Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13
Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13. Выбор водоподготовительного оборудования. Теплообменники, сепараторы непрерывной продувки. Принципиальная схема газоснабжения котельной. Автоматика безопасности котла. Отопление и вентиляция помещения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.09.2014 |
| Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
[Введите текст]
АНОО «Нижегородский колледж теплоснабжения и автоматических систем управления»
Дисциплина: «Котельные установки»
Курсовой проект
«Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13»
Нижний Новгород
2014г.
Введение
В данной курсовой работе выполнен проект производственно-отопительной котельной, расположенной в г. Самара на реке Волге. В качестве топлива используется природный газ нитки газопровода Средняя Азия - Центр.
Котельная используется для снабжения паром промышленного предприятия и для отопления жилого района. Тепловые нагрузки на технологические нужды - 12 тонн пара в час; на отопление и вентиляцию - 15 ГДж/час; на ГВС - 8 ГДж/час.
С производства конденсат возвращается с температурой tконд.техн.=60°С в количестве 50%
В котельной применяются котлы марки ДКВР-6,5-13 производства Бийского котельного завода.
Теплоснабжение района осуществляется по двухтрубной закрытой схеме. Расчетные параметры теплоносителя: подающий трубопровод - 130°С; обратный трубопровод - 70°С.
1. Описание и расчет тепловой схемы котельной
1.1 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13
Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.
Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации -- с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.
Два барабана отопительного котла - верхний 2 и нижний 13 - изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб Ш51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.
Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рисунке 1.2, а-в. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рисунок 1.1.1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, изнутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.
Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам Ш108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб - коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.
Рисунок 1.1.1 - Паровой котел ДКВР-6,5-13: 1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка; 10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство; 13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор
Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.
Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.
Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа - из нескольких петель труб Ш32 х 3 мм.
В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.
Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.
На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 - вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром.
Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту.
Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него. Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит.
Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.
Таблица 1.1.1 - Основные характеристики котла ДКВр-6,5-13ГМ
|
Топливо |
природный газ/мазут |
|
|
Номинальная производительность |
6,5 т/ч |
|
|
Избыточное давление пара |
13 кг/см2 (1,3 МПа) |
|
|
Температура перегретого пара |
194 °С |
|
|
Температура питательной воды |
100 °С |
|
|
Расчетный КПД |
87 % |
|
|
Габариты компоновки (LхBхH) |
8526х4695х5170 мм |
|
|
Масса по компоновке, кг |
11447 |
1.2 Описание тепловой схемы котельной
Принципиальная тепловая схема котельной приведена на рисунке 1.2.1
Исходная вода с температурой 5°С насосом 1 подается в теплообменник 2, в котором нагревается остаточной водой, загрязненной солями, поступающей из сепаратора непрерывной продувки (СНП) 5. Затем, подогретая исходная вода попадает в теплообменник 3, где нагревается паром до температуры 25-40°С. Нагрев до такой температуры необходим для обеспечения более эффективной работы катионитных фильтров и предотвращения конденсации водяных паров на трубах и оборудовании химводоочистки. Далее, вода поступает на химводоочистку 4, где происходит умягчение воды (удаление солей Ca и Mg) и, при необходимости, уменьшение солесодержания. Химически обработанная вода поступает в деаэратор 9, в котором из воды удаляются коррозионно-активные газы (O2, CO2). Часть воды из деаэратора питательным насосом 11 подается в паровой котел 6, другая часть подпиточным насосом 10 направляется на подпитку тепловой сети.
Паровой котел 6 вырабатывает пар с давлением 1,4 МПа, часть которого без понижения давления подается на производство. Другая часть пара используется для подогрева воды, поступающей в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для собственных нужд котельной (подогрев воды перед ХВО, деаэрация).
Рисунок 1.2.1 - Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной: 1-насос исходной воды; 2-охладитель непрерывной продувки; 3-подогреватель сырой воды; 4-химводоочистка; 5-сепаратор непрерывной продувки; 6-паровой котел; 7,8-редукционый клапан; 9-деаэратор; 10-подпиточный насос; 11-питательный насос; 12-сетевой подогреватель; 13-охладитель конденсата; 14-сетевой насос; 15-охладитель выпара
Так как паро-водяные теплообменники по условию прочности рассчитаны на давление ?1МПа, давление пара перед ними снижается редукционным клапаном 7 до уровня 0,7МПа. Деаэратор атмосферного типа работает при давлении 0,12МПа, которое поддерживается редукционным клапаном 8.
Подогрев сетевой воды осуществляется следующим образом: Вода из обратного трубопровода тепловой сети насосом 14 подается в водо-водяной теплообменник 13, в котором нагревается конденсатом из паро-водяного теплообменника 12, а затем в теплообменник 12, где нагревается паром до необходимой температуры ~130-150°С.
Для использования теплоты продувочной воды в котельной устанавливают сепаратор непрерывной продувки (СНП) 5. Продувочная вода поступает в СНП с давлением, равным рабочему давлению в котле (1,4МПа), в сепараторе давление снижается до уровня 0,15МПа, что приводит к вскипанию воды и разделению ее на пар вторичного вскипания и остаточную, загрязненную солями воду. Пар вторичного вскипания подается в деаэратор, а остаточная вода поступает в теплообменник 2, где подогревает исходную воду, а затем сбрасывается в продувочный колодец.
Для использования теплоты выпара из деаэратора, устанавливается охладитель выпара 15, подогревающий поступающую в деаэратор химически очищенную воду.
Конденсат после паро-водяных теплообменников, а также конденсат с производства подаются в деаэратор.
1.3 Расчет тепловой схемы котельной
В общем случае основными целями расчета тепловой схемы котельной являются:
определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,
определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,
определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).
Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для максимально-зимнего режима с соответствующей наружного воздуха в г.Самара ,которая определяется по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» [1]:
максимально-зимнего (-30 °С),
средней температуры наиболее холодного месяца (-18 °С),
средней температуры за отопительный период (-5,2 °С),
Заданные тепловые нагрузки котельной сведены в таблицу 1.3.1
Таблица 1.3.1 - Заданные максимальные тепловые нагрузки котельной установки
|
Вид тепловой нагрузки |
Расчетные тепловые нагрузки |
Характеристика теплоносителя |
|
|
Отопление и вентиляция, ГДж/ч |
15 8 12 |
Вода 130/70С |
|
|
Горячее водоснабжение, ГДж/ч |
Вода 130/70С |
||
|
Пар на технологические нужды т/ч |
Пар 1,4МПа |
Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяются:
Расход пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
|
(1.3.1) |
||
|
(1.3.2) |
где - энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды, 2763кДж/кг (давление 0,07 МПа);
- энтальпия конденсата на выходе из подогревателей воды, кДж/кг
;
- КПД подогревателя, принимаем
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:
|
(1.3.3) |
где - расчетная температура внутри помещений, принимается +18°С,
- температура наружного воздуха, [1] °С,
- температура наружного воздуха при максимально-зимнем режиме, [1] °С.
Определяем максимальную производительность КУ:
|
(1.3.4) где - расход пара на технологические нужды, т/ч; K=1,1. |
Определяем паропроизводительность КУ при :
(1.3.5)
Ориентировочно определяем количество котлов ,которые необходимо установить в котельной:
В соответствии со СНиП II-35-76 “Котельные установки” [2], расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей, требующихся потребителям отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме.
При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.
Количество котлов, устанавливаемых в котельной, следует выбирать по режиму наиболее холодного месяца:
|
(1.3.6) |
где - коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию, рассчитанный по режиму наиболее холодного месяца.
Ориентировочно принимаем 4 котла. Производительность одного котла в максимально-зимний период в таком случае будет равна:
|
(1.3.7) |
По условиям надежности количество котлов должно быть таким, чтобы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечили расчетную тепловую нагрузку котельной при средней температуре наиболее холодного месяца.
|
(1.3.8) |
Для обеспечения требуемой паропроизводительности принимаем к установке четыре котла типа ДКВр-6,5-13ГМ.
При летнем режиме для обеспечения выработки пара на технологические нужды и горячего водоснабжения потребителей достаточно двух котлов, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла.
Определяем расход пара внешними потребителями:
(1.3.9)
Определяем полное количество пара, вырабатываемое КУ:
|
(1.3.10) |
Где, - расход пара на собственные нужды котельной, т/ч.
Принимаем ;т/ч
;т/ч
- потери пара внутри котельной, т/ч.
Принимаем
Определяем расход питательной и продувочной воды, подаваемой в котел:
|
(1.3.11) |
Где - расход продувочной воды, т/ч. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], для котлов с давлением до 1,4МПа включительно, расход питательной воды должен быть не более 10% от . Принимаем
Определяем расход пара и расход остаточной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки. Для этого составим уравнение материального и теплового баланса сепаратора.
Рисунок 1.2.2
, отсюда:
|
(1.3.12) |
||
|
(1.3.13) |
где - расход остаточной воды на выходе из сепаратора, т/ч;
- энтальпии насыщенного пара и воды на выходе из СНП при давлении 0,15МПа, кДж/кг ?С. ;
- энтальпия котловой воды при давлении 1,4МПа, кДж/кг?С. .
Потери конденсата технологическими потребителями:
|
Где - возврат конденсата технологическими потребителями; |
(1.3.14) |
Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.
|
(1.3.15) |
Где - объем воды в системе теплоснабжения, м3.
|
(1.3.16) |
Где - удельный объем воды в системе, м3/МВт. Для закрытых систем =65 м3/МВт;
- тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт;
- тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.
Расход деаэрированной воды:
, т/ч (1.3.18)
т/ч
Выпар из деаэратора:
|
,т/ч т/ч |
Количество воды, которое должно подвергнуться умягчению:
|
(1.3.19) |
Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров:
, т/ч.
т/ч.
|
(1.3.20) |
Рисунок 1.2.3
Определяем температуру исходной воды на выходе из теплообменника 2. Из уравнения теплового баланса теплообменника 2:
где, - температура исходной воды. Принимаем для зимнего периода и для летнего периода;
- температура продувочной воды на выходе из сепаратора. Принимается равной температуре насыщения при давлении 0,15МПа. ;
- температура продувочной воды на выходе из теплообменника. Принимаем
Расход пара на подогрев исходной воды:
|
(1.3.21) |
Рисунок 1.2.5
Где - температура воды, необходимая для эффективной химводоочистки. Принимаем
- температура конденсата после паро-водяного теплообменника. Принимаем ;
кДж/кг?С
Найдем температуру воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор):
|
(1.3.22) |
Рисунок 1.2.6
где - температура конденсата после охладителя выпара. Принимаем .
Определяем расход пара на деаэрацию воды:
Размещено на http://www.allbest.ru/
[Введите текст]
Рисунок 1.2.7
|
,т/ч =3,2 т/ч |
(1.3.23) |
Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной:
|
(1.3.24) |
Относительная погрешность расчета:
|
(1.3.25) |
При Д<20% считается, что учебный расчет выполнен с необходимым приближением и не требует пересчета.
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:
|
(1.3.26) |
где - тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;
, - температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,
- теплоемкость воды.
