Розширення центральної опалювальної котельні середньої потужності

4.9 Розрахунок водяного економайзера

Таблиця 4.7

5. Допоміжне обладнання

5.1 Вибір допоміжного обладнання

5.1.1 Вибір деаераторів

Деаерація живильної та підживлюючої води являється одною із обов'язкових стадій процесу водопідготовки. Деаератори потрібні для видалення розчинених у живильній воді корозійно-активних кисню та вуглекислого газу. Крім корозії поверхні нагріву котла, трубопроводів, арматури, присутність цих газів значно погіршує процес теплопередачі, що призводить до збільшення витрати палива. Для видалення газів з живильної води використовуємо деаератор ДА-15/4. Деаерація води в такому деаераторі відбувається внаслідок створення різних парціальних тисків газу у воді, що видаляється в навколишнє середовище. Зв'язана вуглекислота видаляється за рахунок встановлення барботажних пристроїв. Холодна вода подається у водорозподільний лоток, звідки послідовно стікає на ряд дирчастих тарілок, розподілених одна під одною; гріюча пара поступає знизу і піднімаючись вгору, омиває струмінь води. Пара, конденсуючись, підігріває воду до температури насичення і з верхньої частини деаераторної головки виходить в атмосферу з великим парціальним тиском повітря. Вода при русі вниз деаерується.

Для підживлення води, яка поступає на гаряче водопостачання використовуємо вакуумний деаератор. Вакуум (0,03 МПа) в деаераторі підтримується завдяки відсмоктуванню пароповітряної суміші з колонки вакуумного деаератора за допомогою водоструменевого ежектора, в контур якого ввімкнено бак з робочою водою і насос для її подавання. Вода поступає до ежектора і підсмоктує з де аераційної головки паро газову суміш, створюючи в ній вакуум.

Вода змішана з газами змивається по спускним трубам у відкритий приймальний бак-газовідділювач з якого підсмоктані гази виділяються в атмосферу. З деаераторного бака-акумулятора вода подається у всмоктуючи магістраль циркуляційних мережевих насосів.

5.1.2 Вибір редукційно-охолоджуючої установки

Редукційно-охолоджувальна установка застосовується для зниження тиску та температури пари після котла до величини, що відповідають параметрам, які забезпечують надійну роботу котельної установки.

Зниження параметрів пари відбувається дроселюванням та охолодженням її водою.

По паропроводу з котла пара підводиться до регулюючого клапану в якому знижується тиск за рахунок зменшення прохідного перерізу клапана.

Охолодження пари відбувається вприскуванням чистої води у найменший переріз змішувальної труби. Вприскувана вода крізь форсунку розпилюється і, випаровуючись, охолоджує пару.

Холодна вода в РОУ подається з трубопроводу живильної води після деаератора.

5.1.3 Вибір конденсаційного баку

Конденсаційні баки потрібні для збирання конденсату, який повертається від технологічних споживачів, з пароводяних підігрівників сирої води.

В парових котельнях низького тиску живильні пристрої, як правило, складаються з конденсаційних баків і живильних пристроїв. Конденсаційно-живильних баків встановлюється два або ж один розділений навпіл. В ці баки відбувається злив пари, яка повертається від споживачів, конденсату і додавання води, яка компенсує його втрати. Таким чином ці баки являються не тільки збірниками конденсату, але й основними джерелами живильної води, яка в подальшому направляється в котли.

Якщо котельні розміщені в окремих будівлях і повернення конденсату доцільно здійснювати самопливом, то конденсаційно-живильні баки зазвичай розміщують у заглиблених (до відмітки -1,200 м) приміщення. При поверненні конденсату від споживачів під тиском потреба у заглиблених приміщеннях, звичайно, відпадає.

