Разработка и строительство котельной
Нв=1,2*Dhв=1,2*1163,9=1396,68
Тип и маркировка вентилятора
выбирается из табл. 1.4.1 [3]. Принимаем дутьевой вентилятор ВДН-12,5 с
характеристиками: производительность 39,10 тыс. м3/ч; полное
давление 5,32 кПа, максимальный К.П.Д. 83%, мощность электродвигателя А02-92-4
N=100 кВт.
1.8.2. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
ТРАКТА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
1. Действительное количесгво
продуктов сгорания, м3/с
Vr=Vп*Вр=l0,0ll*0,836=8,37
где Vп - суммарный объем
продуктов сгорания 1кг топлива = 10,011м3/кг(табл.1.7)
2. Температура продуктов сгорания за
экономайзером, oC
Jух=135 oC (табл.1.10)
3. Объем продуктов сгорания перед
дымососом, м3/с
Vдг= Vг
*(273+Jух)/273=8,37*(273+135)/273=12,51
4. Плотность пропуктов сгорания при
соответствующих температурах, кг/м3
r=273/(273+Ji)
- перед дымососом rд=1,34*273/(273+132)=0,897
- перед дымовой трубой rдт=1,34*273/(273+132)=0,903
5. Средняя скорость продуктов
сгорания по тракту, м/с
w= 10 (принимается)
6. Сечение газоходов, м2
F=12,51/10=1,25 ахв=1,1*1,1
7. Сумма коэффициентов местных
сопротивлений:
- плавный поворот на 90°(2 шт.) ¦=7*0,25=1,75; поворот на 90°
через короб ¦=2; направляющий аппарат ¦=0,1; диффузор ¦=0,1; поворот на 135°(3шт.) ¦=3*1,5=4,5; тройник на проход
¦=0,35; выход в дымовую трубу ¦=1,1
S¦ =9.9
8. Потери напора в местных
сопротивлениях, Па
Dhме=S¦*w/2*r=9,9*102/2*0.9 =445,5
9. Высота дымовой трубы, м
H=8О
10. Скорость газов в дымовой трубе,
м/с
wд=16
11. Внутренний диаметр устья трубы, м
dу=SQRT(12,51*2*4/(3,14*16))=2
12. Диаметр основания трубы, м
dосн=dу+0,02*Hтр=2+0,02*80=3,6
13. Средний диаметр трубы, м
dср=dу+dосн=(2+3,6)/2=2,8
14. Потеря напора на трение в дымовой
трубе, Пa
Dhтр=¦*H/dср*w2/2*r=0,02*80/2,80*162/2*0,903=92,47
15. Сопротивление котлоагрегата, Па
Dhк=1227
16. Самотяга в дымовой трубе, Па
Dhсам=H*(rв-rг)*g=80(l,16-0,903)*9,8l=20l,7
Полное аэродинэмическое сопротивление
тракта продуктов сгорания, Па
Dh=Dhмс+Dhтр+Dhк-Dhсам=445,5+92,
47+1227-201,7=1563,27
18. Расчетная производительность
дымососа, м3/с (М3/2)
Qд=1,1*Vгд=1,1*12,51=13,81
(49702)
19. Расчетный напор дымососа, Па
Hд=l,2*Dh=1,2*1563,27=1876
Тип и маркировка дымососа выбирается
по табл. 14.4 [3]. Принимаем к установке дымосос ДН-15 с характеристиками:
производительность 50 тыс. м3/ч; полное давление 2,26 кПа;
максимальный К.П.Д. 82%; мощность электродвигателя А02-92-6 N= 75 кВт.
2. СПЕЦЧАСТЬ
РАЗРАБОТКА БЛОЧНОЙ СИСТЕМЫ
ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
В связи с реконструкцией
котельной, которая заключается в переводе паровых котлоагрегатов КЕ-25 с
производственного назначения на отопительно-производственное назначение,
водогрейные котлы ТВГ-3 консервируются, а для получения тепловой энергии на
отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение административно-бытовых зданий шахтоуправлеия
и жилых домов завода РКК «Энергия» в специальной части дипломного проекта
разрабатывается блочная система подогревателей сетевой воды на отопление и подогревателей
горячего водоснабжения, состаящая из пароводяных и водоводяных теплообменников.
Надежность работы поверхностей
нагрева котельных агрегатов и систем теплоснабжения зависит от качества
питательной и подпиточной воды.
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. Солесодержание котловой воды для котлов
КЕ-25-14с не должно превышать 3000 мг/л.
2. 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Источником водоснабжения котельной
служит канал Северский Донец-Донбасс. Вода поступает в котельную с t=5°С в зимний
период.
Исходная вода имеет следующий состав,
который представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.1.
