Изменение СЭУ

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

4. Описание и размеры

5. Тепловой расчет

6. Расчет питательной системы котла и выбор центробежного насоса

7. Принципиальная схема топливной системы котла

8. Средства автоматики котла

9. Расчет системы «пар-вода»

10. Расчет и выбор котла-утилизатора на газоходы ДГ

11. Гидравлический расчет трубопровода системы радиаторного отопления

12. Расчет и выбор дополнительных теплообменников

13. Гидравлический расчет системы снабжения горячей водой установки для кондиционирования воздуха

14. Охрана труда

15. Анализ вибрации в кормовой части судна

16. Расчет освещения помещения главных двигателей

17. Охрана окружающей среды

18. Гражданская оборона

19. Технологический вопрос

20. 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 ;

1. Размеры корпуса расчетные, (м) :

Длина - 83,0 ;

Ширина по КВЛ – 13,5 ;

Высота борта до главной

палубы - 4,0 ;

1. Водоизмещение судна с грузом, пассажирами и полными запасами, (т) – 1345 ;

2. Осадка при водоизмещении 1345т , (м) – 1,63 ;

3. Скорость на тихой воде при осадке 1,63м , (км/ч) – 22,6 ;

4. Пассажировместимость , (чел) – 180 ;

5. 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 ;

1. 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 +28оС -50% относительной влажности

внутри +23оС -55% относительной влажности

Переходный : снаружи 0оС -80% относительной влажности

период внутри +21оС -45% относительной влажности

Осень : снаружи -6оС -70% относительной влажности

внутри +21оС -45% относительной влажности

Допуски в соответствии с санитарными предписаниями п.2.10.82 :

+- 2оС для температуры

+- 10% для относительной влажности

Для системы радиаторного отопления предусмотрены следующие температуры внутри помещений:

в машинных отделениях +15оС

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 :

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 -25оС , 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» .

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 :

Возможные пути решения стоящей перед нами проблемы :

1. Выбрать и установить новый автономный котел с бо’льшей теплопроизводительностью .

Цель: увеличить количество теплоты необходимой потребителям.

1. Установить дополнительные котлы-утилизаторы на ДГ.

Цель : использовать теплоту отработанных газов ДГ .

1. Установить дополнительные теплообменники во внутренний контур охлаждения ДГ.

Цель : использовать теплоту внутреннего контура системы охлаждения ДГ .

1. Установить в климатцентры электрические ТЭНы.

Цель : получить дополнительную теплоту для обогрева помещений.

1. Полностью перекрыть подачу наружного воздуха.

Цель : производить постоянный дополнительный нагрев рециркуляционного воздуха.

1. Установить на фотоэлементные двери дополнительные тепло-воздушные завесы.

Цель : исключить попадание холодного наружного воздуха в коридоры и помещения.

1. 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

длясоставления 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