ; Np + Op = 0,1 % ; Ар = 0,01 % ; Wp = 0 ; Q = Теоретически необходимый объем воздуха : VО=VO2 О / 0,21 = 2, 35 / 0,21 = VO2 О = 1,866 ? Ср / 100 + 5,6 ? Нр / 100 - Ор / 100 ??О2 = 2, ?О2 = 1,44 кг/ м3 – плотность кислорода ; Теоретический объем азота : VN2 О = 0,79 ? VО + Nр / 100 ??N2 = 8, 84 м3 / кг ; Теоретический объем водяных паров : VH2O О = 0,0124 ( 9 ? Hр + WP + 0,0161 ? VO + 1,24 Gпр ) = 1,66 м3 / кг ; Суммарный теоретический объем газов : Vг О = VRO2 + VN2 О + VH2O О = 12,11 м3 / кг ; Низшая теплота сгорания : QнР = 42.700 кДж / кг ; 2.2. Материальный баланс процесса горения 1 кг топлива. Марка топлива : ДТ марки “Л” по ГОСТ 305-82 Коэффициент избытка воздуха : ? = 1,2 ; Объем водяных паров ( избыточный при ? > 1 ) : VH2O ? = 0,0161 ( ? - 1 ) ? Действительный объем водяных паров : VH2O = VH2O ? + VH2O 0 = 1,696 м3 / кг Действительный суммарный объем дымовых газов : Vг =Vг 0 + ( ? - 1 )? Объемные доли продуктов сгорания : углекислого газа : rRO2 = VRO2 / Vг = 0,112 ; водяных паров : rH2O = VH2O / Vг = 0,118 ; суммарная для трехатомных газов : rп = rRO2 + rH2O = 0,23 ; Давление в топке без наддува : P = 0,1 МПА ; Парциальные давления : углекислого газа : PRO2 = P ? rRO2 = 0,0112 Мпа ; водяных паров : PH2O = P ? rH2O = 0,0118 Мпа ; суммарное для трехатомных газов : Pп = P ? rп = 0,023 Мпа ; Таблица 1
Расчеты велись по формулам : Теоретические энтальпии дымовых газов Iг 0 , кДж/кг : Iг 0 = VRO2 ? (ct)RO2 + VN2 0 ? (ct)N2 + VH2O 0 ? (ct)H2O ; Теоретические энтальпии избыточного воздуха Iв 0 , кДж/кг : Iв 0 = V0 ? (ct)в ; Энтальпии водяных паров содержащихся в избыточном воздухе IH2O ? , кДж/кг : IH2O ? = VH2O ? (ct)в ; Энтальпии дымовых газов в зависимости от температуры Iг , кДж/кг : Iг = Iг 0 + (? - 1 ) ? Iв 0 + VH2O ? ; 2.4. Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива. к.п.д. котла : ?к = 81% Тепловые потери : от химической неполноты сгорания : q3 = 0,7 % ; в окружающую среду : q5 = 2,5 % ; с уходящими газами : q2 = 100 - (?к + q3 + q5 ) = 12 % ; Температура воздуха : tх.в. = 40 0С ; Количество теплоты вносимое воздухом в топку : Qх.в. = ? ? V0 ? cх.в. ? tх.в. = 708,35 кДж/ч ; Температуры топлива : tт = 40 0С ; Теплоемкость топлива : ст = 2,742 кДж/кг ? К ; Коэффициент сохранения : ? = ( 100 - q5 ) / 100 = 0,975 Количество теплоты, вносимое в топку топливом : Qт = ст ? tт = 858,34 кДж/кг ; Энтальпия уходящих газов : Iух = q2 ? Qн Р + Qх.в. + Qт = 6.690,69 кДж/кг ; Температура уходящих газов : tух = 300 ОС ( из диаграммы I-t ) ; Полезное тепловыделение в топке : Qв.т. = Qн Р ? ( 100 - q2 ) / 100 + Qх.в. Полная паропроизводительность : Dк = 0,44 кг/с ; Энтальпия влажного насыщенного пара : iп = 2749 кДж/кг ; Энтальпия питательной воды : iпв = 640 кДж/кг ; Расчетный расход топлива : В = Dк ? (iп - iп.в. ) / Qн Р ? ?к = 0,025 кг/с Испарительность топлива : u = Dк / В = 0,005 кг/с ;
Тепловое напряжение топочного объема : qv = 1150 кВт / м2 ; Объем топки : Vт = В ? Qн Р / qv = 0,93 м2 ; Расчетная длина топки : Lт = 0,91 м ; Площадь стенки топочного фронта : Fт.ф. = Vт / Lт = 1,02 м2 ; Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|