Анализ исходной воды
|
|
Обозна
|
Единица измерения
|
№
|
Наименование
|
чение
|
мг.экв/л
|
мг/л
|
1.
|
Сухой остаток
|
Cв
|
-
|
1017
|
2.
|
Жесткость общая
|
Жо
|
8,6
|
-
|
3.
|
Жесткость карбонатная
|
Жк
|
4,0
|
-
|
4.
5.
6.
|
Катионы: кальций
магний
натрий
|
Ca2+
Mg2+
Na+
|
4,8
3,8
1,16
|
96,2
46,2
32,6
|
7.
|
Сумма катионов
|
Кат
|
9,76
|
175
|
8.
9.
10.
|
Анионы: хлориды
сульфаты
бикарбонаты
|
Cl
SO42-
HCO3-
|
-
-
-
|
124
390
-
|
11.
|
Сумма анионов
|
АН
|
-
|
-
|
12.
|
Pн=7,5
|
|
|
|
2.2. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДЫ
Выбор схемы обработки воды для
паровых котлов проводится по трем основным показателям:
- величине продувки котлов;
- относительной щелочности котловой
воды;
- по содержанию углекислоты в паре.
Сначала проверяется, допустима ли
наиболее простая схема обработки воды натрий катионирования по этим
показателям.
Продувка котлов по сухому остатку, %
определяется по формуле
Рп=(Сх*Пк*100)/(Ск.в*x*Пк)=1072*0,123/(3000-1072*0,123)*100=4,6%
где Сx - сухой остаток
химически очищенной воды, мг/л,
Cx=Св+2,96Н-10,84Н=1017+2,96*4,8+10,84*3,8=1072
мг/л
Пк - суммарные потери пара; в долях
паропроизводительности котельной
Ск.в - сухой остаток
котловой воды, принимается по данным завода изготовителя котлов
Относительная щелочность котловой
воды равна относительной щелочности химически обработанной воды, %,
определяется по формуле
Щ’=40*Жк*100=40*4*100/1072=14,9%
< 20%
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).
Количество углекислоты в паре
определяется по формуле:
Суг=22*Жк*a0*(a'-a")=22*4,0*0,19(0,4+0,7)=18,39
мг/л
18,39мг/л < 20мг/л
где a0 - доля химически очищенной води в
питательной;
a' - доля разложения НСO3
в котле, при давлении 14кгс/см2(1,4МПа) принимается равной 0,7
a'' - доля разложения НСO3
в котле, принимается равной 0,4
Производительность цеха
водоподготовки принимаем из табл. 1.5 п.44 - количество сырой воды, поступающей
на химводоочистку.
Следовательно принимаем схему
обработки воды путем
натрий-катионирование.
Gцр=Gс.в.=3,24кг/с=11,66
м3/ч
2.3. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ
ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Расчет оборудования необходимо
начинать с хвостовой части т.е. с натрий-катионитных фильтров второй ступени,
т.к. оборудование должно обеспечить дополнительное количество воды, идущей на
собственные нужды водоподготовки.
2.3.1. Натрий-катионитные фильтры
второй ступени.
Для сокращения количества
устанавливаемого оборудования и его унификации принимают однотипные конструкции
фильтров для первой и второй ступени. Для второй ступени устанавливаем дла
фильтра: второй фильтр используется для второй ступени в период регенерации и
одновременно является резервным для фильтров первой ступени катионирования.
Принимаем к установке фильтр ФИПА
1-1, 0-6
Ду = 1000мм, Н=2м.
Количество солей жесткости
полдлежащих удалению определяется по формуле:
Ап=24*0,1*Gцр=24*0,1*11,66=27,98
г.экв/сутки,
где 0,1 - жесткость фильтрата после
фильтров первой ступени катионирования, мг.экв/л
Gцр -
производительность натрий-катионитового фильтра, м3/ч
Число регенерации фильтра в сутки:
n=A/¦*h*E*nф=27,98/0,76*2*424*1=0,04 рег/сут.
