Диплом - Проектирование котельной

2. Скорость воздуха по тракту, м/с

(=10 (принимаем)

3. Сечение главного тракта, м2

F=Vв/(в=9,35/10 = 0,935 ахв=0,95*0,95

4. Сечение рукавов к дутьевым зонам, м2

f ‘=f /4 =0,935/4=0,234 ахв=0,4*0,6

5. Плотность воздуха при данной температуре, кг/м3

(в=(ов*273/(273+115)=1,293*273/(273+115)=0,91

6. Сумма коэффициент местных сопротивлений по тракту воздуха:

патрубок забора воздуха (=0,2; плавный поворот на 90°(5 шт.) (=0,25*5=1,25;

резкий поворот на 90° (=l,l; поворот через короб f =2, направляющий аппарат

(=0,1; диффузор (=0,1; тройник на проход - 3 шт. (=0,35*3=1,05

((=5,8

7. Потеря давления на местные сопротивления, Па

(hме=((*(/2*( = 5,8*102/2*0,91=263,9

8. Сопротивление воздухоподогревателя, Па

(hвп=400

9. Аэродинамическое сопротивление топочного оборудования, Па

(hто=500

10. Полное аэродинамическое сопротивление воздушного тракта, Па

(hв=(hме+(hвп+(hто=263,9+400+500=1163,9

11. Производительность вентилятора, м3/с (м3/ч)

Qв=1,1*Vв=1,1*9,35=10,285 (37026) кг/с (м3/ч)

12. Полный напор вентилятора, Па

Нв=1,2*(hв=1,2*1163,9=1396,68

13. Тип и маркировка вентилятора выбирается из табл. 1.4.1 [3]. Принимаем

дутьевой вентилятор ВДН-12,5 с характеристиками: производительность 39,10

тыс. м3/ч; полное давление 5,32 кПа, максимальный К.П.Д. 83%, мощность

электродвигателя А02-92-4

N=100 кВт.

1.8.2. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ТРАКТА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1. Действительное количесгво продуктов сгорания, м3/с

Vr=Vп*Вр=l0,0ll*0,836=8,37

где Vп - суммарный объем продуктов сгорания 1кг топлива =

10,011м3/кг(табл.1.7)

2. Температура продуктов сгорания за экономайзером, oC

(ух=135 oC (табл.1.10)

3. Объем продуктов сгорания перед дымососом, м3/с

Vдг= Vг *(273+(ух)/273=8,37*(273+135)/273=12,51

4. Плотность пропуктов сгорания при соответствующих температурах, кг/м3

(=273/(273+(i)

- перед дымососом (д=1,34*273/(273+132)=0,897

- перед дымовой трубой (дт=1,34*273/(273+132)=0,903

5. Средняя скорость продуктов сгорания по тракту, м/с

(= 10 (принимается)

6. Сечение газоходов, м2

F=12,51/10=1,25 ахв=1,1*1,1

7. Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

- плавный поворот на 90°(2 шт.) (=7*0,25=1,75; поворот на 90° через короб

(=2; направляющий аппарат (=0,1; диффузор (=0,1; поворот на 135°(3шт.)

(=3*1,5=4,5; тройник на проход (=0,35; выход в дымовую трубу (=1,1

(( =9.9

8. Потери напора в местных сопротивлениях, Па

(hме=((*(/2*(=9,9*102/2*0.9 =445,5

9. Высота дымовой трубы, м

H=8О

10. Скорость газов в дымовой трубе, м/с

(д=16

11. Внутренний диаметр устья трубы, м

dу=SQRT(12,51*2*4/(3,14*16))=2

12. Диаметр основания трубы, м

dосн=dу+0,02*Hтр=2+0,02*80=3,6

13. Средний диаметр трубы, м

dср=dу+dосн=(2+3,6)/2=2,8

14. Потеря напора на трение в дымовой трубе, Пa

(hтр=(*H/dср*(2/2*(=0,02*80/2,80*162/2*0,903=92,47

15. Сопротивление котлоагрегата, Па

(hк=1227

16. Самотяга в дымовой трубе, Па

(hсам=H*((в-(г)*g=80(l,16-0,903)*9,8l=20l,7

17. Полное аэродинэмическое сопротивление тракта продуктов сгорания, Па

(h=(hмс+(hтр+(hк-(hсам=445,5+92, 47+1227-201,7=1563,27

18. Расчетная производительность дымососа, м3/с (М3/2)

Qд=1,1*Vгд=1,1*12,51=13,81 (49702)

19. Расчетный напор дымососа, Па

Hд=l,2*(h=1,2*1563,27=1876

20. Тип и маркировка дымососа выбирается по табл. 14.4 [3]. Принимаем к

установке дымосос ДН-15 с характеристиками: производительность 50 тыс.

