珠海市高新區(qū)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要熱電冷三聯(lián)產(chǎn)是熱電聯(lián)產(chǎn)的最近發(fā)展，人們比較熟悉的是熱電聯(lián)產(chǎn)，也就是在一個(gè)過程中同時(shí)生產(chǎn)電力和熱力。而熱電冷三聯(lián)產(chǎn)就是在熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，收集蒸汽產(chǎn)生的熱量，通過吸收式制冷機(jī)組，或是離心式冷凍機(jī)來(lái)制冷，從而發(fā)展出熱電冷三聯(lián)產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生活水平的提升，使得節(jié)能措施變得越來(lái)越重要，同時(shí)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的需求也隨之提高，并且對(duì)相關(guān)的技術(shù)和管理模式進(jìn)行了合理的改進(jìn)和完善，促使了熱電冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展。此次設(shè)計(jì)，通過已知的燃料、水質(zhì)、氣象和熱負(fù)荷資料，合理地對(duì)鍋爐汽機(jī)進(jìn)行選型，以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和相應(yīng)的選擇設(shè)備，從而進(jìn)行鍋爐熱平衡的計(jì)算；汽水系統(tǒng)的設(shè)備選擇與計(jì)算，送汽與供水主要管路管徑的計(jì)算；換熱站中換熱器的選擇與計(jì)算；管道敷設(shè)與保溫的計(jì)算；吸收式制冷機(jī)組的選擇與計(jì)算；熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等。關(guān)鍵詞：吸收式制冷；熱電冷三聯(lián)產(chǎn)；鍋爐；熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) DesignofthermoelectriccoolingtriplexsysteminZhuhaihigh-techzoneAbstract

Thermoelectriccoolingtriplegenerationistherecentdevelopmentofthermoelectriccogeneration,peoplearefamiliarwithisthermoelectriccogeneration,thatis,inaprocessatthesametimetoproduceelectricityandheat.Andthermoelectriccoolingtriplegenerationisbasedonthermoelectric,theuseofsteamheatsource,theuseofabsorptionrefrigerationunits,ortheuseofenginedrivencentrifugalrefrigeratortorefrigeration,soastodevelopthermoelectriccoolingtriplegeneration.Withthedevelopmentofeconomyandtheimprovementofpeople'slivingstandard,energy-savingmeasuresbecomemoreandmoreimportant,andthedemandforenvironmentalprotectionalsoincreases.Inaddition,relevanttechnologiesandmanagementmodeshavebeenreasonablyimprovedandimproved,whichhaspromotedtherapiddevelopmentofthermoelectricandcoolingtri-generationtechnology.Thisdesign,throughtheknownfuel,waterquality,meteorologicalandthermalloaddata,reasonableboilerturbineselection,aswellastheentiresystemdesignandthecorrespondingselectionofequipment,soastocalculatetheboilerheatbalance;Theequipmentselectionandcalculationofthesodawatersystem,thecalculationofthemainpipediameterofthesteamsupplyandwatersupplypipeline;Selectionandcalculationofheatexchangerinheatexchangestation;Calculationofpipelayingandheatpreservation;Selectionandcalculationofabsorptionrefrigeratingunit;Thermaleconomyevaluation,etc.Keywords:absorptionrefrigeration;Thermoelectriccoolingtriplegeneration;Boiler;Thermaleconomyevaluation目錄TOC\o"1-3"\h\u218811前言 前言能源是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人們賴以生存的保證，更是推動(dòng)人類文明的源助力。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和自然資源的利用中，人類必須認(rèn)識(shí)到稀缺資源的支持與再生能力，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力。因此，既要節(jié)約能源，又要保護(hù)環(huán)境；既要減少化石燃料的過量消耗，又需要保護(hù)我們有限的生存空；，既滿足人類的當(dāng)前發(fā)揮發(fā)展的需要，又不會(huì)對(duì)下一代的能源需求產(chǎn)生危害，可持續(xù)發(fā)展是人類面臨的需要迫切解決的重要問題。在熱電冷聯(lián)產(chǎn)中，可以同時(shí)使用或以不同形式使用和生產(chǎn)有用的能源，例如機(jī)械能、電能、冷能和熱能等。它通過燃燒燃料將高品位的熱能轉(zhuǎn)化為電能，并同時(shí)使用這種能量來(lái)維持生活所需，例如加熱（供熱）、冷卻（制冷）以及干燥等。這種先進(jìn)的能源利用方式解決了既要供熱又要制冷的需求，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境的保護(hù)以及能源的合理利用有著重大的意義。本設(shè)計(jì)針對(duì)珠海市高新區(qū)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)計(jì)。在第2章，對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)的選擇，并進(jìn)行鍋爐熱平衡計(jì)算；在第3章和第4章中，通過對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)水力的計(jì)算，進(jìn)行汽水系統(tǒng)的設(shè)備選擇；在第5章，針對(duì)換熱站中的換熱器計(jì)算及選擇；在第6章，對(duì)主要管道的管徑計(jì)算和保溫計(jì)算，并選擇保溫材料和敷設(shè)方式；在第七章，通過對(duì)此次設(shè)計(jì)的熱電廠進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)計(jì)算，并做出評(píng)價(jià)。廣東省熱電冷聯(lián)產(chǎn)的意義廣東省地處于中國(guó)大陸的南部亞熱帶地區(qū)，常年氣溫高，每年最熱的7月平均氣溫可達(dá)到29攝氏度。眾所周知，廣東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，GDP位列全國(guó)首位，在如此條件下，廣東人們對(duì)于生活環(huán)境的質(zhì)量也有了更高的追求。隨著近年來(lái)氣溫的不斷攀升，夏季空調(diào)的使用率也是逐年遞增，這就對(duì)當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?？照{(diào)用電可謂是最不穩(wěn)定的用電負(fù)荷，需要隨著氣溫、氣候和天氣的影響來(lái)改變，從而可能會(huì)導(dǎo)致某一時(shí)段用電負(fù)荷激增，如果為空調(diào)用電設(shè)立專門的電廠，其發(fā)電量在一年中的近半時(shí)間無(wú)法被消耗，從而帶來(lái)用電的浪費(fèi)。所以，空調(diào)用電最不好處理也是比較頭疼的問題。因此，對(duì)于廣東省這樣空調(diào)應(yīng)用季節(jié)全國(guó)最長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力全國(guó)最強(qiáng)，廣東省是最適合進(jìn)行熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的地區(qū)。