Теплогенерирующие установки

Примечание	от автора: приведен расчет котельной установки и оборудования
	Загрузить архив:
	Файл: ref-17501.zip (442kb [zip], Скачиваний: 75) скачать

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

кафедра "Промышленная теплоэнергетика"

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

преподаватель:                                                             Филиповский Н.Ф.

студент:                                                                         С.П.

1851929

группа: ТГВ-4

Екатеринбург

2002

Содержание

Принципиальная схема котельной.............................................................................................. 1

Исходные данные.......................................................................................................................... 2

1. Тепловой расчет котельной...................................................................................................... 3

Тепловой расчет подогревателя сетевой воды .......................................................................... 5

Тепловой расчет охладителя конденсата ................................................................................... 6

Расчет сепаратора непрерывной продувки................................................................................ 7

Расчет теплообменника продувочной воды............................................................................... 8

Расчет подогревателя сырой воды............................................................................................... 9

Расчет конденсатного бака......................................................................................................... 10

Расчет барботажного бака.......................................................................................................... 10

Расчет теплообменника питательной воды.............................................................................. 11

Расчет деаэратора........................................................................................................................ 12

Расчет производительности котельной..................................................................................... 12

2. Расчет химводоподготовки.................................................................................................... 13

2.1. Выбор схемы приготовления воды.................................................................................... 13

2.2. Расчет оборудования водоподготовительной установки................................................ 15

3. Расчет и выбор насосов.......................................................................................................... 16

4. Аэродинамический расчет котельной................................................................................... 18

4.1. Расчет газового тракта (расчет тяги).................................................................................. 18

4.2. Расчет самотяги дымовой трубы........................................................................................ 19

4.3. Расчет дымососов и дутьевых вентиляторов.................................................................... 20

Список литературы..................................................................................................................... 21

Исходные данные

Наименование величин	Обоз н.	Ед изм.	Знач.	Примечание
Вариант			11
Тип котла			КЕ-6,5
Производительность котла	Дн	т/ч	6,5	= 1,8 кг/с
Отопительная нагрузка	Qт	Гкал/ч	10,6	= 12,3 МВт
Расход пара на производство	Дп	т/ч	10,6	=2,94 кг/с
Возврат конденсата с производства	Gк.п	% от Дп	49	= 1,44 кг/с
Температура конденсата с пр-ва	tк.п	оС	49
Температура питательной воды	tпв	оС	100	По расчету котла
Температура прямой сетевой воды	tт1	°C	95
Температура обратной сетевой воды	tт2	°C	70
Температура сырой воды на входе в котельную	tхв	°C	5	Принимается
Температура сырой воды перед химводоочисткой	tсв	°C	30	Принимается
Температура продувочной воды после теплообменника продувочной воды	t	°C	40	Принимается
Температура конденсата от блока подогревателей сетевой воды	tкт	°C	80	Принимается
Энтальпия конденсата от блока подогревателей сетевой воды	iкт	КДж/кг	335
Температура деаэрированной воды после деаэратора	tдв	°C	110
Параметры пара, вырабатываемого котлами (до редукционной установки)
Давление	P1	МПа	1,4	Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 1,4 МПа
Температура	t1	°C	194
Удельный объем пара	V1	м3/кг	0,14
Удельный объем воды	V2	м3/кг	1,15•10-3
Энтальпия пара	i1	КДж/кг	2788,4
Энтальпия воды	i1'	кДж/кг	830
Параметры пара после редукционной установки:
Давление	P2	МПа	0,7	Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 0,7 МПа
Температура	t2	°C	164,2
Удельный объем пара	V1	м3/кг	0,28
Удельный объем воды	V2	м3/кг	1,11•10-3
Энтальпия пара	i2"	КДж/кг	2763
Энтальпия воды	i2'	КДж/кг	694
Параметры пара, образующегося в сепараторе непрерывной продукции:
Давление	P3	МПа	0,17	Из таблиц насы-щенного пара и воды при давлении 0,17 Мпа
Температура	t3	°C	104,8
Удельный объем пара	V1	м3/кг	1,45
Удельный объем воды	V2	м3/кг	1,05•10-3
Энтальпия пара	i3	КДж/кг	2700
Энтальпия воды	i3'		439,4

