Проект отопительной котельной в г.Барнаул

 

                                            (39)

 

 

По результатам  расчета тепловой схемы выбираем котлы и вспомогательное оборудование. К установке приняты котлы серий ДКВР Бийского котельного завода и водогрейные котлы марки БЗК-КВ (КВ - Т).

Паровым котом называется устройство, в котором  для получения пара под давлением  выше атмосферного, потребляемого вне  этого устройство, используется теплота, выделяющееся при сгорании органического  топлива. В настоящее время широко распространены в различных отраслях промышленности, в сельском и коммунальном хозяйстве котлы серии ДКВР, рассчитанные на рабочие давление 1,4 Мпа с номинальной  производительностью 10 т/час. Котлы  выпускают с топками для сжигания твердого топлива. Котлы серии ДКВР являются унифицированными, они представляют собой котлы с естественной циркуляцией. У котлов производительностью 10 т/час верхний барабан значительно длиннее нижнего. Котлы допускают с компоновкой различными топочными устройствами, котлы серии ДКВР выпускают с топками для сжигания камерных углей.

Основные  технические характеристики котлоагрегата  ДКВР-10-14

Паропроизводительность  – 10 т/час

Абсолютное  давление пара – 14 кгс/см²

Состояние или температура пара – насыщенный

Общая поверхность  нагрева – 227 м²

 

1.2 Физико-химические характеристики природной воды

Река Барнаулка, имевшая когда-то протяженность свыше 200 км, относится к средним рекам. Площадь бассейна реки составляет 5 720 км2 (действующая 4 500 км2). В верхней части долину образует ряд вытянутых котловин, в которых расположено до 10 проточных озер. Питание реки осуществляется за счет грунтовых вод и атмосферных осадков. Значительные запасы воды скапливаются в мелких озерах и болотцах, прилегающих к пойме реки.

Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным  фактором, ухудшающим экологическое  состояние города, что очень характерно для Барнаула. Важно заметить, что  водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии очистить питьевую воду от растворов указанных веществ, поэтому питьевая вода может содержать  их в себе в повышенных концентрациях  и отрицательно повлиять на здоровье человека. Рост химизации сельского  хозяйства неизбежно будет приводить  к увеличению количества удобрений  и ядохимикатов, вносимых в почву, и соответственно с этим их концентрация в питьевой воде будет увеличиваться.

Концентрация аммиака  в воде реки Барнаулки возрастает от истока к устью. Район устья реки - самое низкое место в городе, и здесь наблюдаются высокие концентрации поллютантов (двуокиси серы, окислов азота, тяжелых металлов и пр.). Это свидетельствует об интенсивном загрязнении воды органическими веществами бытовой природы. Их окисление идет с большим потреблением кислорода. В осенние сезоны воды рек Барнаулки и Пивоварки превышают допустимый гигиенический уровень 6 мг/дм3.1

Основное загрязнение  реки происходит в черте города, где в воду поступает поверхностный  сток с городской территории и  бытовой мусор.

 

Таблица 1

Сточные воды Барнаула (население  около 900 тыс. жителей), тыс. т/год

Показатель	Количество
Загрязненные сточные  воды	350 000,0
В том числе:
- взвешенные вещества	36,0
- фосфаты	24,0
- азот	5.0
- нефтепродукты	2,5
- синтетические поверхностно-активные вещества	0,6

 

Физико-химическая очистка сточных вод

1. Нейтрализация.

Производственные сточные  воды многих отраслей промышленности содержат кислоты и щелочи. Интенсивность  кислотной или щелочной реакции  воды определяется показателем концентрации водородных ионов — значением  рН. Для предупреждения коррозии материалов канализационных сооружений и нарушения  биохимических процессов, происходящих в очистных сооружениях и в  водоемах, такие воды подвергаются нейтрализации.

Этим методом наиболее часто пользуются для нейтрализации  кислот. Обычно реагентом служат отходы местного производства, в частности  шлам химводоочистки ТЭЦ (мел в шламовой воде) и другие отработавшие щелочи.

2. Флокуляция.

Для интенсификации процессов  коагуляции и осаждения взвешенных частиц широко используются органические природные и синтетические реагенты — высокомолекулярные флокулянты. Флокулянт ПАА катионно-анионного типа представляет собой сополимер ак-риламида и солей акриловой кислоты. Оптимальная доза ПАА для очистки производственных сточных вод колеблется в пределах от 0,4 до 1 г/м3.