м3/ч; полное давление 2,26 кПа; максимальный К.П.Д. 82%; мощность

электродвигателя А02-92-6 N= 75 кВт.

2. СПЕЦЧАСТЬ

РАЗРАБОТКА БЛОЧНОЙ СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

В связи с реконструкцией котельной, которая заключается в переводе

паровых котлоагрегатов КЕ-25 с производственного назначения на отопительно-

производственное назначение, водогрейные котлы ТВГ-3 консервируются, а для

получения тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

административно-бытовых зданий шахтоуправлеия и жилых домов поселка шахты

«Кочегарка» в специальной части дипломного проекта разрабатывается блочная

система подогревателей сетевой воды на отопление и подогревателей горячего

водоснабжения, состаящая из пароводяных и водоводяных теплообменников.

Надежность работы поверхностей нагрева котельных агрегатов и систем

теплоснабжения зависит от качества питательной и подпиточной воды.

Основной задачей подготовки воды в котельных является борьба с

коррозией и накипью. Коррозия поверхностей нагрева котлов подогревателей и

трубопроводов тепловых сетей вызывается кислородом и углекислотой, которые

проникают в систему вместе с питательной и подпиточной водой.

Качество питательной воды для паровых водотрубных котлов с рабочим

давлением 1,4МПа в соответствии с нормативными документами должно быть

следующим:

- общая жесткость 0,02мг.экв/л,

- растворенный кислород 0,03мг/л,

- свободная углекислота - отсутствие.

При выборе схем обработки воды и при эксплуатации паровых котлов качество

котловой (продувочной) воды нормируют по общему солесодержанию (сухому

остатку): величина его обуславливается конструкцией сепарационных

устройств, которыми оборудован котел, и устанавливается заводом

изготовителем. Солесодержание котловой воды для котлов КЕ-25-14с не должно

превышать 3000 мг/л.

2. 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Источником водоснабжения котельной служит канал Северский Донец-

Донбасс. Вода поступает в котельную с t=5°С в зимний период.

Исходная вода имеет следующий состав, который представлен в таблице

2.1.

Таблица 2.1.

Анализ исходной воды

| | |Обозна|Единица измерения |

|№ |Наименование |чение |мг.экв/л |мг/л |

|1. |Сухой остаток |Cв |- |1017 |

|2. |Жесткость общая |Жо |8,6 |- |

|3. |Жесткость карбонатная |Жк |4,0 |- |

|4. |Катионы: кальций |Ca2+ |4,8 |96,2 |

|5. |магний |Mg2+ |3,8 |46,2 |

|6. |натрий |Na+ |1,16 |32,6 |

|7. |Сумма катионов |Кат |9,76 |175 |

|8. |Анионы: хлориды |Cl |- |124 |

|9. |сульфаты |SO42- |- |390 |

|10. |бикарбонаты |HCO3- |- |- |

|11. |Сумма анионов |АН |- |- |

|12. |Pн=7,5 | | | |

2.2. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДЫ

Выбор схемы обработки воды для паровых котлов проводится по трем

основным показателям:

- величине продувки котлов;

- относительной щелочности котловой воды;

- по содержанию углекислоты в паре.

Сначала проверяется, допустима ли наиболее простая схема обработки воды

натрий катионирования по этим показателям.

Продувка котлов по сухому остатку, % определяется по формуле

Рп=(Сх*Пк*100)/(Ск.в*x*Пк)=1072*0,123/(3000-1072*0,123)*100=4,6%

где Сx - сухой остаток химически очищенной воды, мг/л,

Cx=Св+2,96Н-10,84Н=1017+2,96*4,8+10,84*3,8=1072 мг/л

Пк - суммарные потери пара; в долях паропроизводительности котельной

Ск.в - сухой остаток котловой воды, принимается по данным завода

изготовителя котлов

Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности

химически обработанной воды, %, определяется по формуле

Щ’=40*Жк*100=40*4*100/1072=14,9% < 20%

где 40 - эквивалент Щ мг/л

Щi- щелочность химически обработанной воды, мг.экв/л, принимается для

метода Na -катионирования, равной щелочности исходной воды (карбонатной

жесткости).

Количество углекислоты в паре определяется по формуле:

Суг=22*Жк*(0*(('-(")=22*4,0*0,19(0,4+0,7)=18,39 мг/л

18,39мг/л < 20мг/л

где (0 - доля химически очищенной води в питательной;

(' - доля разложения НСO3 в котле, при давлении 14кгс/см2(1,4МПа)

принимается равной 0,7

('' - доля разложения НСO3 в котле, принимается равной 0,4

Производительность цеха водоподготовки принимаем из табл. 1.5 п.44 -

количество сырой воды, поступающей на химводоочистку.