1. 2. Экономайзер 3. Распределительная гребенка 4. Редукционное устройство 5. Сетевой насос 6. Подогреватель сетевой воды 7. Охладитель конденсата 8. Конденсатный бак 9. Конденсатный насос 10.          Деаэратор 11.          Теплообменник питательной воды 12.          Паровые питательные насосы 13.          Электирческие питательные насосы 14.          Сепаратор непрерывной продувки 15.          Подогреватель сырой воды № 2 16.          Подогреватель сырой воды № 1 17.          Химводоочистка 18.          Барботажный бак 19.          Канализация 20           Насосы сырой воды 21           Подпиточные насосы

1. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ

Для расчета принимается тепловая схема отопительно-производственной котельной с паровыми котлами КЕ-6,5 для закрытой системы теплоснабжения. Принципиальная тепловая схема характеризует сущность основного технологического процесса преобразования энергии и использования в установке теплоты рабочего тела. Она представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке.

Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:

- определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды, и распределением этих нагрузок между водогрейной и паровой частями котельной для обоснования выбора основного оборудования;

- определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры.

Наименование величин	Обоз.	Ед. изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Расчетный расход сетевой воды	Gсет	кг/с	Qт     . (tт1-tт2) • C	12,33 • 103     . (95 – 70) • 4,19	117,7
Скорость воды в трубопроводах	Vв	м/с	принимается		1,5
Диаметр трубопровода сетевой воды	dyсет	мм			300 (316)
Скорость пара в паропроводах	Vп	м/с	принимается		30
Диаметр паропровода на производство	dyпр	мм			125 (132)
КПД теплообменника (сетевой воды)	h1		принимается		0,98
Расход пара на подогреватели сетевой воды	Дт	кг/с	Qт        . (i2" - iкт) • h1	12,33 • 103     . (2763-335) •0,98	5,18
Диаметр паропровода к теплообменникам сетевой воды до РУ	dyт	мм			200 (175)
Диаметр паропровода к теплообменникам сетевой воды после РУ	dyт	мм			250 (248)
Паровая нагрузка на котельную за вычетом расходов пара на деаэрацию, подогрев сырой воды, внутрикотельные потери	Дк'	кг/с	(Дт + Дп) • 1,1	(5,18 + 2,94 ) • 1,1	8,95
Число котлов	n	щт.	Дк' / Дн	8,95 / 1,8	5
Производительность котельной фактическая	Дк	кг/с	Дн • n	1,8 • 5	9
Диаметр магистрального паропровода от котлов	dyк	мм			250 (231)
Диаметр трубопровода питательной воды	dyпс	мм			100 (87)
Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети	Gут	кг/с	1,5 % от Gсет	0,015 • 117,7	1,76
Диаметр трубопровода подпитки сетевой воды	dyпс	мм			40 (38)
Количество подпиточной воды для производства	Gподп.п	кг/с	Дп – Gкп	2,94 – 1,44	1,5
Диаметр трубопровода конденсата с производства	dyкп	мм			32 (35)
Внутрикотельные потери пара	Дпот	кг/с	1% от Дк	0,01 • 9	0,09
Расход пара на собственные нужды	Дсн	кг/с	1% от Дк	0,01 • 9	0,09
Диаметр паропровода на собственные нужды	dyсн	мм			25 (23)
Коэффициент собственных нужд химводоочистки	Ксн.хво		принимается из  расчета ХВО		1,1
Общее количество подпиточной воды, поступающее на ХВО	Gхво	кг/с	(Gут + Gпод.пр. + Дсн + Дпот) • Ксн.хво	3,78
(1,76 + 1,5 + 0,09 + 0,09 + 0,09 ) • 1,1
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее на ХВО	dyхво	мм			65 (57)

Расчет пароводяного подогревателя сетевой воды (поз.6)
tт2’ = 73,7 оС Gсет = 117,7 кг/с tт2 = 70 оС Gсет = 117,7 кг/с tт1 = 95 оС tкт’ = 164оС Gкт = 5,18 кг/с tкт = 80оС Дт = 5,18 кг/с t1 = 196 оС
Наименование величин	Обоз.	Ед. изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество теплоты расходуемое в подогревателе сетевой воды	Q1	кВт	Дт • (i1"-i2') • h1	5,18 • (2788-694) • 0,98	10,5•103
Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса):	tт2'	°C	tт1 –      Q1    .          с• Gсет	95 –       10500        . 4,19 • 117,7	73,7
Средний температурный напор	Dtб Dtм Dtб/Dtм Dt	оС	t2 – tт2' t2' – tт1 (Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)	196-73,7 164,2-95 122,3/69,2 (112,3-69,2)/2,3•ln(122,3/69,2)	122,3 69,2 1,76>1,7 40,5
Коэффициент теплопередачи теплообменника	k		принимается		3000
Коэффициент загрязнения поверхностей теплообмена	b		принимается		0,85
Поверхность нагрева пароводяного подогревателя	H	м2	Q1       . k • Dt • b	10,5 • 106      . 3000 • 40,5 • 0,85	101,6
К установке принимаем 2 подогревателя	H	м2	H/2	101,6 / 2	50,8
Принимаем горизонтальный пароводяной подогреватель типа ТКЗ № 5 H=66,0 м2, S=0,436 м2, G=400 т/ч, l1=3150 мм, l2=3150 мм, H=1170 мм, D=630 мм, M=800 мм

