Материал: Проектирование автоматизированной газовой котельной для системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД

Рециркуляционные насосы.

Рециркуляционные насосы устанавливаются в котельных с водогрейными котлами для частичной подачи горячей сетевой воды в трубопровод, подводящий воду к водогрейному котлу.

Производительность рециркуляционного насоса определяется из уравнения баланса смешивающихся потоков сетевой воды в обратной линии и горячей воды на выходе из водогрейного котла. Кроме того, насос должен создавать напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление водогрейного котла и рециркуляционных трубопроводов. Резервные рециркуляционные насосы не предусматриваются.

Сводные данные по характеристике рециркуляционных насосов приводятся в таблице 6.18.

Таблица 6.18 - Сводные данные по характеристике рециркуляционного насоса

Устанавливаем по одному насосу для каждого котла марки Wilo TOPS 50/7 3~PN 6/10 мощностью 0,625 кВт (общая цена: 597 EUR), так как другие насосы не удовлетворяют заданным параметрам.

Все насосное оборудование подобрано в программе WILO-SELECT.

Построение пьезометрического графика.

Целью построения пьезометрического графика является наглядная иллюстрация характера распределения давлений в системе теплоснабжения по результатам гидравлического расчета. Пьезометрический график позволяет определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети.

6.3.9 Расчет высоты дымовой трубы

Общие сведения.

Дымовые трубы предназначены для отвода дымовых газов от тепловых установок в атмосферу. Дымовые трубы необходимо конструировать и строить таким образом, чтобы гарантировать максимально безвредный отвод дымовых газов в атмосферу во всех режимах работы и исключить образование опасного избыточного давления в топках.

В систему удаления дымовых газов входят следующие элементы:

газоход;

дымовая труба;

крепежная система;

арматура и гарнитура дымоходов.

Расчет высоты дымовой трубы

При расчете системы удаления дымовых газов должны быть определены длины (высоты) и диаметры газоходов при различных условиях их эксплуатации.

Расчет минимальной высоты дымовой трубы ведется одновременно по следующим параметрам:

) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается значение максимальной приземной концентрации вредного вещества, равное предельно допустимой концентрации (ПДК);

) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается самотяга в газовом тракте без учета тяго-дутьевых устройств;

) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается выполнение требований СП 42-101-2003 [18] для дымовой трубы;

) минимальная высота дымовой трубы не должна быть менее 5 метров.

Расчет ведется для трех периодов работы котельной: максимально зимнего, среднеотопительного и летнего режима, для котла, работающего на систему горячего водоснабжения. Для максимально зимнего и среднеотопительного для котлов, работающих на систему отопления.

Действительное количество воздуха, м3/м3, необходимого для сжигания топлива, определяемое по формуле:

                                                                                (6.33)

где α - коэффициент избытка воздуха;

V0 - теоретически необходимое количество воздуха, м3/м3, определяемое по формуле:

                (6.34)

где CO2,H2,O2,H2S,CmHn - состав газообразного топлива по объему, %.

Определение действительного объема дымовых газов, м3/м3, необходимого для сжигания газообразного топлива производится по следующим уравнениям:

                                                    (6.35)

где VRO2 - объем трехатомных газов, м3/м3;

VH2O - объем водяных паров, м3/м3;

VN2 - объем паров азота, м3/м3.

Объем трехатомных газов, м3/м3:

                                            (6.36)

Объем водяных паров, м3/м3:

                                (6.37)

Объем паров азота, м3/м3:

                                                                    (6.38)

Суммарный расход топлива, м3/ч, определяется по формуле:

                                                                                       (6.39)

где QKA - тепловая нагрузка на котел, Мкал/ч;

Qрн - теплота сгорания низшая рабочая топлива, Мкал/м3;

η - КПД котлоагрегата, %.

Действительный расход воздуха, м3/ч, определяется по формуле:

                                                                               (6.40)

Действительный объем продуктов сгорания, м3/ч, определяется по формуле:

                                                                    (6.41)

где υух - температура продуктов сгорания (дымовых газов), оС.

Минимальный диаметр газохода, мм, определяется по формуле:

                                                                 (6.42)

где ω0 - скорость выхода дымовых газов из устья дымовой трубы; принимается от 10 до 15 м/с.

Фактическая скорость в газоходе после подбора типоразмера газохода вычисляется по следующей формуле:

                                                                      (6.43)

где d - фактический диаметр газохода (по типоразмеру производителя), мм.

Расчет высоты дымовой трубы по ПДК.

Одним из определяющих параметров высоты дымовой трубы является условие рассеивания дымовых газов до допустимой концентрации. Расчет ведется для выбросов оксида азота и углерода.

Расчет выбросов оксидов азота, г/с:

                                                         (6.44)

где q4 - потери теплоты с физически недожогом, %.

