Материал: 1210
2.6.6. Расчет деаэратора
Растворенные в воде кислород и углекислота вызывают коррозию поверхностей нагрева котлоагрегатов, трубопроводов, арматуры и т.д., причем коррозия увеличивается с повышением давления пара. Поэтому вода перед подачей ее в котельные агрегаты подвергается деаэрации (дегазации).
В настоящее время применяется в основном термическая дегазация. Термическая дегазация основана на том, что с повышением температуры воды растворимость газов в ней падает и при температуре кипения происходит практически полное их выделение из воды. Обычно используют смешивающие дегазаторы, в которых нагрев воды до температуры насыщения, соответствующей давлению в дегазаторе (деаэраторе), производят непосредственносмешиванием воды с паром.
По способу распределения воды дегазаторы смешивающего типа бывают: струйные, пленочные, насадочные и комбинированные. В основном применяют деаэраторы струйного типа. Расход пара на деаэрацию воды определяется из уравнения теплового баланса. Берется сумма произведений расходов входящих потоков на их энтальпию и приравнивается к сумме произведений расходов выходящих потоков на их энтальпию.
|
|
|
Dвып, i′′2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Dсв, i′2 |
|
|
Dб, iк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wсм, iсм |
|
|
Dр, iрх |
|
m3,Dвып, tк3 |
|
|
Dд |
||
|
|
|
|
|
|
Wд, iпв
Рис. 2.15. Схема деаэратора
В данной тепловой схеме уравнение теплового баланса деаэратора (рис. 2.15) имеет вид
46
m3 |
Dтехн tк3 Wсм icм Dcв i |
Dб iк |
|
2 |
|
Dp ipx Dд i2 Wд iпв Dвып i2 .
Из этого уравнения находим
Wд iпв Dвып i2 |
m3 Dтех iк(3) |
Wсм iсм1 |
|
||||
Dд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i2" |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Dсв i |
Dб iк Dp ipx |
|
|
||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
i2
15,2 436 0,05 2680 0,2 4,16 335 7 177,5 2680
0,118 436 7,17 335 0,061 2640 0,073 кг/с. 2680
Уточненный расход пара на деаэрацию питательной воды и на подогревсыройводыпередхимводоочисткойсоставляет
D2 Dд Dсв 0,973 0,118 1,09 кг/с.
Суммарное количество тепла на подогрев сетевой воды, на деаэрацию питательной воды и на подогрев этой воды перед химводоочисткой равно
Q1 Qc D2 i2 iпв 16800 1,09 2680 436 19250 кВт.
Суммарное количество острого пара на подогрев сырой воды, деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды перед химводоочисткойсоставляет
D1 |
|
|
Q1 |
|
19250 |
8,25 кг/с, |
ix |
i |
|
||||
|
|
|
2770 436 |
|||
|
1 |
пв |
|
|
|
|
чтоблизкокранеепринятомуD1 =8,5кг/с.
Полнаянагрузканакотельнуюсоставит
Dсум D1 |
Dтех D |
dут |
8,25 4,16 |
|
3 |
11,65 12,8 кг/с. |
|
100 |
|||||
|
100 |
|
|
|||
47
2.6.7.Выбортипакотлоагрегатовиихколичества
Количество котлов, устанавливаемых в котельной, определяют по максимальной нагрузке котельной, руководствуясь следующими сообра-
жениями:
1) недопустимо устанавливать один котлоагрегат, а общее их количе-
ствонедолжнопревышатьчетырех-пяти; 2) устанавливаемые котлоагрегаты должны иметь одинаковую номи-
нальнуюпроизводительность; 3) при сжигании газа и мазута в топке котлоагрегата паропроизводи-
тельностьегоповышаетсяна20 30%.
Может оказаться, что один из котлоагрегатов будет недогружен, в
этомслучае онбудетрезервным.
В рассматриваемой типовой схеме котельной максимальная суммар-
ная нагрузка составляет Dсум =12,8 кг/с. Соответственно давлению
P1= 1,37 МПа пара, отпускаемого потребителям, и заданному топливу
(малосернистый мазут М100) необходимо использовать для оборудо-
вания котельной паровые котлы ДОР.
Согласно руководящим указаниям по выбору основного обору-
дования котельных, в которых рекомендуется укрупнение основного оборудования, принимаем к установке два паровых котла типа ДКВР- 20-13 и производительностью Dка =20 т/ч (5,56 кг/с) каждый (см.
табл. 2.4). С учетом рекомендаций [3] максимально зимняя нагрузка
12,8 кг/с удовлетворяется практически при полном использовании обоих устанавливаемых котлов.