1.2我國(guó)今年來(lái)用熱現(xiàn)狀熱電聯(lián)產(chǎn)比凝氣式供電和背汽式供熱的生產(chǎn)能源效率高很多，考慮到2007年供熱情況，通過范圍數(shù)量上來(lái)初步測(cè)算，在燃料問題上，能節(jié)約標(biāo)煤6000萬(wàn)t/年，甚至以上，從而提高燃料利用率。我國(guó)作為用煤大國(guó)，可節(jié)約大量煤資源，同時(shí)也改善城市環(huán)境，和減少污染物排放作出了巨大貢獻(xiàn)。截止到2005年，根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒發(fā)現(xiàn)，工業(yè)企業(yè)成為我國(guó)的終端熱力消費(fèi)量的針對(duì)口徑。其主要為兩種形式：一是可提供熱源的熱水，二是供給過熱或者飽和蒸汽作以生產(chǎn)。到2005年為止，工業(yè)企業(yè)熱力消費(fèi)量約占全國(guó)終端能源消費(fèi)量的5％左右，通過近幾年的熱力消費(fèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，其中兩個(gè)部門熱力消費(fèi)增長(zhǎng)最快，分別是工業(yè)部門和建筑供熱部門[4]。中國(guó)的迅速發(fā)展，莫過于工業(yè)發(fā)揮出重要的一份力。然而在給國(guó)家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)深層次的問題也逐漸暴露出來(lái)。美國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)研究所研究員拉迪所說(shuō)“中國(guó)經(jīng)濟(jì)遠(yuǎn)未到舉杯慶賀之時(shí)”。此話正中我國(guó)現(xiàn)在以及將來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)鍵問題。在尋求能源多元化的同時(shí)，我們現(xiàn)在更要注重一條可持續(xù)發(fā)展的道路，合理利用和使用資源，減少資源浪費(fèi)使用。所以，需要對(duì)工業(yè)園區(qū)用熱進(jìn)行比較完善的整體規(guī)劃。1.3熱電冷聯(lián)產(chǎn)的背景及效益我國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)開始于50年代，通過外國(guó)的援助一些熱電廠，對(duì)我國(guó)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)起到了巨大的作用。十九世紀(jì)五十年代中期到六十年代末期，是中國(guó)進(jìn)行大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)的初期，同時(shí)，各地的電網(wǎng)發(fā)展也在這一時(shí)期開始崛起。這一時(shí)期由工業(yè)為主，七成以上的熱電廠選擇了抽氣式汽輪機(jī)，來(lái)給用戶在發(fā)電的同時(shí)供熱。在此期間，國(guó)家新投入生產(chǎn)的6000kW及以上的供熱機(jī)組容量占火電機(jī)組總?cè)萘康膬沙桑痪邮澜缜叭?970-1980年期間我國(guó)熱電事業(yè)放緩了前進(jìn)的步伐，只為學(xué)習(xí)世界先進(jìn)國(guó)家技術(shù)，結(jié)合我國(guó)世紀(jì)情況又建設(shè)了一批熱電廠。80年代時(shí)期，我國(guó)的能源工業(yè)相對(duì)落后，為此提出“節(jié)約與開發(fā)并重，節(jié)約優(yōu)先”的方針。而恰恰熱電聯(lián)產(chǎn)不僅能為城市提供安全穩(wěn)定、廉價(jià)充足的熱源，還能提高效率，減少污染。在國(guó)家的政策以及指導(dǎo)下，利用熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行集中供熱就得以快速發(fā)展。到1998年，我國(guó)供熱機(jī)組已達(dá)24938.5MW，占火電裝機(jī)容量的12.7%。2鍋爐與汽輪機(jī)的選型2.1設(shè)計(jì)概況本次設(shè)計(jì)針對(duì)珠海市高新區(qū)，該地區(qū)用汽壓力均不大于0.7Mpa。采用煤作為燃料，水源為城市自來(lái)水。下列為設(shè)計(jì)的具體原始資料：1）熱用戶所需的供汽要求表2-1供熱參數(shù)用戶蒸汽凝結(jié)水回水率壓力溫度汽耗量最大平均生產(chǎn)4-7過熱1712.560通風(fēng)4-7飽和5.6—90生活3飽和5—02）煤質(zhì)資料表2-2煤質(zhì)資料57.42%3.81%0.46%7.16%0.93%21.37%8.85%38.48%Qnet,ar21350kj/kg3)水質(zhì)資料表2-3原水水質(zhì)資料懸浮物（mg/L）1.2總硬度(mmol/L)0.6總堿度(mmol/L)3.4溶解固形物（mg/L）110PH6.98冬季水溫（℃）14供水壓力（MPa）0.3市政給水（自來(lái)水）4)氣象及地質(zhì)資料表2-4氣象及地質(zhì)資料名稱單位數(shù)據(jù)海拔高度m25.9冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度℃14夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度℃29主導(dǎo)風(fēng)向西北—當(dāng)?shù)卮髿鈮海ǘ荆㏄a102340當(dāng)?shù)卮髿鈮海ㄏ募荆㏄a100220平均風(fēng)速（冬季）m/s3.0土壤凍結(jié)深度m02.2計(jì)算熱負(fù)荷非采暖最大計(jì)算熱負(fù)荷（式2-1）式中：—管網(wǎng)熱損失及鍋爐房自用蒸汽系數(shù)，取1.25；—生產(chǎn)用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取0.8；—通風(fēng)用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取0.9；—生活用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取0.5；、、—生產(chǎn)、通風(fēng)及生活的最大小時(shí)熱負(fù)荷，2.3鍋爐與汽輪機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)的選擇本設(shè)計(jì)為熱電冷三聯(lián)產(chǎn)形式，多余蒸汽用于發(fā)電，故熱負(fù)荷確定汽輪機(jī)的抽汽量及抽汽壓力。以及根據(jù)最大計(jì)算熱負(fù)荷，確定汽輪機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)。汽輪機(jī)的輸入蒸汽確定鍋爐的蒸發(fā)量。并依據(jù)燃料和熱負(fù)荷的參數(shù)，選擇鍋爐的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。2.3.1汽輪機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)最大計(jì)算熱負(fù)荷26.425，生產(chǎn)、通風(fēng)和生活用汽壓力均不大于0.7Mpa。本設(shè)計(jì)選用CB6-3.43/1.27/0.490型汽輪機(jī)一臺(tái)，其具體參數(shù)見表2-5[6]。表2-5C3-3.43/1.27/0.490型汽輪機(jī)參數(shù)型號(hào)CB6-3.43/1.27/0.49額定功率（kw）6000轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）3000初壓（MPa）3.43初溫（℃）435進(jìn)氣量（t/h）額定40最大110額定排氣壓力（kPa）7.85一級(jí)抽汽壓力（MPa）0.49溫度（℃）257.5抽汽量（t/h）額定15最大40給水溫度（℃）142.4額定汽耗[kg/(kW·h)]9.39本體重量（t）23.2生產(chǎn)廠青汽2.3.2鍋爐型號(hào)和臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)燃料種類，一臺(tái)CB6-3.43/1.27/0.49型汽輪機(jī)的總進(jìn)氣量以及初壓，本設(shè)計(jì)采用一臺(tái)HG-35/3.82-L.YM型鍋爐，其具體參數(shù)見表2-6[6]。表2-6HG-45/3.82型鍋爐參數(shù)鍋爐型號(hào)HG-45/3.82-YM100蒸發(fā)量（t/h）45蒸汽壓力（MPa）3.82蒸汽溫度（℃）450給水溫度（℃）104排煙溫度（℃）145設(shè)計(jì)煤種油母頁(yè)巖設(shè)計(jì)熱效率（%）90.5外形尺寸長(zhǎng)×寬×高（m）12.1×5.6×24.2制造廠家哈鍋2.4鍋爐熱平衡計(jì)算2.4.1鍋爐燃料計(jì)算表2-7燃煤資料應(yīng)用基成分（%）81.080.6242.8614.46應(yīng)用基低位發(fā)熱量：（式2-2）2.4.2燃料燃燒計(jì)算（1）鍋爐受熱面過量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)[7]表2-8鍋爐受熱面過量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)受熱面名稱入口過量空氣系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)出口過量空氣系數(shù)爐膛1.150.051.2凝渣管1.1501.15過熱器1.150.051.2鍋爐管束省煤器空氣預(yù)熱器（2）燃料理論空氣消耗量及煙氣理論容積[6]。