Ємкість конденсаційно-живильних баків повинна забезпечувати збір конденсату, а також живлення котлів протягом деякого часу, навіть по випадку припинення подачі конденсату або свіжої води. Баки розраховуються на зберігання запасу води, достатньої для живлення протягом одної-двох годин усіх працюючих котлів, але неменше 40-хвилинного запасу по максимальній витраті живильної води. В якості живильних пристроїв встановлюються осьові та ручні насоси, а в окремих випадках використовують тиск водопроводу. Вибір живильних пристроїв залежить від теплопродуктивності (паропродуктивності) котельні. Загальним рішенням являється встановлення в якості живильних пристроїв двох осьових насосів, один з яких використовується як робочий, а другий в якості резервного. Продуктивність кожного з насосів повинна бути не менша 120% максимальної паропродуктивності всієї котельні.

5.1.4 Вибір пальників

Пальники, які приймаються до встановлення в топці, повинні забезпечувати спалювання заданої кількості палива для отримання теплоносія з потрібною температурою, тиском і хімічною активністю. Кількість спалюваного палива, яке повинно бути підготовлене в пальнику (форсунці), визначається потрібною кількістю теплоносія. Тиск палива і окислювача перед пальником (форсункою) визначається потрібним тиском (розрідженням) теплоносія після топки.

Отримання потрібної форми полум'я (довжина та діаметр) забезпечується типом та числом пальників (форсунок), які створюють певний відносний рух палива та окислювача.

5.1.5 Вибір теплообмінного обладнання

У теплових схемах котелень широко використовують теплообмінне обладнання (підігрівники) поверхневого типу для підігріву живильної, мережевої та охолодження продувальної води.

Підігрівники поділяються на пароводяні та водоводяні.

Основним теплообмінним обладнанням котельні, що проектується є:

– мережевий підігрівай (бойлер);

– охолоджувачі випару;

– підігрівай сирої води;

– охолоджувач продувочної води.

5.2 Розрахунок пальника

5.2.1 Характеристика пальника марки ГМ – 2,5

Газо-мазутні пальники призначені для окремого спалювання рідкого і газоподібного палива і приміняється для котлів марки Е(ДЕ). Для котлів марки ДЕ-4–14ГМ приміняють пальник марки ГМ – 2,5.

Технічні характеристики пальника ГМ – 2,5 приведені в таблиці 5.1

Таблиця 5.1

Пальники марки ГМ – 2,5 являються вихровими – практично все повітря проходить через завихрювач. Основними вузлами пальника марки ГМ являються форсуночний вузол, газова частина і повітренаправляючий пристрій. У форсуночний пристрій пальника входять паромеханічна форсунка і пристрій з за-хлопками для встановлення змінної форсунки без зупинки котла. Основна форсунка встановлена по осі пальника, змінна – під деяким кутом до осі.

Газова частина пальника периферійного типу складається з пальника складається з кільцевого колектора в однорядній однокаліброваній системі газовидаючих отворів і газопідводячої труби. В середині колектора розміщена кільцева діафрагма, яка служить для рівномірного розподілу газу по отворам.

Повітренаправляючий пристрій пальників марки ГМ складається з повітряного короба, осьового завихрювала повітря і конусного стабілізатора. Лопатки осьового завихрювала – профільні, установлені під кутом 45° до осі пальника. Невелика частина повітря проходить через дифузор (дирчастий лист) для охолодження форсунки.

Розрахунок швидкості витікання газоповітряної суміші з пальника Витрату газу визначаємо по формулі:

                                          (5.1)

де Vнг – витрата газу за нормальних умов, Vнг =307 м3/год;

Рг – тиск газу, приймаємо Рг=1,05 бар = 800 мм-Нд;

Тг – температура газу, становить Тг = 288 °К.

Визначається по формулі:

                                                (5.2)

де D – паропродуктивність котла, D – 1,11 кг/с;

і» – ентальпія насиченої пари,

іжв – ентальпія живильної води, ;

ηка – коефіцієнт корисної дії котельного агрегату, ηка = 0,97.

Приведення густини газу, повітря до фактичних фізичних умов. Густини газу і повітря визначаємо із співвідношення:

                                               (5.3)

де РГ, ТГ і ρГ – відповідно тиск, температура і густина газу за норм. умов.

