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 |

Страницы: 1, 2, 3