Расчет водоводяного охладителя конденсата (поз.7)
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество теплоты расходуемое в подогревателе сетевой воды	Q2	кВт	Дт • (i2'-iкт) • h	5,18 • (694-335) • 0,98	1,8•103
Средний температурный напор	Dtб Dtм Dtб/Dtм Dt	оС	t2 - t2' tкт - tт2 (Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)	164,2-73,7 80-70 90,5/10 (90,5-10)/2,3•ln(90,5/10)	90,5 10 9,05>1,7 15,9
Поверхность нагрева охладителя конденсата	H	м2	Q2       . k • Dt • b	1800 • 103    . 3000 • 15,9 • 0,85	44,9
К установке принимаем 2 подогревателя	H	м2	H/2	44,9 / 2	22,45
Диаметр трубопровода конденсата	dyкт	мм			65 (66)
Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-250 H=22,8 м2, S=0,0186 м2, G=250 т/ч, L=4930 мм, H=550 мм, D=273 мм

Расчет Сепаратора непрерывной продувки (поз.14)
G’пр = 0,74 кг/с t2 = 104,8 оС Gпр = 0,9 кг/с t1 = 196 оС Д’пр = 0,154 кг/с t2 = 104,8оС
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Величина непрерывной продувки	р		Предварительно принимается из расчета химводоочистки		0,1
Количество продувочной воды, поступающей в сепаратор непрерывной продувки	Gпр	кг/с	Дк • р	9 • 0,1	0,9
Диаметр трубопровода продувочной воды	dyпр	мм			32 (29)
Степень сухости пара	х		Принимается		0,97
Теплота парообразования	r	кДж/кг			2244
Коэффициент теплопотерь через трубы и расширитель в сепараторе	h2		Принимается		0,98
Количество пара получаемого в сепараторе	d	кг/кг	( i1' • h2 – i3' )      ( x • r )	( 830 • 0,98 – 439,4 )     (0,97 • 2244)	0,172
Количество пара на выходе из сепаратора	Д'пр	кг/с	d • Gпр	0,172 • 0,895	0,154
Диаметр паропровода на собственные нужды	dyпр1	мм			100 (97)
Количество продувочной воды, на выходе из сепаратора	G'пр	кг/с	Gпр- Д'пр	0,895 – 0,154	0,74
Диаметр трубопровода продувочной воды из сепаратора	dyпр2	мм			25 (27)
Удельный объем пара	v	м3/кг			1,45
Допускаемое напряжение парового объема	R	м3/м3•ч	принимается		1000
Объем расширителя непрерывной продувки	Vп	м3	Д'пр • v / R	504 • 1,45 / 800	0,73
Полный объем расширителя непрерывной продувки	Vp	м3	Vп • 100 / 70	0,73 • 100 / 70	1,04
Расчет теплообменника продувочной воды (поз.15)
G’пр = 0,74 кг/с t2 = 104,8оС Gхво = 3,78 кг/с tсв = 5оС G’пр = 0,74 кг/с tпр.б = 40оС Gхво = 3,78 кг/с tсв‘= 17,7 оС
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество теплоты расходуемое в подогревателе сетевой воды	Q3	кВт	G'пр • (i3'-iпр.б) • h1	0,74 • (439,4-167,7) • 0,98	197
Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса):	tсв'	°C	tсв +      Q3         .          с• Gхво	5 +       197             . 4,19 • 3,78	17,7
Средний температурный напор	Dtб Dtм Dtб/Dtм Dt	оС	t3 – tсв' tпр.б – tсв (Dtб-Dtм)/2,3•ln(Dtб/Dtм)	104,8-17,7 40-5 87,1/35 (87,1-35)/2,3•ln(87,1/35)	87,1 35 2,48>1,7 24,9
Поверхность нагрева теплообменника	H	м2	Qсв       . k • Dt • b	197 • 103          . 3000 • 24,9 • 0,85	3,1
Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-100 H=3,58 м2, S=0,0029 м2, G=45 т/ч, L=4580 мм, H=300 мм, D=114 мм

