陈建勇 换热站说明书.doc
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1、 课程设计说明书 题 目:连云港市幸福小区换热站设计院 (部):热能工程学院专 业:热能与动力工程班 级:热动101姓 名:陈见永学 号:指导教师:刘学来 胡爱娟完成日期:2013年6月28日 第一章 绪论 31、设计概况 42、设计题目 4 第二章 供热外网热负荷计算 5 1、集中供热系统热负荷的概算 6 2、热负荷的计算 6 第三章 换热站设备的选取 61、换热器的选取 7 2、分水器、集水器 113、循环水泵的选择 114、补水泵的选择 135、除污器的选择 156、补水箱的选择 16第四章 供热管网调节及工程技术经济分析 171、初调节原理 172、集中调节 183、管网布置的合理性
2、184、管道水力计算的经济性分析 19第五章 管道的保温和防腐 20 第六章 设计心得 23第七章 参考文献 24 第一章 绪论1.1 设计概况一、我国城市供热的技术走向1,我国城市集中供热的技术方向,主要采用热电联产的型式,这是我国当前的具体情况决定的。当然,集中供热的首要前提是节约能源,但是当前我国电力紧张的局面也是不能忽视的。在供热的同时,生产一定量的电力,也能缓解部分用电的需要。2,落实热负荷,是集中供热一切要素之首。没有准确的热负荷,热电站的建设将似海滩上的建筑,不仅不能节约燃料,更无经济效益可谈。3,目前,我国建设资金短缺,无论是建设热源还是管网,耗资都相当大。因此,改造老凝汽式电
3、站为热电厂,既可大大降低投资,也可缩短工期,且运行效益可立竿见影。这是集中供热应优先考虑的热源。4,尽可能在老厂扩建供热机组,降低生产与非生产设施投资,并且技术上有比较强的后盾,安全生产有比较可靠的保证。5,热源内机组参数的选择,应优先选用较高参数的机组。12MW及6MW容量机组,宜选用次高压;3MW及以下机组宜选用中压机组。总之应尽可能少用和不用次中压或低压机组。6,热源内机组型式的选择,宜以背压机组带基本负荷,在多台机组中可选用一台抽汽冷凝机组,以增加负荷调节的灵活性。7,在大、中城市采暖负荷较大时,宜选用大容量的两用机组,采暖季节降低部分电负荷供热,非采暖季节仍恢复正常运行,节能效益是非
4、常理想的。8,近年发展起来的循环流化床锅炉,具有许多优点:煤种适应范围广;适应负荷变化范围50%100%;热效率较高;易于脱硫且投资少,适宜作建筑材料。9,集中供热方案的优化方面,现已有北京水利电力经济研究所、清华大学等单位研制了优化软件,它包括热源布点优化、热源机组组合选型优化、热力管网管径、路径优化、并可计算热力规划或可行性研究报告有关技术经济指标等。今后应广泛应用,以节约能源,降低投资,提高效益。二、设计目的及意义此次课程设计的目的主要是对已经学过的专业知识的进一步加深,分析总结和解决实际问题的最后一次实践教学环节,也是对我在课堂上所学专业知识的综合训练。它对提高我们的个人素质,增强就业
5、后的竞争能力至关重要。学生在毕业设计实践的基础上,综合运用所学的专业知识,参考国家有关规范标准、工程设计图集及其它参考资料,能够比较系统地掌握专业设计的计算步骤、方法。独立完成毕业设计任务,培养自己分析和解决实际工程问题的能力,熟练一定电脑绘图能力和文字处理能力,为以后顺利走向工作岗位奠定良好的基础。三、设计指导思想目前,我国的能源紧张是影响我国经济发展的重要因素,并被认为是当今世界具有普遍性的问题。我国能源发展的速度比较缓慢但是能源浪费却十分严重,所以本工程的设计应该尽量的节约能源,提高能源的利用率,要因地制宜地确定综合利用能源的供热方案,同时结合我国的国情和社会主义建设初级阶段资金短缺等实
6、际困难,在确定设计方案时也要力求节俭,减少工程造价。本设计就是在遵循经济合理的前提下,经过经济分析比较后,设计小区集中供热系统以及给排水系统。1.2 设计题目连云港市幸福小区供热工程设计。 第二章 外网设计热负荷的计算2.1供暖负荷计算供暖热负荷采用面积热指标法 kW (2.1)式中: 建筑物的供暖设计热负荷,kW ; 建筑物的建筑面积, ; 建筑物供暖面积热指标, w/;它代表每 1建筑面积的供热设计热负荷,建筑物供暖面积热指标的推荐取值如表2.1所示 表3.1 建筑物供暖面积热指标推荐值 建筑物类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店食堂热指标()58-6460-6768-8065-80