理論空氣量：（式2-3）=3.231三原子氣體體積：（式2-4）=0.605理論氮?dú)怏w積：（式2-5）理論水蒸氣體積：（式2-6）燃料理論空氣消耗量及煙氣理論容積：表2-9理論空氣量及煙氣理論容積序號(hào)名稱符號(hào)單位值1理論空氣量3.2312三原子氣體積0.6053理論氮?dú)馊莘e2.564理論水蒸汽容積0.477（3）受熱面煙氣特性表2-10受熱面煙氣特性序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式爐膛與凝渣管過熱器鍋爐管束省煤器空氣預(yù)熱器1平均過量空氣系數(shù)——1.151.1751.251.351.452實(shí)際水蒸氣容積0.4850.4860.4900.4950.5013煙氣容積4.1274.2074.4504.7735.0964容積份額——0.1470.1440.1360.1270.1195容積份額——0.1160.1130.1070.0990.0946三原子氣體總?cè)莘e份額——0.2630.2570.2430.2260.213（4）鍋爐熱平衡、燃料消耗量計(jì)算表2-11鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式數(shù)值1燃料低位發(fā)熱值kJ/kg給定12173.152冷空氣溫度℃20~30303冷空氣理論焓kJ/kg233.584排煙溫度℃設(shè)計(jì)給定1455排煙焓kJ/kg按=1.5（排煙處的過量空系數(shù)）查煙氣焓溫表1551.76固體未完全燃燒熱損失%取用67氣體未完全燃燒熱損失%取用0.58排煙熱損失%59散熱損失%取用1.210灰渣物理熱損失%查鍋爐原理教材0.6311鍋爐的熱損失%13.3312鍋爐的熱效率%86.6713過熱蒸汽焓kJ/kg查水和水蒸氣的焓熵圖得333514飽和水的焓kJ/kg查附錄表1107915鍋爐給水的焓kJ/kg查附錄表1463.0216鍋爐排污水焓kJ/kg已知517鍋爐有效利用熱kJ10159726518燃料消耗量Bkg/h522619計(jì)算燃料消耗量kg/h4912.4920保熱系數(shù)——0.9863水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1軟化系統(tǒng)的選擇根據(jù)本設(shè)計(jì)所選的HG-45/3.82-YM100型鍋爐對(duì)給水以及鍋爐的水質(zhì)要求，所需的軟化水應(yīng)具備以下條件：給水總硬度：溶解氧：給水PH值：7→9總堿度：含油量：鍋爐含鹽量：本設(shè)計(jì)鍋爐房原水為城市自來(lái)水，其硬度不符合HG-45/3.82-YM100型鍋爐給水要求，需要對(duì)城市自來(lái)水進(jìn)行軟化處理。鈉離子交換裝置種類包含：固定床、流動(dòng)床、浮動(dòng)床和移動(dòng)床等。在后三種類型中，軟化水的壓力必須變化不大，才能符合使用標(biāo)準(zhǔn)。其中，固定床鈉離子交換裝置又可分為順流再生設(shè)備和逆流再生設(shè)備，逆流再生設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是更容易適應(yīng)原水的硬度，出水的質(zhì)量更好、再生鹽使用量低于20%、用水量低（30-40%）而被廣泛采用。本設(shè)計(jì)選用“固定床逆流再生”鈉離子交換器。固定床逆流再生鈉離子交換器的再生流體通常從下往上流動(dòng)，再生和置換時(shí)離子交換不發(fā)生紊亂（亂層）。相對(duì)于順流再生，具有對(duì)原水硬度適應(yīng)范圍大，出水質(zhì)量好，再生鹽耗和自用水率（水耗）低。其中，交換劑采用樹脂（樹脂的交換容量大，速度快），還原劑釆用食鹽。3.2鍋爐房總軟化水量的計(jì)算鍋爐總軟化水量：（式3-1）式中：—鍋爐房總給水量，t/h；—鍋爐房凝結(jié)水回收量，t/h。3.2.1鍋爐房總給水量的確定鍋爐房總水量：（式3-2）式中：—鍋爐房額定總蒸發(fā)量，；—給水管路的漏水率。取0.5；—鍋爐排污率，取5。3.2.2鍋爐房凝結(jié)水總回收量的確定鍋爐房凝結(jié)水總回收量：（式3-3）式中：—生產(chǎn)負(fù)荷、采暖負(fù)荷、通風(fēng)負(fù)荷等廠區(qū)凝結(jié)水回收量，；—除氧器凝結(jié)水回收量，。1）廠區(qū)凝結(jié)水回收量計(jì)算生產(chǎn)負(fù)荷凝結(jié)水回收量為：通風(fēng)負(fù)荷凝結(jié)水回收量為：生活負(fù)荷凝結(jié)水回收量為：發(fā)電凝結(jié)水回收量為：2）除氧器凝結(jié)水回收量計(jì)算除氧器凝結(jié)水回收量等于除氧器耗氣量（忽略除氧器頂部排氣損失）。本設(shè)計(jì)采用熱力噴霧式除氧器，工作壓力為0.02MPa，工作水溫為104℃，除氧器的工作效率為98%。根據(jù)除氧器進(jìn)出口介質(zhì)和熱平衡之間的關(guān)系，有：（式3-4）式中：—軟水的焓，，54（溫度13℃，查附錄表1得）；—廠區(qū)用戶凝結(jié)水的焓，，398（溫度95℃，查附錄表1得）；—進(jìn)入除氧器蒸汽的焓，，2682（進(jìn)入除氧器的蒸汽壓力可以近似等于擴(kuò)容器的工作壓力，在此取，查附表1得）；—除氧器出口水的焓，，435（溫度104℃，查附錄表1得）。由于=，所以將（1）式中的用代替，并將已得數(shù)值帶入（1）、（2）式中后得：≈2.77即：除氧器凝結(jié)水回收量=2.77鍋爐房凝結(jié)水總回收量：=31.775+2.77=34.5453.2.3鍋爐房總軟化水量確定鍋爐總軟化水量：=47.475-34.545=12.933.3離子交換器的選擇計(jì)算表3-1離子交換器的選擇計(jì)算表序號(hào)計(jì)算項(xiàng)符號(hào)單位計(jì)算公式數(shù)值1鍋爐房總軟水量已得12.932原水進(jìn)水硬度已知33軟化水硬度已知水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（≤0.005）0.0054離子交換劑——選定樹脂5軟化速度查附錄表3256總軟化面積FF=/=12.93/250.51727交換器同時(shí)工作時(shí)間n臺(tái)選定18交換器選用臺(tái)數(shù)—臺(tái)或n+129交換器直徑m選定0.7510交換器實(shí)際截面積0.44211交換層高度m查附錄表21.512壓層高度m查附錄表20.213實(shí)際軟化速度m/h=12.93/（0.442）×129.25314交換劑工作交換容量e查附錄表290015交換層交換劑的體積V1.5×0.4420.66316交換劑總裝載量Gkg/臺(tái)查附表259817交換器工作交換容量Emol/臺(tái)900×0.663596.718軟化水產(chǎn)量/臺(tái)199.2319再生置換軟化水自耗量/（臺(tái)次）查附錄表20.720軟水供水量/臺(tái)198.5321交換器運(yùn)行延續(xù)時(shí)間Th15.41（T12~24）22再生一次耗鹽量B/臺(tái)查附錄表259.623配置再生劑耗水量t/（臺(tái)次）0.79224再生用清水總耗量/（臺(tái)次）查附錄表34.1725每臺(tái)交換器周期總耗水量/臺(tái)=198.53+4.17+0.7203.426交換器進(jìn)水每小時(shí)平均流量/h13.19927交換器正洗流速m/h查附錄表31628交換器進(jìn)水每小時(shí)最大流量=（1×29.253+16）×0.44220.0023.4除氧器的選擇和計(jì)算由國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中我們查出，蒸汽鍋爐的額定蒸發(fā)量大于2t/h〈燃煤鍋殼鍋爐除外〉，給水和供水溫度大于95℃的熱水鍋爐，循環(huán)水必須要進(jìn)行除氧處理。3.4.1除氧器的選擇新型旋膜式除氧器主要分為兩大類：大氣式低壓除氧器和壓力式中高壓除氧器。大氣式低壓除氧器在0.02Mpa的壓力下工作，對(duì)應(yīng)壓力下的的飽和溫度為104℃，溶解在水中的空氣中的分子態(tài)氧小于15PPb。大氣式低壓除氧器廣泛應(yīng)用于中低壓參數(shù)的鍋爐，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、除氧效率高、適應(yīng)性好。本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為CYD-75的大氣式旋膜型除氧器，其參數(shù)見表3-2。表3-2CYD-75大氣式旋膜型除氧器配套參數(shù)額定出力（t/h）75水箱容積()35工作溫度(℃)104工作壓力(MPa)0.02除氧塔尺寸(mm)1216×3560水箱尺寸(mm)2520×9340進(jìn)水溫度（℃）20設(shè)備凈重（kg）122003.4.2凝結(jié)水箱中混合水溫的計(jì)算凝結(jié)水和軟水混合后的水溫，按下式計(jì)算:=℃（式3-5）式中：—鍋爐房總軟水量，12.93t/h；—軟水回水溫度，13℃；—廠區(qū)凝結(jié)水回水量，31.775t/h；—凝結(jié)回水溫度，95℃?！