Влияние ПАА на осветление сточной воды конверторной газоочистки  металлургического завода. Процесс  отстаивания в течение первых 15 мин при добавлении ПАА ускоряется в 3—5 раз. Из сопоставления кривых 1 и 2 видно, чго для получения эффекта очистки 95% без ПАА необходима продолжительность отстаивания 93 мин, а с добавкой 1 мг/л ПАА это время сокращается до 45 мин, т.е. почти в 2 раза. При дальнейшем отстаивании эффективность действия ПАА сказывается в меньшей степени и на конечный эффект (при £=120 мин) ПАА заметного влияния не оказывает.

3. Умягчение сточных вод.

Умягчение сточных вод - связывание содержащихся в воде катионов жесткости (кальция и магния) в малорастворимые соединения, выделяемые затем осаждением и (или) фильтрованием. Для умягчения воды могут использоваться различные реагентные методы: известковый (декарбонизация), содово-известковый, фосфатный, бариевый. Наиболее широко распространены первые два метода.

При известковом методе удаляется  карбонатная жесткость и уменьшается  солесодержание органических и кремнекислых соединений, при содово-известковом — дополнительно удаляется некарбонатная жесткость, но солесодержание несколько увеличивается.

На процесс умягчения  и разделения твердой и жидкой фаз влияют: температура и интенсивность перемешивания воды, контактная среда (механические примеси), коагулянты и флокулянты. Эффективность процесса умягчения благодаря этому возрастает. Наиболее значим подогрев до 30—40 и выше 100°С.

4. Очистка скребками и перегонка.

Применение регенерационных  методов для очистки сточных  вод химических производств позволяет  обезвреживать сточные воды и  извлекать фенолы, с последующим  их применением. Но для установки  ЭЛОУ-АВТ-4 использование этих методов  нецелесообразно ввиду малого количества фенолов содержащихся в отводимых  сточных водах. Существуют следующие регенерационные методы извлечения фенолов – экстракционная очистка, перегонка, ректификация, адсорбция, ионообменная очистка, обратный осмос, ультрафильтрация, этерификация, полимеризация, поликонденсация, биологическая очистка и перевод фенолов в малорастворимые соединения.

5. Адсорбция, ионный обмен, экстракция.

Адсорбция является универсальным  методом, позволяющим практически  полностью извлекать примеси  из жидкой фазы. Адсорбционный метод  основан на преимущественной адсорбции  молекул загрязнений под действием  силового поля в порах адсорбента.

Адсорбционная очистка эффективна во всем диапазоне концентраций растворенной примеси, однако ее преимущества проявляются  наиболее полно по сравнению с  другими методами очистки при  низких концентрациях загрязнений.

Очистка воды от молекулярно растворенных органических веществ может производиться на отечественных активированных углях марок ОУ, КАД-иодный, БАУ, ДАК, СКТ, АР, АГ и других. Принципы подбора активированных углей для адсорбционной очистки до сих пор не выработаны. Считается, что для удаления из сточной воды низкомолекулярных веществ активированные угли должны обладать развитой микро-макропористой структурой, Для адсорбции из воды крупных молекул рекомендуется использовать активированные угли с развитой мезомакропористостью.

6. Обратный осмос и ультрафильтрация.

Обратный осмос по механизму  близок к ультрафильтрации. Но между  процессами обратного осмоса и ультрафильтрации имеются различия. Так, при обратном осмосе разделение низкомолекулярных  веществ происходит при рабочем давлении до 0,7-14 МПа в связи с большим осмотическим давлением в этих растворах. При обратном осмосе используются мембраны с очень маленькими размерами пор.

При ультрафильтрации происходит разделение высоко- и низкомолекулярных  соединений (например, ферментов). Рабочее  давление в этом случае низкое (от 0,07 до 0,7 МПа) в связи с невысоким  осмотическим давлением. Величина пор  мембран значительно больше.

Названные отличия условны. Механизм процессов обратного осмоса и ультрафильтрации пока недостаточно изучен.

7. Удаление аммиака.

Удаление аммиака— удаление этих соединений биохимическим. способом с целью использования воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения. В подземных водах могут находиться ограниченных количествах азот, нитриты, нитраты и ионы аммония. Общее содержание их обычно не превышает 5 мг/л. Наличие соединений азота в воде может стать причиной развития микробиология, образований в водопроводных трубах и резко интенсифицировать процессы коррозии металла.