Расчет подогревателя сырой воды (поз.16)
Gср = 0,09 кг/с t2 = 164оС Дср = 0,09 кг/с t1 = 196оС Gхво = 3,78 кг/с tсв‘= 17,7 оС Gхво = 3,78 кг/с tхво = 30оС
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество теплоты расходуемое в подогревателе сетевой воды	Q4	кВт	Gхво • (tхво-tcв') • с	3,78 • (30-17,7) • 4,19	195
Расход пара на подогреватель сырой воды	Дср	кг/с	Q4        . (i1" – i2') • h1	195     . (2788-694) •0,98	0,09
Диаметр паропровода на собственные нужды	dyср1	мм			25 (23)
Диаметр трубопровода продувочной воды из сепаратора	dyср2	мм			10 (9)
Температура сетевой воды между теплообменниками (из теплового баланса):	tсв'	°C	tсв +      Q3         .          с• Gхво • h1	5 +       195             . 4,19 • 3,78• 0,98	17,7
Средний температурный напор	Dtб Dtм Dtб/Dtм Dt	оС	t3 – tсв' tпр.б – tсв (Dtб-Dtм)/2	196-17,7 164-30 176,3/134 (176,3+134)/2	176,3 134 1,3<1,7 155
Поверхность нагрева теплообменника	H	м2	Qсв       . k • Dt • b	195 • 103          . 3000 • 155 • 0,85	0,49
Принимаем горизонтальный пароводяной подогреватель типа ТКЗ № 1 H=3,97 м2, S=0,0032 м2, G=25 т/ч, l1=1355 мм, l2=660 мм, H=760 мм, D=273 мм, M=500 мм

Расчет конденсатного бака (поз.8)
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Общее количество конденсата	Gк	кг/с	Gкп + Gкт + Gср	1,44 + 5,18 + 0,09	6,71
Диаметр трубопровода из конденсатного бака	dyк	мм			80 (75)
Средневзвешенная температура конденсата в баке	tк	°C	( Gп • tкп + Gт • tкт + Gср • t2)           (Gпр + Gт + Gср)	74,6
(5,18 • 80 + 1,44 • 49 + 0,09•164 )         5,194 + 18,65 + 0,09
Объем конденсатного бака (на 20 мин.)	Vк	м3	Gк • vв • 20 мин. • 60 сек.	6,71 • 0,001 • 20 • 60	8,05
Расчет барботажного бака (поз.18)
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество сырой воды для разбавления продувочной воды	Gхво”	кг/с	G'пр • (t”пр.б. + tкл)         tкл – tсв	0,74 • (40 + 10)        10 - 5	7,4
Диаметр трубопровода сырой воды в барботажный бак	dy	мм			80 (79)
Объем конденсатного бака (на 20 мин.)	Vк	м3	(G’пр+ Gк )• vв • 20 мин. • 60 сек.	(0,74+7,6) • 0,001 • 20 • 60	10

Расчет теплообменника питательной воды (поз.11)
Gда = 10,76 кг/с tпв = 100оС Gда = 10,76 кг/с tда = 104,8оС Gхво = 3,78 кг/с tхво = 30оС Gхво = 3,78 кг/с tхво‘= 45оС
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
Количество умягченной воды, поступающей в деаэратор	G'хво	кг/с	Gхво / Ксн.хво	3,78 / 1,1	3,44
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее на ХВО	dyхво'	мм			50 (54)
Количество воды, поступающей из деаэратор	Gда	кг/с	Gпв + Gут	9 + 1,76	10,76
Диаметр трубопровода подпиточной воды, поступающее на ХВО	dyда'	мм			100 (95)
Количество теплоты расходуемое в теплообменнике питательной воды	Q5	кВт	Gда • (tда –tпв) • c	10,76• (105-100) • 4,19	212
Температура воды идущей в деаэратор	tхво	оС	Qпа            - tsд G'хво • с • h1	212                 + 30 3,44 • 4,19 • 0,98	45
Средний температурный напор	Dtб Dtм Dtб/Dtм Dt	оС	tпв – tхво tда – t’хво (Dtб-Dtм)/2	100-30 105-45 70/60 (70+60)/2	70 60 1,16<1,7 65
Поверхность нагрева теплообменника	H	м2	Qпв       . k • Dt • b	212 • 103    . 3000 • 65 • 0,85	1,28
Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-80 H=2,26 м2, S=0,0018 м2, G=35 т/ч, L=4410 мм, H=250 мм, D=89 мм