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:
|
(1.3.27) |
где - тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;
Общий расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:
|
(1.3.28) |
Температура на входе всетевой подогреватель:
|
(1.3.26) |
Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата:
|
(1.3.27) |
Результаты расчета приведены в таблице 1.3.2
Таблица 1.3.2 - Расчет тепловой схемы котельной
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
Температура наружного воздуха tн.в., °С |
-30 |
|
|
2 |
Температура внутри отапливаемых помещений tв.н., °С |
18 |
|
|
3 |
Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо.в., ГДж/ч |
15,00 |
|
|
4 |
Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг.в., ГДж/ч |
8,00 |
|
|
5 |
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию Ко.в. |
1,00 |
|
|
6 |
Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе t 1, °С |
130,00 |
|
|
7 |
Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе t2, °С |
70,00 |
|
|
8 |
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо.в., т/ч |
59,6 |
|
|
9 |
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг.в., т/ч |
31,8 |
|
|
10 |
Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс, т/ч |
91,4 |
|
|
11 |
Энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды hп, кДж/кг (давление 0,7МПа) |
2763,00 |
|
|
12 |
Энтальпия конденсата после паро-водяных теплообменников hк, кДж/кг |
398,05 |
|
|
13 |
КПД подогревателя |
0,98 |
|
|
14 |
Расход пара на отопление и вентиляцию Dо.в., т/ч |
6,47 |
|
|
15 |
Расход пара на ГВС Dг.в., т/ч |
3,45 |
|
|
16 |
Выработка пара для внешних потребителей Dвн, т/ч |
21,92 |
|
|
17 |
Расход пара на собственные нужды котельной Dс.н., т/ч |
3,28 |
|
|
18 |
Потери пара внутри котельной Dпот, т/ч |
0,44 |
|
|
19 |
ПолнаяпаропроизводительностьКУ , т/ч |
25,64 |
|
|
20 |
Расход питательной воды, подаваемой в котел Gпит, т/ч |
28,2 |
|
|
21 |
Расход пара на выходе из СНП Dс, т/ч |
0,41 |
|
|
22 |
Расход остаточной воды на выходе из СНП G'пр, т/ч |
2,15 |
|
|
23 |
Потери конденсата технологическими потребителями Gпк, т/ч |
6 |
|
|
24 |
Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3 |
415,27 |
|
|
25 |
Расход подпиточной воды Gподп, т/ч |
3,11 |
|
|
26 |
Выпар из деаэратора Dвып, т/ч |
0,15 |
|
|
27 |
Количество воды, подвергаемое умягчению Gхво, т/ч |
11,78 |
|
|
28 |
Расход сырой воды Gисх, т/ч |
12,95 |
|
|
29 |
Температура исходной воды на выходе из теплообменника 2 t'ив |
11,2 |
|
|
30 |
Расход пара на подогрев исходной воды Dив, т/ч |
0,69 |
|
|
31 |
Температура конденсата после охладителя выпараtд, °С |
46,9 |
|
|
32 |
Температура воды на входе в сетевой подогреватель ф'2, °С |
70,8 |
|
|
33 |
Температура конденсата после охладителя конденсата t'к, °С |
82,7 |
|
|
34 |
Расход пара на деаэрацию Dд, т/ч |
3,2 |
|
|
35 |
Расчетный расход пара на собственные нужды котельной , т/ч |
3,89 |
|
|
36 |
Невязка расхода пара на собственные нужды котельной ?, % |
15 |
|
|
37 |
Расход продувочной воды , т/ч |
2.56 |
2. Выбор водоподготовительного оборудования
Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, применяемой для питания котлов.
Источниками водоснабжения для питания котлов могут служить пруды, реки, озера (поверхностный водозабор), а также грунтовые или артезианские воды, городской или поселковый водопровод. Природные воды, обычно содержат примеси в виде растворенных солей, коллоидные и механические примеси, поэтому непригодны для питания котлов без предварительной очистки.
2.1 Состав природной воды
Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).
Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.
Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС12, МgС12, КаС1, к плохо растворимым -- сульфиды (соли серной кислоты) СаSО4, МgSО4, N3SO4 и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO3, МgSiO3. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.
Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС12, МgС12, Мg(NO3)2, Са(NO3)2, и у которых уменьшается, например СаSО4, СаSiO3, МgSiO3.
2.2 Показатели качества воды
Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.
Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.
Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).
Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО4 и МgSО4), хлористых (СаС12 и МgС12), азотнокислых (Са(NО3)2 и Мg(NО3)2), кремнекислых (СаSiO3 и МgSiO3), фосфорнокислых (Са3(РО4)2 и Мg(РО4)2), двууглекислых (Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2).
Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых.
Для определения величины жесткости в настоящее время установлена единица показателя жесткости -- миллиграмм-эквивалент на 1 кг раствора (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент на 1 кг раствора (мкг-экв/кг); 1 мг-экв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона кальция Са+ или 12,16 мг/кг иона магния Мg2 +.
Щелочность воды характеризуется содержанием в ней щелочных соединений. Сюда относят гидраты, например NаОН -- едкий натр, карбонаты Nа2СО3 -- кальцинированная сода, бикарбонаты NаНСО3, Na3РО4 и др. Величина щелочности воды равна суммарной концентрации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфатных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах (мг-экв/кг или мкг-экв/кг). В зависимости от преобладающего наличия в воде анионов тех или иных солей различают щелочность: гидратную (концентрация в воде гидроксильных анионов ОН), карбонатную (концентрация карбонатных анионов CO3ІЇ) и бикарбонатную (концентрация бикарбонатных анионов НСОзіЇ.).
Окисляемость воды характеризуется наличием в воде кислорода и двуокиси углерода, выраженных в миллиграммах или микрограммах на килограмм.
Таблица 2.2.1 - Химический состав воды р. Волга при отборе пробы в г. Самара
|
Взвешенные вещества, мг/кг |
Сухой остаток, мг/кг |
Щелочность, мг-экв/кг |
Жесткость, мг-экв/кг |
Содержание катионов и анионов в воде, мг/кг |
||||||||||
|
карбонатная |
общая |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
Fe3+ |
HCO3- |
SO42- |
Cl- |
NO3- |
SlО32- |
||||
|
- |
372 |
2,45 |
2,45 |
4,09 |
63,22 |
11,3 |
31,5 |
0,2 |
149,2 |
78,9 |
48,6 |
- |
- |
Вода, подготовленная для питания котельной установки, не должна давать отложений шлама и накипи, разъедать стенки котла и его вспомогательные поверхности нагрева, а также вспениваться.
2.3 Обработка воды для паровых котлов
Исходными данными для выбора оборудования предварительной водоочистки является:
величина продувки котла;
содержание углекислоты в паре;
относительная щелочность котловой воды.