嗄Y(jié)水箱中混合水溫==71.28℃（滿足CYD-75大氣式旋膜型除氧器對(duì)進(jìn)水溫度20℃的要求）3.5鍋爐的排污設(shè)備的計(jì)算和選擇為了保證蒸汽品質(zhì)，鍋水的質(zhì)量必須符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。所以對(duì)自然循環(huán)HG-45/3.82-YM100型鍋爐要進(jìn)行排污。3.5.1排污系統(tǒng)的確定我們常見的排污方式有兩種，定期排污和連續(xù)排污。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)排污。連續(xù)排污又叫表面排污，它是鍋筒運(yùn)行過程中，為了保證鍋水中的含鹽量符合標(biāo)準(zhǔn)，將一部分含鹽較濃的鍋水連續(xù)排出的過程。由于本次設(shè)計(jì)選擇的HG-45/3.82-YM100型鍋爐屬于中壓型鍋爐，所以選擇工作壓力為0.15MPa的一級(jí)連續(xù)排污空容器系統(tǒng)。3.5.2連續(xù)排污擴(kuò)容器的計(jì)算每千克排污水汽化量：（式3-6）式中：—汽包壓力下得飽和水焓，；—汽包到擴(kuò)容器間的管道散熱損失系數(shù)，取為0.98；—擴(kuò)容器的蒸汽干度，取為0.97~0.98；—擴(kuò)容器壓力下得汽化潛熱，；—擴(kuò)容器壓力下的飽和水焓，。HG-45/3.82-YM100型鍋爐屬于中壓型鍋爐，汽包壓力為4.3MPa。查附錄表1可得：=1108.5kJ/kg；擴(kuò)容器壓力為0.15MPa，查附錄表1可得：=467.2kJ/kg；查附錄表1可得：=2226.2kJ/kg；取0.97，為0.98。∴鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器的容積：（式3-7）式中：—連續(xù)排污擴(kuò)容器總?cè)莘e，；—連續(xù)排污擴(kuò)容器汽容積，；—連續(xù)排污擴(kuò)容器水容積，；—排污擴(kuò)容器單位容積允許極限強(qiáng)度，取為800~1000/（）；—擴(kuò)容器壓力下的蒸汽比容，；—鍋爐連續(xù)排污水量，；鍋爐連續(xù)排污量=1000D=1000×35×2×0.05=3500；查附錄表1可得：=1.159；取900/（）。排污擴(kuò)容器總?cè)莘e：3.5.3排污擴(kuò)容器的選擇根據(jù)擴(kuò)容器總?cè)莘eV=1.617,本設(shè)計(jì)采用LP-2型連續(xù)排污擴(kuò)容器，其參數(shù)見表3-3。表3-3LP-2型連續(xù)排污擴(kuò)容器參數(shù)表直徑（mm）800高度（mm）4094容積（）2工作壓力（MPa）0.1~1.0工作溫度（℃）100~300工作介質(zhì)汽、水本設(shè)計(jì)采用1臺(tái)LP-2型連續(xù)排污擴(kuò)容器。3.5.4鍋爐排污水的回收利用每千克排污水汽化量=0.287kg/kg，即每千克的鍋爐排污水可以回收0.287kg的蒸汽，也就是說(shuō)，每千克中剩余排污水的量為0.713kg，然后，將這部分剩余的排污水供入熱網(wǎng)進(jìn)行利用[8]。排污水堿度約為1.2mmol/L，其硬度和污水中含鹽的量遠(yuǎn)低于生水，符合標(biāo)準(zhǔn)。由于本設(shè)計(jì)無(wú)需考慮采暖，所以這部分排污水供給工業(yè)中的化學(xué)和食品等的蒸發(fā)設(shè)備使用。4汽水與送汽系統(tǒng)鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電，做過功的蒸汽通過抽汽供給用戶。其中抽出的蒸汽主要分為兩部分：一部分供給工廠使用；另一部分供給換熱站，從而供熱用戶采暖、生活使用。汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)過冷凝器冷凝，冷凝水和熱用戶的回水共同到凝結(jié)水箱，再通過除氧水泵將凝結(jié)水箱的混合水注入除氧器。經(jīng)除氧器除氧后，流經(jīng)水泵，再經(jīng)過加熱器加熱，注入鍋爐[9]。其中除氧器共接收四路水：凝結(jié)水箱的混合水；給水箱的補(bǔ)給水；排污擴(kuò)容器的回收水；加熱器的疏水。4.1給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1給水泵的選擇及計(jì)算1）給水泵的計(jì)算鍋爐給水泵的流量：（式4-1）式中：—鍋爐給水泵的流量，t/h；K—附加系數(shù)，1.1~1.2，查表可知；—所供鍋爐額定出力時(shí)的總給水量，t/h；—其他用水量，如減溫器等用水，t/h。==47.475t/h；可忽略不計(jì)；K取1.1。∴=1.1×47.475=52.223t/h本設(shè)計(jì)有1臺(tái)HG-45/3.82-YM100型鍋爐，2臺(tái)水泵給水的流量為=52.223t/h。鍋爐給水泵的揚(yáng)程（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算）：KPa（式4-2）式中：P—鍋爐工作壓力，MPa；(100~200)為壓力附加值。HG-45/3.82-YM100型鍋爐，工作壓力P=3.82MPa；該鍋爐有省煤器，取較高壓力附加值為180?！郒=1000×3.82+180=4000KPa2）鍋爐給水泵的選擇根據(jù)工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)手冊(cè)要求：鍋爐給水泵應(yīng)設(shè)置備用泵。以保證在某臺(tái)水泵停止運(yùn)行時(shí)，亦能滿足給水泵計(jì)算流量的要求。給水泵不少于2臺(tái)。考慮到鍋爐房的容量，凝結(jié)水位余壓回水，給水系統(tǒng)采用熱力噴霧除氧等因素，此次設(shè)計(jì)鍋爐將采用二級(jí)給水系統(tǒng)。由以上計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用4臺(tái)DG46-50×8型水泵，其參數(shù)見表4-1。其中2臺(tái)電動(dòng)水泵作為備用。表4-1DG46-50×8型水泵性能參數(shù)表流量46L/S12.8揚(yáng)程m400轉(zhuǎn)數(shù)（R.P.M）2950效率%63必需汽蝕余量r2.8軸功率kw79.54電機(jī)功率kw904.1.2鍋爐給水箱的選擇和安裝高度1）鍋爐給水箱容量給水箱一般情況可按表4-2選定。表4-2給水箱容量鍋爐房額定蒸發(fā)量（t/h）供熱性質(zhì)給水箱總?cè)萘?tD>60生產(chǎn)負(fù)荷為主D（1/3~2/3）即鍋爐給水箱容量為：70×(1÷3)~70×(2÷3)23.3t~46.7t2）鍋爐給水箱的選擇本設(shè)計(jì)選用容積為25的給水箱。安裝高度的確定給水箱檢修或清洗的時(shí)候，在短期內(nèi)，出口水溫為104℃，為保證水泵的安全運(yùn)行，本設(shè)計(jì)的給水箱設(shè)置于標(biāo)高為7m的平臺(tái)上。4.2凝結(jié)水箱和除氧水泵的確定4.2.1除氧水泵選擇及計(jì)算1）除氧水泵的計(jì)算回到鍋爐的混合水量（凝結(jié)水、1軟水混合輸送）：t/h（式4-3）=12.93+31.775=44.705除氧水泵流量為：t/h（式4-4）=1.2×44.705=53.646除氧水泵的揚(yáng)程：m（式4-5）式中：—為除氧器的工作壓力。除氧壓力P=0.02MPa。∴H=100×0.02+20=22m2）除氧水泵的選擇XA型離心泵適用于輸送清水或類似于清水性質(zhì)的液體。最高液體溫度為105℃。故本設(shè)計(jì)選用XA65/16B的離心泵兩臺(tái)，性能參數(shù)見表4-3。其中一臺(tái)作為備用。表4-3XA65/16B性能參數(shù)表流量89L/s24.78揚(yáng)程m27轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）2900效率%71汽蝕余量m3.95軸功率kw9.22電機(jī)功率kw114.2.2凝結(jié)水箱的選型1）凝結(jié)水箱的容量凝結(jié)水箱總有效容量的確定，是按照凝結(jié)水在20-40分鐘內(nèi)流過的最大流量所確定的。當(dāng)除氧器檢修時(shí)，凝結(jié)水箱還兼作鍋爐的給水箱使用。所以，凝結(jié)水箱容積與給水箱容積的選定原則一樣。凝結(jié)水箱的選擇本設(shè)計(jì)選用兩臺(tái)凝結(jié)水箱，容積為25。凝結(jié)水池由混凝土砌筑而成。為了方便檢修等，用隔板將凝結(jié)水箱分為兩部分。凝結(jié)水箱安裝于鍋爐房7m標(biāo)高處，距離凝結(jié)水泵的高度不小于2m。5換熱站5.1換熱站基本資料1）用戶循環(huán)水的供水溫度為95℃2）用戶循環(huán)水的回水溫度為70℃3）外網(wǎng)蒸汽的溫度為150℃4）外網(wǎng)蒸汽焓為2748kJ/kg5）飽和水焓為637.1kJ/kg6）從水水換熱器出來(lái)的凝結(jié)水溫取80℃。