Параметри повітря:

Температура повітря, tn = 25 °С;

Тиск повітря, Рп=1 кПа = 0,01 бар;

Відносна вологість, φ = 70%;

Із співвідношення (5.3) визначаємо фактичну густину газу:

                (5.4)

де ρгн – густина газу за нормальних умов, ρгн = 0,712 кг/м.

Густина сухого повітря:

                 (5.5)

де ρгн – густина повітря за нормальних умов, ρгн = 1,293 кг/м.

Густина вологого повітря:

                     (5.6)

Випарна здатність палива.

Випарну здатність палива визначаємо із співвідношення:

                                        (5.7)

де D М – паропродуктивність котла, т/год;

VГ – витрата газу, м /год.

Витрата повітря:

                         (5.8)

де ат – коефіцієнт надлишку повітря у топці;

V0 – теоретичний об'єм димових газів,

Дійсна кількість повітря при дійсних фізичних умовах визначається за формулою:

              (5.9)

де Р, Т – тиск і температура повітря при дійсних умовах:

Р = 770 мм-Hg; 7=295 °К. Теплова напруга:

                             (5.10)

де Vг – витрата газу, ;

VT – об'єм топкової камери, VT = 9,2 м3 (див. п. 4);

Витрата суміші:

                     (5.11)

Для попередження «проскоку» і «відриву» факелу допустима швидкість витікання суміші з амбразури Wc = 30–35 м/с. Площа перерізу:

– амбразури:

                  (5.12)

де dAMB – діаметр амбразури, м;

– проходу суміші у пальнику:

                      (5.13)

де dK – діаметр колектора, м;

dH – внутрішній діаметр труби, м.

Швидкість суміші на виході:

                          (5.14)

– з пальнику

                                    (5.15)

– швидкість повітря у змішувачі

                                     (5.17)

5.3 Розрахунок мережевого підігрівана

На рисунку 5.2 зображено схему горизонтального мереженого підігрівача.

Рисунок 5.2 Схема горизонтального мережевого підігрівача

5.3.1 Характеристика мережевого підігрівача

Горизонтальний мережевий підігрівай являється рекуперативним (поверхневим теплообмінним апаратом.

Мережевий підігрівач – двоходовий. Поверхня І/\ обертається з 20% запасом.

Продуктивність                                         56 кг/с;

Поверхня нагріву                                               30 м;

Кількість труб                                           312;

К-ть труб в одному ході                                     156;

Довжина труб                                            2000 мм;

Площа для переходу води в одному ході         0,024 м;

Латунні трубки діаметром                        16X14 мм.

5.3.2 Розрахунок необхідної поверхні трубок мережевого підігрівача

З теплового розрахунку теплової схеми:

Витрати мережевої води                                    М2=Мв=30 кг/с;

температура води на вході в підігрівач            

Температура води на виході з підігрівача                 

Тиск пари на вході в підігрівач                                   Р=1,4 МПа;

Ентальпія пари на вході в підігрівач                         

Ентальпія конденсату                                        

Визначаємо ентальпії води на вході і на виході підігрівача:

Ентальпія води на вхС

                                      (5.18)

ентальпія води на виході визначається за формулою

                                    (5.19)

Рівняння теплового балансу:

                                                   (5.20)

Де Q1 – кількість тепла, яке віддає гарячий теплоносій, кВт;

Q2 – кількість тепла, що сприймає холодний теплоносій, кВт.

ηта – коефіцієнт корисної дії теплообмінного апарату, ηта = 0,98;

Кількість тепла, яке віддає гарячий теплоносій визначаємо за формулою:

                                                (5.21)

де М1 – витрата пари, кг/с.