Обработка воды для водогрейных котлов включает в себя следующие основные этапы:
удаление взвешенных частиц;
удаление железа;
умягчение, предотвращение накипеобразования;
предотвращение коррозии (удаление кислорода и углекислого газа из питающей воды с помощью деаэраторов различных конструкций.Применение деаэратора позволяет существенно снизить содержание свободного кислорода (до 0,02 мг/кг), остальное же количество должно связываться химическим способом).
2.3.1 Удаление механических примесей с помощью фильтров
Для удаления осаждаемых (песок, окислы железа, соли CaCO3 и другие тяжелые частицы) и взвешенных частиц (мелкая глина, грязь и органические вещества) используются механические фильтры различных конструкций.
При незначительных механических загрязнениях (до 5,0 мг/кг), можно устанавливать компактные фильтры картриджного типа (сменные или промывные), основные достоинства которых - малые габариты, высокие скорость и глубина фильтрации.
При содержании в воде взвешенных частиц более 15 мг/л, целесообразно осуществлять фильтрацию на напорных фильтрах с комбинированным слоем (песок + антрацит).
Отфильтрованные частицы, по мере необходимости, удаляются из слоя противоточной промывкой.
2.3.2 Умягчение воды методом ионного обмена
Наиболее распространенным способом очистки воды для ее последующего использования в качестве теплоносителя являются методы ионного обмена. Сущность этих методов заключается в том, что вода фильтруется через специальный материал, называемый ионитом. Этот материал имеет способность изменять ионный состав воды в нужном направлении. С электрохимической точки зрения молекулы ионита представляют собой твердый электролит. В зависимости от того какой заряд несет диффузионный слой, иониты разделяются на катиониты и аниониты.
Наиболее распространенными катионитами являются: сульфоуголь и ионообменные смолы КУ 1, КУ 2. Наиболее распространенные аниониты: АН-31, АВ-17, АВ-18. В зависимости от качества исходной воды и требований к качеству обработанной воды в практике применяют следующие методы ионного обмена: натрий-катионирование, водород-катионирование, хлор-ионирование, аммоний-катионирование.
Na-катионирование - наиболее распространенный метод обработки воды. Заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего обменный ион натрия.
При этом протекают следующие реакции:
Са(НСО)3 + 2NaRСаR2 + 2NaНСО3
Mg(НСО)3 + 2NaRMgR2 + 2NaНСО3
CaCl2 + 2NaR СаR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR MgR2 + Na2SO4
Как видно из приведенных реакций, кальциевые и магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с катионитом, замещая в нем натрий и, тем самым, умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Следовательно, солесодержание при обработке воды не снижается, а несколько увеличивается. Щелочность воды и анионный состав при Na-катионировании не изменяются.
Эксплуатация катионитного фильтра сводится к последовательному проведению следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.
Основная операция процесса - умягчение. При умягчении происходит реакция обмена катионов Ca2+ и Mg2+ на катионы Na+. По мере прохождения ионного обмена катионит истощается и уплотняется, обменные реакции замедляются вплоть до проскока катионов Ca2+ и Mg2+ в обработанную воду. Для восстановления обменной способности катионита его взрыхляют и регенерируют. Взрыхление осуществляется обратным потоком воды, подаваемой из бака, расположенного выше фильтра, или с помощью насоса. Регенерация осуществляется раствором поваренной соли NaCl. Последней операцией является отмывка (промывка) катионита от остаточных продуктов регенерации.
В практике применяются две схемы умягчения воды по методу Na-катионирования: одноступенчатая и двухступенчатая.
Одноступенчатым Na-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0,1 мг-экв/кг. При необходимости более глубокого умягченния воды (до 0,01 - 0,02 мг-экв/кг) следует применять двухступенчатое (последовательное) Na-катионирование.
Число ступеней катионирования определяется требованиями к обработанной воде; так для паровых экранированных котлов, где требуется глубокое умягчение воды, целесообразно применение схемы двухступенчатого Na-катионирования; для горячего водоснабжения, требуется частичное умягчение воды, достаточно одной ступени катионирования.
Н-катионирование. Обработка воды методом Н-катионирования состоит в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода. Протекающие в водородном фильтре реакции сводятся к замене катионов Ca2+ и Mg2+ и Na+ на катион водорода. При этом протекают следующие химические реакции:
Ca(HCO3)2 + 2НRСаR2+ 2Н2O + СО2
Mg(HCO3)2 + 2НRMgR2+ 2Н2O + СО2
CaCl2 + 2НR CaR2 + 2HCl
MgSO4+2НR MgR2 + H2SO4
NaCl + НR NaR + HCl
Na2SO4 +2НR 2NaR + H2SO4
2HR + Na2SiO3 2NaR + H2SiO3
Следовательно, присутствующие в воде соли (сульфаты, хлориды и др.) превращаются в процессе ионного обмена в кислоты (серную, соляную и др.), т.е. обработанная вода имеет кислую реакцию (рН7), что недопустимо. Поэтому Н-катионирование всегда совмещается с Na-катионированием, которое обуславливает щелочную реакцию обработанной воды.
Принцип работы Н-катионитного фильтра аналогичен работе Na-катионитного фильтра. Регенерация фильтра производится раствором серной кислоты.
Различают следующие схемы Н-Na-катионирования:
Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров;
параллельное Н-Na-катионирование;
последовательное Н-Na-катионирование;
совместное Н-Na-катионирование.
Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров применяется для обработки вод с повышенной карбонатной жесткостью при сравнительно малом содержании солей натрия.
Параллельное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда вода, поступающая на фильтры, имеет Жк 0,5 Жо;
и когда необходимо получить умягченную воду с заданной остаточной щелочностью не выше 0,35 мг-экв/кг.
Последовательное Н-Na-катионирование применяется для обработки сильно минерализованных вод с солесодержанием выше 1000 мг/кг при Жк< 0,5 Жо и при
Совместное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда сумма анионов сильных кислот в воде, поступающей на фильтры, не превышает 3,5 мг-экв/кг и когда получаемая по этой схеме щелочность (Щост= 1 - 1,3 мг-экв/кг) не вызовет заметного увеличения продувки котлов сверх установленных норм.
