Теплогенерирующие установки

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’ = 164 оС

Gкт = 5,18 кг/с

tкт = 80 оС

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 = 104,8 оС

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 = 104,8 оС

Gхво = 3,78 кг/с

tсв = 5 оС

G’пр = 0,74 кг/с

tпр.б = 40 оС

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 = 164 оС

Дср = 0,09 кг/с

t1 = 196 оС

Gхво = 3,78 кг/с

tсв‘= 17,7 оС

Gхво = 3,78 кг/с

tхво = 30 оС

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 = 100 оС

Gда = 10,76 кг/с

tда = 104,8 оС

Gхво = 3,78 кг/с

tхво = 30 оС

Gхво = 3,78 кг/с

tхво‘= 45 оС

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 = 45 оС

Д’пр = 0,154 кг/с

tда = 104,8 оС

Дда = 0,58 кг/с

tда = 196 оС

Gк = 6,71 кг/с

tда = 80 оС

Gда = 10,76 кг/с

tда = 104,8 оС

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

Жив = Жк + Жнк = 5,92 + 1,21 = 7,13 мг.экв/л

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

Сухой остаток обработанной воды.

Sов = Sив + DS = 505 + 60 = 565 мг/л

Доля химически очищенной води в питательной

a0 = Gхво / Дк = 4,2 / 8,95 = 0,47

Продувка котлов по сухому остатку:

Рп=( Sов • a0 • 100%)/(Sк.в - Sов • a0)=565 • 0,47 • 100 / (3000-565 • 0,47) = 9,7%

Sк.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 • Щi • 100 %) / Sов =40 • 5,92 •100 / 565 = 41,9 %

где       40 - эквивалент Щ мг/л

            Щi- 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:

Суг=22 • Жк • 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

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

Коэффициент собственных нужд химводоочистки

Кс.н.хво = 1,1

Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку

Gс.в = Кс.н.хво • Gхво = 1,1 • 3,44 = 3,78 кг/с

Площадь фильтров

F'ф = Gс.в / wф =3,78 • 3,6 / 15 = 0,9 м2

К установке принимается 2 фильтра

Fф = F'ф / 2 = 0,9 / 2 = 0,45 м2

Диаметр фильтра

d'ф =  =  = 0,76 м

К установке принимаем катионовые фильтры № 7     

Диаметр фильтра  dф = 816 мм;     высота сульфоугля l = 2 м.

Производительность фильтров I ступени GI = 5 т/ч

Производительность фильтров II ступени GII = 20 т/ч

Скорость фильтрования I ступени wI = 9 м/ч

Скорость фильтрования II ступени wII = 30 м/ч

Полная площадь фильтрования

Fфд = (p • dф2 / 4 ) • 2 = (3,14 • 0,8162 / 4) • 2 = 1,05 м2

Полная емкость фильтров

Е = 2 • p • dф2 • hкат • l / 4 = 2• 3,14 • 0,8162 • 300 • 2/ 4 = 627 мг.экв

Период регенерации фильтров

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

Число регенераций в сутки   n = 6 раз.

Расход соли на 1 регенерацию:

Мсоли = p • dф2 • hкат • l • b / 4 • 1000 = 3,14 • 0,8162 • 300 • 2• 200 / 4 • 1000 = 62,72 кг

Суточный расход соли

Gсоли = Мсоли • 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:

Нпн=10 • Р1 + Нэк +Нс = 10 • 12 + 7 + 15 = 142 м.в.ст.

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

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

Нс – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Нс=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

Hсн=Нп + Нс = 15 + 30 = 45 м.в.ст.

где       Нп- сопротивление бойлера теплофикации, принимаем Нэк = 15 м.в.ст.

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

Расход сетевой воды Gсет=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

Нкн = 10 • Рд + Нск +Нд = 10 • 1,2 + 15 + 7 = 34 м.в.ст.

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

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

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

Количество конденсата Gк = 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

Нпс = Рд + Нск +Нд = 1,2 + 15 = 16,2 м.в.ст.

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

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

Количество подпиточной воды Gк = 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

Нсв = Нск +Нто +Нхво = 20 + 20 + 5 = 45 м.в.ст.

где       Нто- сопротивление теплообменников, принимаем Нэк = 20 м.в.ст.

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

Нхво – сопротивление фильтров ХВО, принимаем Нск=5 м.в.ст.

Количество сырой воды Gхво” = 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:

tтр = tух • aух + (aтр - aух) • tв = 200 • 1,6 + (1,7-1,6)•30 = 190 оС

                       aтр                                      1,7 

где       tв – температура воздуха в котельной tв = 25 оС

Сопротивление трения уходящих газов:

Dhтр = l • (l /dэкв) • (wух 2 / 2 • 9,8) • rг = 0,03 • (18 / 1) • (82 / 2 • 9,8) • 0,78= 1,38 мм в.ст.

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

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

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

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

Потеря давления на местные сопротивления

Dhм = S¦ • (wух / 2• 9,81) • rг  = 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 = Dhм + Dhтр + Dhз + Dhзас = 14,76 + 1,38 + 63 + 1,5 = 80,64 мм.в.ст.

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

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

6. Сечение газоходов

fг = Vг • b • n • (273 + tтр ) =11,214 • 0,325 • 1 • (273+190) = 0,77 м2

                273 • wух                            273 • 8

где       n – число котлов

Эквивалентный диаметр газохода

dэкв =  =  = 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 wтр = 10 м/с

Максимальная часовая производительность котельной

Qк = b • n • Qнр • h = 0,325 • 5 • 6240 • 0,98 = 9600 ккал/ч

Охлаждение газов в трубе

Dtтр = оС/м

Внутренний диаметр трубы

dвн =  = =

Наружный диаметр трубы

dн = dвн + 0,02 • Н = 0,87 + 0,02 • 30 = 1,47 м

Средний расчетный диаметр

dср = 2 • dн • dвн / (dвн + dн) = 2 • 1,47 • 0,87 / (1,47 + 0,87) = 1,09 м

Потеря напора на трение в дымовой трубе

Dhтр=l • (H / dср) • (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

Dhвых = x • r • wтр2 / 2 • 9,81 = 1 • 0,87 • 102 / 2•9,81 = 4,43 мм.в.ст.

Сопротивлений дымовой трубы

Dhд.тр = Dhтр + Dhвых = 3,28 + 4,43 = 7,71 мм.в.ст.

Теоретическая тяга дымовой трубы

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

                                   (273 + tхв)       (273 + tтр) – ( Dtтр • 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

hдым = SDhм + SDhтр + Dhд.тр + hк + hз + hэк - DP =

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

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

Vдым = Vг • b • (273 + tтр) • 1.1 / 273 =

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

Мощность потребляемая дымососом

Nдым = Vг • hдым •1,1 / 102 • h = 11,214 • 113,56 • 1,1 / 102 • 0,98 = 14 кВт

Напор вентилятора

hдв = Dhсл + Dhв = 60 мм.в.ст.

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

            Dhв – сопротивление воздуховодов, принебрегаем.

Производительность вентилятора

Vдв = 1,1 • Vг • aт • b • (1 – q4 / 100) • ((273 + tхв) / 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".