Расчет деаэратора (поз.10)
Gхво = 3,44 кг/с tда = 45оС Д’пр = 0,154 кг/с tда = 104,8оС Дда = 0,58 кг/с tда = 196оС Gк = 6,71 кг/с tда = 80оС Gда = 10,76 кг/с tда = 104,8оС
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значе-ние
коэффициент потерь тепла в окружающую среду	hд		принимается		0,98
Средняя температура воды в деаэраторе	t'ср	°C	(Gк • tк + G’хво • t’хво)       (Gк + Gхво)	6,62 • 73,3 + 3,44 • 45         6,62 + 3,44	64,47
Среднее теплосодержание воды в деаэраторе	i'ср	кДж/кг	t'ср • С	67,5 • 4,19	270
Производительность деаэратора	Дд	кг/с	Gпв + Gут	9 + 1,76	10,76
Количество пара, необходимое для деаэоации			Дд • iд - ((Gк + G'хво) • i'ср • hд) – Д'пр • i"2                          i"1	0,58
10,76•439,4 – ((6,71+3,44)•270•0,98)–0,154•2700                                  2788
Диаметр паропровода на деаэрацию	dyда	мм			80 (83)
Прнимаем к установке деаэратор атмосферный смешивающего типа ДСА-50 производительность колонки 50 т/ч, давление греющего пара 1,5 атм, температура воды 104 °C
Расчет производительности котельной
Наименование величин	Обозн.	Ед изм.	Расчетная формула или обоснование	Расчет	Значение
Производительность котельной расчетная	Др	кг/с	Дт + Дп + Дд + Дсн + Дср	5,18 + 2,94 + 0,58 + 0,09 + 0,09	8,88
Процент загрузки работающих паровых котлов	Кзаг	%	(Др / Д') • 100%	(8,88 / 9 ) • 100	98,7

2. Расчет химводоподготовки

Основной задачей подготовки воды в котельных является борьба с коррозией и накипью. Коррозия поверхностей нагрева котлов подогревателей и трубопроводов тепловых сетей вызывается кислородом и углекислотой, которые проникают в систему вместе с питательной и подпиточной водой.

Качество питательной воды для паровых водотрубных котлов с рабочим давлением 1,4МПа в соответствии с нормативными документами должно быть следующим:

- общая жесткость 0,02мг.экв/л,

- растворенный кислород 0,03мг/л,

- свободная углекислота - отсутствие.

При выборе схем обработки воды и при эксплуатации паровых котлов качество котловой (продувочной) воды нормируют по общему солесодержанию (сухому остатку): величина его обуславливается конструкцией сепарационных устройств, которыми оборудован котел, и устанавливается заводом изготовителем.

Наименование	Обозн.	ед. изм.
Река			Днестр
Сухой остаток	Sив	мг/л	505
Жесткость карбонатная	Жк	мг.экв/л	5,92
Жесткость некарбонатная	Жнк	мг.экв/л	1,21

2.1. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДЫ

Выбор схемы обработки воды для паровых котлов проводится по трем основным показателям:

Величине продувки котлов

Жесткость исходной воды

Ж_ив = Ж_к + Ж_нк = 5,92 + 1,21 = 7,13 мг.экв/л

DS определяется по графику рис 6. [2]. DS = 60 мг/кг.

Сухой остаток обработанной воды.

S_ов = S_ив + DS = 505 + 60 = 565 мг/л

Доля химически очищенной води в питательной

a₀ = G_хво / Д_к = 4,2 / 8,95 = 0,47

Продувка котлов по сухому остатку:

Р_п=( S_ов • a₀ • 100%)/(S_к.в - S_ов • a₀)=565 • 0,47 • 100 / (3000-565 • 0,47) = 9,7%

S_к.в - сухой остаток котловой воды, принимается по данным завода изготовителя котлов

9,7% < 10% - принимаем схему обработки воды путем натрий-катионирования.