Na-Cl-ионирование.Na-Cl-ионитный метод основан на умягчении воды с одновременным снижением щелочности и осуществляется путем последовательного фильтрования обрабатываемой воды через Na--катионитный фильтр первой ступени, Cl-анионитный фильтр и затем Na- катионитный фильтр второй ступени.
Вторую ступень Na-катионирования, как правило, совмещают в одном фильтре с Cl-ионированием, при этом внизу загружается катионит, а сверху сильноосновный анионит типа АВ - 17.
В этом методе катионит и анионит регенируются поваренной солью NaCl (Na+ регенерирует катионит, Cl- - анионит). В фильтрах первой ступени происходит умягчение воды по реакциям. Во второй ступени (в совмещенном Na-Cl-ионитном фильтре) в слое анионита происходит обмен анионов SO42-, NO3-, NO2-, HCO3-, содержащихся в воде, на хлор, а в слое катионита «проскочившие» катионы жесткости обмениваются на Na+.
При этом в анионите протекают следующие реакции:
Na2SO4 + 2АнCl АнSO4 + 2NaCl
NaNO3 + АнClАнNO3 + NaCl
NaНСO3 + АнClАнНСO3 + NaCl
Методом Na-Cl-ионирования воды можно снизить жесткость воды до 0,01 мг-экв/кг и щелочность до 0,2 мг-экв/кг.
Выбор схемы обработки исходной воды
Выбор схемы обработки воды для котлов обуславливается:
Качеством исходной воды;
Требованиями к качеству пара, котловой и питательной воды.
Для выбора схемы обработки определим основные показатели водно-химического режима парового котла:
Величина продувки котла
|
(2.3.1) |
Где - сухой остаток обработанной воды, мг/кг.
Для Na-катионирования ;
- доля обработанной воды в питательной;
- сухой остаток котловой воды, мг/кг
|
(2.3.2) |
Где - расход химобработанной воды, м3/ч;
- расход питательной воды воды, м3/ч;
Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности обработанной воды и определяется по формуле:
|
(2.3.3) |
Где - относительная щелочность обработанной воды, мг-экв/кг. Для схемы натрий-катионирования принимается равной щелочности исходной воды мг-экв/кг.
Содержание углекислоты в паре при использовании деаэратора с барботажем определяется по формуле:
|
(2.3.4) |
Где - доля разложения Na2CO3 в котле =0,7;
- доля разложения Na2CO3 в ДА=0,4
При ; и оптимальным способом очистки воды является натрий-хлор-ионирование. В качестве первой ступени ХВО выступает Na-катионитный фильтр, в качестве второй - Na-Cl-ионитный.
2.4 Подбор натрий-катионитных фильтров
Расчет и выбор Na-катионитных фильтров ведется на основе следующих данных:
производительность установки Gхво, м3/ч;
общая жесткость воды, поступающей на фильтры Жо, г-экв/ м3;
остаточная жесткость воды после фильтров Жост, г-экв/ м3.
Технологические данные для расчета Na-катионитных фильтров приведены в таблице 2.4.1.
Таблица 2.4.1 - Технологические данные для расчета натрий-катионитных фильтров
|
Показатель |
Фильтр первой ступени |
Фильтр второй ступени |
|
|
Высота слоя катионита, м |
2 - 2,5 |
1,5 |
|
|
Крупность зерен катионита, мм |
0,5 - 1,1 |
0,5 - 1,1 |
|
|
Скорость фильтрования, м/ч, нормальная, в скобках максимальная (при регенерации одного из фильтров), при жесткости, мг-экв/л: до 5 до 10 |
25 (35) 15 (25) |
40 (50) |
|
|
Взрыхляющая промывка катионита: Интенсивность, кг/(м2с), при крупности зерен катионита, мм 0,5 - 1,1 0,8 - 1,2 продолжительность2, мин |
4 5 30 (15) |
4 5 30 (15) |
|
|
Удельный расход поваренной соли на регенерацию сульфоугля, г/г-экв, при двухступенчатом натрий-катионировании и жесткости обрабатываемой воды, мг-экв/л: до 5 до 10 |
100 - 120 120 -200 |
300 - 400 |
|
|
Концентрация регенерационного раствора, % |
5 - 8 |
8 - 12 |
|
|
Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч |
3 - 4 |
3 - 5 |
|
|
Отмывка катионита от продуктов регенерации: скорость пропуска отмывочной воды через катионит, м/ч удельный расход отмывочной воды, м3/м3, при загрузке фильтра: сульфоуглем катионитом КУ-2 |
6 - 8 4 6 |
6 - 8 6 8 |
Подберем диаметр фильтра по скорости фильтрования. Рассчитаем живое сечение фильтра:
|
(2.4.1) |
где - скорость фильтрования. Принимаем ;
- производительность фильтра, м3/ч;
a - количество фильтров. Количество фильтров принимаем равное трем, один из которых является резервным и в расчете не участвует.
Исходя из рассчитанного живого сечения, выбираем стандартный фильтр с ближайшим сечением, диаметром Dу=700мм с площадью фильтрования . Это фильтр ФИПа I-0,7-0,6-Na производства саратовского завода энергетического машиностроения. Габаритные размеры фильтра приведены на рисунке 2.4.1.
Проверяем выбранный типоразмер фильтра
по нормальной скорости (когда оба фильтра в работе):
|
(2.4.2) |
по максимальной скорости (когда один из фильтров регенерируется):
Нормальная и максимальная скорости лежат в рекомендуемых и допустимых пределах соответственно. Количество солей жесткости, удаляемое в Na-катионитных фильтрах:
|
(2.4.3) |
где - общая жесткость воды, поступающей на фильтр, г-экв/м3;
Число регенераций натрий-катионитного фильтра в сутки:
|
(2.4.4) |
Где - высота слоя катионита, м. Принимаем ;
- рабочая обменная способность катионита.
Принимаем.
Следовательно, регенерацию натрий-катионитного фильтра необходимо проводить три раза в сутки.
