Проектирование производственно-отопительной котельной населенного пункта

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

Методическое пособие к выполнению курсовой работы

по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»

для студентов, обучающихся по направлению

«Теплоэнергетика и теплотехника»

очной и заочной формы обучения

 

Составитель:

Дресвянникова Е.В.

Селиверстов Д.В.

 

 

Ижевск

УДК

ББК

П

 

Методическое пособие составлено на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного

Рекомендовано к изданию Методической комиссией факультета энергетики и электрификации ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА Протокол №____ от __________2014 г.

 

Рецензент:

 

 

Составитель:

Е.В. Дресвянникова – доцент кафедры энергетики и электротехнологии,

Д.В.Селиверстов – старший преподаватель кафедры энергетики и электротехнологии

 

П Проектирование производственно-отопительной котельной населенного пункта: Метод. пос. /Сост.: Е.В. Дресвянникова, Д.В.Селиверстов, ФГБОУ ВПО ИжГСХА. – Ижевск: РИО ИжГСХА, 2014 – 77 с.

 

В методическом пособии приведены расчет тепловых нагрузок котельной, основные тепловые схемы котельных, пример теплового расчета, выбор вспомогательного оборудования и компоновки котельной. Методическое пособие предназначено для студентов факультета энергетики и электрификации, обучающихся по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника» очного и заочного форм обучения.

 

© Е.В. Дресвянникова, Д.В. Селиверстов, составление

© ФГБОУ ВПО ИжГСХА, 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ...........................................................

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ.............................................

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ КОТЕЛЬНОЙ............................

Расход теплоты на отопление и вентиляцию......................

Расход теплоты на горячее водоснабжение........................

Расход теплоты на технологические нужды.......................

ПОСТРОЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ............

3 РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ................

ПРОИЗВОДСТВЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ................

3.1 Определение параметров воды и пара.........................

3.2 Расчёт редукционно-охладительной установки (РОУ)............

3.3 Расчёт сепаратора непрерывной продувки......................

3.4 Расчёт расхода химически очищенной воды....................

3.5 Расчёт водяного подогревателя сырой воды....................

3.6 Расчёт пароводяного подогревателя сырой воды.................

3.7 Расчёт конденсатного бака....................................

3.8 Расчёт охладителя выпара....................................

4 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА КОТЕЛЬНОЙ.............

5 ВЫБОР ТИПОРАЗМЕРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА

КОТЛОАГРЕГАТОВ................................................

6 РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ

ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ...........................................

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИЙ ПРОДУКТОВ

СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА............................................

8 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА..................

9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА В ОДНОМ

КОТЕЛЬНОМ АГРЕГАТЕ............................................

10 ТЕПЛОВОЙ И КОНСТРУКЦИОННЫЙ РАСЧЕТЭКОНОМАЙЗЕРА.....

11 РАСЧЕТ И ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

КОТЕЛЬНОЙ.....................................................

12 КОМПОНОВКА КОТЕЛЬНОЙ................................... ПРИЛОЖЕНИЕ А................................................. ПРИЛОЖЕНИЕ Б.................................................. ПРИЛОЖЕНИЕ В................................................. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данная курсовая работа преследует цели обучения расчетам тепловой нагрузки котельной, углублённой проработки студентами основных типов тепловых схем котельной, подробного расчёта заданного варианта тепловой схемы и отдельных её элементов, составление теплового баланса котлоагрегата на его основе, определение стоимости годового расхода топлива для различных вариантов компоновки котлоагрегатов, выбора вспомогательного оборудования, компоновки котельной.

Тепловая схема во многом определяет экономичность работы котельной. Подробный расчёт тепловой схемы с составлением его теплового баланса позволяет определить экономические показатели котельной, расхода пара и воды, по которым производится выбор основного и вспомогательного оборудования.

Составление теплового баланса котлоагрегата позволяет оценить его экономичность для вариантов с использованием водяного экономайзера и без него.

