Материал: Расчет производственно–отопительной котельной с котлами ДКВР 20–13

Расстояние от верхней рабочей площадки, предназначенной для обслуживания котлов или экономайзеров, до нижних конструктивных частей покрытия котельной составляет более 2 м, расстояние до наивысшей рабочей площадки - 10 м.

Деаэраторный бак расположен на уровне, превышающем на 7 м уровень установки питательных насосов, с таким расчетом, чтобы последние всегда находились под заливом. Дымовая труба отстоит от стены здания котельной на расстоянии 8,4 м до центра трубы, с внутренним диаметром 2,085 м.

С левого торца здания между осями Г и Д к зданию котельной примыкает канал с тепловой камерой, в которых проходят трубопроводы Т1 и Т2. Подающий трубопровод связан с 2-мя сетевыми насосами, расположенными на первом этаже. Трубопроводы Т1 и Т2 подключены к 3-ем последовательным сетевым теплообменникам на втором этаже.

Расположение оборудования в котельной запроектировано максимально безопасным и простым для эксплуатации и имеется несложная схема коммуникаций трубопроводов.

4. Тепловая схема котельной и ее описание

Тепловая схема представляет собой графическое изображение основного и вспомогательного оборудования тепловых станций, объединяемого линиями трубопроводов для транспорта теплоносителей в виде пара и воды.

Холодная вода из водопровода (В3) насосами сырой воды попадает в пароводяной теплообменник, где нагревается до 25^оС. Далее эта вода проходит химводоподготовку (происходит умягчение воды путем замены катионов магния и кальция на катионы натрия). Затем умягченная вода (В6) попадает в водо-водяной теплообменник, где нагревается до 36^оС, после чего направляется в охладитель выпара, где прогревается до 39^оС. После охладителя выпара нагретая вода (В14) идет в деаэрированную колонку, затем в бак-аккумулятор и далее (В29) с помощью питательных насосов (В29Н) поступает в котлы. Питательные насосы предназначены для обеспечения подачи воды в барабанные паровые котлы. Паровой насос используется в качестве резервного. Насосы поршневые паровые работают на насыщенном или перегретом паре, его температура не превышает 300°С. Насосы такого типа обладают способностью бесступенчато регулировать показатели подачи и давления на выходе в интервале от 25 до 100% их основной величины. Происходит это благодаря изменению давления пара на входе в насос.

Насыщенный пар (Т97) из котла с давлением 14 ата попадает в редуктор, где его давление снижается до 7 ата, этот пар (Т92) идет к сетевым теплообменникам. Пар нагревает холодную воду в пароводяном теплообменнике. Образуется конденсат (Т81Н), после чего поступает в деаэратор.

С другой стороны пароводяной теплообменник подключен к сети Т1 и Т2. Охлажденный теплоноситель нагреваясь в теплообменниках становится Т1 и сетевыми насосами нагнетается потребителю.

Часть пара с давлением 14 ата используется для работы парового насоса. Чтобы лучше утилизировать тепло непрерывной продувки используются сепараторы непрерывной продувки. Продувочная вода, проходя через водо-водяной теплообменник, охлаждается до 40^оС. Пар образуется в сепараторе непрерывной продувки за счет снижения давления и используется для подогрева воды в деаэраторе.

Выходя из деаэратора, пар (Е0) нагревает воду в охладителе выпара. В колонке деаэратора смешивается три водяных потока при средней температуре 80^оС. Тепловая схема представлена на листе 2 графической части.

5. Расчет количества котлов по тепловой нагрузке

Нагрузка котельной по пару в общем случае определяется как сумма технологической нагрузки QТ, нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение QОВ и Г В, нагрузки на собственные нужды Qсн и потери пара в котельной Qп.

К=Q Т+Q ОВ И ГВ+QС Н +QП, т/ч. (2)

Так как в котельной нет котельных агрегатов, работающих на ОВ и ГВ, то QОВ и Г В=0.

Расход пара на собственные нужды составит:

 (3)СН=0,05·90=4,5 т/ч.

Потери в котельной определяют по формуле:

 (4)

 т/ч;к=90+4,5+2,84=97,34 т/ч.

Количество котлов определяем по формуле:

 шт; (5)

 шт.

6. Деаэрация воды. Расчет и подбор бака-аккумулятора и деаэраторной колонки

Деаэраторный бак представляет собой горизонтальный сосуд цилиндрической формы, устанавливаемый на двух катковых опорах со средним неподвижным упором между ними. Деаэраторные баки предназначены в основном для аккумулирования запаса питательной воды. Кроме того, в деаэраторном баке заканчивается процесс дегазации воды, то есть осуществляется выделение дисперсных газов и разложение бикарбонатов. Вода, поступающая в деаэратор на обработку, и возвращаемый потребителями конденсат могут содержать растворенные в них газы: кислород, двуокись углерода и др. Эти газы вызывают развитие химической коррозии питательных трубопроводов, поверхностей нагрева котла, что снижает надежность его работы. Кроме того, продукты коррозии, попадая с питательной водой в котлы, способствуют нарушению циркуляции, что приводит к пережогу труб котельного агрегата.

В котельной применяется термический способ деаэрации.

Деаэратор установлен для удаления из воды, поступающей в котельные установки и системы теплоснабжения, растворенных коррозионно-активных газов - кислорода и свободной углекислоты. Эти газы вызывают коррозию поверхности нагрева и трубопроводов котельных и тепловых систем.

Деаэрация воды основана на повышении ее температуры до кипения, при которой происходит выпаривание газов.

В котельной установлен атмосферный деаэратор с рабочим давлением 0,12 МПа на отметке 7,200 м.

