|
Назначение
здания
|
Температура
|
V здания, м3
|
Фот, Вт
|
Фв, Вт
|
Фг. в,
Вт
|
SФ
|
|
Tн
|
Tвн
|
|
|
|
|
|
|
Животноводческая
ферма
|
-30
|
16
|
20000
|
913920
|
476000
|
4751,82
|
1394671,82
|
|
Хлебозавод
|
-30
|
10
|
50000
|
891576
|
1465800
|
182003
|
2539379
|
|
Банно-прачечный
Комбинат
|
-30
|
15
|
20000
|
1104312
|
613800
|
59540
|
1777,652
|
|
Поликлиника
|
-30
|
20
|
10000
|
633360
|
125400
|
32000
|
790760
|
|
Детский сад
|
-30
|
20
|
10000
|
588120
|
45600
|
61000
|
694720
|
|
Сумма
|
|
|
|
SФот=4131288
|
SФв=2726600
|
SФг. в=339294,82
|
|
Расчетная тепловая нагрузка котельной: 
Расход теплоты в летнее время; 
2. Построение
годового графика тепловой нагрузки
Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления можно
определить аналитически или графически из годового графика тепловой нагрузки.
По годовому графику устанавливаются также режимы работы котельной в течение
всего года. Строят такой график в зависимости от длительности действия в данной
местности различных наружных температур. Средневзвешенная расчётная внутренняя
температура определяется по выражению:
tв. ср. =
, (2.1)
где V - объёмы зданий по наружному обмеру, м3; t -
расчётные внутренние температуры этих зданий, 
. Средневзвешенная расчётная внутренняя температура для жилых и
общественных зданий и производственных помещений:
в. ср. = (20000*16+50000*10+20000*15+10000*20+10000*20) /110000=13,8° С
Годовой расход теплоты, ГДж/год:
(2.2)
где F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм2;
mф и mt - масштабы расхода теплоты и времени работы котельной,
соответственно Вт/мм и ч/мм. F=6962 мм2 mф=66666 Вт/мм mt=50 ч/мм
год=3,6*10-6*6962*66666*50=83543
ГДж/год.
3. Расчёт
принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной
Тепловая схема №17.
Исходные данные для расчёта тепловой схемы котельной.
Пар для технологических нужд производства имеет параметры:
Р1=1,38 МПа; х1=0,98; DТ =6,98
кг/с.
Температура сырой воды tсв=40С.
Давление пара после РОУ Р2=0,113 МПа.
Сухость пара на выходе из расширителя непрерывной продувки х2=0,96.
Потери пара в котельной в процентах от Dcут, dут=5
%.
Расход тепловой воды на непрерывную продувку в процентах от Dcут
dпр=4%.
Расход тепла на подогрев сетевой воды Qб=19,513
МВт
Температура воды на выходе из сетевых подогревателей t/1=870C.
Температура в обратной линии теплосети t/2=480C.
Температура воды перед и после ХВО tхво=290С.
Температура конденсата на выходе из бойлера tкб=750С.
Потери воды в тепловой сети dТС=1,5%.
Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой
воды t // к1=850С.
Температура продуктов горения перед экономайзером, tух1
=3200С.
Температура продуктов горения за экономайзером, tух2
=1600С.
3.1
Определение параметров воды и пара
При давлении Р1=1,36 МПа в состоянии
насыщения имеем t1=194 0С, i // 1=2788
кДж/кг, i/1=826 кДж/кг, r1=1961
кДж/кг.
При давлении Р2=0,113 МПа в состоянии
насыщения имеем t2=103 0С, i // 2=2681
кДж/кг, i/2=432,84 кДж/кг, r2=2252,8
кДж/кг.
Энтальпия влажного пара на выходе из котлоагрегата:
iх1=i // 1
- (1-х1) ∙r1 = 2788- (1-0,98) ∙1961=2748,78
кДж/кг.
Энтальпия влажного пара на выходе из расширителя:
iх2=i // 2
- (1-х2) ∙r2 = 2681- (1-0,96) ∙2252,8=2590,888
кДж/кг.
Энтальпия воды при температуре ниже 1000С может
быть с достаточной точностью определена без использования таблиц по формуле:
в=Св∙tв,
где Св=4,19 кДж/кг
. Расчёт подогревателей сетевой воды.
Для водоподогревателя:
.