Следовательно принимаем схему обработки воды путем

натрий-катионирование.

Gцр=Gс.в.=3,24кг/с=11,66 м3/ч

2.3. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Расчет оборудования необходимо начинать с хвостовой части т.е. с

натрий-катионитных фильтров второй ступени, т.к. оборудование должно

обеспечить дополнительное количество воды, идущей на собственные нужды

водоподготовки.

2.3.1. Натрий-катионитные фильтры второй ступени.

Для сокращения количества устанавливаемого оборудования и его

унификации принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй

ступени. Для второй ступени устанавливаем дла фильтра: второй фильтр

используется для второй ступени в период регенерации и одновременно

является резервным для фильтров первой ступени катионирования.

Принимаем к установке фильтр ФИПА 1-1, 0-6

Ду = 1000мм, Н=2м.

Количество солей жесткости полдлежащих удалению определяется по

формуле:

Ап=24*0,1*Gцр=24*0,1*11,66=27,98 г.экв/сутки,

где 0,1 - жесткость фильтрата после фильтров первой ступени катионирования,

мг.экв/л

Gцр - производительность натрий-катионитового фильтра, м3/ч

Число регенерации фильтра в сутки:

n=A/(*h*E*nф=27,98/0,76*2*424*1=0,04 рег/сут.

Где h - высота слоя катионита, м

( - площадь фильтрования натрий-катионитного фильтра,

(=0,76м2, табл.5 [3]

n - число работающий фильтров

E - рабочая обменная способность катионита,г.экв/м^

E=(*(*Eп-0,5*g*0,1=0,94*0,82*550-0,5*7*0,1=424 г.экв/м3

где ( - коэффициент эффективности регенерации принимается по табл. 5-5 [5]

(=0,94

( - коэффициент, учитывающий снижении обменной способности катионита по Са+

и Mg+ за счет частичного задержания катионов, принимается по табл. 5-6 [5]

(=0,82

Eп - полная обменная способность катионкта, г.экв/м3, принимается по

заводским данным

g - удельный расход воды на отмывку катионита м3/м3, принимается по табл. 5-

4 [5] g=7

0,5 - доля умягчения отмывочной воды

Межрегенерационный период работы фильтра

t =1*24/0,04-2 = 598ч

2 - время регенерации фильтра, принимаем по табл. 5-4 [5]

Скорость фильтрования

(ф=11,66/(0,76*1)=15,34м/ч

Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П

ступени:

QNaCl=424*0,76*2*350/1000=225,57 кг/рег

где g - удельный расход соли на регенерацию фильтров, 350г.экв/м3 по табл.

5-4 [5]

Объем 26%-ного насыщенного раствора соли на одну регенерацию составит:

Qн.р=QNaCl*100/(1000*1,2*26)=225*57*100/(1000*1,2*26)=0,72м3

где 1,2 - удельный вес насыщенного раствора соли при t =20°С

26 - 26%-ное содержание соли NaCl в насыщенном растворе при t =20°С

Расход технической соли в сутки

Qтехн= QNaCl*100/93=225*57*0,04*100*1/93=9,7 кг/сут

где 93 - содержание NaCl в технической соли, %

Расход технической соли на регенерацию фильтров в месяц

Qм=Qт*30=9,7*30=291 кг

Расход воды на регенерацию натрий-катионитного фильтра слагается из:

а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра

Вв=b*z/100=30*76*60*15/1000=2,05м3

где b - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров л/м2

принимается по табл. 5-4 [5], b=30 л/м2

z - продолжительность взрыхляющей промывки, мин.

принимается по табл. 5-4 [5], z=15

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли

Врег=QNaCl*100/(1000*g*()=225,57*100/(1000*7*1,04)=3,1м3

где 100 - концентрация регенерационного раствора, принимается по табл. 5-4

[5]

( - плотность регенерационного раствора, принимается по табл. 15.6 [5],

(=1,04 кг/м3

в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации:

Вотм=q*(*tрег=7*0,76*2=10,64 м3

где q - удельный расход воды на отмывку катионита, принимается 7 м3/м3 по

табл. 5-4 [5]

Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П-ой

ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления:

Врег=2,05+3,1+(10,64-2,05)=13,74м3/рег

Расход воды в сутки в среднем составит:

Всут=13,74*0,04 = 0,55м3/сут

2. Натрий-катионитные фильтры 1 ступени

Принимаются к установки как и для второй ступени два фильтра ( =

1000мм, Н=2м.

Количество солей жесткости подлежащих удалению определяется по

формуле:

A1=24*(К0-0,l)=24х(8,6-0,1)х11,66=2378,64 г.экв/л

где Ж- общая весткость воды, поступающая в натрий-катионитные фильтры

0,1 - остаточная жесткость после первой ступени катионирования.

