热电联产汽水热交换首战工艺设计及U型管式水水换热器设计.doc

1、XX 建筑工程学院本科毕业论文 I 摘要 本 设计为 XX 市热电联产汽水热交换首战工艺设计及 U 型管式水水换热器设计。设计供热负荷为 60兆瓦，热电厂提供的蒸汽压力为 0.65 兆帕。 U 型管式水水换热器的设计参数根据热电联产汽水热交换首站工艺设计而定。 随着人们生活水平的提高，集中供热被越来越多地采用，采用集中供热可以减少能量的浪费，提高供热效率，减少环境污染，利于管理，同时采用集中供热可提高供热质量，提高人们的生活质量。 通过本次设计要解决系统水利失调、浪费大量的热量，而使供热效果不理想的问题。不仅要使它满足人们生产，生活中的要求，还秉着节 约资金，节约材料，节约能源，提高能源利用率

2、的理念，来确定供热方案，其中不乏对前人经典设计思路的借鉴，并再系统压力不平衡处进行调节，以使整个系统水力平衡。 换热站课程设计是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握换热站设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。 关键词： 换热首 站 板式换热器 U 型管换热器 XX 建筑工程学院本科毕业论文 II ABSTRACT This design for the cogene

3、ration soda heat exchange opening process design and U type pipe type water water heat exchanger design. Designed heating load for 60 mw, thermal power plant to provide steam pressure of 0.65 million mpa. U type pipe type water heat exchanger design parameters according to the heat exchange first co

4、-generation soda process design. As people living standard rise, the central heating is more and more, with central heating can reduce the waste of energy, improve the efficiency of heating, reduce the pollution of the environment, good management, at the same time, the central heating can improve t

5、he heating quality, improve the quality of peoples lives. Through the design to resolve hydraulic disorder and waste a lot of heat, and make the heating effect is not ideal. Not only to make it meet the production, life, also grasps to save money, save material, save energy, improve the utilization

6、ratio of energy concept, to determine the heating scheme, there is no lack of to be reference to the previous classic design idea, and adjust the system pressure imbalance place again, in order to make the whole hydraulic balance system. Heat exchanger station course design is the integrated applica

7、tion of knowledge in this course and the related courses, to complete a design practice is given priority to with unit operation. Through the curriculum design enable students to master basic procedures and methods of heat exchanger station design, and choose in data access technology, formula and d

8、ata, express design result in concise words and graphs, drawing and computer aided calculation ability to get a basic training, such as in the design process to cultivate students to establish correct design thought and seeking truth from facts, serious responsible work style. Keywords: heat head pl

9、ate heat exchanger U type heat exchanger XX 建筑工程学院本科毕业论文 III 摘要 . I ABSTRACT. II 一、 设计条件及计算数据 .1 1、 计算热负荷 .1 2、 循环水量 .1 3、 蒸汽消耗量 .1 4、 流入汽水换热器循环水温度 .1 二、 设备选型与计算 .2 1、 循环水泵的选择 .2 2、 凝结水泵 .3 3、 凝结水箱 .5 4、 补给水泵 .5 5、 除污器 .6 6、 软化水箱 .7 7、 软化水器 .7 8、 分汽器 .8 9、 分水器和集水器 .9 三、 管道的选择与计算 . 10 1、 循环水供水管道的选择 .

10、 10 2、 循环水回水管道的选择 . 10 3、 循环水泵水管的选择 . 11 4、 蒸汽管道的选择 . 11 5、 凝结水管道的选择 . 11 四、 汽水换热器传热计算 . 12 1、 传热量计算 . 12 2、 总传热系数 k . 13 3、 管内热水界膜给热系数 i 的计算式 . 13 4、 管外水蒸汽冷凝界膜给热系数 0 的计算式： . 14 五、 结构计算 . 17 1、 管程结构 . 17 2、 壳程结构 . 18 4、 接管外伸长度 . 22 5、 接管与筒体、管箱壳体的连接 . 22 6、 排气、排液管 . 24 7、 管板和换热器 . 25 8、 壳体与管板、管板与法兰及换

11、热管的连接 . 31 9、 折流板或支持板 . 36 10、 防冲与导流 . 40 11、 拉杆与定距管 . 41 12、 防短路结构 . 42 XX 建筑工程学院本科毕业论文 IV 13、 法兰、垫片选择 . 44 14、 支座 . 44 附表 1 . 45 附表 2 . 46 致谢 . 47 参考文献 . 48 设计手册及专业书籍： . 48 XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 1 页 共 49 页 一、 设计条件及计算数据 汽水换热站设计技术参数：热电联产供汽压力为饱和蒸汽压力 0.65MPa；热负荷： 60MW;一级管网供 /回水温度 130/70C；凝结水温度为 80。 1、 计算热