圖5-1換熱站換熱過程流程1—汽水管殼式換熱器2—循環(huán)水泵3—水水管殼式換熱器4—凝結(jié)水箱5.2換熱站熱負(fù)荷計(jì)算表5-1換熱站熱負(fù)荷計(jì)算[10]序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式數(shù)值1循環(huán)水回水的溫度℃已知702循環(huán)水供水的溫度℃已知953循環(huán)回水的平均溫差℃（+）/282.54循環(huán)水平均比熱=82.5℃查飽和水的熱物理性質(zhì)表4.25蒸汽消耗量已知356水水換熱器出口凝結(jié)水溫℃取定807水水換熱器出口比熱=80℃查附表14.1958水水換熱器出口凝結(jié)水比焓=80℃查附表1335.09蒸汽壓力已知0.4910飽和蒸汽溫度℃查附表115011飽和蒸汽熱焓查附表1274812計(jì)算熱負(fù)荷84.4813循環(huán)水量804.614飽和凝結(jié)水比焓查飽和水的熱物理性表637.115汽水換熱器循環(huán)水比熱容查附錄表14.1916流入汽水換熱器循環(huán)水水溫℃73.25.3汽-水換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1汽水換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算1）汽水換熱器的傳熱量（式5-1）式中：0.278—單位換算系數(shù)；—蒸汽消耗量，t/h；—飽和蒸汽熱焓，kJ/kg；—飽和凝結(jié)水熱焓，kJ/kg。∴=0.278×35×（2748-637.1）W2）汽水換熱器循環(huán)水平均溫度由于/≤2，故可采用（式5-2）計(jì)算：℃（式5-2）∴=0.5×（95+73）=84℃3）循環(huán)水流通面積（式5-3）式中：—循環(huán)水量，；—汽水換熱器循環(huán)水流速，取1.5；—汽水換熱器循環(huán)水密度，。968.5根據(jù)汽水換熱器循環(huán)水平均溫度=86.4℃，查附表得：汽水換熱器循環(huán)水密度=968.6。∴=0.077初步選型數(shù)據(jù)見表5-2。表5-2初步選型數(shù)據(jù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1汽水換熱器傳熱量W2.05×2汽水換熱器循環(huán)水平均溫度℃843汽水換熱器循環(huán)水密度968.54汽水換熱器循環(huán)水粘度334.55汽水換熱器循環(huán)水流速1.56循環(huán)水流通截面積0.077根據(jù)表5-2進(jìn)行選擇汽水換熱器，故本設(shè)計(jì)初選用N107-48006型管殼式（光管）汽水換熱器。主要數(shù)據(jù)見表5-3。表5-3N107-48006型汽水換熱器主要技術(shù)數(shù)據(jù)表技術(shù)指標(biāo)符號(hào)單位數(shù)值管內(nèi)水流總凈斷面積141單位長(zhǎng)度加熱面積12.77總管根數(shù)/行程數(shù)180/4最大一排管根數(shù)--根14每縱排平均管數(shù)根135.3.2汽-水換熱器的傳熱計(jì)算汽水換熱器的傳熱計(jì)算數(shù)據(jù)詳見表5-4[10]。表5-4汽-水換熱器的傳熱計(jì)算數(shù)據(jù)表序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或圖表數(shù)值1管內(nèi)循環(huán)水實(shí)際流速8.182管子內(nèi)徑取用0.023管子外徑取用0.0254管子壁厚取用0.0055管壁熱導(dǎo)率取定506水垢厚度取定0.00037水垢熱導(dǎo)率取定38對(duì)數(shù)平均溫差℃64.711）內(nèi)壁與水的換熱系數(shù)計(jì)算（式5-4）2）外壁與蒸汽的凝結(jié)換熱系數(shù)計(jì)算假設(shè)管外壁溫度比蒸汽飽和溫度小30℃，則管外壁溫度為：℃（式5-5）3）傳熱系數(shù)計(jì)算（式5-6）℃假設(shè)30℃與驗(yàn)算值29.1℃較接近，合適，不再計(jì)算。4）傳熱面積計(jì)算（式5-7）5）換熱器有效長(zhǎng)度計(jì)算==2.52m（式5-8）5.3.3汽水換熱器的確定根據(jù)上小節(jié)計(jì)算結(jié)果，故選用Dg800，Pg6型汽水換熱器四臺(tái)并聯(lián)工作。5.4水-水換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1水-水換熱器的初步選擇計(jì)算表5-5初步選型數(shù)據(jù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或圖表數(shù)值1蒸汽凝結(jié)水量已知352凝結(jié)水流速0.53飽和凝結(jié)水溫度℃已知1504流出水水換熱器凝結(jié)水溫度℃取定805凝結(jié)水平均溫度℃1156凝結(jié)水密度查附錄表1947.057凝結(jié)水黏度查附錄表10.00024828管內(nèi)凝結(jié)水流通斷面積0.02059循環(huán)水量已得804.610循環(huán)水回水的溫度℃已知7011流入汽水換熱器循環(huán)水水溫℃已得73.212循環(huán)水平均溫度℃71.613循環(huán)水密度查附錄表1976.914循環(huán)水黏度查附錄表115循環(huán)水流速m/s取定0.616管間循環(huán)水流通截面積0.381根據(jù)表5-5進(jìn)行選擇水水換熱器型號(hào)，故本設(shè)計(jì)初選用N107—8，DN400，PN6型管殼式水水換熱器。其主要數(shù)據(jù)見表5-6。表5-6N107—8，DN800，PN6型管殼式水水換熱器主要技術(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值管內(nèi)流通總凈斷面積0.0204管間流通凈斷面積0.1016管子間當(dāng)量直徑m0.0795單位長(zhǎng)度加熱面積9.18回程管子數(shù)根655.4.2水水換熱器的傳熱計(jì)算水水換熱器的傳熱計(jì)算數(shù)據(jù)詳見表5-7。表5-7水水換熱器的傳熱計(jì)算數(shù)據(jù)表[10]序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或圖表數(shù)值1管內(nèi)凝結(jié)水實(shí)際流速0.5032管子內(nèi)徑取用0.023雷諾數(shù)--38385.74管間實(shí)際循環(huán)水流速2.275雷諾數(shù)—442399.66管子壁厚取定0.00257管壁導(dǎo)熱系數(shù)取定508水垢厚度取定0.00039水垢導(dǎo)熱系數(shù)取定310平均溫差℃32.811循環(huán)水的比熱查附錄表14.191）凝結(jié)水對(duì)管壁的換熱系數(shù)計(jì)算=44202）循環(huán)水對(duì)管壁的換熱系數(shù)計(jì)算2923.4113.1957=9342.353）傳熱系數(shù)計(jì)算=2070.224）水水換熱器傳熱量計(jì)算 =0.278×804.6×4.19×（73-70）=2811.64kw傳熱面積計(jì)算67903.216==41.416）有效長(zhǎng)度5.4.3水水換熱器的確定根據(jù)上小節(jié)計(jì)算結(jié)果，查性能表，選用N107—8，DN400，PN6型水水換熱器。6主要管道的敷設(shè)與保溫6.1介質(zhì)流速及材料的選取常用的各種介質(zhì)推薦的允許流速見表6-1。表6-1介質(zhì)推薦的允許流速工作介質(zhì)管道種類流速（m/s）過熱蒸汽>20040~50=200~10030~50<10020~40飽和蒸汽>20030~40=200~10025~35<10015~30二次蒸汽利用的二次蒸汽管15~30不利用的二次蒸汽管60管道材料選用20鋼無(wú)縫鋼管，流速選取見表6-2。表6-2流速的選取管道名稱蒸汽母管二次蒸汽管生產(chǎn)供汽母管換熱站供汽母管流速（m/s）302030256.2主要管道的管徑計(jì)算及選擇6.2.1管徑的計(jì)算單相流體的管徑按（式6-1）計(jì)算：mm（式6-1）式中：—管道內(nèi)徑，mm；—介質(zhì)的流速，m/s；—介質(zhì)的質(zhì)量流量，t/h；—介質(zhì)的比體積，。蒸汽母管：二次蒸汽管：t/h式中：—擴(kuò)容器總?cè)莘e，；—擴(kuò)容器中單位容積的蒸汽分離強(qiáng)度，取600；K—容積富裕系數(shù)，取1.5。∴即生產(chǎn)供汽母管：換熱站供汽母管：6.2.2管徑的選擇表6-3主要管道的管徑管道名稱蒸汽母管二次蒸汽管生產(chǎn)供汽母管換熱站供汽母管流速（m/s）30203025計(jì)算管徑260107330428選用管徑6.3管道的敷設(shè)不同的配管方案具有不同的特性，因此需要根據(jù)合理的選擇，進(jìn)行管道的敷設(shè)。其使用環(huán)境、性能、地理位置等都是其影響因素。供熱管道的敷設(shè)可分為地上（架空）敷設(shè)和地下敷設(shè)兩大類。地上敷設(shè)按其支架高度可分為低中高支架。地上敷設(shè)構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)單，方便查找問題和管道拆除。地下敷設(shè)分為地溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)。地下敷設(shè)優(yōu)點(diǎn)是不影響市容和交通，直埋敷設(shè)是當(dāng)今我國(guó)主要的敷設(shè)方式。本設(shè)計(jì)的供熱管道只求簡(jiǎn)單，因此采用地上敷設(shè)方式。6.4管道的保溫設(shè)計(jì)6.4.1管道保溫材料的選擇表6-4展示出了國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)保溫材料的熱導(dǎo)率和密度標(biāo)準(zhǔn)，其物化性質(zhì)也必須符合國(guó)家要求。