48
3.ТОПЛИВОИЕГОИСПОЛЬЗОВАНИЕВКОТЕЛЬНЫХ
3.1.Видытоплива,сжигаемоговкотельныхвнастоящее времяивперспективе.Основныевидытоплива длякрупныхцентральныхкотельных
Годовая потребность в млн т условного топлива крупных котельных теплопроизводительностью более 23 МВт в настоящее время оценивается следующими величинами (ориентировочно): в европейской части РФ и на Урале в 1970 г. 59, в 1995 г. 84, в 2010 г. 124; в азиатской части РФ в
1970г. 14,в1995г. 24, в2010г. 43.
Удовлетворение этих потребностей осуществляется в настоящее время и намечается в перспективе видами топлива, приведеннымив табл. 3.1 (ориентировочно, в процентном исчислении). Из приведенных данных видно, что наблюдается тенденция внедрения газового топлива в котельных установках, особенно в европейской части РФ, за счет сокращения расхода твердого топлива. Однако для районов Азии, располагающих очень большими запасами дешевого угля (Азейский, Ирша-Бородинский, Назаровский, Экибастузский бассейны и др.), твердое топливо является преобладающим.
Таблица 3.1
Использованиеотдельныхвидовтоплива(%) котельных в настоящее время и в перспективе
Наименование |
Европейская часть РФ |
Азиатская часть РФ |
||||
вида топлива |
1970 г. |
1995 г. |
2010 г. |
1970 г. |
1995 г. |
2010 г. |
Природный газ |
50 |
60 |
63 |
12 |
15 |
26 |
|
|
|
|
|
|
|
Мазут |
24 |
23 |
27 |
18 |
22 |
18 |
Уголь |
24 |
15 |
9 |
70 |
63 |
56 |
Торф |
2,0 |
2,0 |
1,0 |
- |
- |
- |
Учитывая в перспективе дальнейшее наращивание темпов освоения природных ресурсов восточных районов, интенсивное развитие промышленности в них, а также условия, оправдывающие в этих районах во многих случаях организацию теплоснабжения с помощью центральных котельных (дешевое топливо, избыток электроэнергии), следует иметь
ввиду, что для крупных котельных, наряду с газом и мазутом, нередко
вкачестве топлива будет выделяться уголь указанных выше месторождений.
49
Сжигание твердого топлива в паровых и водогрейных котлах и соблюдение при этом высоких экономических показателей использования топлива значительно сложнее, чем газомазутного топлива, и требует значительно больших капитальных и эксплуатационных затрат [7]. Характеристики основных видов топлива, с которыми могут встретиться проектировщикикотельных установок,подробнорассматриваютсяв [12].
3.2. Расчеты процесса горения топлива
Горением называют непрерывный процесс интенсивного соединения горючего вещества (топлива) с окислителем, протекающий при высоких температурах и характеризующийся интенсивным тепловыделением. Механизм горения даже простейших по своему химическому составу веществ достаточно сложен и для ряда веществ мало изучен.
Расчет процесса горения выполняют при проектировании котельных установок, контроле их работы, переходе на другое топливо. При расчете процесса горения обычно определяют расход воздуха, необходимый для сгорания топлива, состав и объем продуктов сгорания, энтальпии продуктов сгорания воздуха. Необходимые для расчета характеристики топлива определяют опытным путем или находят в справочных таблицах
[12].
Теоретически необходимое количество воздуха, нужного для полногосгораниятоплива, определяетсяпоследующимформулам:
1) для твердогои жидкоготоплива
V0 0,0889 Cp 0,375 Sp 0,265 Hp |
0,033 Op ; |
|
(3.1) |
||||
2) для газообразного топлива |
|
|
n |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
V0 0,0476 |
0,5 CO H2 1,5 H2 |
2CH4 m |
|
|
CmHn O2 |
|
. (3.2) |
|
|
||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
Теоретические объемы продуктов сгорания для твердых и жидких топлив при коэффициенте избытка воздуха α=1 определяются следующимобразом:
Объемтрехатомныхгазов:
|
VRO2 |
0,01866 CP 0,375SOP K м3/кг. |
(3.3) |
|
Объемазота: |
Vo |
0,79 Vo 0,008Np м3/кг. |
|
|
|
|
(3.4) |
||
|
|
N2 |
|
|
Объемводяныхпаров: |
|
|||
Vo |
2O |
0,112Hp 0,0124Wp 0,0161V0 м3/кг. |
(3.5) |
|
H |
|
|
|
|
50