195
• 103
.
3000
• 155 • 0,85
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)
|
74,6 | |
(5,18
• 80 + 1,44 • 49 + 0,09•164 )
|
|||||
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) |
0,74
• (40 + 10) |
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 tда = 104,8 оС Gхво = 3,78 кг/с tхво‘= 45 оС Gда = 10,76 кг/с tпв = 100 оС Gхво = 3,78 кг/с tхво = 30 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 |
212
+ 30 |
45 |
Средний температурный напор |
tб tм tб/tм t |
оС |
tпв – tхво tда – t’хво (tб-tм)/2 |
100-30 105-45 70/60 (70+60)/2 |
70 60 1,16<1,7 65 |
Поверхность нагрева теплообменника | H |
м2 |
Qпв
. |
212
• 103
. |
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) |
|||||
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 Gхво = 3,44 кг/с tда = 45 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 |
д |
принимается | 0,98 | ||
Средняя температура воды в деаэраторе |
t'ср |
C |
(Gк
• tк
+ G’хво
• t’хво)
|
6,62
• 73,3 + 3,44 • 45 |
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
• д)
– Д'пр
• i"2 |
0,58 | |||
10,76•439,4
– ((6,71+3,44)•270•0,98)–0,154•2700 |
|||||
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
S определяется по графику рис 6. [2]. S = 60 мг/кг.
Сухой остаток обработанной воды.
Sов = Sив + S = 505 + 60 = 565 мг/л
Доля химически очищенной води в питательной
0 = Gхво / Дк = 4,2 / 8,95 = 0,47
Продувка котлов по сухому остатку:
Рп=( Sов • 0 • 100%)/(Sк.в - Sов • 0)=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 • 0 • ('+")=22 • 5,92 • 0,47• (0,4+0,7)=67,39 мг/л
где ' - доля разложения НСO3 в котле, при давлении 1,4МПа принимается равной 0,7
'' - 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 => ф = 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 / ф =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 I = 9 м/ч
Скорость фильтрования II ступени II = 30 м/ч
Полная площадь фильтрования
Fфд = ( • dф2 / 4 ) • 2 = (3,14 • 0,8162 / 4) • 2 = 1,05 м2
Полная емкость фильтров
Е = 2 • • 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 = • 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 |
т |
1,4 | ||
коэфф. избытка воздуха в ВЭК |
ух |
1,6 | ||
коэфф. избытка воздуха в трубе |
тр |
1,7 | ||
средняя скорость уходящих газов |
ух |
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 • ух + (тр -ух) • tв = 200 • 1,6 + (1,7-1,6)•30 = 190 оС
тр 1,7
где tв – температура воздуха в котельной tв = 25 оС
Сопротивление трения уходящих газов:
hтр = • (l /dэкв) • (ух 2 / 2 • 9,8) • г = 0,03 • (18 / 1) • (82 / 2 • 9,8) • 0,78= 1,38 мм в.ст.
где г - плотность газов при температуре 190 оС г = 0,78 кг/м3
l – длина газохода по чертежу, l = 18 м.
dэкв – эквивалентный диаметр газохода 1000 х 1000 мм, dэкв = 1 м.
- коэффициент трения для стальных футерованных газоходов, = 0,03
Потеря давления на местные сопротивления
hм = • (ух / 2• 9,81) • г = 5,8 • (82 / 2 • 9,81) • 0,78 = 14,76 мм.в.ст.
где - сумма коэффициент местных сопротивлений по тракту воздуха, =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
h = hм + hтр + hз + hзас = 14,76 + 1,38 + 63 + 1,5 = 80,64 мм.в.ст.
где hз – сопротивление золоуловителя hз = 63 мм.в.ст.
hзас – сопротивление заслонок hзас = 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 • ух 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 • = 0,325 • 5 • 6240 • 0,98 = 9600 ккал/ч
Охлаждение газов в трубе
tтр = = =0,1 оС/м
Внутренний диаметр трубы
dвн = = == 0,87 м
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
hтр= • (H / dср) • (2 / 2•9,81) • = 0,03 • (30/1,09) • (102/2•9,81) • 0,78 = 3,28 мм.в.ст.
Потеря напора на выходе из дымовой трубы
hвых = • • wтр2 / 2 • 9,81 = 1 • 0,87 • 102 / 2•9,81 = 4,43 мм.в.ст.
Сопротивлений дымовой трубы
hд.тр = hтр + hвых = 3,28 + 4,43 = 7,71 мм.в.ст.
Теоретическая тяга дымовой трубы
P = H • 273 • 1,3 • ( 1 – 1 ) • hбар =
(273 + tхв) (273 + tтр) – ( tтр • 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 = hм + hтр + hд.тр + hк + hз + hэк - P =
= 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 • = 11,214 • 113,56 • 1,1 / 102 • 0,98 = 14 кВт
Напор вентилятора
hдв = hсл + hв = 60 мм.в.ст.
где hсл – сопротивление слоя лежащего на решетке hсл = 60 мм.в.ст.
hв – сопротивление воздуховодов, принебрегаем.
Производительность вентилятора
Vдв = 1,1 • Vг • т • 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 – официальный сайт завода "Бийскэнергомаш".
29-04-2015, 04:16