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»
5. Расчет и выбор котла-утилизатора на газоходы ДГ
6. Гидравлический расчет трубопровода системы радиаторного отопления
7. Расчет и выбор дополнительных теплообменников
8. Гидравлический расчет системы снабжения горячей водой установки для кондиционирования воздуха
9. Охрана труда
1) Анализ вибрации в кормовой части судна
2) Расчет освещения помещения главных двигателей
10. Охрана окружающей среды
11. Гражданская оборона
12. Технологический вопрос
13. 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.