Приведённая методика расчётов тепловой схемы и составление теплового баланса парогенератора максимально упрощена с целью уменьшения объёма необходимых расчетов.

Выполнение курсовой работы по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы» позволяет развить в студенте:

– готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции;

– способность проводить расчеты по типовым методикам и проектировать отдельные детали и узлы с использованием стандартных средств автоматизации проектирования в соответствии с техническим заданием.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ВАРИАНТА

 

Задачей курсовой работы является углубление знаний, полученных в процессе изучения курса «Котельные установки и парогенераторы». При выполнении курсовой работы студенты практически знакомятся с итерационным методом расчёта тепловой схемы котельной (метод последовательных приближений).

Задания на курсовую работу имеют десять вариантов исходных данных для расчёта и десять различных тепловых схем (всего 100 вариантов). Тепловая схема выбирается по первой букве фамилии студента, а исходные данные – по последней цифре номера студенческого билета и выданному шифру.

Начальная буква фамилии студента	А Б В	Г Д Е	Ж З И	К Л	М Н О	П Р С	Т У	Ф Х Ц	Ч Ш Щ	Э Ю Я
Номер тепловой схемы

Структура курсовой работы

Введение

1 Расчет тепловых нагрузок производственных и коммунально-бытовых потребителей тепла

2 Построение теплового графика нагрузки

3 Расчет принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной

4 Составление теплового баланса котельной

5 Выбор типоразмера и определение количества котлоагрегатов

6 Расчет теоретических и действительных объемов продуктов сгорания

7 Определение энтальпий продуктов сгорания и воздуха

8 Тепловой баланс котельного агрегата

9 Определение годового расхода топлива

10 Тепловой и конструктивный расчет водного экономайзера

11 Расчет и подбор вспомогательного оборудования котельной

12 Компоновка котельной

13 Индивидуальное задание

Заключение.

Литература.

Расчетно-пояснительная записка в объеме 20-30 страниц текста.

Графическая часть: на листах формата А3.

1) полная тепловая схема котельной с указанием температур и расхода теплоносителя

2) компоновка котельной с указанием оборудования

РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

Расчёт конденсатного бака

Возврат конденсата от технологических потребителей необходим для экономии топлива и улучшение качества питательной воды котлоагрегатов. Конденсат собирается в сборные конденсатные баки, которые устанавливаются в котельной или на предприятии. Вода поступает в конденсатные баки самотёком или под напором. Температура смеси конденсата t_см (см. рисунок 3.8) определяется из выражения:

, (3.14)

где W_i – расход конденсата, кг/с; t_i – температура потока конденсата, ⁰С; W_см=∑W_i – суммарное количество конденсата, поступающего в конденсатный бак, кг/с.

Рисунок 3.8 – Расчётная схема конденсатного бака

Находим суммарное количество воды W_см, которое поступает в конденсатный бак. В бак подаётся два потока конденсата: от технологических потребителей и вода от химводоочистки:

Температура смеси конденсата:

⁰С,

чему соответствует i_см =195,3 кДж/кг.

Общие замечания о расчёте деаэратора. Для удаления растворённых в воде газов применяются смешивающие термические деаэраторы. В общем случае они могут быть атмосферного типа с давлением в колонке 0,11-0,13 МПа, повышенного давления и вакуумные с давлением ниже атмосферного. В курсовой работе применён смешивающий термический деаэратор атмосферного типа (Р₂=0,17 МПа). Под термической деаэрацией воды понимают удаление растворённого в ней воздуха при нагреве до температуры кипения, соответствующей давлению деаэраторной колонке. Целью деаэрации является удаление входящих в состав воздуха агрессивных газов, вызывающих коррозию металла оборудования (кислорода и угольной кислоты). Подогрев воды, поступающей в деаэратор, до температуры насыщения осуществляется редуцированным паром (Dр).