Для пароводяных водоподогревателей:
,
где W1 и W2 - расходы воды
(греющей и подогреваемой), кг/с;
t/1, t/2 и t // 1,
t // 2 - начальные и конечные температуры воды, 0С;
D1
- расход греющего пара, кг/с;
i1
- энтальпия пара, кДж/кг;
iк
- энтальпия конденсата, кДж/кг;
ηn - коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом и
трубопроводами в окружающею среду (ηn=0,95).
Схема водоподогревательной установки.
Определим расход воды через сетевой подогреватель из уравнения
теплового баланса:
.
кг/с.
Потери воды в тепловой сети заданы в процентах от Wб:
кг/с.
Подпиточный насос подаёт в теплосеть воду из деаэратора с
энтальпией i/2=432,84 кДж/кг в количестве WТС.
Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах
уменьшится на величину:
,
где 
соответствует температуре;
кДж/кг.
Расход пара на подогрев сетевой воды определяется из уравнения:
.
Откуда:
кг/с.кб=Cвtкб=4,
19*75=314.25кДж/кг
. Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на
технологические нужды.
Расход тепла на технологические нужды составит:
,
где
iко
- средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей: iко=iсв
kДж/с.
;
iк1=356,2
кДж/кг; tк1=85 0С; iсв=20,95
кДж/кг; tк1=4 0С;
Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические
нужды составит:
МДж/с.
Расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды
составит:
кг/с.
При отсутствии сетевых подогревателей D0=DТ.
. Ориентировочное определение общего расхода свежего пара.
Суммарный расход острого пара Dг на подогрев
сырой воды перед химводоочисткой и деаэрацию составит 3-11% от Dc.
Примем Dг=0,03∙D0=0,03∙11,991=0,359
кг/с.
Общий расход свежего пара:
кг/с.
3.2 Расчёт
редукционно-охладительной установки (РОУ)
Назначение РОУ - снижение параметров пара за счёт
дросселирования
(мятия) и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в
распылённом состоянии. РОУ состоит из редукционного клапана для снижения
давления пара, устройства для понижения температуры пара путём впрыска воды
через сопла, расположенные на участке паропровода за редукционным клапаном и
системы автоматического регулирования температуры и давления дросселирования
пара.
В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с
температурой кипени отводится в конденсационные баки или непосредственно в
деаэратор.
Примем в курсовой работе, что вся вода, вводимая в РОУ,
полностью испаряется, и пар на выходе является сухим, насыщенным.
Подача охлаждённой воды в РОУ производственных котельных
обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора.
Тепловой расчёт РОУ ведётся по балансу тепла (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 - Схема РОУ
Расход редукционного пара Dред с параметрами Р2,
t2, i // 2 и расхода увлажняющей воды W1
определяем из уравнения теплового баланса РОУ:
из уравнения материального баланса РОУ:
Решая совместно уравнения (6) и (7), получим:
,
где D1 - расход острого пара, кг/с, с
параметрами Р1, х1;
- энтальпия влажного пара, кДж/кг;
- энтальпия увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кДж/кг.
Определим расход свежего пара, поступающего в РОУ:
кг/с
Составляем схему РОУ:
Рисунок 3.3 - Узел РОУ
Определяем расход увлажняющей воды:
кг/с.
3.3 Расчёт
сепаратора непрерывной продувки
Непрерывная продувка барабанных котлоагрегатов осуществляется
для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей
чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котлоагрегатов)
зависит от солесодержания питательной воды, типа котлоагрегатов и т.п.
Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой
применяются сепараторы - расширители. Давление в расширителе непрерывной
продувки принимается равным Р2. Пар из расширителей непрерывной
продувки обычно направляют в деаэраторы.
Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки)
экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше
0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды.
Вода из сепаратора подаётся в охладитель или барботер, где охлаждается до 40-50
0С, а затем сбрасывается в канализацию.
Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по
заданному его значению dпр в процентах от Dcyт.
кг/с.
Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяется
из уравнения теплового баланса:
,
и массового баланса сепаратора:
.
Рисунок 3.5 - Узел сепаратора непрерывной продувки
Имеем:
кг/с.
Расход воды из расширителя:
3.4 Расчёт
расхода химически очищенной воды
Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно
сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и в тепловой сети.
Потери конденсата от технологических потребителей:
кг/с.
В случае отсутствия возврата конденсата от технологических
потребителей W2=6,98=DТ.
Потери продувочной воды Wр=0,404 кг/с.
Потери пара внутри котельной заданы в процента от Dcyh.
кг/с.
Потери воды в теплосети WТС=0,81 кг/с.
Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены
только при расчёте деаэратора. Предварительно примем Dвып=0,05
кг/с.
Общее количество химически очищенной воды равно:
(3.11)
Для определения расхода сырой воды на химводоочистку необходимо
учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию,
отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента
К=1,10 - 1,25. в данной курсовой работе следует принимать К=1,
20.
Имеем Wсв=К∙Wхво=1, 20∙8,861
=10,6332 кг/с.
3.5 Расчёт
пароводяного подогревателя сырой воды
Рисунок 3.6 - Схема пароводяного подогревателя сырой воды
Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:
отсюда энтальпия воды на выходе из подогревателя:
Температура сырой воды на выходе из подогревателя tсв1=7
0C.
Расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды:
кг/с
Произведём уточнение ранее принятого расхода Dвып.
Суммарный расход деаэрируемой воды:
кг/с
кг/с.
3.6 Расчёт
деаэратора
Неизвестными при расчёте являются расход деаэрированной воды Wд
и расход пара на деаэрацию. Запишем уравнение теплового и массового балансов
(предположим для деаэратора ηn=1);
Для удаления растворённых в воде газов применяются
смешивающие термические деаэраторы. В общем случае они могут быть атмосферного
типа с давлением в колонке 0,11-0,13 МПа, повышенного давления и вакуумные с
давлением ниже атмосферного. В курсовом проекте применён смешивающий
термический деаэратор атмосферного типа (Р2=0,17МПа). Под
термической деаэрацией воды понимают удаление растворённого в ней воздуха при
нагреве до температуры кипения, соответствующей давлению деаэраторной колонке.
Целью деаэрации является удаление входящих в состав воздуха агрессивных газов,
вызывающих коррозию металла оборудования (кислорода и угольной кислоты).
Подогрев воды, поступающей в деаэратор, до температуры насыщения осуществляется
редуцированным паром (Dg).
Газы, выделяемые деаэрированной водой, переходят в паровой
поток и остатком неконденсированного избыточного пара (выпара) удаляются из
деаэраторной колонки через штуцер, а затем сбрасываются в барботер (иногда -
через охладитель выпара). Расход избыточного пара (Dвып) по
имеющимся опытным данным ЦКТИ составляет 2+4 кг на 1 тонну деаэрированной воды.
В курсовом проекте следует принять: Dвып=0,003*Wz, где Wz
- суммарный расход деаэрируемой воды.
Энтальпия пара (выпара) принимается равной энтальпии сухого
насыщенного пара при данном давлении (İ2”). Деаэрированная вода
(Wg) из бака деаэратора подаётся питательным насосом (ПН) в
котельный агрегат.
При расчёте деаэратора неизвестными являются расход
деаэрированной воды (Wg). Эти величины определяются при совместном решении
уравнений массового и теплового балансов деаэратора.
;
,d= 0,039+Wd - 8,861 - 0,458 - 3,88 - 0,090d=
Wd - 13,25
(Wд-13,25) ∙2681+8,861∙125,7+0,458∙356,2+3,88∙314,25+0,090∙2590,8=
=Wд∙432,84+0,039∙2681;
Wд∙2248,16=36898,373;
Wд=14,633 кг/с;
Dд=
Wд-13,25=14,633-13,25=1,383 кг/с.
Проверка точности расчёта первого приближения. Из уравнения
массового баланса линии редуцированного пара определяем значение Dд:
Dд= Dред - Dб - Dсв=5,53 - 3,88 - 0,458=0, 192 кг/с.
При расчёте деаэратора получено Dд=1,383 кг/с.
Ошибка расчёта составляет 86,1%. Допустимое расхождение 3%. Следовательно
необходимо провести второй цикл приближений.
Уточнённый расчёт РОУ.
Расход редуцированного пара:
Dред= Dд+ Dсв+ Dб=1,383+0,458+3,88=5,721
кг/с.1=Dред - W1
(
1=Dред
- W1=5,721-0,167=5,554 кг/с
Общий расход свежего пара:
D0= D1+ DТ=5,554+6,98=12,534 кг/с
Уточнённый расход тепловой схемы.
. Расчёт расширителя непрерывной продувки:
кг/с;
кг/с;
кг/с.
. Расчёт расхода химически очищенной воды:
кг/с;
Wхво=W2+ Wp+DYT+ WТС+Dвып=6,98+0,416+0,626+0,81+0,039=8,871кг/с;
Wсв=К∙Wхво=1,2∙8,871=10,645 кг/с.