Где h - высота слоя катионита, м
¦ - площадь фильтрования
натрий-катионитного фильтра,
¦=0,76м2, табл.5
[3]
n - число работающий фильтров
E - рабочая обменная способность
катионита,г.экв/м^
E=j*y*Eп-0,5*g*0,1=0,94*0,82*550-0,5*7*0,1=424
г.экв/м3
где j - коэффициент эффективности
регенерации принимается по табл. 5-5 [5] j=0,94
y - коэффициент, учитывающий
снижении обменной способности катионита по Са+ и Mg+ за
счет частичного задержания катионов, принимается по табл. 5-6 [5] y=0,82
Eп - полная обменная
способность катионкта, г.экв/м3, принимается по заводским данным
g - удельный расход воды на отмывку
катионита м3/м3, принимается по табл. 5-4 [5] g=7
0,5 - доля умягчения отмывочной воды
Межрегенерационный период работы
фильтра
t =1*24/0,04-2 = 598ч
2 - время регенерации фильтра,
принимаем по табл. 5-4 [5]
Скорость фильтрования
wф=11,66/(0,76*1)=15,34м/ч
Расход 100%-ной соли на одну
регенерацию натрий-катионитного фильтра П ступени:
QNaCl=424*0,76*2*350/1000=225,57
кг/рег
где g - удельный расход соли на
регенерацию фильтров, 350г.экв/м3 по табл. 5-4 [5]
Объем 26%-ного насыщенного раствора
соли на одну регенерацию составит:
Qн.р=QNaCl*100/(1000*1,2*26)=225*57*100/(1000*1,2*26)=0,72м3
где 1,2 - удельный вес насыщенного
раствора соли при t =20°С
26 - 26%-ное содержание соли NaCl в
насыщенном растворе при t =20°С
Расход технической соли в сутки
Qтехн= QNaCl*100/93=225*57*0,04*100*1/93=9,7
кг/сут
где 93 - содержание NaCl в
технической соли, %
Расход технической соли на
регенерацию фильтров в месяц
Qм=Qт*30=9,7*30=291
кг
Расход воды на регенерацию натрий-катионитного
фильтра слагается из:
а) расхода воды на взрыхляющую
промывку фильтра
Вв=b*z/100=30*76*60*15/1000=2,05м3
где b - интенсивность взрыхляющей
промывки фильтров л/м2
принимается по табл. 5-4 [5], b=30
л/м2
z - продолжительность взрыхляющей промывки,
мин.
принимается по табл. 5-4 [5], z=15
б) расхода воды на приготовление
регенерационного раствора соли
Врег=QNaCl*100/(1000*g*r)=225,57*100/(1000*7*1,04)=3,1м3
где 100 - концентрация
регенерационного раствора, принимается по табл. 5-4 [5]
r - плотность регенерационного
раствора, принимается по табл. 15.6 [5], r=1,04 кг/м3
в) расхода воды на отмывку катионита
от продуктов регенерации:
Вотм=q*¦*tрег=7*0,76*2=10,64
м3
где q - удельный расход воды на
отмывку катионита, принимается 7 м3/м3 по табл. 5-4 [5]
Расход воды на одну регенерацию
натрий-катионитного фильтра П-ой ступени с учетом использования отмывочных вод
для взрыхления:
Врег=2,05+3,1+(10,64-2,05)=13,74м3/рег
Расход воды в сутки в среднем
составит:
Всут=13,74*0,04 = 0,55м3/сут
Натрий-катионитные фильтры 1 ступени
Принимаются к установки как и для
второй ступени два фильтра Æ = 1000мм, Н=2м.
Количество солей жесткости подлежащих
удалению определяется по формуле:
A1=24*(К0-0,l)=24х(8,6-0,1)х11,66=2378,64
г.экв/л
где Ж- общая весткость воды,
поступающая в натрий-катионитные фильтры
0,1 - остаточная жесткость после
первой ступени катионирования.
Рабочая обменная способность
сульфоугля при натрий-катионировани.
Е=0,74*0,82*550-0,5*7*8,6=304 г.экв/м3
Число регенерации натрий-катионитных
фильтров первой ступени:
n=2378,64/(0,76*2*304*2)=2,57
рег/сут
Межрегенерационный период работы
каждого фильтра
Т1=24*2/2,57-2=16,67
Нормальная скорость фильтрации при
работе всех фильтров:
wф=11,66/(0,76*2)=7,67
Максимальная скорость фильтрации (при
регенерации одного из фильтров)
wф=11,66/(0,76*(2-1))=15,34 м/ч
Расход 100%-ной соли на одну
регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени
QNaCl=304*0,76*2*150/1000=69,31
кг/рег
Объем 26%-ного насыщенного раствора
соли на одну регенерацию
Q=69,31*100/(1000*1,2*26)=0,22
м3
Расход технической соли в сутки
Qс=69,31*257*100*2/93=383,07
кг/сут
Расход технической соли на
регенерацию натрий-катионитных фильтров первой ступени в месяц
Qм=30*383,07=11492 кг/мес.