7、60-7065-80115-148 注:1、本表摘自城市热力网设计规范CJ34-90,1990年版;以老年人活动中心为例计算冬季供暖热负荷老年人活动中心面积3000,主要作用为义务教育性质,依据西安市地区的气象条件,选取采暖热指标=70w/。=3070= 210kW;根据公式2.1计算各热用户的供暖设计热负荷,列于表3.2中。表2.2 热负荷计算表建筑物物编号建筑物名称建筑面积F()热指标q(W/)热负荷Q(KW)A主楼3300045.51501.5客#1客房楼760042.5321.1客#2客房楼1760*442.5297.44客#3客房楼1760*442.5297.44客#4客房楼6600
8、42.5278.85客#5客房楼268042.5113.23客#6客房楼268042.5113.23别墅1别墅12003946.82别墅5803922.623别墅6603925.744别墅5203920.285别墅11503944.856别墅9603937.447别墅11603945.248别墅7603929.64培训1教学楼820045.5373.12教学楼130045.559.153教学楼300045.5136.54教学楼170045.577.35办公楼办公楼1260045.5573.3食堂1高级宿舍510039198.92职工132076.7101.243职工116076.788.97由
9、上表计算可知,该小区总热负荷Q为4803.5kw 第三章 换热站设备的选取1. 换热器的选取3.1 换热器类型的选取换热器按参与换热的介质可分为:汽水换热器和水水换热器;按换热方式可分为:表面式换热器和混合式换热器;表面式换热器包括:壳管式、板式、套管式、螺旋板式、浮动盘管式等。 本设计中,根据原始资料,选用壳管式汽水换热器、板式水水换热器。 工程中使用最多的汽水换热是壳管式换热器。壳管式换热器可分为容积式和壳程式,其中容积式换热器,多用于生活热水和用水不均匀的工业用水系统,而壳程式换热器用于热水供暖系统,低温水空调系统及某些连续性热水的生产工艺用水。因其运行稳定,噪声低,因此设计中采用壳管式
10、汽水换热器。换热器的容量和台数应根据采暖、通风、生活的热负荷选择,一般不设备用。但当任何一台换热器停止运行时。其余设备应满足60%75%热负荷需要。1、 已知条件:供暖热负荷Q=4803.5KW;供暖热水供、回水温度=95,=70;热源0.6MPa的饱和水蒸汽,供汽焓h=2755.46kJ/,饱和蒸汽温度=158.8。3.2供暖热网循环水量热网循环水量G:G=(4803.5*3600)/(4.1868*(95-70)=165.21t/h因此进入每台汽水换热器的热网循环水量=0.7*165.21=115.65t/h。蒸汽耗量D:设凝结水流出汽水换热器的水温t=80,则D:D=(4803.5*36
11、00)/(0.96*(2755.46-4.1868*80)*1000)=7.442t/h为热交换器效率,取0.96。热网循环水进入汽水换热器的水温,可通过热平衡求出。凝结水经过水水换热器传给被加热水的热量Q为:Q=D=74420.964.1868(158.8-80)=.91kJ/h热网循环水通过水水换热器得到的热量Q为:Q=G=115.65100024.1868(t-70)由于Q= Q,则:t72.43.3汽水换热器选择计算(1)换热器选型计算公式 F=Q/(K*) (3-1)式中 热流量,; 汽水传热系数K=20004000 ,取K=2500; 换热面积,; 取0.95 设计工况下的水-水换
12、热器对数平均温差,=74.5。 热力站的热负荷为4803.5kw,即换热器热流量为Q=W, 根据式(3-1)可得换热器的换热面积应为28.66,单台换热面积为14.33。选取2台BH-500-10-SS型号的立式波纹管汽水换热器, 该换热器的技术数据如下: (2) 选取2台DN300型号的壳管式水水换热器,性能参数如下,Q=5478KW;L=15m;F=113.8;V1=3m/s;V2=0.4m/s。压力损失4911526215=3.36KPa。(3) 本设计采用两级加热系统,使高温蒸汽热量的利用率增加,提高换热效率。减少能源浪费。二级加热系统图如下:2.分水器、集水器在集中供热系统中须设置分