. Расчёт пароводяного подогревателя сырой воды:
кг/с.
. Суммарный расход деаэрируемой воды:
кг/с;
Dвып=0,003∙W∑=0,003∙13, 199=0,039
кг/с;
. Расчёт деаэратора:
Dд=Wд+ Dвып-Wхво-Dсв
- Dб - Dр= Wд+0,039-8,871-0,458-3,88-0,085=Wд
- 13,255;
(Wд-13,255) ∙2681+8,871∙125,7+0,458∙356,2+3,88∙314,25+0,085∙2590,8=
=Wд∙432,84+0,039∙2681;
Wд∙2248,16=32923,4817;
Wд=14,644
кг/с; Dд=14,644-13,255=1,389 кг/с.
Проверка математического баланса линии дедуцированного пара.
Имеем:
Dд=
Dред - Dcв - Dб = 5,721-0,458-3,88=1,383
кг/с.
Из расчёта деаэратора Dд=1,389 кг/с. Расхождение
составляет 0,4%, дальнейших уточнений не требуется.
Определение полной нагрузки на котельную. Полная нагрузка
определяется по формуле:
Dcyh= D1+ DТ +DYT = 5,554+6,98+0,626=13,16 кг/с.
В то же время:
Dcyh=Wд-W1-WТС-Wпр=14,644-0,167-0,81-0,501=13,166 кг/с.
4.
Составление теплового баланса котельной
Здесь: Wпв=Wд-W1-Wтс=14,644-0,167-0,81=13,667
кг/с
Расход теплоты с паром на технологические нужды с учетом возврата
конденсата:
Процент расхода теплоты на технологические нужды:
Расход теплоты в теплосеть с учетом потерь воды в теплосети:
Аналогично
Полезно расходуемый процент теплоты (КПД схемы):
51,95+24,91=76,86%
Суммарные потери теплоты:
∑=100-ηсх=100-76,86=23,14%
Основные составляющие потерь теплоты:
. Потери от утечек свежего пара
. Потери в окружающую среду в бойлере
,
1, 195%
. Потери с водой при производстве химводоочистки:
0,59%
. Потери теплоты со сбрасыванием в барботер продувочной водой
(после пароводяного подогревателя)
. Потери в окружающую среду в подогревателе сырой воды:
0,14%
. Потери выпаром:
. Потери в окружающую среду в пароводяном подогревателе:
Итого имеем
Незначительное расхождение вызвано погрешностью расчетов. При
выполнении курсовой работы допустимо расхождение, не превышающее 1 %,
следовательно, малые потери учитывать нецелесообразно.
5. Выбор
типа, размера и количества котлоагрегатов
Подбирая количество устанавливаемых котлоагрегатов, условно
принимаем, что максимальная нагрузка котельной соответствует суммарной
производительности и руководствуемся следующими соображениями:
) недопустимо устанавливать один котлоагрегат, а общее их
число не должно превышать 4-5;
) устанавливаемые котлоагрегаты должны иметь одинаковую
производительность.
Выбираем котёл КЕ-10-14 с паропроизводительностью 2,78 кг/с.
Определим количество котлов, которые необходимо установить
для покрытия всей нагрузки:
где Dсум. - общая паропроизводительность котельной;к
- паропроизводительность одного котла.
котлов.
Перегруз котла составляет:
6. Расчет
теоретических и действительных объемов продуктов сгорания
Котлоагрегат работает на буром угле следующего состава:
Таблица 6.1 - Элементарный состав топлива
|
Вид топлива
|
Рабочая масса
топлива
|
Низшая теплота
сгорания Qнр МДж/кг
|
|
Состав %
|
|
|
Wр
|
Aр
|
Sкр
|
Sорр
|
Cр
|
Hр
|
Nр
|
Oр
|
|
|
Челябинский
бурый уголь
|
17,0
|
24,9
|
0,7
|
0,5
|
41,8
|
3,0
|
1,0
|
11,1
|
15,8
|
Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания
1 кг топлива:
V
=0,089. (С
+0,376. (S
+S
)) +0,265. H-0,033. О=
=0,089. (41,8+0,376. (0,5+0,7)) +0,265.3-0,033.11,1=4,189
м
/кг.
Объем трехатомных газов:
=0,0186. (С+0,375.
(S+ S
)) =0,0186.
(41,8+0,375. (0,7+0,5) =0,785 м/кг.
Объем азота:
=0,79. V+0,008.
N=0,79.4,189+0,008.1=3,389 м/кг.