Газы, выделяемые деаэрированной водой, переходят в паровой поток и остатком неконденсированного избыточного пара (выпара) удаляются из деаэраторной колонки через штуцер, а затем сбрасываются в барботер (иногда – через охладитель выпара). Расход избыточного пара (D_вып) по имеющимся опытным данным ЦКТИ составляет 2-4 кг на 1 тонну деаэрированной воды. В курсовой работе следует принять: D_вып=0,003*W_z, где W_z – суммарный расход деаэрируемой воды.

Энтальпия пара (выпара) принимается равной энтальпии сухого насыщенного пара при данном давлении (İ₂”). Деаэрированная вода (W_g) из бака деаэратора подаётся питательным насосом (ПН) в котельный агрегат.

При расчёте деаэратора неизвестными являются расход пара на деаэратор (D_g) и расход деаэрированной воды (W_g). Эти величины определяются при совместном решении уравнений массового и теплового балансов деаэратора.

Произведём уточнение раннее принятого расхода D_вып. Суммарный расход деаэрируемой воды.

Произведём уточнение ранее принятого расхода D_вып. Суммарный расход деаэрируемой воды:

кг/с

кг/с.

 

Расчёт охладителя выпара

В охладителе выпара вода из конденсатного бака подогревается паром выпара.

Запишем уравнение теплового баланса:

.

Откуда

кДж/кг,

что соответствует температуре 49,0 ⁰С.

Неизвестными при расчёте являются расход деаэрированной воды W_д и расход пара на деаэрацию. Запишем уравнение теплового и массового балансов (предположим для деаэратора η_n= 1);

; (3.15)

, (3.16)

Рисунок 3.9 – Расчётная схема охладителя выпара

 

из уравнения (3.16) находим:

Подставляем полученное значение в уравнение (3.15) и решаем его относительно W_д:

( W_д -20,681)∙2682,7+13,4∙205,4+0,219∙322,6+7,004∙251,2+0,12∙2570,4=

= W_д ∙436,2+0,062∙2682,7;

W_д ∙2246,5=50756,4; W_д =22,594 кг/с;

D_д = W_д -20,681=22,594-20,681=1,913 кг/с.

Рисунок 3.10 – Расчётная схема деаэратора

Проверка точности расчёта первого приближения. Из уравнения массового баланса линии редуцированного пара определяем значение D_д:

D_д= D_ред- D_б- D_св= 8,690-7,004-0,219=1,467 кг/с.

При расчёте деаэратора получено D_д= 1,913 кг/с. Ошибка расчёта составляет 23%. Допустимое расхождение 3%. Следовательно необходимо провести второй цикл приближений.

Уточненный расчёт РОУ.

Расход редуцированного пара:

D_ред = D_д+ D_св+ D_б= 1,913+0,219+7,004=9,136 кг/с.

Из уравнений (6) и (7) имеем: D₁= D_ред-W₁;

.

Отсюда:

кг/с.

D₁= D_ред-W₁ =9,136-0,100=9,036 кг/с.

Общий расход свежего пара:

D₀= D₁+ D_Т= 9,036+9,53=18,566 кг/с.

Уточнённый расход тепловой схемы.

1. Расчёт расширителя непрерывной продувки:

кг/с;

кг/с;

кг/с.

2. Расчёт расхода химически очищенной воды:

кг/с;

W_хво=W₂+ W_p+D_YT+ W_ТС+D_вып =2,383+0,565+0,427+2,849+0,062=6,286 кг/с;

W_св=К∙W_хво; W_св= 1,2∙6,286=7,543 кг/с.

3. Расчёт водяного подогревателя сырой воды:

кДж/кг.

4. Расчёт пароводяного подогревателя сырой воды:

кг/с.

5. Расчёт конденсатного бака:

кг/с;

⁰С;

i_см= 194,8 кДж/кг.

6. Расчёт охладителя выпара:

кг/с;

D_вып =0,003∙ W_∑ =0,003∙20,658=0,062 кг/с;

кДж/кг.