13、、集水器。(1) 筒体直径的确定 筒体直径可以有两种方法确定,一种是按压力容器设计规定,筒体直径应比最大开孔直径大2号;(2) 筒体长度的确定筒体长度L 根据筒体接管数确定,计算公式: L=130+L1+L2+Li+120+2h (5-4)筒体接管中心距L应根据接管直径和保温层厚度确定,一般可按表5-2选用表 6-1 管间距选取表L1d 1+120L2d 1+d 2+120L3d 2+d 3+120Lidi-1+120 d 2分集水器配管的安装方向由实际情况决定。 换热站的内部设备计算换热站内的主要设备包括:循环泵、补水泵、换热器、除污器、补水箱等。以下为各设备的选择和计算过程:3. 循环水泵
14、应满足的条件 (1)循环水泵的总流量应不小于管网的总设计流量,当热水锅炉出口至循环水泵的吸入口有旁通管时,应不计入流经旁通管的流量。 (2)循环水泵的扬程应不小于流量条件下热源、热力网、最不利环路压力损失之和。 (3)循环水泵应具有工作点附近较平缓流量扬程特性曲线,并联运行的水泵型号相同。 (4)循环水泵承压耐温能力应与热力网的设计参数相适应。 (5)应尽量减少循环水泵的台数,设置三台及以下循环水泵时,应有备用泵,当四台或四台以上水泵并联使用时,可不设备用泵。 (6)热力网循环水泵入口侧压力应不低于吸入口可能达到最高水温下饱和蒸汽压力加50KPa。3.1循环泵的计算和选择循环泵的扬程1:H=(
15、Hr+Hy+Hw)K (3-1) Hr热源内部的阻力,mH2O。Hy最不利环路末端热用户内部的阻力损失,mH2O。Hw外网供、回水干管的阻力损失,mH2O。K安全系数,1.101.20。循环水泵流量:GB=1.05G (3-2)G-循环水流量1.05-管网热损失系数。本设计循环泵的计算:其中取 Hr=10mH2O,Hy=2 mH2O,Hw=4.98+4.98=9.96mH2O,K=1.10 所以:扬程 H=(Hr+Hy+Hw)K =(12+9.96)1.20=28.99 mH2O 水泵总流量如式: G水=0.86SQ/(95-70)=173.5t/h 式中, S漏损系数,S=1.05 Qj采暖
16、计算热负荷,4803.5kw tg、th供回水温度,95/70 循环泵的选择应考虑以下原则1、 水泵流量不应小于所有用户的设计流量之和2、 水泵扬程不应小于换热器、站内管道设备、主干线和最不利用户内部系统阻力之和: 3、循环水泵的台数不应少于2台,当一台停止运行时,其余水泵的总流量应 满足最大循环水量的需要。4、并联运行的循环水泵,应选用型号相同、流量特性曲线平缓且相同的水泵。5、循环水泵的成压能力和耐温能力,应大于等于循环水系统可能出现的最大压力和最高温度。故本设计选用的循环水泵为IS100-80-160.数量为3台,一备两用。水泵型号及参数如表3-2。表3-2 循环水泵参数型号IS100-
17、80-160流量100m3/h扬程32m转速2900 r/min功率11.2kw吸入口径100mm吐出口径80mm重量79kg效率78% 4.热网补给水泵的选择1.热网补给水泵的流量,一般热水供暖系统,按循环水量的3%5%(大型系统按2%4%)其中一台备用。补给水泵的流量:=3%G=3%165.21=5.21t/h补给水泵的扬程按下式确定:H=1.15( Pa (4-1)式中 H系统补水点的压力值,Pa,它的数值应通过对热水供热系统水压图的分析确定; 补给水泵吸水管中的压力损失,Pa; H补给水泵出水管中的压力损失,Pa; h补给水箱最低水位高出系统补水点的高度,m。工程上认为补给水泵吸水管损
18、失Hxs和压水管损失Hys较小,同时补给水箱高出水泵的高度h往往作为富余值,或为抵消Hxs和Hys的影响,所以上述公式可简化为:H=HbmH2O 。 补水点的压力值可以从水压图上直接得出。当采用补给水泵定压时,Hb的值可取静压线的高度,即补给水泵扬程H=H=26.9m。 补水泵的台数仍需考虑备用,选择时不应少于两台,一台运行,另一台备用。 本设计方案选用两台补水泵,一台运行,一台备用。综上考虑,选择型号为IS50-32-160型单级单吸离心泵。选择两台,一用一备。其参数如表4-1所示。表4-1 IS50-32-160型单级单吸离心泵参数流量12.5m3/h扬程32m功率2.02kW吐出锥管口径
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