Объем водяных паров:
=0,111. Н+0,0124. W+0,0161. V
=0,111.3+0,0124.17+0,0161.4,189=
=0,611 м/кг.
Теоретически полный объем продуктов сгорания:
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры задан: αт=1,3. Величина присосов воздуха в газоходе экономайзера Δαэ=0,10.
Далее расчет производится для двух вариантов. Коэффициент избытка
воздуха уходящих газов:
=
+
=1,3+0,1=1,4;
=
=1,3
Действительный объем водяных паров:
Действительный объем продуктов сгорания:
7.
Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха
С установкой экономайзера.
Температура уходящих газов tух2 = 160°C.
=279,8 кДж/м3; 
=208 кДж/м3;
=243,4 кДж/м3; 
=213 кДж/м3,
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при
температуре tух2
Без установки экономайзера. Температура уходящих газов tух1
= 320°C.
=602,6кДж/м3; 
= 419 кДж/м3; 
=495,8 кДж/м3;
= 430,8 кДж/м3, 
Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при
температуре tух1
8. Тепловой
баланс котельного агрегата
Тепловой баланс составляется для определения КПД
котлоагрегата и расхода топлива при установившемся тепловом состоянии
котлоагрегата.
Уравнение теплового баланса:
рр=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6,
кДж/кг.
Примем Qpp=Qнр,
кДж/кг. Приняв располагаемое тепло за 100%, можно записать в виде:
% -q1+q2+q3+q4+q5+q6-q1+∑qпот
Если известны потери тепла в котлоагрегате, его коэффициент
полезного действия брутто определяется из выражения:
Потери тепла с уходящими газами определяются по формуле:
Схв=1,3 кДж/м3
- удельная
ёмкость 1 м3воздуха в интервале температур 0 - 100 
В связи с тем, что объёмы продуктов сгорания рассчитываются
препложении полного сгораниия топлива, в уравнение введена поправка на величину
q4 - механической неполноты сгорания: q3=0,5%; q4=7%.
Для бурого угля: Qнр=15,8 МДж/кг. tхв=29.
хвo=Vв.
оtхв. Схв=4,189.29. 
1,3=157,9253 кДж/кг
С экономайзером.
Потери теплоты с уходящими газами:
Из таблицы 8.2 для выбранного в результате расчета тепловой схемы
котельной котлоагрегата имеем: q5c=1,7 %
Из расчета тепловой схемы имеем:
ка=2,78/с,
i/1=826 кДж/кг, i/2=432,84 кДж/кг,
dпр=4%, x1=2748,78 кДж/кг
Расход топлива, подаваемого в топку:
Расход полностью сгоревшего в топке топлива:
Без экономайзера.
Потери теплоты с уходящими газами
Из таблицы 8.2 q5б=0,9 %
Расход топлива, подаваемого в топку в данном варианте, изменится
только за счет изменения,
поэтому
Расчетный расход топлива
9.
Определение годового расхода топлива
Годовой расход пара, вырабатываемого одним котельным
агрегатом
(Dка =2,78 кг/с): 
Приращение энтальпии рабочего тела в котлоагрегате
Годовой расход теплоты:
Годовой расход топлива для двух вариантов:
10. Тепловой
и конструкционный расчет водного экономайзера
Водяной экономайзер представляет собой поверхностный
теплообменник и служит для подогрева питательной воды перед подачей ее в
барабан котла за счет теплоты уходящих газов. При этом снижаются потери теплоты
с уходящими газами, но в то же время несколько увеличиваются потери теплоты в
окружающую среду и подсосы воздуха в газоходе. Присосы воздуха в газоходе не
только снижают показатель, но и вызывают значительное повышение расхода
электроэнергии на собственные нужды (привод дымососа). Тепловой расчет:
Исходными данными для расчета водяного экономайзера является:
температура воды перед экономайзером
;
температура газов перед экономайзером 
температура газов после экономайзера
;
Расчетом определяются:
температура воды на выходе из экономайзера 
, 
.
поверхность нагрева экономайзера 
, м2.
Тепловосприятие экономайзера определяется из уравнения теплового
баланса:
где 
- коэффициент сохранения тепла.
Определяем энтальпию воды, выходящей из экономайзера:
Температуру воды после экономайзера определяем по соответствующей
энтальпии воды 
:
Определим поверхность нагрева водяного экономайзера:
где
- коэффициент теплоотдачи в экономайзере, 
;
- температурный напор, .