表6-4保溫材料熱導(dǎo)率和密度最大值介質(zhì)溫度（℃）熱導(dǎo)率最大值[W/()]密度最大值硬質(zhì)保溫制品軟質(zhì)材料及其半硬質(zhì)制品450~6000.10200150<4500.09本設(shè)計(jì)選用的保溫材料見表6-5。表6-5保溫材料的選擇管道名稱蒸汽母管二次蒸汽管生產(chǎn)供汽管供汽管保溫材料石棉硅藻土泡沫混凝土泡沫混凝土泡沫混凝土6.4.2管道保溫層數(shù)據(jù)的確定本次設(shè)計(jì)采用通過控制變量的計(jì)算方法，主要控制保溫層外表面溫度，從而最終確定管道保溫層厚度。數(shù)據(jù)及計(jì)算內(nèi)容見表6-6，表6-7，表6-8，表6-9。其中空氣溫度及風(fēng)速采用夏季相關(guān)數(shù)據(jù)。1）蒸汽母管保溫層的確定見表6-6。表6-6蒸汽母管保溫層數(shù)據(jù)及計(jì)算表管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=450已知主保溫層外表面溫度℃44.6tw1=33.4+0.028×(t－50)保溫層平均溫度℃247.3(t+tw1)/2保溫材料在tp溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)W/m·℃λ1=0.08取值為0.08管道外徑m0.273見表6-3管道周圍空氣溫度29見表2-4管道外的風(fēng)速m/sω=2.3見表2-4保溫層表面到周圍空氣的放熱系數(shù)W/(m2·k)αh=22.17019687設(shè)管道主保溫層外徑為d1d1/dw×ln(d1/dw)=0.6870令d1/dw×ln(d1/dw)=x·lnx查表得：x·lnx=0.6870見附錄表4—x=1.55見附錄表4則保溫層厚度為δ=0.0751δ=(d1-dw)/2=(x-1)×dw/22）二次蒸汽管保溫層的確定見表6-7。表6-7二次蒸汽管保溫層數(shù)據(jù)及計(jì)算表管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=120已知主保溫層外表面溫度℃35.36tw1=33.4+0.028×(t－50)保溫層平均溫度℃77.68(t+tw1)/2保溫材料在tp溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)W/m·℃λ1=0.086取值為0.08管道外徑m0.133見表6-3管道周圍空氣溫度29見表2-4管道外的風(fēng)速m/sω=2.3見表2-4保溫層表面到周圍空氣的放熱系數(shù)W/(m2·k)αh=22.17019687設(shè)管道主保溫層外徑為d1d1/dw×ln(d1/dw)=0.7763令d1/dw×ln(d1/dw)=x·lnx查表得：x·lnx=0.7763見附錄表4—x=1.62見附錄表4則保溫層厚度為δ=0.0412δ=(d1-dw)/2=(x-1)×dw/23）生產(chǎn)供汽母管保溫層的確定見表6-8。表6-8生產(chǎn)供氣母管保溫層數(shù)據(jù)及計(jì)算表管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=150已知主保溫層外表面溫度℃35.2tw1=33.4+0.028×(t－50)保溫層平均溫度℃93.1(t+tw1)/2保溫材料在tp溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)W/m·℃λ1=0.086取值為0.08管道外徑m0.377見表6-3管道周圍空氣溫度29見表2-4管道外的風(fēng)速m/sω=2.3見表2-4保溫層表面到周圍空氣的放熱系數(shù)W/(m2·k)αh=22.17019687設(shè)管道主保溫層外徑為d1d1/dw×ln(d1/dw)=0.3253令d1/dw×ln(d1/dw)=x·lnx查表得：x·lnx=0.3253見附錄表4—x=1.29見附錄表4則保溫層厚度為δ=0.0547δ=(d1-dw)/2=(x-1)×dw/24）換熱站供汽管保溫層的確定見表6-9。表6-9換熱站供汽管保溫層數(shù)據(jù)及計(jì)算表管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=150已知主保溫層外表面溫度℃36.2tw1=33.4+0.028×(t－50)保溫層平均溫度℃93.1(t+tw1)/2保溫材料在tp溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)W/m·℃λ1=0.086取值為0.08管道外徑m0.480見表6-3管道周圍空氣溫度29見表2-4管道外的風(fēng)速m/sω=2.3見表2-4保溫層表面到周圍空氣的放熱系數(shù)W/(m2·k)αh=22.17019687設(shè)管道主保溫層外徑為d1d1/dw×ln(d1/dw)=0.2555令d1/dw×ln(d1/dw)=x·lnx查表得：x·lnx=0.2555見附錄表4—x=1.23見附錄表4則保溫層厚度為δ=0.0552δ=(d1-dw)/2=(x-1)×dw/27溴化鋰吸收式冷水機(jī)組7.1工作參數(shù)的確定冷卻水溫度：吸收器入口一般為32℃左右吸收器出口一般為37℃左右冷凝器出口一般為40℃左右冷凝溫度：比冷卻水出口溫度高3-5℃冷媒水溫度：入口一般為12℃左右出口一般為5-7℃蒸發(fā)溫度：比冷媒水出口溫度低2-5℃吸收器溶液出口溫度：比吸收器冷取水出口溫度高3-8℃發(fā)生器溶液出口溫度：比熱媒溫度低10-40℃稀溶液濃度w：一般取值56%-60%濃溶液濃度s：由冷凝溫度和發(fā)生器溫度確定。一般取值60%-64%放氣范圍：w與s之間的濃度差。一般取值4%-5%7.2溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的選型表7-1SXZ4-175A型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組參數(shù)SXZ4-175A制冷量（kW）1750蒸發(fā)器冷凝器進(jìn)口溫度（℃）進(jìn)口溫度（℃）流量（m3/h）壓頭損失（MPa）進(jìn)口溫度（℃）進(jìn)口溫度（℃）流量（m3/h）壓頭損失（MPa）1273000.1332376000.12高壓發(fā)生器消耗電功率蒸汽進(jìn)口壓力（MPa）蒸汽消耗量（kg/h）發(fā)生器泵（kW）溶液泵（kW）冷劑水泵（kW）真空泵（kW）0.425501.1蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的性能參數(shù)（COP）：COP=式中：-蒸發(fā)器進(jìn)口吸收熱量-發(fā)生器中吸收的外部熱量-稀溶液經(jīng)過溶液泵消耗的功7.3吸收式制冷熱力系數(shù)1.冷劑水流量：式中：-蒸發(fā)器負(fù)荷-吸收器單位熱負(fù)荷稀溶液流量：濃溶液流量：冷凝器負(fù)荷：式中：-蒸發(fā)器單位熱負(fù)荷吸收器負(fù)荷：式中：-溶液熱交換單位熱負(fù)荷熱力系數(shù)：=式中：7.4工作蒸汽消耗量和水泵流量1.工作蒸汽消耗量：（式7-1）2.冷媒水泵流量：（式7-2）3.冷卻水泵流量：（式7-3）8熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)8.1汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電熱耗率（式8-1）式中：—鍋爐蒸發(fā)量，t/h；—汽水損失，一般=0.03；—主蒸汽的焓，kJ/kg；—鍋爐給水的焓值，kJ/kg；—蒸汽抽汽量，t/h；—抽汽的焓，kJ/kg；—補(bǔ)水的生水焓值，kJ/kg；—熱網(wǎng)凝結(jié)水回水率；—供熱抽汽的凝結(jié)水焓，kJ/kg；—機(jī)組輸出電功率，kW。1）額定工況表8-1汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的熱耗率計(jì)算表[11]功率汽輪機(jī)進(jìn)汽量主蒸汽的焓鍋爐給水的焓對(duì)外抽氣量抽氣焓補(bǔ)水的生水焓熱網(wǎng)凝結(jié)水回水率供熱抽汽凝結(jié)水焓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的熱耗率kwt/hkJ/kgkJ/kgt/hkJ/kgkJ/kg—kJ/kgkJ/kW·h3000283335463.0220279783.917063730482）最大抽汽工況表8-2汽輪機(jī)蒸汽機(jī)組的熱耗率計(jì)算表功率汽輪機(jī)進(jìn)汽量主蒸汽的焓鍋爐給水的焓對(duì)外抽氣量抽氣焓補(bǔ)水的生水焓熱網(wǎng)凝結(jié)水回水率供熱抽汽凝結(jié)水焓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的熱耗率kwt/hkJ/kgkJ/kgt/hkJ/kgkJ/kg—kJ/kgkJ/kW·h2920253335463.0225279783.914863743718.2汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg/（kW·h）（式8-2）式中：—發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/（kW·h）；—鍋爐效率，%；—管道效率，一般取0.96。