Относительной щелочности котловой воды

Относительная щелочность котловой:

Щ = (40 • Щ_i • 100 %) / S_ов =40 • 5,92 •100 / 565 = 41,9 %

где       40 - эквивалент Щ мг/л

           Щ_i- щелочность химически обработанной воды, мг.экв/л, принимается для метода
           Na-катионирования, равной щелочности исходной воды (карбонатной жесткости).

20% < 41,9% < 50% -   возможно применение Na-катионирования с нитратированием, дополнительное снижение щелочности не требуется.

По содержанию углекислоты в паре

Количество углекислоты в паре:

С_уг=22 • Ж_к • a₀ • (a'+a")=22 • 5,92 • 0,47• (0,4+0,7)=67,39 мг/л

где       a' - доля разложения НСO₃ в котле, при давлении 1,4МПа принимается равной 0,7

           a'' - доля разложения НСO₃ в котле, принимается равной 0,4

67,39мг/л > 20мг/л - необходимо дополнительное снижение концентрации углекислоты.

К установке принимается обработка воды по схеме двухступенчатого Na-катионирования.

2.2. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Для сокращения количества устанавливаемого оборудования и его унификации принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй ступени. Для второй ступени устанавливаем два фильтра: второй фильтр используется для второй ступени в период регенерации и одновременно является резервным для фильтров первой ступени катионирования.

Скорость фильтрования принята в зависимости от жесткости исходной воды

Ж_ив = 7,13 мг.экв/л    =>    w_ф = 15 м/ч     [2].

Коэффициент собственных нужд химводоочистки

К^с.н._хво = 1,1

Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку

G_с.в = К^с.н._хво • G_хво = 1,1 • 3,44 = 3,78 кг/с

Площадь фильтров

F'_ф = G_с.в / w_ф =3,78 • 3,6 / 15 = 0,9 м²

К установке принимается 2 фильтра

F_ф = F'_ф / 2 = 0,9 / 2 = 0,45 м²

Диаметр фильтра

d'_ф = = = 0,76 м

К установке принимаем катионовые фильтры № 7     

Диаметр фильтраd_ф = 816 мм;     высота сульфоугля l = 2 м.

Производительность фильтров I ступени G_I = 5 т/ч

Производительность фильтров II ступени G_II = 20 т/ч

Скорость фильтрования I ступени w_I = 9 м/ч

Скорость фильтрования II ступени w_II = 30 м/ч

Полная площадь фильтрования

F_ф^д = (p • d_ф² / 4 ) • 2 = (3,14 • 0,816² / 4) • 2 = 1,05 м²

Полная емкость фильтров

Е = 2 • p • d_ф² • h_кат • l / 4 = 2• 3,14 • 0,816² • 300 • 2/ 4 = 627 мг.экв

Период регенерации фильтров

Т = Е / G_с.в • Ж_ив = 627 / 5,75 • 3,6 • 7,13 = 4,25 ч

Число регенераций в сутки   n = 6 раз.

Расход соли на 1 регенерацию:

М_соли = p • d_ф² • h_кат • l • b / 4 • 1000 = 3,14 • 0,816² • 300 • 2• 200 / 4 • 1000 = 62,72 кг

Суточный расход соли

G_соли = М_соли • n = 62,72 • 6 = 376,32 кг

3. Расчет и выбор насосов

Подбор питательных насосов

В котельных с паровыми котлами устанавливаются питательные насосы числом не менее двух с независимым приводом. Питательные насосы подбирают по производительности и напору.

Напор создаваемый питательным насосом:

Н_пн=10 • Р₁ + Н_эк +Н_с = 10 • 12 + 7 + 15 = 142 м.в.ст.

где       Р₁ - избыточное давление в котле, Р₁ =1,4 МПа = 12 атм.

Н_эк- гидравлическое сопротивление экономайзера, принимаем Н_эк = 7 м.в.ст.

Н_с – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_с=15 м.в.ст.

Производительность всей котельной, Д' = 9,0 кг/с = 32,4 т/ч

Принимаем 3 электрических насоса 2,5 ЦВМ 0,8 производительностью 14 м³/ч, полный напор 190 м.в.ст. и 2 насоса с паровым приводом типа 2ПМ-3,2/20 производительностью 3,2 м³/ч, напор 200 м.в.ст.

Подбор сетевых насосов

Напор сетевых насосов

H_сн=Н_п + Н_с = 15 + 30 = 45 м.в.ст.