Температурный напор в экономайзере:
,
где 
- разность температур теплообменивающихся
сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, ;
- разность температур теплообменивающихся сред на том конце
поверхности нагрева, где она наименьшая, .
Температурный напор:
Подставим значения в формулу для определения площади поверхности
экономайзера:
так как 
, то экономайзер некипящий.
Конструктивный расчет
Выбираем стальной гладкотрубный экономайзер.
Стальные гладкотрубные экономайзеры выполняют в виде
горизонтальных змеевиков из бесшовных труб с наружным диаметром 28, 30, 32, 38
мм и толщиной стенок 3-3,5 мм.
Основные величины, которыми мы будем пользоваться при разработке
конструкции стального экономайзера, примем равными:
наружный диаметр труб 
;
расположение труб в пучке - шахматное;
относительный шаг труб поперек хода газов 
;
относительный шаг труб по ходу газов 
;
Предварительно выбрав размеры горизонтального сечения
экономайзера, увязываем их с размерами сечения газохода парогенератора. Ширина
конвективного газохода для всех парогенераторов КЕ равна 
, а ширина для выбранного нами
парогенератора КЕ-10 равна 
. Приняв с учетом вышеприведенных рекомендаций относительные шаги
труб поперек движения газов 
и походу движения 
, радиус изгиба труб 
, произведем расстановку труб экономайзера.
Расположение труб экономайзера
Согласно выбранным размерам определим площадь сечения для прохода
газов:
где 
- количество труб в горизонтальном ряду,
шт.
При шахматном расположении количество труб 
Найдем скорость дымовых газов:
где
- средняя температура уходящих газов:
Значение скорости газов не выходит за допустимые пределы (
м/с), следовательно, корректировка не
требуется.
Скорость движения воды в трубах:
, м/с
где 
- количество воды, проходящей через
экономайзер котлоагрегата.
- удельный объем воды (
);
- внутренний диаметр трубы (
);
- общее количество параллельно включенных труб по воде.
Количество петель в одном змеевике:
где
l - длина
одной петли, 
;- количество змеевиков, установленных в
газоходе, шт. 
при двухходовом экономайзере
Расчетная высота экономайзера:
Схема двухступенчатого экономайзера
11. Расчёт и
подбор вспомогательного оборудования котельной
К вспомогательному оборудованию относят конденсатные и
питательные баки, конденсатные и питательные насосы, оборудование
водоподготовки. Они обеспечивают бесперебойное снабжение котельных агрегатов
водой.
Для паровых котлов с избыточным давлением пара свыше 68,7 кПа
устанавливают конденсатные и питательные баки. Конденсат насосами перекачивают
из конденсатных в питательные баки, расположенные на высоте 3.5 м от пола. В
эти баки подается также химочищенная вода для восполнения потерь конденсата.
Роль питательного бака может выполнять резервуар термического деаэратора, объем
которого должен быть равен 2/3 Vп. б. Вместимость
конденсатных баков, м3, подсчитывают по формуле:
(11.1)
где p - доля возвращаемого конденсата (принимают p =
0,7).
Mпв
- расход питательной воды при расчетной нагрузке котельной, кг/с.
Mпв=D0+0,1D0=12,534+0.1*12,534=13,7874 кг/с (11.2)
Vкб=3,6*13,7874*0,7=34,74
м3
Мощность, кВт, потребляемая центробежным насосом с
электроприводом, определяется по формуле:
, (11.3)
где Gн - подача насоса, м3/ч;
Pн
- напор, создаваемый насосом, кПа;
hн
- КПД насоса.
В качестве питательных насосов устанавливают два центробежных
насоса с электроприводом (рабочий и резервный). Подача каждого насоса должна
быть не менее 110 % суммарной максимальной паропроизводительности всех котлов.
Напор, кПа, создаваемый питательным насосом, ориентировочно может
быть подсчитан по формуле
(11.4)
где Pк - избыточное давление в котле, кПа.
Gпн=1,1*3Dка=1,1*3*46,33=152,9т/ч
(11.5)
Р= (152,9*1500) / (3600*0,85) =74,95 кПа
Выбираем насос НКу-150 с электродвигателем AИР180М2УЗ
Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях в
отопительно-производственной котельной устанавливают два сетевых насоса с
электроприводом (один резервный). Подача сетевого насоса, м3/ч,
равна часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали Gп,
рассчитанному по выражению
сн=3,6*Фр/
(4, 19* (tп-t0) *с0), (11.6)
где tп и t0 - температуры прямой и обратной
сетевой воды.