7. Расчёт деаэратора:

D_д=W_д+ D_вып–W_см–D_св– D_б– D_р= W_д +0,062-13,434-0,220-7,004-0,122= W_д -20,718;

(W_д -20,718)∙2682,7+13,434∙204,8+0,220∙322,6+7,004∙251,2+0,122∙2570,4= =W_д ∙436,2+0,062∙2682,7;

W_д ∙2246,5=50850;

W_д =22,635 кг/с;

D_д= 22,635-20,718=1,917 кг/с.

Проверка математического баланса линии дедуцированного пара.

Имеем:

D_д = D_ред – D_cd – D_б = 9,136-0,220-7,004=1,912 кг/с.

Из расчёта деаэратора D_д =1,917 кг/с. Расхождение составляет 0,3%, дальнейших уточнений не требуется.

Определение полной нагрузки на котельную. Полная нагрузка определяется по формуле:

D_cyh= D₁+ D_Т +D_YT = 9,036+9,53+0,427=18,993 кг/с.

В то же время:

D_cyh=W_д–W₁–W_ТС–W_пр= 22,635-0,100-2,849-0,687=18,989 кг/с.

В то же время

 

КОТЛОАГРЕГАТОВ

 

Отопительно-производственные котельные в зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными, паровыми или комбинированными – с паровыми и водогрейными котлами.

Расчетную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода

(5.1)

где Ф_уст – суммарная тепловая мощность всех котлов, установленных в котельной, Вт.

В котельной должно быть не менее двух и не более четырех (стальных) или шести (чугунных) котлов, причем котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева. Устанавливать резервные котлы не допускается.

Если для покрытия нагрузок требуется горячая вода, и пар, то в зависимости от принятых параметров теплоносителей котельную оборудуют либо одними паровыми котлами, работающими как на паровые, так и на водяные сети (через водоподогреватели), либо водогрейными и паровыми котлами. В котельных последнего типа летом работают только паровые котлы, покрывающие нагрузку горячего водоснабжения и паровую технологическую нагрузку.

Число котлов в котельной

(5.2)

где Ф_к – тепловая мощность одного котла, Вт.

Для более рационального использования котлов значение Ф_к должно быть равно или кратно летней тепловой нагрузке котельной Ф_р.л. Допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25 % средней нагрузки.

Паровые котлы допускается выбирать по паропроизводительности. Паропроизводительность D, кг/ч, находят по формуле

(5.3)

где h_п – энтальпия пара, соответствующая его рабочему давлению и температуре, кДж/кг; h_п.в – энтальпия питательной воды (при температуре t_п = 55...65 ^оС), кДж/кг.

При отсутствии данных по тепло– и паропроизводительности подбор котлов ведут по площади их поверхности нагрева A_к, м². Суммарную площадь поверхности нагрева водогрейных и паровых котлов низкого давления определяют по формуле

(5.4)

где Ф/A_к – удельное тепловое напряжение поверхности нагрева котлов (теплосъем), Вт/м².

Можно принять для котлов КЧ-1 значение Ф/A_к (12...14)×10³, для котлов КЧ-2 - (13...14)×10³, для котлов КЧ-3 - (12...14)×10³ Вт/м².

Для паровых котлов высокого давления

(5.5)

где D_р.н – расчетное количество нормального пара, кг/ч (нормальный пар имеет энтальпию, равную 2680 кДж/кг); D_н/A_к – напряжение поверхности нагрева по нормальному пару (паросъем), кг/(м²×ч).

Расчетное количество нормального пара

(5.6)

где D_р – количество расходуемого пара при давлениях в точках потребления, кг/ч.

Количество котлов в котельной

(5.7)

Основные технические характеристики котлов, устанавливаемых в отопительно-производственных котельных, приведены в табл. В.6-В.11.

ОБЪЕМОВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Исходные данные и порядок расчета

Для определения объемов продуктов сгорания необходимо знать элементарный состав топлива. Вид применяемого топлива задан в задании. Элементарный состав различных топлив приведен в таблице 6.1.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива при условии безостаточного использования кислорода, называют теоретически необходимым объемом воздуха V_в⁰ и определяют по процентному составу топлива:

Здесь и далее объемы продуктов сгорания приведены к нормальным атмосферным условиям: 0 °С; 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

 

Таблица 6.1 – Элементарный состав топлива

Вид топлива	Рабочая масса топлива	Низшая теплота сгорания Qн^р МДж/кг
Состав %
Wр	Aр	Sк^р	Sор^р	C^р	H^р	N^р	O^р
Донецкий каменный уголь	13,0	19,6	2,4	1,6	50,6	3,7	1,1	8,0	20,3
Челябинский бурый уголь	17,0	24,9	0,7	0,5	41,8	3,0	1,0	11,1	15,8
Мазут 40	3,0	0,3	-	0,5	85,3	10,2	0,3	0,4	40,7
Мазут 100	1,5	0,15	-	1,5	85,1	9,5	1,75	0,5	40,5

 

Теоретические объемы продуктов полного сгорания 1 кг топлива определяются по следующим формулам:

объем трехатомных газов

(6.1)

объем азота

(6.2) объем водяных паров

(6.3)

Теоретически полный объем продуктов сгорания

(6.4)

Для повышения полноты сгорания действительный объем воздуха подаваемого в топку, всегда несколько больше теоретического V_в > V_в⁰, причем отношение этих объемов называют коэффициентом избытка воздуха α= V_в /V_в⁰.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры зависит от вида сжигаемого топлива и задан в задании. При наличии экономайзера вследствие присосов (давление в газовом тракте ниже атмосферного) коэффициент избытка воздуха в выходном сечении экономайзера возрастает на величину Δα_э (см. задание), т.е.

Расчет действительных объемов продуктов сгорания в курсовой работе производится для двух вариантов конструкции котлоагрегата:

1. C установкой экономайзера,

2. Без установки экономайзера.

(В дальнейшем для кратности варианты ”С” и ”Б” соответственно).

В курсовой работе влагосодержание воздуха принято α_в=10 г/кг и учтено третьим слагаемым при определении теоретического объема водяных паров. В связи с тем, что в реальном случае всегда α >1, действительный объем водяных паров будет отличаться от теоретического:

(6.5)

При определении действительного объема продуктов сгорания необходимо учесть объем не участвующего в процессе горения

 

Пример расчета объемов продуктов сгорания

 

(6.6)

Котлоагрегат работает на каменном угле следующего состава:

W_р=10 %; A^р =15,4 %; S_к^р =1,0 %; S_ор^р = 0,8 %;

С^р =62,0 %; Н^р = 4,6 %; N^р =5,4 %; О^р = 5,4 %.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива:

объем трехатомных газов:

объем азота:

объем водяных паров:

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры задан: α_т=1,35. Величина присосов воздуха в газоходе экономайзера Δα_э=0,10.

Далее расчет производится для двух вариантов. Коэффициент избытка воздуха уходящих газов:

Действительный объем водяных паров:

;

Действительный объем продуктов сгорания:

 

СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА

Исходные данные и порядок расчета.

Для определения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать их состав и объем, а также температуру, которая различна для вариантов С и Б и задана в задании.

Значение энтальпий 1 м³ различных газов и влажного воздуха в зависимости от их температуры приведены в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1 – Энтальпии 1 м³ газов и влажного воздуха

t, °С	Энтальпии газов, кДж/м^3
(С∙t)RO2	(С∙t)N2	(С∙t)H2O	(С∙t)b

 

Энтальпией газов при промежуточных температурах определяются методом линейной интерполяции.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:

(7.1)

(7.2)

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания определяется с учетом реального коэффициента избытка воздуха

(7.3)

Пример расчета энтальпий

Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.

С) С установкой экономайзера.

Температура уходящих газов t_ух = 175 °C (табл. 2).