12、负荷 QQ j )1.105.1( 式中 Q 累计热负荷（ MW） ， Q =60MW 1.05 1.1 损失系数，取 1.1; 则 jQ =60 1.1=66(MW) 2、 循环水量 )( 6.3 12 ttc QG p jxs 式中 pc 循环水平均比热容查表得 4.18 CKgKJ 0/ ； 1t 回水温度 C0 ； 2t 供水温度 C0 ； 则 xs 3 . 6 6 6 1 0 0 0 9 4 7 . 3 74 . 1 8 (1 3 0 7 0 ) TG h 3、 蒸汽消耗量 gzpxsz hh ttcGG 12 式中 zh 蒸汽的比焓，查表得 2758.9（ KJ/Kg) gh 水水

13、换热器凝结水比焓，查表得 334.4（ KJ/Kg) 则 9 4 7 . 3 7 4 . 1 8 ( 1 3 0 7 0 ) 9 7 . 9 9 9 82 7 5 8 . 9 3 3 4 . 4z TG h 4、 流入汽水换热器循环水温度 式中 pxxsNzz cG hhGt 2 nh 汽水换热器凝结水饱和比焓查表得 684.12（ KJ/Kg) XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 2 页 共 49 页 pxc 汽水换热器里被加热水的平均比热容给 4.18 CKgKJ 0/ 则 9 7 . 9 9 9 8 ( 2 7 5 8 . 9 6 8 4 . 1 2 )1 3 0 7 8 . 6 59

14、4 7 . 3 7 4 . 1 8 C 二、 设备选型与计算 1、 循环水泵的选择 循环水泵总流量计算： 式中 G 循环水泵流量 (kg/h) Q 热负荷（ W） t1 循环水回水温度（） t2 循环水供水温度（） cp 循环水的平均比热容（ kJ/kg/） （参见锅炉房使用设计手册 P347） 取值 1.1，3 . 6 6 0 1 0 0 0G 1 . 1 = 9 4 7 . 3 7 t / h4 . 1 8 (1 3 0 7 0 ) 循环水泵选用 3 台，单台泵流量： 9 4 7 .3 7G = 3 9 4 .7 4 t / h3 0 .8 循环水泵扬程计算： 1234H 0 . 1 p

15、+ p + p + p ) + ( 3 5 ) （ （参见锅炉房实用设计手册 P347） 式中 H 循环水泵扬程（ m） p1 换热器内部阻力（ kPa） p2 循环水供、回水干管阻力（ kPa） p3 最不利用户内部系统阻力（ kPa） p4 除污器阻力（ kPa） 35 计算附加裕量（ m） p1 为汽 -水换热器和水 -水换热器阻力之和，汽水换热器： 20120 kPa，取 30 kPa，水水换热器：3050 kPa，取 40 kPa， p1=100 kPa；一次网系统环路全长 1km,比摩阻为 40Pa/m， p2=80kPa；故p 2 13 .6 QG (1 .1 1 .2 ) c

16、( t t ) XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 3 页 共 49 页 H 0 .1 (1 0 0 8 0 ) + 4 = 2 2 m 选型：根 据计算出的循环水泵的流量和扬程，在泵的产品样本中选取工作点在高效区的泵的型号。循环水泵采用 KQL250/250-45/4 型号 4 台，三用一备。循环水泵一般安装在换热器的进水侧。 （参见上海凯泉第四代 KQL 系列单机立式离心泵） 表 2-1-1 凯泉泵 KQL250/250-45/4 参数表 型号 流量 m3/h 扬程 m 转速 r/min 电机功率 kW 必需汽蚀余量 m 重量 kg KQL250/250-45/4 400 22 1480

17、45 5.5 670 图 2-1-1 凯泉泵 KQL250/250-45/4 尺寸图 表 2-1-2 凯泉泵 KQL250/250-45/4 尺寸表 型号 DN L0 m a c L1 b1 b2 x 250/250-45/4 250 1200 600 335 40 915 295 660 180 2、 凝结水泵 蒸汽温度为 161.99，焓为 hz=2758.9kJ/kg，水 -水换热器出口凝结水温度为 80，焓为 hg=334.4 XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 4 页 共 49 页 kJ/kg 根据汽 -水换热平衡方程 ， p 2 1z z s sG ( h h ) G c (t t

