Расчёт сепаратора непрерывной продувки

Непрерывная продувка барабанных котлоагрегатов осуществляется для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котлоагрегатов) зависит от солесодержания питательной воды, типа котлоагрегатов и т.п.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы – расширители (рисунок 3.4). Давление в расширителе непрерывной продувки принимается равным Р₂. Пар из расширителей непрерывной продувки обычно направляют в деаэраторы.

Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки) экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше 0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды. Вода из сепаратора подаётся в охладитель или барботер, где охлаждается до 40-50 ⁰С, а затем сбрасывается в канализацию.

Рисунок 3.4 – Схема непрерывной продувки

Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по заданному его значению d_пр в процентах от D_cyh.

кг/с.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

,

и массового баланса сепаратора:

.

Рисунок 3.5 – Узел сепаратора непрерывной продувки

Имеем:

кг/с. (3.10)

Расход воды из расширителя:

кг/с.

 

Расчёт расхода химически очищенной воды

Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и в тепловой сети.

1. Потери конденсата от технологических потребителей:

2. кг/с.

3. В случае отсутствия возврата конденсата от технологических потребителей W₂=D_Т.

4. Потери продувочной воды W_р =0,551 кг/с.

5. Потери пара внутри котельной заданы в процента от D_cyh.

6. кг/с.

7. Потери воды в теплосети W_ТС= 2,849 кг/с.

8. Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчёте деаэратора. Предварительно примем D_вып =0,05 кг/с.

 

Общее количество химически очищенной воды равно:

(3.11)

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента К =1,10 – 1,25. в данной курсовой работе следует принимать К =1,20.

Имеем W_св=К∙W_хво =1,20∙6,252=7,502 кг/с.

 

Расчёт водяного подогревателя сырой воды

Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:

. (3.12)

отсюда энтальпия воды на выходе из подогревателя:

кДж\кг.

Температура сырой воды на выходе из подогревателя t_св1= 9,4 ⁰C.

Рисунок 3.6 – Схема водоводяного подогревателя сырой воды

 

Расчёт пароводяного подогревателя сырой воды

Рисунок 3.7 – Схема пароводяного подогревателя сырой воды

 

Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:

(3.13)

Расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды:

кг/с.

 

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