Т.к. в атмосферном деаэраторе (рис.2) поддерживается давление несколько выше атмосферного, кипение воды происходит за счет нагрева воды паром до температуры 104°С, поступающим в колонку деаэратора. В данном проекте принят деаэратор ДА-300/75. На рисунке 3 приведена схема атмосферного деаэратора смешивающего типа.

Рис. 2. Деаэратор атмосферный: общий вид.

Рис. 3. Деаэратор атмосферный: 1 - бак (аккумулятор), 2 - выпуск питательной воды из бака, 3 - водоуказательное стекло, 4 - манометр, 5, 6 и 12 - тарелки, 7 - спуск воды в дренажный бак, 8 - автоматический регулятор подачи химически очищенной воды, 9 - охладитель пара, 10 - выпуск пара в атмосферу, 11 и 15 - трубы, 13 - деаэраторная колонка, 14 - парораспределитель, 16 - впуск воды в гидравлический затвор, 17 - гидравлический затвор, 18 - выпуск лишней воды из гидравлического затвора.

Водяной пар и неконденсирующиеся газы после деаэратора направляются в теплообменник-охладитель выпара ОВА - 8 с поверхностью теплообмена 8 м², (ширина 516 мм, длина 2860 мм, высота 580 мм) для утилизации теплоты. Выпар в атмосферном деаэраторе вытесняется в охладитель выпара избыточным давлением. Охладитель данного типа прост и удобен в эксплуатации. Установка охладителя выпара над деаэрационными колонками, на высоте, обеспечивающей самотечный слив конденсата выпара в верхнюю часть колонок, обеспечивает надежный и полный возврат охлажденного исходной водой выпара в колонку деаэратора, и предотвращает унос ценного теплоносителя по трубопроводу отвода неконденсирующихся газов в атмосферу.

Рис. 4. Охладитель выпара ОВА-8 с поверхностью нагрева 8 м².

6.1 Расчет и подбор бака-аккумулятора и деаэраторной колонки

Необходимый объем бака - аккумулятора вычисляется по формуле:

 (6)

где 0,5 - коэффициент, учитывающий запас деаэрированной воды в баке - аккумуляторе на 30 мин;

,1 и 0,85 - коэффициенты, соответственно учитывающие расход воды на продувку и заполнение бака-аккумулятора;- максимальная производительность 1 котла т/час;к - число работающих котлов в котельной;д - количество принимаемых деаэраторов.

Устанавливаем два деаэратора типа ДА-300/75 с характеристиками: Р=0,12 МПа, tводы=104,25^оС, производительность номинальная 300 т/ч, полезный объем бака 75 м³/ч, габаритные размеры (бак с колонкой):

длина 12500 мм;

высота 5770 мм.

Технические характеристики деаэрационной колонки КДА-100: рабочее давление 0,12 МПа, температура воды 104,25^оС, габаритные размеры: диаметр - 1800 мм, высота 2750 мм.

Технические характеристики деаэраторного бака БДА-75: полезная вместимость 75 м³/ч, общая вместимость 84,2 м³/ч, рабочее давление 0,2 МПа, температура воды 104,25^оС.

7. Работа натрий-катионитовых фильтров

Фильтр 1-ой ступени предназначен для умягчения исходной воды.

Фильтр 2-ой ступени используются на водоподготовительных установках котельных и предназначены для глубокого умягчения исходной воды, а также улавливания проскоков солей жесткости после первой ступени обработки. Цикл работы фильтра состоит из следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.

Умягчение происходит следующим образом: вода, прошедшая обработку на Nа-катионитных фильтрах первой ступени, под давлением 0,6 МПа поступает в Nа-катионитный фильтр второй ступени и проходит через слой зернистого ионообменного материала в направлении сверху вниз. При этом катионит поглощает из воды ионы Cа2+ и Мg2+, обусловливающие ее жесткость, и заменяет их эквивалентным количеством ионов Na+.

Взрыхление предназначено для устранения уплотнения ионообменного материала, препятствующего свободному доступу регенерационного раствора к его зернам.

Регенерация катионита для обогащения его ионами Nа+ производится 5-8%-ным раствором NaCl.

Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации происходит в направлении сверху вниз.

Преимущества метода:

значительное снижение сточных вод с выделением ионов жесткости в виде твердого осадка, удобного для утилизации,

резкое снижение расхода поваренной соли,

использование доступных реагентов,

реализация процесса при использовании стандартного оборудования.

При использовании данных фильтров в схемах глубокого обессоливания из воды удаляются практически все катионы и анионы, за исключением кремниевой кислоты, а при использовании в схемах полного химического обессоливания удаляется и кремниевая кислота. Рабочий цикл фильтра заканчивается при проскоке катионов натрия в фильтрат.

Рис. 5. Схема фильтра Схема подключения

В данном проекте представлен фильтр типа ФИПа II-1,4-0,6-Na, характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2

8. Аэродинамический расчет котлоагрегата

8.1 Расчет газового сопротивления

Таблица 3

2                Сопротивление котла    

где: D - паропроизводительность котла, кг/час;П- поверхность нагрева котла, включая топочные экраны, пароперегреватель и конвективные пучки,;значения HП принимаются по приложению ХII [10];

3                Сопротивление водяного экономайзера   ;

где: z2 - число рядов труб экономайзера (из теплового расчета);

ωг - средняя скорость газов в экономайзере (из теплового расчета);

γг - средний удельный вес газов при средней температуре газов θср, кг/м3;

θср - средняя температура газов (из теплового расчета);

γг0 - удельный вес газов при нормальных условиях, равный 1,34 ;

4                Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя (с газовой стороны)     ;

где:  - средняя скорость газов (из теплового расчета), м/с;

5                Сопротивление борова   ;

6                Сопротивление шиберов               ;