=311,0 кДж/м³; =227,5 кДж/м³;

=266,5 кДж/м³; =233,3 кДж/м³,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре t_ух2

Б) Без установки экономайзера.

Температура уходящих газов t_ух = 295 °C (табл. 2).

=549,9 кДж/м³; = 385,4 кДж/м³;

=455,1 кДж/м³; = 396,2 кДж/м³,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре t_ух1

 

В ОДНОМ КОТЕЛЬНОМ АГРЕГАТЕ

Общие положения.

Для сравнения экономичности котлоагрегатов различной компоновки необходимо определить годовой расход топлива в одном котельном агрегате при номинальной нагрузке. Учитывая, что график расхода теплоты (пара) для упрощения не задан, можно принять:

где D_год – годовой расход пара, вырабатываемый одним котельным агрегатом; 6600 – условное число часов работы в течение года одного котельного агрегата при номинальной нагрузке.

Приращение энтальпии рабочего тела в котлоагрегате не зависит от установки экономайзера и его площади.

Годовой расход теплоты

Годовой расход топлива:

В общем случае применение экономайзера приводит к увеличению и, следовательно, снижению затрат топлива. Годовая экономия может быть условно определена при сравнении годового расхода топлива варианта без экономайзера и варианта с экономайзером.

Пример расчета.

Годовой расход пара, вырабатываемого одним котельным агрегатом (D_ка =5,56 г/с):

Приращение энтальпии рабочего тела в котлоагрегате

Годовой расход теплоты:

Годовой расход топлива для двух вариантов:

 

ЭКОНОМАЙЗЕРА

 

Основные положения теплового расчета.

Водяной экономайзер представляет собой поверхностный теплообменник и служит для подогрева питательной воды перед подачей ее в барабан котла за счет теплоты уходящих газов. При этом снижаются потери теплоты с уходящими газами, но в то же время несколько увеличиваются потери теплоты в окружающую среду и подсосы воздуха в газоходе. Присосы воздуха в газоходе не только снижают η^брБ_КА, но и вызывают значительное повышение расхода электроэнергии на собственные нужды (привод дымососа).

Исходными данными для расчета водяного экономайзера являются:

1. Температура воды перед экономайзером t_пв1, °C.

2. Температура газов перед экономайзером t_ух1, °C.

3. Температура газов после экономайзера t_ух2, °C.

Расчетом определяется:

1. Температура воды на выходе экономайзера t_пв2, °C.

2. Поверхность нагрева экономайзера H_э, м².

Тепловосприятие экономайзера определяется из уравнения теплового баланса:

(10.1)

где φ – коэффициент сохранения тепла.

Затем определяется энтальпия воды, выходящей из экономайзера, по формуле:

(10.2)

Температура воды после экономайзера определяется по соответствующей энтальпии воды i_пв2.

Если энтальпия воды после водяного экономайзера меньше энтальпии воды при температуре кипения, то водяной экономайзер получается некипящим.

Если энтальпия воды после экономайзера больше энтальпии воды при температуре кипения, то водяной экономайзер получается кипящим. В этом случае применяются стальные змеевиковые экономайзеры.

После этого производится определение поверхности нагрева водяного экономайзера по формуле:

(10.3)

где К_э – коэффициент теплопередачи в экономайзере, кВт/м²∙К; Δt_э – температурный напор, °С.

В чугунных ребристых экономайзерах скорость продуктов сгорания обычно составляет 6-8 м/с. Значение коэффициентов теплопередачи при этих скоростях составляет 0,0155 – 0,0215 кВт/м²∙К (см. задание).

Температурный напор в экономайзере определяется из выражения:

°С, (10.4)

где Δt_б – разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С; Δt_н – разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

При любых значениях температуры наибольший возможный температурный напор Δt_э достигается при использовании противоточной схемы и наименьший при прямотоке (при прочих равных условиях), в связи с чем рекомендуется применение противоточной схемы.