где       Н_п- сопротивление бойлера теплофикации, принимаем Н_эк = 15 м.в.ст.

Н_с – сопротивление сети и абонента, принимаем Н_с = 30 м.в.ст.

Расход сетевой воды G_сет=117,7 кг/с = 423,72 т/ч

К установке принимаем 2 сетевых насоса типа 10CD-6 производительностью 486 м³/ч, напор 74 м.в.ст.

Подбор конденсатного насоса

Напор развиваемый конденсатным насосом

Н_кн = 10 • Р_д + Н_ск +Н_д = 10 • 1,2 + 15 + 7 = 34 м.в.ст.

где       Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

Н_д – высота установки деаэратора, принимаем Н_д = 7 м.

Количество конденсата G_к = 6,71 кг/с = 24,16 т/ч

К установке принимаем 2 конденсатных насоса типа КС10-55/2а, напор 47,5 м.в.ст.

Подбор подпиточного насоса

Напор развиваемый насосом

Н_пс = Р_д + Н_ск +Н_д = 1,2 + 15 = 16,2 м.в.ст.

где       Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

Количество подпиточной воды G_к = 1,76 кг/с = 6,34 т/ч

К установке принимаем 2 насоса типа К8/18, производительность 8 м³/ч, напор 18 м.в.ст.

Подбор насоса сырой воды

Напор развиваемый насосом

Н_св = Н_ск +Н_то +Н_хво = 20 + 20 + 5 = 45 м.в.ст.

где       Н_то- сопротивление теплообменников, принимаем Н_эк = 20 м.в.ст.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=20 м.в.ст.

Н_хво – сопротивление фильтров ХВО, принимаем Н_ск=5 м.в.ст.

Количество сырой воды G_хво” = 11,18 кг/с = 40.25 т/ч

К установке принимаем 2 насоса типа К-80-50-200, производительность 50 м³/ч, напор 50 м.в.ст.

4. АЭРОДИНАМИЧЁСКИЙ РАСЧЕТ

Наименование величин	Обозн.	Ед. изм.	Знач.	Примечание
температура уходящих газов	tух	оС	200	из расчета котла
температура холодного воздуха	tхв	оС	-30
коэфф. избытка воздуха в топке	aт		1,4
коэфф. избытка воздуха в ВЭК	aух		1,6
коэфф. избытка воздуха в трубе	aтр		1,7
средняя скорость уходящих газов	wух	м/с	8
действительный объем уходящих газов	Vг	м3/кг	11,214
низшая теплота сгорания топлива	Qнр	ккал/кг	6240
расход топлива 1 котлом	b	кг/с	0,325

4.1. Расчет газового тракта (расчет тяги)

Температура газов в начале трубы:

t_тр = t_ух • a_ух + (a_тр - a_ух) • t_в = 200 • 1,6 + (1,7-1,6)•30 = 190 ^оС

                       a_тр                                      1,7

где       t_в – температура воздуха в котельной t_в = 25 ^оС

Сопротивление трения уходящих газов:

Dh_тр = l • (l /d_экв) • (w_ух ² / 2 • 9,8) • r_г = 0,03 • (18 / 1) • (8² / 2 • 9,8) • 0,78= 1,38 мм в.ст.

где       r_г - плотность газов при температуре 190 ^оС    r_г = 0,78 кг/м³

l – длина газохода по чертежу, l = 18 м.

d_экв – эквивалентный диаметр газохода 1000 х 1000 мм, d_экв = 1 м.

l - коэффициент трения для стальных футерованных газоходов, l = 0,03

Потеря давления на местные сопротивления

Dh_м = S¦ • (w_ух / 2• 9,81) • r_г= 5,8 • (8² / 2 • 9,81) • 0,78 = 14,76 мм.в.ст.

где       S¦ - сумма коэффициент местных сопротивлений по тракту воздуха, S¦=5,8

патрубок забора воздуха ¦=0,2; плавный поворот на 90°(5 шт.) ¦=0,25*5=1,25;

резкий поворот на 90° ¦=l,l; поворот через короб ¦ =2, направляющий аппарат ¦=0,1;

диффузор ¦=0,1; тройник на проход - 3 шт. ¦=0,35*3=1,05

Полное аэродинамическое сопротивление газового тракта

Dh = Dh_м + Dh_тр + Dh_з + Dh_зас = 14,76 + 1,38 + 63 + 1,5 = 80,64 мм.в.ст.

