реферат, рефераты скачать
 

Изменение СЭУ С. Есенин


Изменение СЭУ С. Есенин

Аннотация

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
Аннотация
Введение
1. Анализ задания
2. Расчет системы отопления
3. Выбор автономного котла

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
4. Расчет системы «пар-вода»
4. Расчет и выбор котла-утилизатора на газоходы ДГ
5. Гидравлический расчет трубопровода системы радиаторного отопления
6. Расчет и выбор дополнительных теплообменников
7. Гидравлический расчет системы снабжения горячей водой установки для кондиционирования воздуха
8. Охрана труда

1) Анализ вибрации в кормовой части судна

2) Расчет освещения помещения главных двигателей
10. Охрана окружающей среды
10. Гражданская оборона
11. Технологический вопрос
12. Расчет экономической эффективности от использования утиль-котла

Заключение и выводы
Список используемой литературы

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 :
1. Габаритные размеры судна , (м) :

Длина – 90,24 ;

Ширина - 15,0 ;

Высота от ОЛ до верхней кромки несъемных частей - 12,66 ;
2. Размеры корпуса расчетные, (м) :

Длина - 83,0 ;

Ширина по КВЛ – 13,5 ;

Высота борта до главной палубы - 4,0 ;
3. Водоизмещение судна с грузом, пассажирами и полными запасами, (т) – 1345

;
4. Осадка при водоизмещении 1345т , (м) – 1,63 ;
5. Скорость на тихой воде при осадке 1,63м , (км/ч) – 22,6 ;
6. Пассажировместимость , (чел) – 180 ;
7. Автономность , (сут) : по запасам топлива - 10 ; по запасам масла - 10 ; по запасам продовольствия - 10 ; по запасам питьевой воды – не ограничена ; по сточно-фановым и подсланевым водам – не ограничена ; по вместимости резервных цистерн сточно-фановых и подсланевых вод – 1

;
8. Автоматизация – в соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР.

Данные теплоходы эксплуатируются в Московском речном пароходстве с 1984 года и пригодны для перевозки пассажиров по реке Волге на участке Москва-
Астрахань. Но в последнее время они используются, в основном, для перевозки иностранных туристов на более коротких линиях ( Москва – Санктъ-Петербург ) и в качестве гостиниц.

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%.
Производительность по воздуху для приборов кондиционирования воздуха была установлена на основании тепловыделения в помещениях; однако для установок приточного воздуха на основании объема помещений и предписанной кратности воздухообмена. Наружный воздух и смесь наружного и циркуляционного воздуха всасывается вентилятором кондиционера через фильтрующую часть, водонагревательную батарею, увлажнительную часть (для питьевой воды с норальной температурой) и охлаждающую (осушительную) батарею, а подводится в отдельные помещения через воздухо - распределительный ящик с батареями дополнительного нагрева и зональные каналы. Тут воздух распределяется с помощью потолочных приборов. Приточный воздух частично отсасывается через кабины санитарных блоков. Остальной воздух поступает через решетки в коридор, где отсасывается соответствующим вентилятором рециркуляционного воздуха (max 30%).

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
. Это регулирование исполняется с помощью зонда “сензор” и чуствительного элемента “сензор” с наружной компенсацией. Пневматический регулировщик действует на пневматический трехходовой клапан, с помощью которого осуществляется смешивание / регулрование температуры / потока воды от насоса теплой воды / возврат теплой воды / и потока воды от котельной установки.

Водоподогревательная установка служит для производства горячей воды, которая требуется:
1) для бойлеров потребителей
2) для установки кондиционирования воздуха и системы радиаторного отопления санитарных и служебных помещений.
3) для системы радиаторного отопления машинных отделений.

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.
При постройке судна и проектировании системы отопления, вентиляции и кондиционирования за основу были взяты следующие расчетные условия :
Лето : снаружи +28 оС -50% относительной влажности внутри +23 оС -55% относительной влажности

Переходный : снаружи 0 оС -80% относительной влажности период внутри +21 оС -45% относительной влажности
Осень : снаружи -6 оС -70% относительной влажности внутри +21 оС -45% относительной влажности
Допуски в соответствии с санитарными предписаниями п.2.10.82 :

+- 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 |
|Помещения с кондиционированием |359.910 ккал/ч |
|Помещения с термовентиляцией |40.020 ккал/ч |
|Помещения с радиаторным отоплением |37.897 ккал/ч |
|Теплота необходимая для бойлеров горячей воды |230.000 ккал/ч |
|ИТОГО необходимое кол-во теплоты : |667.827 ккал/ч |

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.
Технические данные котла-утилизатора : поверхность нагрева, (м2) - 15,2 тепловая нагрузка поверхности нагрева, (ккал/ м2) - 7.900 мощность при полной нагрузке, (ккал/ч) - 120.000 рабочее давление (бар) - 2,5

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
«С.Есенин» используется под гостиницу возникла необходимость модернизации существующей системы отопления, т.к. из расчетных условий видно, что данная система не расчитана для работы в зимний период, когда температура наружного воздуха опускается ниже отметки -25 оС , а потому не справляется с обогревом помещений.