KNO2 - удельный выброс оксидов азота при сжигании топлива на 1 МДж теплоты, г/МДж; для природного газа рассчитывается по уравнению:

                                                                    (6.45)

где QKA - тепловая нагрузка на котел, МВт;

Bт - суммарный расход топлива, м3/с;

βk - безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелок; принимается при сжигании газа для дутьевых горелок напорного типа - 2;

βа - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота; принимается для газа - 1;

βt - безразмерный коэффициент влияния температуры воздуха; определяется по формуле:

                                                                       (6.46)

где tвн - температура воздуха в помещении, оС.

Расчет выбросов оксидов углерода, г/с:

                                                               (6.47)

где KCO - удельный выброс оксидов углерода при сжигании топлива на 1 МДж теплоты, г/МДж.

Минимальная высота дымовой трубы, м, рассчитывается по следующей зависимости:

                                                (6.48)

где Мi - количество выбросов i-го загрязняющего вещества из дымовой трубы, г/с;

ПДКi - предельно-допустимая максимальная разовая концентрация i-го вредного загрязняющего вещества в приземном воздухе, мг/м3;

Сфi - фоновые концентрации i-го загрязняющего вещества в районе расположения котельной, мг/м3;

А - коэффициент распределения температуры воздуха, зависящий от метеорологических условий местности и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

F - коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, равный 1 для газообразных выбросов;

nдт -количество дымовых труб, шт.;

ΔТ - разность температур уходящих газов υух и температуры окружающего атмосферного воздуха tнв.

Расчет высоты дымовой трубы по самотяге.

Температура продуктов сгорания на выходе из устья дымохода определяется с учетом охлаждения по длине трубы.

Охлаждение газов в трубе наодин метр ее высоты определяется по формуле:

                                                                                 (6.49)

где QKA - тепловая нагрузка на котел, кВт;

В - коэффициент дымовой трубы; принимается 0,34 - изолированная металлическая труба.

Температура дымовых газов на выходе из трубы, оС:

                                                                              (6.50)

где υ1 - температура дымовых газов на входе в трубу равнаυух, оС;

НgПДК - высота дымовой трубы по ПДК, м.

Средняя рабочая температура дымовых газов определяется по формуле:

                                                                                      (6.51)

Плотность дымовых газов и воздуха, кг/м3, при рабочих условиях:

                                                                              (6.52)

                                                                              (6.53)

где ρгну и ρвну - соответственно плотность продуктов сгорания и воздуха при нормальных условиях; принимается для природного газа ρгну=1,26 кг/м3, для воздуха ρвну=1,293 кг/м3;

toc - температура окружающей среды, оС.

Потери давления в системе удаления дымовых газов, кПа, определяются по формуле:

                                                        (6.54)

где λ - коэффициент сопротивления трения;

ξ - коэффициент местного сопротивления элемента газохода;

L - длина рассматриваемого газохода, м;

d - фактический диаметр газохода, м;

ωг - фактическая скорость в газоходе, м/с.

Величина самотяги СУДГ, кПа, определяется по формуле:

                                                           (6.55)

гдеg - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

,2 - 20% запас для обеспечения нормальной тяги системы удаления дымовых газов.

Проверка тяги, кПа, производится по формулам:

                                                                  (6.56)

где Δhreq - величина дефицита тяги, кПа;

hт’’ - разрежение на выходе из топки, необходимое для предотвращения выбивания газов, кПа;

hKA - аэродинамическое сопротивление котла, кПа;

∑hтр - сумма потерь давления в системе удаления дымовых газов для горизонтального и вертикального участка газохода, кПа.

В случае если принятое к расчету значение высоты дымовой трубы по результатам расчета ПДК не удовлетворяет вышеуказанному условию, то необходим пересчет высоты дымовой трубы на самотягу, принимая значение величины дефицита тяги Δhreq по модулю.

Высота дымовой трубы для обеспечения необходимой тяги, м, определяется по формуле:

                                          (6.57)

Требуемая высота дымовой трубы определяется путем сравнения значений высоты по ПДК (HgПДК) и самотяге (Hgстяга), при этом принимается максимальное значение. Далее определяется требуемая высота дымовой трубы Hgтреб как максимальная для двух режимов работы котла.

В завершении расчетов высоты дымовой трубы полученное значение сравнивается с архитектурно-строительными требованиями. В соответствии с рекомендациями СП 42-101-2003 и требованиями СНиП II-35-76, высота устья дымовой трубы должна быть не менее чем на 2 м выше поверхности плоской кровли, а также над кровлей более высокой части здания или самого высокого близлежащего здания в радиусе 10 м.

Расчет представлен в таблице 6.19 и 6.20. По величине минимальной высоты дымовой трубы по расчету ПДК, самотяги, высоты близлежащего здания и режимам теплопотребления конструируется система удаления дымовых газов из деталей DW-ALKON (“Raab”) [18]. Спецификация газоотводящего оборудования представлена в таблице 6.21 и 6.22.

Таблица 6.19 - Система удаления дымовых газов для котлов ЗИОСАБ - М3500