Рабочая обменная способность сульфоугля при натрий-катионировани.

Е=0,74*0,82*550-0,5*7*8,6=304 г.экв/м3

Число регенерации натрий-катионитных фильтров первой ступени:

n=2378,64/(0,76*2*304*2)=2,57 рег/сут

Межрегенерационный период работы каждого фильтра

Т1=24*2/2,57-2=16,67

Нормальная скорость фильтрации при работе всех фильтров:

(ф=11,66/(0,76*2)=7,67

Максимальная скорость фильтрации (при регенерации одного из фильтров)

(ф=11,66/(0,76*(2-1))=15,34 м/ч

Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой

ступени

QNaCl=304*0,76*2*150/1000=69,31 кг/рег

Объем 26%-ного насыщенного раствора соли на одну регенерацию

Q=69,31*100/(1000*1,2*26)=0,22 м3

Расход технической соли в сутки

Qс=69,31*257*100*2/93=383,07 кг/сут

Расход технической соли на регенерацию натрий-катионитных фильтров первой

ступени в месяц

Qм=30*383,07=11492 кг/мес.

Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра

Впр=3*0,76*60*12/1000=2,05 м3

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли

Врег=69,21*100/(1000*7*1,04)=0,95 м3

Расход воды на отмывку катионита

Вотм=7*0,76*2=10,64 м3

Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра 1 ступени с

учетом использования отмывочных вод для взрыхления

В=2,05+0,95+(10,64-2,05)=11,59 м3/рег

Расход воды на регенерацию натрий-катионитных фильтров 1 ступени в сутки

Всут=11,59*2,57*2=59,57 м3/сут

Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитных фильтров

первой и второй ступени:

в=59,57*0,55/24=2,51 м3/ч

2.4. РАСЧЕТ СЕТЕВОЙ УСТАНОВКИ

2.4.1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Исходные данные:

1. Температура греющей воды (конденсата) на входе

в подогреватель (табл. 1.4. п.34) Т1=165оС

2. Температура греющей воды (конденсата) на выходе

из подогревателя (табл. 1.4 п.3З) Т2=80оС

3. Температура нагреваемой воды на входе

в подогреватель (табл. 1.4 п.5) t2=70оС

4. Температура нагреваемой вода на выходе из подо-

гревателя (табли.5 п.59)

t1=82,34оС

5. Расчетный расход сетевой воды( табл. 1.5п .6) G=51,37кг/с

РАСЧЕТ

Принимаем к установке два водоводяных подогревателя.

Так как в работе будут находиться две установки, то расход нагреваемой

воды через одну установку составит:

G1=G/2=51,37/2=25,68 кг/с

Расход греющей воды определяем из уравнения теплового баланса

подогревателя:

G1*(t1-t2)*C=G2*(T1-T2)*C*(

где ( - коэффициент,учитывающий снижение тепловой мощности за счет потерь в

окружающую среду, принимаем (=0,96

G2=(25,68*(82,34-70))/((165-80)*0,96)=3,88 кг/с

Средняя температура греющей воды

Тср=(165+80)/2=122,5оС

7. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

dэ=(D2-z*d2н)/(D-z*dн)=(0,2592-109*0,0162)/(0,259-

109*0,016)=0,019559м

6. Скорость воды в трубках

(тр=G1/((тр*()=25,68/(0,01679*1000)=1,53 м/с

9. Скорость воды в межтрубном пространстве

(мтр=G2/((мтр*1000)=3,88/(0,03077*1000)=0,126 м/с

10. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок

(1=1,163*А1*(0,8мтр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0195590,2=1495,7

Вт/м2к

где А1 - Температурный множитель, определяемыйп по формуле

A1=1400+18*Тср-0,035*Т2ср=1400+10*122,5-0,035*122,52=3079,8

11. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде

(2=1,163*А2*(0,8тр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0140,2=9815,03

Вт/м2к

где A2=1400+18*tср-0,035t2ср=1400+l8*76,17-0,035*76,172=2567,99

12. Коэффициент теплопередачи

К0=1/(1/(1+б/(+1/(2)=1/(1/1495,7+0,001/105+1/9815,03)=1283 Вт/м2к

где б - толщина стенок латунных трубок

( - коэффициент теплопроводности латуни

(=105 Вт/мк при t =122оС

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности

нагрева:

К=К0*m=1283*0,75=962,25 Вт/м2к

где m - поправочный коэффициент на загрязнение и неполное омывание

поверхности нагрева =0,75

13. Поверхность нагрева подогревателя

Н=G1*C*(t1-t2)/(K*(t)=25,68*4190*(82,34-70)*0,85/(962,25*34,44)=34,06

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12