Расход соли на одну регенерацию определяется по выражению:
|
(2.4.5) |
Где - удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв обменной способности катионита. Принимаем .
2.5 Подбор натрий-хлор-ионитных фильтров
Расчет Na-Cl-ионитных фильтров ведется на основе следующих данных:
производительность натрий-хлор-ионитных фильтров Gхво, м3/ч;
остаточная щелочность обрабатываемой воды Щост, мг-экв/л;
качественный состав исходной воды (таблица 2.5.1).
Рисунок 2.5.1 - Габаритные размеры фильтра ФИПа I-0,7-0,6-Na
Технологические данные для расчета фильтров приведены в таблице 2.5.1.
Таблица 2.5.1 - Технологические данные для расчета хлор-ионитных фильтров
|
Показатель |
Смешанный Na-Cl-ионитный фильтр |
|
|
Высота слоя, м: анионита катионита |
0,5-2,0 0,5 - 2,0 |
|
|
Крупность зерен анионита, мм |
0,35 - 1,2 |
|
|
Скорость фильтрования, м/ч: допустимая рекомендуемая |
4-30 15 - 20 |
|
|
Взрыхляющая промывка анионита: интенсивность, л/(см2) продолжительность, мин |
3 15 |
|
|
Отмывка анионита: скорость отмывки, м/ч расход воды на отмывку анионита, м3/м3 |
6 - 8 4 |
Подберем диаметр фильтра по скорости фильтрования. Рассчитаем живое сечение фильтра:
|
(2.5.1) |
где - скорость фильтрования. Принимаем ;
- производительность фильтра, м3/ч;
a - количество фильтров.
Количество фильтров принимаем равное трем, два фильтра работают попеременно, третий является резервным.
Исходя из рассчитанного живого сечения, выбираем ближайший стандартный фильтр диаметром Dу=1500мм с площадью фильтрования . Это фильтр саратовского завода энергетического машиностроения марки ФИСДВр-1,5-0,6. Габаритные размеры фильтры приведены на рисунке 2.6.1.
Проверяем выбранный типоразмер фильтра
по нормальной скорости (при параллельной работе она же является максимальной):
|
(2.5.2) |
Нормальная скорость лежит в допустимых пределах.
Количество удаляемых ионов HCO3:
|
(2.5.3) |
где - щелочность исходной воды, г-экв/м3;
- остаточная щелочность после хлор-ионирования, г-экв/м3. Остаточная щелочность определяется по формуле:
|
(2.5.4) |
||
Число регенераций хлор-ионитного фильтра в сутки:
|
(2.5.5) |
Где - высота слоя анионита, м. Согласно данным завода-изготовителя;
- рабочая обменная способность анионита АВ-17 по иону HCO3. В расчетах принимают .
Следовательно, регенерацию хлор-ионитного фильтра необходимо проводить 1 раз в 2 суток.
Расход соли на одну регенерацию определяется по выражению:
|
(2.5.6) |
Где - удельный расход соли на 1м3 анионита, кг.
Рисунок 2.5.2 - Габаритные размеры фильтра ФИСДВр-1,5-0,6
2.6 Выбор солерастворителя
Солерастворитель предназначен для приготовления раствора NaCl, использующегося в процессе регенерации Na-катионитных и Na-Cl-ионитных фильтров водоподготовительной установки. Солерастворитель выбираем исходя из массы соли, которая может быть загружена для приготовления раствора MNaCl, кг.
В целях надежности и исключения ошибок при приготовлении регенерационных растворов, для Na-катионитных и Na-Cl-ионитных фильтров используем отдельные солерастворители.
- для Na-катионитных фильтров;
- для Na-Cl-ионитных фильтров;
Для обоих случаев выбираем однотипные солерастворители марки С-0,5-0,7 производства Саратовского завода энергетического машиностроения
Габаритные размеры солерастворителей представлены на рисунке 2.6.1.
Рисунок 2.6.1 - Габаритные размеры солерастворителя С-0,5-0,7
2.7 Выбор деаэратора
Деаэраторы предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения. Процесс деаэрации воды основан на повышении ее температуры до кипения, при котором из воды выделяются растворенные газы.
В производственно-отопительных котельных используются деаэраторы атмосферного типа. Процесс деаэрации в них происходит при давлении, близком к атмосферному (0,12 МПа). Кипение в них достигается за счет нагрева воды паром, отбираемым после парового котла и поступающим в колонку деаэратора.
Содержание кислорода в сетевой воде для паровых котлов не должно превышать 0,03мг/кг.
Выбор деаэратора осуществляем по двум параметрам: номинальной производительности и емкости бака. Номинальная производительность должна быть не меньше расхода деаэрированной воды в котельной при максимально-зимнем режиме:
|
(2.7.1) |
Емкость бака деаэратора должна быть не менее 50% от часовой паропроизводительности котельной .
Исходя из этих условий выбираем деаэратор атмосферного типа марки ДА-50/15 производства Саратовского завода энергетического машиностроения.
Основные параметры деаэратора приведены в таблице 2.7.1, габаритные размеры деаэратора указаны на рисунке 2.7.1.