сн=
(3,6*8921842,1) / (4, 19* (89-44) *977,8) =174 т/ч
Напор, развиваемый сетевым насосом, зависит от общего
сопротивления тепловой сети. Ориентировочно принимают Pс. н
= 200.400 кПа.
Р= (381*310) / (3600*0,85) =38,6 кПа
Насос НКу-250 с двигателем АИР200L2 с Pдвиг = 45 кВт.
Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых
сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняет
утечки воды. Подачу подпиточного насоса, м3/ч, принимают равным:
пп=
(3,6* (Фгв+Фтнв) / (4, 19* (tп-t0)
*с0)) +0,03Gп, (11.7)
где Фгв-тепловая нагрузка на ГВС;
Фтнв-тепловая нагрузка на технологические нужды.
пп=
(3,6* (6763211,82+286061,5) / (4, 19* (89-44) *977,8)) +0,03*381=149,07 т/ч
Напор, развиваемый подпиточными насосами - Pпп =
200.600 кПа.
В котельной должно быть не менее двух подпиточных насосов, из
которых один резервный. Устанавливают их перед сетевыми насосами, подавая в
систему химически очищенную воду из деаэраторов или баков-аккумуляторов
подпиточной воды.
Р= (149,07*400) / (3600*0,85) =19,5 кПа
Насос Кс-20-50/2 с двигателем АИР112М2У3 с Рдвиг=7,5
кВт.
Расчет водоподготовки.
Необходимость подготовки питательной воды обусловлена наличием в
природной воде различных примесей. Растворенные в воде соли кальция и магния
определяют жесткость воды. При кипении эти соли образуют на стенках котлов
плотный осадок - накипь, ухудшающий теплопередачу от котельных газов к воде.
Величину жесткости измеряют в миллиграм-эквивалентах на 1 кг воды
(мг×экв/кг), что соответствует 28 мг окиси
кальция или 21 мг окиси магния.
С целью умягчения воды в производственно-отопительных котельных
получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионитовых
фильтрах. Объем катионита, м3, требующийся для фильтров, находят по
формуле:
(11.8)
где Gvp - расчетный расход исходной воды, м3/ч;
t - период между регенерациями катионита
(принимают равным 8.24 ч); Hо=7,6 - общая жесткость исходной
воды, г×экв/м3; E - обменная
способность катионита, г×экв/м3,
(для сульфоугля E = 280.350 г×экв/м3). Расчетный расход исходной воды:
(11.9)
где 4,5 - расход воды на регенерацию 1 м3 катионита, м3;
Gvи - расход исходной воды, м3/ч. Gvи
равен количеству воды подаваемой подпиточным насосом Gvи
= Gпп.
vp=149,07+
(4,5*149,07*7,6/290) =166,6 м3/чкат=166,6*12*7,6/290=52,39
м3/ч
Расчетная площадь поперечного сечения фильтра:
, (11.10)
По таблице подбирают фильтры с площадью поперечного сечения F,
близкой к расчетной Fр (с запасом в сторону увеличения).
Дополнительно к выбранному количеству фильтров устанавливают один резервный.
Диаметр 1500 мм, высота слоя катиона 2 м, площадь 1,72 м2.
Определяем фактический межрегенерационный период t, ч, и число регенераций каждого фильтра в сутки nр:
(11.11)
(11.12)
где F - площадь поперечного сечения выбранного фильтра, м2;
1,5 - продолжительность процесса регенерации, ч.
Число регенераций в сутки по всем фильтрам:
. (11.13)
Для регенерации натрий-катионовых фильтров используют раствор
поваренной соли NaCl (6.8%). Расход соли, кг, на одну регенерацию фильтра
определяют по формуле:
(11.14)
где a - удельный расход поваренной соли, равный 200 г/ (г×экв).
Суточный расход соли по всем фильтрам:
(11.15)
В крупных котельных поваренная соль хранится в железобетонных
резервуарах в виде крепкого раствора (26%), который насосом подается в фильтр
раствора соли, а затем в бак для разбавления водой до требуемой концентрации.
В котельных малой мощности, если месячный расход соли менее 3 т,
ее хранят в сухом виде, а для получения необходимого раствора используют
солерастворители.
Стандартные солерастворители подбирают следующим образом.
Определяют объем соли, м3, на одну регенерацию:
. (11.16)
Тогда при высоте загрузки соли h = 0,6 м диаметр солерастворителя,
м:
(11.17)
По таблице выбирают солерастворитель, диаметр которого близок к
расчетному.