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 ).
Перерасчет для системы радиаторного отопления и термовентиляционной установки не требуется поскольку по опыту работы вторую навигацию в зимний период данные системы работают удовлетворительно и имеющегося количества теплоты для этих двух статей вполне достаточно.
Система бойлеров горячей воды остается неизменной.

*** - 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” |
|Помещения с кондиционированием |359.910 ккал/ч|1.511.622 |
| | |кДж/ч |
|Помещения с термовентиляцией |40.020 ккал/ч |168.084 кДж/ч |
|Помещения с радиаторным отоплением |37.897 ккал/ч |159.167 кДж/ч |
|Теплота необходимая для бойлеров горячей воды |230.000 ккал/ч|966.000 кДж/ч |
|ИТОГО необходимое кол-во теплоты : |667.827 ккал/ч|2.804.873 |
| | |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 |
|период) |
|Помещения с кондиционированием |2.172.426 кДж/ч |
|Помещения с термовентиляцией |168.084 кДж/ч |
|Помещения с радиаторным отоплением |159.167 кДж/ч |
|Теплота необходимая для бойлеров горячей воды |966.000 кДж/ч |
|ИТОГО необходимое кол-во теплоты : |3.465.677 кДж/ч |

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 =
42.700 кДж/кг ;
Объем трехатомных газов : VRO2 = 1,866 ? Ср / 100 = 1,61 м3 / кг ;

Теоретически необходимый объем воздуха : VО=VO2 О / 0,21 = 2, 35 / 0,21 =
11,19 м3/кг ;

VO2 О = 1,866 ? Ср / 100 + 5,6 ? Нр / 100 - Ор / 100 ??О2 = 2,
35 м3 / кг ;

?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 ) ?
VO = 0,036 м3 /кг ;

Действительный объем водяных паров : VH2O = VH2O ? + VH2O 0 = 1,696 м3 / кг
;

Действительный суммарный объем дымовых газов : Vг =Vг 0 + ( ? - 1 )?
V0=14,35 м3/кг ;

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 ;
2.3. Определение энтальпии дымовых газов Iг , кДж/кг, в зависимости от их температуры.

Таблица 1
|t0 C |Iг 0 , кДж/кг |Iв 0 , кДж/кг |IH2O ? , |Iг , кДж/кг |
| | | |кДж/кг | |
|100 |1671.95 |1477.08 |5.436 |1972.802 |
|200 |3377.81 |2976.54 |10.944 |3984.062 |
|300 |5133.85 |4509.57 |16.668 |6052.432 |
|400 |6940.76 |6064.98 |22.536 |8176.292 |
|500 |8791.36 |7653.96 |28.584 |10350.736 |
|600 |10680 |9287.7 |34.812 |12572.35 |
|700 |12618.87 |10955.01 |41.292 |14851.16 |
|800 |14621.66 |12644.7 |48.06 |17198.66 |
|900 |16659.07 |14334.39 |54.864 |19580.81 |
|1000 |18731.68 |16068.84 |62.1 |22007.55 |
|1100 |20810.73 |17848.05 |69.336 |24449.68 |
|1200 |22904.47 |19627.26 |76.716 |26906.64 |
|1300 |25036.4 |21406.47 |84.384 |29402.08 |
|1400 |27222.24 |23320.44 |92.088 |31960.42 |
|1500 |29384.34 |25054.41 |100.044 |34495.27 |
|1600 |31581.85 |26889.57 |108.036 |37067.8 |
|1700 |33794.05 |28713.54 |116.172 |39652.93 |
|1800 |36023.39 |30537.51 |124.488 |42255.38 |
|1900 |38277.59 |32417.43 |132.768 |44893.84 |
|2000 |40516.15 |34286.16 |141.336 |47514.72 |
|2100 |42785.09 |36166.08 |149.796 |50168.1 |
|2200 |45059.01 |38034.81 |158.364 |52824.34 |


Строим диаграмму I – t : ( на миллиметровой бумаге прилагается к данному дипломному проекту )

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.
+ Qт = 43.967,79 кДж/кг ;

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 ;


2.5. Определение основных элементов топки, характеризующих общую компоновку котла.

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 ;
Средняя длина парообразующих труб, освещенных излучением из топки :

Страницы: 1, 2


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.