額定工況：kg/（kW·h）最大抽汽工況：kg/（kW·h）發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率加權(quán)平均：kg/（kW·h）（式8-3）kg/（kW·h）8.3年平均供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率1）供單位吉焦熱的用電量kW·h/GJ（式8-4）=6.49kW·h/GJ2）平均供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率對(duì)于熱電廠的供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，不僅要計(jì)算對(duì)外供應(yīng)熱量的煤耗，還應(yīng)考慮供熱部分的廠自用點(diǎn)煤耗率。kg/（kw·h）（式8-5）=42.81kg/（kw·h）8.4年平均全廠熱效率一年按365天計(jì)算，因不需要采暖，所以不計(jì)算采暖天數(shù)。8.4.1年供電量的確定1）通風(fēng)期供電量（在通風(fēng)期間，1臺(tái)汽輪機(jī)組處于額定工況）：==3000×（365-150）×24=15480000kw·h1）非采暖期供電量（在非采暖期間，1臺(tái)汽輪機(jī)處于最大抽汽工況）：==2920×1×365×24=15067200kw·h3）全年供電量：=+=15480000+15067200=30547200kw·h8.4.2年供熱量的確定1）額定工況單臺(tái)每小時(shí)供熱量==46.51GJ/h2）最大抽汽工況單臺(tái)每小時(shí)供熱量==58.15GJ/h3）通風(fēng)期供熱量=4）非采暖期供熱量=∴年供熱量=+=239991.6+509569.2=749560.8GJ8.4.3年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量的確定1）通風(fēng)期標(biāo)準(zhǔn)煤耗量=3000kg/h=（365-150）×24=（365-150）×24×3000=15480t2）非采暖期標(biāo)準(zhǔn)煤耗量=2945kg/h=365×24=365×24×2945=25798t∴年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量=+=15480+25798=41278t8.4.4年平均全廠熱效率的確定（式8-6）=71.05%8.5年平均熱電比（式8-7）=681.6%8.6熱經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)第一節(jié)中，在進(jìn)行計(jì)算發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱耗中，未計(jì)算供熱所提供的熱量。由于熱電廠利用了抽汽式汽輪機(jī)而對(duì)外供熱，避免了冷源損失，使熱能轉(zhuǎn)化為電能的能量損失減少。并且熱電比越大（供熱越大），其熱耗越低，即發(fā)電煤耗越低。對(duì)于凝氣式電廠，汽輪機(jī)排氣熱量成為冷源損失，雖然機(jī)組發(fā)電量很大，但沒有對(duì)外供熱，即熱電比等于零。對(duì)于抽汽凝氣式機(jī)組，因抽氣量是可調(diào)節(jié)的，可隨外界熱負(fù)荷的變化而變化，當(dāng)抽氣量達(dá)到額定值時(shí)，排入凝汽器的流量較小，此時(shí)機(jī)組熱效率較高，其熱電比接近背壓式機(jī)組[12]。按照國(guó)家規(guī)定的《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》，其中提出以下兩條：對(duì)供熱式機(jī)組的常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)，熱電廠的燃料利用率系數(shù)年平均應(yīng)大于45%。熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電比，單機(jī)容量在50兆瓦以下的熱電機(jī)組，其熱電比應(yīng)大于100%。本設(shè)計(jì)的年平均全廠熱效率為71.05%，大于45%。單機(jī)容量小于50兆瓦，其熱電比為681.6%，大于100%。其指標(biāo)均符合國(guó)家規(guī)定。9結(jié)論至此，現(xiàn)已完成珠海市高新區(qū)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。在熱電聯(lián)產(chǎn)中，用來(lái)發(fā)電的是由燃煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成的高品位熱能，高品位熱能發(fā)電后轉(zhuǎn)化為低品位熱能，然后再用做過功的低品位熱能向用戶供熱，符合按質(zhì)用能和綜合用能的原則。此次設(shè)計(jì)流程為：鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電，做過功的蒸汽通過抽汽供給用戶。其中抽出的蒸汽主要分為兩部分：一部分供給吸收式制冷機(jī)組使用，產(chǎn)生6-8℃的冷水用于空調(diào)或工藝?yán)鋮s；另一部分供給換熱站，從而供熱用戶采暖、生活使用。汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)過冷凝器冷凝，冷凝水和熱用戶的回水共同到凝結(jié)水箱，再通過除氧水泵將凝結(jié)水箱的混合水注入除氧器。除氧之后，通過給水泵，經(jīng)過加熱器加熱，注入鍋爐[9]。其中除氧器共接收四路水：1.凝結(jié)水箱的混合水；2.給水箱的補(bǔ)給水；3排污擴(kuò)容器的回收水；4.加熱器的疏水。熱電冷聯(lián)產(chǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）同時(shí)生產(chǎn)熱與冷，其中熱能可直接選擇供熱，也可先利用高品位熱能再利用低品位熱能，又可以通過制冷設(shè)備用于制冷，其熱力過程更加符合能量的分級(jí)利用原則，通過吸收式制冷循環(huán)和供熱循環(huán)的有機(jī)結(jié)合，從而提高能源利用率。我國(guó)對(duì)于煤資源是非常需求的，而煤是不可再生資源，合理使用煤資源是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展之路，熱電冷聯(lián)產(chǎn)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針。2）減少了占地，增加了效益。由于代替了分散在工廠的小型鍋爐，換成大容量，高參數(shù)鍋爐。從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少勞動(dòng)力，降低成本，節(jié)約了占地。3）為了改變熱量的產(chǎn)生，熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)使用了熱和冷的結(jié)合，增加了夏季熱負(fù)荷，并在一年中處于平穩(wěn)，從而保證了機(jī)組的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，可減少電制冷容量，從而減輕溫室氣體和CFC（氯氟碳化物，有害于臭氧層的物質(zhì)）的排放，同時(shí)緩解夏季電網(wǎng)供電壓力。4）減輕了大氣的污染，改善了環(huán)境。采用效率更高、耗能更低的設(shè)備機(jī)組來(lái)代替現(xiàn)有的小型鍋爐，并采取集中供熱，地區(qū)式供熱，從而減少粉塵、廢氣（如CO2、SO2、NO2等）排放量，以達(dá)到減輕大氣污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。由于我本人的能力有限，以及該設(shè)計(jì)涉及到的方面較多，所以無(wú)法每個(gè)知識(shí)領(lǐng)域都進(jìn)行深刻的了解。一些設(shè)備的具體詳細(xì)數(shù)據(jù)無(wú)法獲得，也是此次設(shè)計(jì)略微遺憾的地方。以后有機(jī)會(huì)，我會(huì)擴(kuò)展知識(shí)學(xué)得的面，掌握該領(lǐng)域的發(fā)展新資訊，從而為熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展作出微薄之力。參考文獻(xiàn)[1]田保產(chǎn).淺談我國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)與集中供熱[J].科技視界,2013,(25):272-272,293.[2]康艷兵,張建國(guó),張揚(yáng).我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀、問題與建議[J].中國(guó)能源,2008,10:8-13.[3]黃學(xué)成,張浩.中國(guó)工業(yè)鍋爐的調(diào)研和展望(續(xù))[J].工業(yè)鍋爐,2003,06:1-7.[4]王善武.中國(guó)工業(yè)鍋爐行業(yè)現(xiàn)狀分析及前景展望[J].工業(yè)鍋爐,2004,01:1-9.[5]李紀(jì)峰.熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析與環(huán)保效益評(píng)價(jià)[D].大連理工大學(xué),2003.[6]洪向道.中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006：218,225-229,556.[7]洪向道．