где       Dh_з – сопротивление золоуловителя Dh_з = 63 мм.в.ст.

Dh_зас – сопротивление заслонок Dh_зас = 1,5 м.в.ст.

6. Сечение газоходов

f_г = V_г • b • n • (273 + t_тр ) =11,214 • 0,325 • 1 • (273+190) = 0,77 м²

              273 • w_ух                            273 • 8

где       n – число котлов

Эквивалентный диаметр газохода

d_экв = = = 0,99 м²

4.2. Расчет самотяги дымовой трубы

В зависимости от расхода топлива b= 1,17 т/ч, зольности Аⁿ = 1,76, содержания серы Sⁿ = 0,08

высота дымовой трубы принимается   H=30 м.

Скорость газов в дымовой трубе принимается w_тр = 10 м/с

Максимальная часовая производительность котельной

Q^к = b • n • Q_н^р • h = 0,325 • 5 • 6240 • 0,98 = 9600 ккал/ч

Охлаждение газов в трубе

Dt_тр = ^оС/м

Внутренний диаметр трубы

d_вн = = =

Наружный диаметр трубы

d_н = d_вн + 0,02 • Н = 0,87 + 0,02 • 30 = 1,47 м

Средний расчетный диаметр

d_ср = 2 • d_н • d_вн / (d_вн + d_н) = 2 • 1,47 • 0,87 / (1,47 + 0,87) = 1,09 м

Потеря напора на трение в дымовой трубе

Dh_тр=l • (H / d_ср) • (w² / 2•9,81) • r = 0,03 • (30/1,09) • (10²/2•9,81) • 0,78 = 3,28 мм.в.ст.

Потеря напора на выходе из дымовой трубы

Dh_вых = x • r • w_тр² / 2 • 9,81 = 1 • 0,87 • 10² / 2•9,81 = 4,43 мм.в.ст.

Сопротивлений дымовой трубы

Dh_д.тр = Dh_тр + Dh_вых = 3,28 + 4,43 = 7,71 мм.в.ст.

Теоретическая тяга дымовой трубы

DP = H • 273 • 1,3 • (        1           –                     1                    )• h_бар   =

                                   (273 + t_хв)       (273 + t_тр) – ( Dt_тр • Н /2)        760

= 30 • 273 • 1,3 • (        1           –                     1                        ) • 760    =   21,29 мм.в.ст.

                                (273 - 30)       (273 + 190) – ( 0,1 • 30 /2)      760

4.3. Расчет дымососов и дутьевых вентиляторов

Расчетный напор дымососа

h_дым = SDh_м + SDh_тр + Dh_д.тр + h_к + h_з + h_эк - DP =

= 14,76 + 1,38 + 7,71 + 32 + 63 + 16 – 21,29 = 113,56 мм.в.ст.

Расчетная производительность дымососа, м³/с (М³/2)

V_дым = V_г • b • (273 + t_тр) • 1.1 / 273 =

= 11,214 • 0,314 • (273 + 190) • 1,1 / 273 = 6,57 м³/с = 23,65•10³ м³/ч

Мощность потребляемая дымососом

N_дым = V_г • h_дым •1,1 / 102 • h = 11,214 • 113,56 • 1,1 / 102 • 0,98 = 14 кВт

Напор вентилятора

h_дв = Dh_сл + Dh_в = 60 мм.в.ст.

где       Dh_сл – сопротивление слоя лежащего на решетке Dh_сл = 60 мм.в.ст.

Dh_в – сопротивление воздуховодов, принебрегаем.

Производительность вентилятора

V_дв = 1,1 • V_г • a_т • b • (1 – q₄ / 100) • ((273 + t_хв) / 273) =

= 1,1 • 11,214 • 1,4 • 0,325 • (1 – 10/100) •(( 273 – 30 ) / 273) = 4,49 м³/с = 16,16•10³ м³/ч

Принимаем вентилятор типа ВД-Б производительностью 10•10⁴ м³/ч, напор 172 кгс/см²

Литература

1. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1975. 488с

2. Лумми А.П. Методические указания к курсовому проекту "Котельные установки". Свердловск: УПИ. 1980. 20с.

3. Сидельников Л.Н, Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Производственные и отопительные котельные. /Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я.Берзиньш.- 2-е изд., перераб. – М.: Энергатомиздат, 1984.-с. 248., ил 4. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

5. http:/www.kotel.ru – официальный сайт завода "Бийскэнергомаш".