Диаметр 600 мм, высота кварца 0,5м, объем для соли 0,4 м3.
В природной воде присутствуют растворенные газы - углекислота и
кислород, приводящие к коррозии трубопроводов. Для уменьшения содержания газов
применяют дегазацию (деаэрацию) питательной воды.
В паровых котельных применяют деаэраторы атмосферного типа. В них
греющий пар под давлением близким к атмосферному (0,11.0,12 МПа), нагревает
обрабатываемую воду до кипения (102.104 оС). Выделяемые из воды газы
вместе с остатками несконденсировавшегося пара (выпар) выходят из деаэрационной
колонки, а деаэрированная вода собирается в баке установки.
Подбирают деаэраторы по их производительности (табл. В.16).
Для данного случая подходит деаэратор ДСА-50
12.
Компоновка котельной
Компоновка предусматривает правильное размещение котельных
агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной. Выбираю
котельную закрытой, т.к. расчётная наружная температура для отопления tн<-30
0С (равна - 320С). Оборудование котельной компонуют таким образом, чтобы здание
ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая
стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В котельной
предусматриваю два выхода, находящихся в противоположных сторонах помещения, с
дверьми, открывающимися наружу. Расстояние от фронта котлов до противоположной
стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Перед
фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы, насосы и
тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не
менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют
равным не менее 1 м. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями
конструкций покрытия здания должен быть не менее 2 м.
13.
Заключение
Техническое состояние источников теплоснабжения, тепловых
сетей и других объектов коммунальной теплоэнергетики на сегодняшний день не
отвечает современным требованиям. Необходима техническая реконструкция и
модернизация всей системы теплоснабжения и внедрение нового энергоэффективного
и экологически чистого теплоэнергетического оборудования.
Работа котельных установок должна быть надежной, экономичной
и безопасной для обслуживающего персонала. Для выполнения этих требований
котельные установки эксплуатируются в соответствии с правилами устройства и
безопасной эксплуатации паровых котлов и рабочими инструкциями, составленными
на основе правил Госгортехнадзора с учетом местных условий и особенностей
оборудования.
Котел должен быть оборудован необходимым количеством
контрольно-измерительных приборов, автоматической системой регулирования
важнейших параметров котла, защитными устройствами, блокировкой и
сигнализацией.
Режимы работы котла должны соответствовать режимной карте, в
которой указываются рекомендуемые технологические и экономические показатели
его работы: параметры пара и питательной воды, температура и разрежение по
газовому тракту, коэффициент избытка воздуха и т.п.
Большинство современных котельных установок полностью
автоматизированы. При нарушении нормальной работы котла
вследствие неисправностей, которые могут привести к аварии, он должен быть
немедленно остановлен.
Капитальный ремонт котлов производится через каждые два-три
года. Котел периодически подвергается техническому освидетельствованию по трем
видам:
наружный осмотр (не реже одного раза в год);
внутренний осмотр (не реже одного раза в четыре года);
гидравлическое испытание (не реже одного раза в восемь лет).
14.
Литература
. Т 24 Проектирование производственно-отопительной котельной
населенного пункта: Метод. пособие. /сост.е.В. Дресвянникова. Ижевск: ФГБОУ ВПО
ИжГСХА, 2012 - 77 с.;
2. Электродвигатели АИР - технические характеристики [электронный
ресурс] - режим доступа: <http://electronpo.ru/production>
. Технические характеристики электродвигателей АИР [электронный
ресурс] - режим доступа: <http://www.sti-ug.ru/elektrodvigateli/tekhnicheskie-kharakteristiki-elektrodvigatelej-air.html>
. Экономайзеры паровых котлов [электронный ресурс] - режим
доступа: http://ru. science. wikia.com/wiki/Экономайзеры_паровых_котлов
<http://ru.science.wikia.com/wiki/Экономайзеры_паровых_котлов>
. Компоновка и разрез котельной [электронный ресурс] - режим
доступа:
<http://techliter.ru/load/chertezhi/planirovki_proizvodstvennykh_linij_uchastkov_cekhov/komponovka_i_razrez_kotelnoj_chertezh/99-1-0-2291>
. Здания котельных. Компоновка оборудования [электронный ресурс] -
режим доступа: http://www.vemiru.ru/index. php? r=19&sid=805
<http://www.vemiru.ru/index.php?r=19&sid=805>
. Инженерное оборудование зданий и сооружений [электронный ресурс]
- режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-144-2/58. htm
<http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-144-2/58.htm>