18、 ) （参见锅炉房实用设计手册 P350） 式中 Gz 蒸汽消耗量（ kg/h） hz 蒸汽的比焓 (kJ/kg) hs 水 -水换热器出口凝结水比焓 (kJ/kg) p 2 1szzgG c ( t t ) 9 4 7 . 3 7 4 . 1 8 7 0G = = 9 7 . 9 9 9 8 t / hh h 2 7 5 8 . 9 3 3 4 . 4 （ 130 ）凝结水泵间歇运行，选用 3 台，两用一备，水泵流量为凝结水量的 1 倍。 凝结水泵流量 G 97.9998t/h 凝结水泵扬程 1H 0 .1 p + (3 5 ) （参见锅炉房实用设计手册 P347） 式中 H 凝结水泵扬程（

19、 m） p1 蒸汽热网循环水供、回水干管阻力（ kPa） p2 最不利用户内部系统阻力（ kPa） 35 计算附加裕量（ m） 锅炉蒸汽出口至换热首站全程长 1km，富裕量取 4m，故 H 0 .1 1 1 0 1+ 4 = 1 5 m 凝结水泵采用 3 台，两用一备，单台水泵流量为： 选型：凝结水泵采用 KQL100/110-7.5/2 型号 3 台，两用一备。 表 2-2-1 凯泉泵 KQL100/110-7.5/2 参数表 型号 流量 m3/h 扬程 m 转速 r/min 电机功率 kW 必需汽蚀余量 m 重量 kg KQL100/110-7.5/2 62.6 19 2960 7.5 4

20、.5 132 表 2-2-2 凯泉泵 KQL100/110-7.5/2/尺寸表 9 7 . 9 9 9 8G = 6 1 . 2 5 t / h2 0 . 8 XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 5 页 共 49 页 型号 DN L0 m a c L1 b1 b2 x 100/110-7.5/2 100 580 280 180 30 545 185 400 130 图 2-2-1 凯泉泵 KQL100/110-7.5/2 尺寸图 （参见上海凯泉第四代 KQL 系列单机立式离心泵） 3、 凝结水箱 凝结水箱的总有效容量一般按凝结水的最大流量 1020min 的水量确定，取 15min，故凝结水箱

21、有效容积 33V 0 . 2 5 G 0 . 2 5 9 7 . 9 9 9 8 2 4 . 5 m = 2 5 m 选型：凝结水箱选用闭式常压水箱，选用 13 号水箱 8.32m3 的 4 个。 表 2-3-1 凝结水箱参数表 水箱号 水箱长（ m） 水箱宽（ m） 水箱高 (m) 水箱容重(m3) 水箱总重(kg) 13 2.6 1.8 1.8 8.32 1505.2 (参见常压密闭水箱 ) 4、 补给水泵 补给水泵流量应根据循环水系统的正常补给水量和事故补给水量确定。正常补给水量一般为系统水容量的 1%；补给水泵流量一般为正常补给水量的 45 倍。 XX 建筑工程学院本科毕业论文 第 6

22、 页 共 49 页 补给水泵流量为： G = 9 4 7 .3 7 2 % = 1 8 .9 5 t / h 补给水泵扬程计算公式： 式中 H 补给水泵扬程（ m） sp 系统中补水点的压力（ kPa） xp 泵的吸水管路的阻力（ kPa） yp 泵的出水管路的阻力（ kPa） h 补给水箱最低水位高出系统补水点所产生的静压（ m） 3-5 计算附加裕量（ m） （参见锅炉房使用设计手册 P348） 120热水的最低气化压 力为 10.3m，换热首站泵入口处与小区换热站最高点的高差为 14m，故H=10.3+5+4=19.3m。 选型：系统定压为变频补水泵定压，补水泵宜设置两台，一用一备，初期

23、上水或事故补水时两台水泵同时运行，单台补水泵流量为 G=24t/h 表 2-4-1 补水泵参数表 设备型号 变频器规格 补水泵 电控柜外形尺寸（ mm） 型号 流量Q(m3/h) 扬程 H(m) 功率 (kW） 台数 DYB-24-40 ACS401-0006-3 50LG-20X2 24 40 5.5 2 5803801200 (参见采暖空调循环水系统定压 ) 5、 除污器 一次网循环水量为 947.37/h，控制流速不大于 3 m/s，依据管径，选用 ZPG-I型自动冲洗排污过滤器一台。 表 2-5-1 除污器参数表 型号 L A B D 排污口 ZPG-I-450 1860 1340 420 500 150 s x yH 0 . 1 p + p + p ) h + ( 3 5 ) （