Кількість тепла, що сприймає холодний теплоносій визначаємо за формулою:

                   (5.22)

Кількість тепла відданого гарячим теплоносієм можна визначити з формули:

                                     (5.23)

Витрату пари визначаємо по формулі:

                                  (5.24)

Рівняння теплопередачі:

Q = F·K·Δt, кВт                                         (5.25)

Температурний напір:

                                  (5.26)

де  – температурний напір протитокового теплообмінного апарату;

ψ – поправочний коефіцієнт, визначається по діаграмі.

Температурний напір протитокового та визначається за формулою:

                                      (5.27)

Де  – більша різниця температур, °С;

 – менша різниця температур, °С;

Більша різниця температур визначається за формулою:

                                   (5.28)

Визначається за формулою:

                                   (5.29)

Визначаємо відношення температур:

                                       (5.30)

                                                (5.31)

При R=0, ψ = 0.

Перевіряємо режим руху теплоносіїв (рух води в трубах). Площа проходу для води

                          (5.32)

Швидкість води в трубах:

                            (5.33)

де Мв – витрата води, Мв = 30 кг/с;

ρв – густина води, ρв = 951 кг/м.

Критерій Рейнольдса:

                              (5.34)

де dвн - внутрішній діаметр трубок, м;

vв – в'язкість води, м /с.

Режим руху води турбулентний і коефіцієнт тепловіддачі від стінки до води визначається по формулі:

                 (5.35)

де В2 – числовий коефіцієнт;

Коефіцієнт тепловіддачі від сухої насиченої пари до стінки труб для горизонтального ТА:

                          (5.36)

де А1 – числовий коефіцієнт;

r – питома теплота пароутворення;

Виходячи з того, що:

то приймаємо розрахунок, як для тонкої стінки. Коефіцієнт теплопередачі

                                         (5.37)

Товщина стінки

                               (5.38)

Коефіцієнт теплопровідності латуні:

                                        (5.39)

За формулою (5.37) визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

Потрібна площа поверхні труб:

                               (5.40)

Запас становить 3,5%.

6. Генеральний план

6.1 Генеральний план котельної

Генеральний план виконується з метою розміщення і взаємної ув'язки головних споруд, які входять до комплексу котельної, інженерних комунікацій, автомобільних та залізничних шляхів. Головними спорудами і будівлями комплексу котельної є головний корпус, паливне господарство, водопідготовка, димова труба, та інші споруди.

Генеральний план котельної зображений на рисунку 6.1.

Рисунок 6.1 Генеральний план котельної

Основні рішення по горизонтальному плануванню, показані на листі 5 «Схема генерального плану котельної», обумовлені технологічними взаємозв'язками між запроектованими будівлями і спорудами.

При компоновці генерального плану враховувалась можливість раціонального використання території дотриманням усіх вимог, а також враховувались відповідні розриви від резервуарів мазута до будівлі котельні. На ділянці котельні передбачені проїзди з асфальтним покриттям шириною 5,5 м.

Ділянка умовно прийнята горизонтальною, проект реалізації рельефа вирішується в залежності від місцевих умов.

7. Компоновка головного корпусу котельної

7.1 Загальні відомості

Розміщення котельної на генплані, котлоагрегатів і обладнання в середині самої котельні виконується відповідно до правил Держтехнагляду і Сніп 11–35–78.

Парові котельні при роботі на робочому тиску пари більш як 0,07 МПа споруджуються у вигляді окремо стоячих будівель. Від найближчих житлових і громадських будівель вони мають бути відокремлені озелененими санітарно-технічними зонами, які вибирають згідно із Сніп П-89–80. розриви між будівлями і спорудами котелень визначають санітарними і протипожежними нормами.

Будівля котельні виконана каркасною, одноповерховою з прольотами одного напрямку довжиною 6,000 м. Довжина балок ферм становить 6,000 м. Вибір визначається розмірами та компоновкою обладнання, яке встановлюється. Несучими елементами будівлі є колони, крок яких рівний 6,000 м.

Вихідні двері котельного приміщення повинні відчинятись назовні. На всіх поверхах будівлі котельні передбачається по два виходи назовні, розташованих у протилежних боках будівлі.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5