Расход воды на взрыхляющую промывку
фильтра
Впр=3*0,76*60*12/1000=2,05
м3
Расход воды на приготовление
регенерационного раствора соли
Врег=69,21*100/(1000*7*1,04)=0,95
м3
Расход воды на отмывку катионита
Вотм=7*0,76*2=10,64
м3
Расход воды на одну регенерацию
натрий-катионитного фильтра 1 ступени с учетом использования отмывочных вод для
взрыхления
В=2,05+0,95+(10,64-2,05)=11,59
м3/рег
Расход воды на регенерацию
натрий-катионитных фильтров 1 ступени в сутки
Всут=11,59*2,57*2=59,57
м3/сут
Среднечасовой расход воды на
собственные нужды натрий-катионитных фильтров первой и второй ступени:
в=59,57*0,55/24=2,51 м3/ч
2.4. РАСЧЕТ СЕТЕВОЙ УСТАНОВКИ
2.4.1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Исходные данные:
1. Температура греющей воды
(конденсата) на входе
в подогреватель (табл. 1.4.
п.34) Т1=165оС
2. Температура греющей воды
(конденсата) на выходе
из подогревателя (табл. 1.4
п.3З) Т2=80оС
3. Температура нагреваемой воды на
входе
в подогреватель (табл. 1.4
п.5) t2=70оС
4. Температура нагреваемой вода на
выходе из подо-
гревателя (табли.5
п.59) t1=82,34оС
5. Расчетный расход сетевой воды(
табл. 1.5п .6) G=51,37кг/с
РАСЧЕТ
Принимаем к установке два водоводяных
подогревателя.
Так как в работе будут находиться две
установки, то расход нагреваемой воды через одну установку составит:
G1=G/2=51,37/2=25,68
кг/с
Расход греющей воды определяем из
уравнения теплового баланса подогревателя:
G1*(t1-t2)*C=G2*(T1-T2)*C*h
где h - коэффициент,учитывающий снижение
тепловой мощности за счет потерь в окружающую среду, принимаем h=0,96
G2=(25,68*(82,34-70))/((165-80)*0,96)=3,88
кг/с
Средняя температура греющей воды
Тср=(165+80)/2=122,5оС
7. Эквивалентный диаметр межтрубного
пространства
dэ=(D2-z*d2н)/(D-z*dн)=(0,2592-109*0,0162)/(0,259-109*0,016)=0,019559м
6. Скорость воды в трубках
wтр=G1/(¦тр*r)=25,68/(0,01679*1000)=1,53
м/с
9. Скорость воды в межтрубном
пространстве
wмтр=G2/(¦мтр*1000)=3,88/(0,03077*1000)=0,126
м/с
10. Коэффициент теплоотдачи от
греющей воды к стенкам трубок
a1=1,163*А1*w0,8мтр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0195590,2=1495,7
Вт/м2к
где А1 - Температурный
множитель, определяемыйп по формуле
A1=1400+18*Тср-0,035*Т2ср=1400+10*122,5-0,035*122,52=3079,8
11. Коэффициент теплоотдачи от стенок
трубок к нагреваемой воде
a2=1,163*А2*w0,8тр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0140,2=9815,03
Вт/м2к
где A2=1400+18*tср-0,035t2ср=1400+l8*76,17-0,035*76,172=2567,99
12. Коэффициент теплопередачи
К0=1/(1/a1+б/l+1/a2)=1/(1/1495,7+0,001/105+1/9815,03)=1283
Вт/м2к
где б - толщина стенок латунных
трубок
l - коэффициент
теплопроводности латуни
l=105 Вт/мк при t =122оС
Коэффициент теплопередачи с учетом
коэффициента загрязнения поверхности нагрева:
К=К0*m=1283*0,75=962,25
Вт/м2к
где m - поправочный коэффициент на
загрязнение и неполное омывание поверхности нагрева =0,75
13. Поверхность нагрева подогревателя
Н=G1*C*(t1-t2)/(K*Dt)=25,68*4190*(82,34-70)*0,85/(962,25*34,44)=34,06
м2
14. Количество секций подогревателя
Z=H/Fi=34,06/20,3=1,7
где Fi - поверхность
нагрева одной секции водоподогревателя
Принимаем 2 секции
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Потери напора воды в трубах
1. Внутренний диаметр трубок dвн=0,014м
2. Длина одного хода подогревателя:
L=4м
3. Коэффициент трения / при средних
значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м принимаем
равным 0,04
4. Коэффициенты местных сопротивлений
для одной секции:
вход в трубки - 1
выход из трубок - 1
поворот в колене - 1,7
Сумма коэффициентов местных
сопротивлений
S¦=3,7
5. Потери напора воды в трубках для
двух секций водоводяного подогревателя при длине хода 4м
Dh=(l*Z/dвн+S¦)*w2тр*r/2=(0,04*4/0,014+3,7)*1,532*1000/2*2=354
МПа
где r - плотность воды, принимаем
равной 1000м/м3
- количество секций подогревателя,
соединенных последовательно
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
|