8. Окислительная очистка сточных вод.

К основным деструктивным  методам обезвреживания сточных  вод от растворенного фенола относятся  термоокислительные, окислительные  методы, а также электрохимическое  окисление и гидролиз. Деструктивные  методы применяют в случае невозможности  или экономической нецелесообразности извлечения примесей из сточных вод, в данном случае из-за малого содержания примесей фенола в отводимых сточных  водах установки ЭЛОУ-АВТ-4, не требующего возврата фенола в производство. Выбор  деструктивного метода для обезвреживания сточных вод производится главным  образом с учетом расхода сточных  вод, состава, количества фенола и требований к  качеству очищенной воды и возможности  ее повторного использования.

 

1.3 Аэродинамический расчет

В современных котельных  установках при  значительном снижении температуры уходящих продуктов сгорания и больших аэродинамических сопротивлениях применяют уравновешенную искусственную тягу с установкой дымососов и дутьевых вентиляторов. В этом случае основным назначением дымовой трубы является отвод продуктов сгорания в атмосферу на высоту, определяемую санитарно-гигиеническими и противопожарными требованиями. В задачу расчета искусственной тяги входят выбор типа дымососов и вентиляторов, определение необходимой их характеристики, конструктивных размеров дымовой трубы, а также расхода электроэнергии на тягу и дутье. Тяговые и дутьевые установки рассчитывают на максимальную нагрузку котельного агрегата с целью обеспечения нормальной его работы при всех возможных режимах.

Необходимую производительность дымососа определяют исходя из количества газов, покидающих котлоагрегат, с учетом присоса воздуха на пути до дымососа и с ведением поправки на действительную температуру продуктов сгорания. 

При выборе дымососов и  вентиляторов ориентируются на характеристики давлений дымососов и вентиляторов, устанавливающие связь между производительностью и давлением при заданной частоте вращения и плотности перемещаемого рабочего тела.

Для обеспечения нормальной работы котла необходимо для горения  топлива непрерывно подавать в топку  воздух и удалять из котла в  атмосферу продукты сгорания. Такие  условия обеспечиваются тяго – дутьевыми устройствам – дымососом и дутьевым вентилятором.

1) Часовая производительность  дымососа, м³/ч :

 Для паровых котлов:

 

                                            (40)

 

 

 Для водогрейных котлов:

 

 

где В – количество сжигаемого котлом топлива, кг/ч;

t – температура газов  перед дымососом, ºС. Для водогрейных   котлов -+230С, для паровых - +165С;

V_г – объем дымовых газов, выделяющихся при сжигании 1кг топлива, м³/ч:

 

                     (41)

 

где V⁰ –теоретически необходимое количество воздуха для горение 1 кг топлива, м³/ч:

 

         (42)

 

 

2) Количество  сжигаемого  котлом топлива, кг/ч:

Для парового котла:

 

                                               (43)

 

где В-количество сжигаемого котлом топливо, кг/ч;

Q – теплопроизводительность   котла, МВт.  Определяется для  каждого типа  котлов;

=5353 Ккал/кг (по составу твердого топлива);

Для водогрейного котла:

 

 

 

3) Производительность вентилятора,  м³/ч: 

Для паровых котлов:

 

                                         (44)

 

 

 Для водогрейных котлов:

 

 

где α_т- коэффициент избытка воздуха в топке, принимается в зависимости от вида топлива. Принимаем для твердого топлива 1,2;

t_в – температура подаваемого воздуха ºC но не ниже +20 0С.

По аэродинамическому  расчету выбираем для парового котла дымосос марки ДН-10 с производительностью 20430 м³/ч, с электродвигателем 4АМ180М4, с мощностью 15,5 кВт; вентилятор марки ВНД-8, с производительностью 10450 м³/ч, с напором 220 кгс/м³, с электродвигателем 4А-160S-У3, мощностью 8 кВт. Для водогрейного котла дымосос марки ДН-15 с производительностью 50000 м³/ч,  с электродвигателем АИР 355 S4, с мощностью 75 кВт, и вентилятор марки ВДН-19 с производительностью 250000 м³/ч, с напором 33,7 кгс/м³, с электродвигателем АО3-355S-6, с мощностью 30 кВт.