Если степень паросодержания х >0, но не более 30 %, то температурный напор для экономайзеров рассчитывается по формуле (10.4), но вместо температуры воды на выходе из экономайзера в эту формулу подставляется условная температура воды.

°С, (10.5)

где - количество тепла, затраченное в водяном экономайзере на парообразование, кДж/кг.

Паросодержание воды на выходе из экономайзера определяют по формуле:

(10.6)

После определения H_э подбирают тип экономайзера или рассчитывают.

Таблица 11.1 – Расчетные показатели катионитовых фильтров и солерастворителей

Катионитовые фильтры	Солерастворители
Диаметр, мм	Высота слоя катионита, м	Площадь поперечного сечения, м^2	Диаметр, мм	Высота слоя кварца, м	Полезный объем для соли, м^3
	2,0 2,0 2,0 2,0 2,5	0,17 0,39 0,76 1,72 3,10	- -	- - 0,5 0,5 0,5	- - 0,2 0,4 0,9

 

Определяют фактический межрегенерационный период t, ч, и число регенераций каждого фильтра в сутки n_р

(11.9)

(11.10)

где F – площадь поперечного сечения выбранного фильтра, м²; 1,5 – продолжительность процесса регенерации, ч.

Число регенераций в сутки по всем фильтрам

(11.11)

Для регенерации натрий-катионовых фильтров используют раствор поваренной соли NaCl (6...8%). Расход соли, кг, на одну регенерацию фильтра определяют по формуле

(11.12)

где a – удельный расход поваренной соли, равный 200 г/(г×экв).

Суточный расход соли по всем фильтрам

(11.13)

В крупных котельных поваренная соль хранится в железобетонных резервуарах в виде крепкого раствора (26%), который насосом подается в фильтр раствора соли, а затем в бак для разбавления водой до требуемой концентрации.

В котельных малой мощности, если месячный расход соли менее 3 т, ее хранят в сухом виде, а для получения необходимого раствора используют солерастворители.

Стандартные солерастворители подбирают следующим образом. Определяют объем соли, м³, на одну регенерацию

. (11.14)

Тогда при высоте загрузки соли h = 0,6 м диаметр солерастворителя, м

(11.15)

По табл. 2.1 выбирают солерастворитель, диаметр которого близок к расчетному.

В природной воде присутствуют растворенные газы – углекислота и кислород, приводящие к коррозии трубопроводов. Для уменьшения содержания газов применяют дегазацию (деаэрацию) питательной воды.

В паровых котельных применяют деаэраторы атмосферного типа. В них греющий пар под давлением близким к атмосферному (0,11...0,12 МПа), нагревает обрабатываемую воду до кипения (102...104 ^оС). Выделяемые из воды газы вместе с остатками несконденсировавшегося пара (выпар) выходят из деаэрационной колонки, а деаэрированная вода собирается в баке установки. В водогрейных котельных используют деаэраторы, работающие под вакуумом (0,02...0,03 МПа), соответствующим температуре кипения воды 60...70 ^оС. Подбирают деаэраторы по их производительности (табл. В.16).

 

КОМПОНОВКА КОТЕЛЬНОЙ

 

Компоновка предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.

В зависимости от климатической зоны котельные строят закрытыми (t_н < -30 ^оС), полуоткрытыми (t_н = -20…-30 ^оС) и открытыми (t_н > -20 ^оС). В закрытых котельных все оборудование размещают внутри здания; в полуоткрытых часть оборудования, не требующего постоянного наблюдения, выносят из здания; в открытых защищают только фронт котлов, насосы и щиты управления.

Оборудование котельной компонуют таким образом, чтобы здание ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В котельных площадью более 200 м² предусматриваются два выхода, находящихся в противоположных сторонах помещения, с дверьми, открывающимися наружу. Одна из дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования.

Расстояние от фронта котлов до противоположной стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Для котлов, работающих на газе или мазуте, минимальное расстояние от стены до горелочных устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы, насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют равным не менее 1 м, а между котлами с боковой обдув