工業(yè)鍋爐房使用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1：92-93，109-112.[8]趙龍生.鍋爐排污的控制與節(jié)能[J].能源研究與利用,2001（06）:30-44.[9]RVos,GSlachmuylders,SDeJonge.Usingwasteheatandrenewablecogenerationfordistrictheating:acasestudyforBelgium[J].9thNationalCongressonTheoreticalandAppliedMechanics,Brussels,9-10-11,2012.[10]史美中;王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)[J].南京:東南大學(xué)出版社,2009:8-80.[11]謝誕梅，劉勇，戴義平.發(fā)電廠熱力設(shè)備及系統(tǒng)[J].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008：274-276.[12]王中錚.熱能與動(dòng)力機(jī)械基礎(chǔ)[J].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007：149-150.[13]葛斌.熱電冷聯(lián)產(chǎn)原理與技術(shù).北京:中國(guó)電力出版社,2011.8.謝辭走的最快的總是時(shí)間，來(lái)不及感嘆，大學(xué)生活已經(jīng)接近尾聲，四年的努力與付出，隨著本次論文的完成將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。本論文是在熊志紅老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題的選取到具體的寫作過程，都有著熊志紅老師的心血和汗水。同時(shí)，論文的順利完成，離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的幫助、支持、鼓勵(lì)。另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識(shí)，這也是設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)經(jīng)過幾個(gè)月的時(shí)間，期間通過閱讀和整理文獻(xiàn)和手冊(cè)等，學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過原始資料，合理地對(duì)鍋爐汽機(jī)進(jìn)行選型，以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和相應(yīng)的選擇設(shè)備，從而進(jìn)行鍋爐熱平衡的計(jì)算；汽水系統(tǒng)的設(shè)備選擇與計(jì)算，送汽與供水主要管路管徑的計(jì)算；換熱站中換熱器的選擇與計(jì)算；管道敷設(shè)與保溫的計(jì)算；熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等。這次論文的經(jīng)歷也會(huì)是我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有研究和發(fā)現(xiàn)就不會(huì)有所突破，希望這個(gè)經(jīng)歷能讓我在以后的學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步?？傊?，此次的設(shè)計(jì)過程，我收獲了很多，即為大學(xué)美好的時(shí)光劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。感謝我的大學(xué)，感謝我的老師，感謝我的同學(xué)，感謝我的朋友。謝謝！附錄附錄Ⅰ附錄1飽和水和飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表(按壓力排列)壓力溫度比體積比焓汽化潛熱比熵p/MPat/℃γ/0.00106.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.97350.002017.54030.001001467.00873.582532.712459.10.26118.72200.003024.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.57580.004028.95330.001004134.796121.302553.452432.20.42218.47250.005032.87930.001005328.101137.722560.552422.80.47618.39300.006036.16630.001006523.738151.472566.482415.00.52088.32830.007038.99670.001007520.528163.312571.562408.30.55898.27370.008041.50750,001008518.102173.812576.062402.30.59248.22660.009043.79010.001009416.204183.362580.152396.80.62268.18540.01045.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.14810.01553.97050.001014010.022225.932598.212372.30.75488.00650.02060.06500.00101727.6497251.432608.902357.50.83207.90680.02564.97260.00101986.2047271.962617.432345.50.89327.82980.03069.10410.00102225.2296289.262624.562335.30.94407.76710.04075.87200.00102643.9939317.612636.102318.51.02607.66880.05081.33880.00102993.2409340.552645.312304.81.09127.59280.06085.94960.00103312.7324359.912652.972293.11.14547.53100.07089.95560.00103592.3654376.752659.552282.81.19217.47890.08093.51070.00103852.0876391.712665.332273.61.23307.43390.09096.71210.00104091.8698405.202670.482265.31.26967.39430.1099.6340.00104321.6943417.522675.142257.61.30287.35890.12104.8100.00104731.4287439.372683-262243.91.36097.29780.14109.3180.00105101.2368458.442690.222231.81.41107.24620.16113.3260.00105441.09159475.422696.292220.91.45527.20160.18116.9410.00105760.97767490.762701.692210.91.49467.16230.20120.2400.00106050.88585504.782706.532201.71.53037.12720.25127.4440.00106720.71879535.472716-832181.41.60757.05280.30133.5560.00107320.60587561.582725.262163.71.67216.99210.35138.8910.00107860.52427584.452732.372147.91.72786.94070.40143.6420.00108350.46246604.872738.492133.61.77696.89610.50151.8670.00109250.37486640.352748.592108.21.86106.82140.60158.8630.00110060.31563670.672756.662086.01.93156.76000.70164.9830.00110790.27281697.322763.292066.01.99256.70790.80170.4440.00111480.24037721.202768.862047.72.04646.66250.90175.3890.00112120.21491742.902773.592030.72.09486.62221.00179.9160.00112720.19438762.842777.672014.82.13886.58591.10184.1000.00113300.17747781.352781.21999.92.17926.55291.20187.9950.00113850.16328798.642784.29985.72.21666.52251.30191.6440.00114380.15120814.892786.99972.12.25156.49441.40195.0780.00114890.14079830.242789.37959.12.28416.46831.50198.3270.00115380.13172844.822791.46946.62.31496.44371.60201.4100.00115860.12375858.6