Таблица 2.7.1 - Параметры деаэратора ДА-50/15
|
Деаэратор |
Производительность номинальная, т/ч |
50 |
|
|
Диапазон производительности, % |
30…120 |
||
|
Диапазон производительности, т/ч |
15…60 |
||
|
Давление рабочее избыточное, МПа |
0,12 |
||
|
Давление макс. При срабатывании защитного устройства, избыточное, МПа |
0,17 |
||
|
Температура деаэрированнойводы,°C |
104,25 |
||
|
Средний нагрев воды в деаэраторе, °С |
10...50 |
||
|
Удельный расход выпара, кг/т.д.в |
1,5...2 |
||
|
Колонка |
Обозначение колонки деаэраторной |
КДА-50 |
|
|
Масса сухая, кг |
647 |
||
|
Бак |
Обозначение бака деаэраторного |
БДА-15 |
|
|
Полезная емкость бака, м3 |
15 |
||
|
Масса сухая, кг |
3720 |
||
|
Охладитель |
Обозначение охладителя выпара |
ОВА-2 |
|
|
Площадь поверхности теплообмена охладителя выпара, м2 |
2 |
||
|
Масса сухая, кг |
232 |
||
|
Предохранительное устройство |
Обозначение предохранительного устройства |
ДА-50/15 |
|
|
Масса сухая, кг |
401 |
Рисунок 2.7.1 - Устройство и габаритные размеры деаэратора ДА: 1-Бак деаэраторный; 2-колонка деаэрационная; 3-охладитель выпара; 4-устройство предохранительное; 5-регулятор уровня; 6-регулятор давления; 7-холодильник отбора проб; 8-барботажное устройство; 9-барботажная тарелка; 10-перепускная тарелка; 11-верхняя тарелка; 12-пароперепускное устройство; 13-указатель уровня; 14-люк-лаз
В состав деаэратора ДА-50/15 входят:
деаэрационная колонка;
деаэраторный бак;
охладитель выпара;
комбинированное предохранительное устройство для защиты от аварийного повышения давления и уровня.
В деаэраторе ДА-50/15 применена двухступенчатая схема дегазации: две ступени размещены в деаэрационной колонке первая ступень - струйная, вторая - барботажная. В деаэраторном баке размещена третья, дополнительная ступень, в виде затопленного барботажного устройства.
Вода, подлежащая деаэрации, подается в колонку (2) через штуцеры (А, 3, И, Г). Здесь она последовательно проходит струйную и барботажную ступени, где осуществляется ее нагрев и обработка паром. Из колонки вода струями стекает в бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора через штуцер (Ж).
Основной пар подается в бак деаэратора через штуцер (Е), вентилирует паровой объем бака и поступает в колонку. Проходя сквозь отверстия барботажной тарелки (9), пар подвергает воду на ней интенсивной обработке (осуществляется догрев воды до температуры насыщения и удаление микроколичеств газов). При увеличении тепловой нагрузки срабатывает гидрозатвор пароперепускного устройства (12), через которое пар перепускается в обвод барботажной тарелки. При снижении тепловой нагрузки гидрозатвор заливается водой, прекращая перепуск пара.
Из барботажного отсека пар направляется в струйный отсек. В струях происходит нагрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения, удаление основной массы газов и конденсация большей части пара. Оставшаяся парогазовая смесь (выпар) отводится из верхней зоны колонки через штуцер (Б) в охладитель выпара (3) или непосредственно в атмосферу. Процесс дегазации завершается в деаэраторном баке (1), где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газов за счет отстоя. Часть пара может подаваться через штуцер в размещенное в водяном объеме бака барботажное устройство (8), предназначенное для обеспечения надёжной деаэрации (особенно в случае использования воды с низкой бикарбонатной щёлочностью (0,2...0,4 мг-экв/кг) и высоким содержанием свободной углекислоты (более 5 мг/кг) и при резко переменных нагрузках деаэратора.
Конструкция внутренних устройств деаэрационной колонки обеспечивает удобство внутреннего осмотра. Перфорированные листы внутренних устройств изготавливаются из коррозионно-стойкой стали.
Охладитель выпара поверхностного типа состоит из горизонтального корпуса и размещенной в нем трубной системы (материал трубок - латунь либо коррозионно-стойкая сталь).Химически очищенная вода проходит внутри трубок и направляется в деаэрационную колонку через штуцер (А). Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.
Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэраторов предусматривается их защита от опасного повышения давления и уровня воды в баке с помощью комбинированного предохранительного устройства.
Устройство подключается к деаэраторному баку через штуцер перелива.
Устройство состоит из двух гидрозатворов, один из которых защищает деаэратор от превышения допустимого давления, а другой от опасного повышения уровня, объединенных в общую гидравлическую систему, и расширительного бака.
Расширительный бак служит для накопления объёма воды (при срабатывании устройства), необходимого для автоматической заливки устройства (после устранения нарушения в работе установки), т.е. делает устройство самозаливающимся.
Диаметр парового гидрозатвора определён исходя из наибольшего допустимого давления в деаэраторе при работе устройства 0,07 МПа и максимально возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане и максимальном давлении в источнике пара.
Бак деаэратора имеет антикоррозийное покрытие, деаэрационная колонка и бак имеют наружную теплоизоляцию.
Полный назначенный срок службы деаэратора - 20 лет.
Средний ресурс до капитального ремонта - не менее 24000 ч.
3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной
3.1 Выбор насосов
Питательные устройства являются ответственными элементами котельной установки, обеспечивая безопасность ее эксплуатации.
Питательные устройства должны иметь паспорт завода-изготовителя и обеспечивать необходимый расход питательной воды при давлении, соответствующем полному открытию рабочих предохранительных клапанов, установленных на паровом котле.
Насосы в данном курсовом проекте выбираются по производительности. Производительность насоса подбирается с учетом коэффициента запаса .
В проектируемой котельной используем насосы с электроприводом. В соответствии со СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], при использовании насосов с электроприводом, они должны быть подключены к двум независимым источникам электроснабжения.
Число и производительность питательных насосов выбираются с таким расчетом, чтобы в случае остановки наибольшего по производительности насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в необходимых количествах.
3.1.1 Выбор насосов исходной воды
Насос исходной воды служит для подачи сырой воды из системы водопровода жилого района к оборудованию водоподготовки котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимальной потребности котельной в химически очищенной воде (Gхво), включая расход воды на собственные нужды химводоочистки. При определении расхода учитывается коэффициент запаса .
Расчетный расход сырой воды для выбора насоса:
|
(3.1.1) |
Для питания котельной выбираем два насоса марки GRUNDFOSCR 15-4 (Вертикальный многоступенчатый центробежный насос с нормальным всасыванием типа "ин-лайн" для монтажа на плите-основании). Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 3.1.1.
Таблица 3.1.1 - Технические характеристики насоса GRUNDFOSCR 15-4
|
Материал корпуса |
Чугун |
|
|
Материал рабочих колес и промежуточных камер |
Нержавеющая сталь |
|
|
Привод насоса |
Трехфазный асинхронный электродвигатель |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
-20 .. 120 °C |
|
|
Частота вращения |
2917 об/м |
|
|
Номинальная подача |
17 м3/ч |
|
|
Гидростатический напор насоса |
44,8 м |
|
|
Тип электродвигателя |
112MC |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
4 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
380 В |
|
|
Номинальный ток |
8 A |
|
|
Пусковой ток |
1120-1230 % |
|
|
Cos ц |
0,88-0,84 |
|
|
Класс защиты |
IP55 |
|
|
Вес нетто |
78 кг |
|
|
Полный вес |
103 кг |
3.1.2 Выбор питательных насосов
Питательные насосы предназначены для бесперебойного снабжения паровых котлов питательной водой. Количество и подача питательных насосов выбирается так, чтобы в случае остановки самого мощного насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в количестве, необходимом для питания всех рабочих паровых котлов.
Расчетный расход питательной воды:
|
(3.1.2) |
Для питания котлов выбираем два насоса GRUNDFOS CRE 32-2 A-F-A-E HQQE. Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 3.1.2.
Таблица 3.1.2 - Технические характеристики насоса GRUNDFOS CRE 32-2 A-F-A-E HQQE
|
Материал корпуса |
Чугун |
|
|
Материал рабочих колес и промежуточных камер |
Нержавеющая сталь |
|
|
Привод насоса |
Трехфазный асинхронный электродвигатель |
|
|
Рабочая жидкость |
Чистая вода |
|
|
Диапазон температур жидкости |
-30 .. 120 °C |
|
|
Частота вращения |
3525 об/м |
|
|
Номинальный/максимальный расход |
36/111 м3/ч |
|
|
Общий/максимальный напор насоса |
43/268 м |
|
|
Тип электродвигателя |
112MC |
|
|
Номинальная мощность электродвигателя |
7.5 кВт |
|
|
Промышленная частота |
50 Гц |
|
|
Номинальное напряжение |
380 В |
|
|
Номинальный ток |
14,8-11,6 A |
|
|
Номинальная скорость |
360-3530 об/м |
|
|
Пусковой ток |
1120-1230 % |
|
|
Класс защиты |
IP55 |
|
|
Вес нетто |
103 кг |
|
|
Полный вес |
126 кг |
Двигатель насоса снабжен защитой от перегрузки и перегрева.
Расход питательной воды не является постоянной величиной, и меняется в зависимости от режима работы котельной установки. Для обеспечения плавного регулирования подачи питательных насосов, экономии электроэнергии и увеличения ресурса оборудования, электродвигатели питательных насосов подключаются к источнику электроснабжения через преобразователи частоты.
Использование преобразователей частоты позволяет осуществлять автоматическое плавное регулирование подачи питательных насосов в зависимости от расхода воды. При этом исключаются гидроудары и обеспечивается экономия электроэнергии за счет регулирования подачи насоса частотой вращения рабочего колеса, а не закрытием задвижки.
Выбранный тип насоса изначально комплектуется преобразователем частоты и датчиком давления, что позволяет автоматизировать работу насоса.
Подобные документы
Технические характеристики котла ДКВР, его устройство и принцип работы, циркуляционная схема и эксплуатационные параметры. Тепловой расчет котельного агрегата. Тепловой баланс теплогенератора. Оборудование котельной. Выбор, расчет схемы водоподготовки.
курсовая работа [713,5 K], добавлен 08.01.2013Разработка тепловой схемы производственно-отопительной котельной. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования. Составление схемы трубопроводов и компоновка оборудования. Основные принципы автоматизации котельного агрегата паровой котельной.
дипломная работа [293,3 K], добавлен 24.10.2012Основы проектирования котельных. Выбор производительности и типа котельной. Выбор числа и типов котлов и их компоновка. Тепловой расчет котельного агрегата. Определение количества воздуха, необходимого для горения, состава и количества дымовых газов.
дипломная работа [310,5 K], добавлен 31.07.2010Рассмотрение воды, используемой в котлоагрегатах. Описание расположения котельной, ее архитектурной компоновки, конструкции здания. Анализ схемы распределения воды, пара. Расчет количества котлов по тепловой нагрузке, работы натрий-катионитовых фильтров.
курсовая работа [488,1 K], добавлен 12.06.2015Расчёт тепловых нагрузок производственных и коммунально-бытовых потребителей тепла населенного пункта. Тепловая схема производственно-отопительной котельной, составление ее теплового баланса. Подбор вспомогательного оборудования, компоновка котельной.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.03.2015Составление принципиальной схемы производственно-отопительной котельной промышленного предприятия. Расчет тепловых нагрузок внешних потребителей и собственных нужд котельной. Расчет расхода топлива и мощности электродвигателей оборудования котельной.
курсовая работа [169,5 K], добавлен 26.03.2011Особенности составления тепловой схемы отопительной котельной. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Тепловой расчет котельного агрегата. Вычисление полезной мощности парового котла. Расчет топочных камер. Определение коэффициента теплопередачи.
курсовая работа [201,9 K], добавлен 04.03.2014Водоснабжение котельной, принцип работы. Режимная карта парового котла ДКВр-10, процесс сжигания топлива. Характеристика двухбарабанных водотрубных реконструированных котлов. Приборы, входящие в состав системы автоматизации. Описание существующих защит.
курсовая работа [442,0 K], добавлен 18.12.2012Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, температур сетевой воды, расходов сетевой воды. Гидравлический расчет паропровода. Принципиальная тепловая схема котельной. Расчет контактного теплообменника с активной насадкой.
курсовая работа [198,2 K], добавлен 11.10.2008Выбор технологического оборудования и обоснование технологической схемы системы электрификации котельной с двумя котлами Е-1/9Ж. Вентиляционный и светотехнический расчет котельной. Определение общих электрических нагрузок и расчет силовой сети котельной.
дипломная работа [600,2 K], добавлен 17.02.2013
