Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13

Основные параметры подобранных  теплообменников приведены в  таблице 3.2.2.

 

Таблица 3.2.2 – Результаты выбора теплообменников

Наименование, обозначение	Тип	Площадь поверхности теплообмена F, м2	Площадь поверхности теплообмена  одной пластины f, м2	Количество пластин n, шт	Теплопроизводительность Q, кВт	Габаритные размеры ВхШхГ, мм	Присоединительный диаметр Ду, мм	Масса, кг
Охладитель непрерывной продувки, К8	НН №14 О/С-16	9,6	0,15	64	1184	950х300х715	50	200
Подогреватель сырой воды, К9	НН №04 О/С-16	2,604	0,042	62	904	570х200х609	32	71
Сетевой подогреватель, К10	НН №21 О/С-16	33,12	0,24	138	6543	1060х450х1392	100	550
Охладитель конденсата,  К11	НН №04 О/С-16	2,31	0,042	55	224	570х200х609	32	71

 

 

3. Выбор сепаратора непрерывной продувки

Сепараторы непрерывной продувки предназначены для разделения на пар и воду пароводяной смеси, образующейся из продувочной воды паровых котлов путем снижения её давления до давления в сепараторе (что приводит к вскипанию воды), с последующим использованием тепла воды и пара.

Для ускорения процесса сепарации  применяется тангенциальный подвод продувочной воды. Также в сепараторах присутствуют вертикальные жалюзийные каплеуловители для осушки пара вторичного вскипания.

Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд сварной конструкции  и состоит из корпуса с приваренным  к нему нижним эллиптическим днищем; верхнее эллиптическое днище соединяется с корпусом с помощью фланцевого разъёма. В средней части корпуса приварены 2 или 4 опоры для установки сепаратора в подвешенном состоянии на опорных балках.

В нижней части корпуса находится приёмное устройство, состоящее из двух концентрично установленных обечаек и двух тангенциально вваренных в корпус патрубков, предназначенное для приёма тангенциально подводимой продувочной воды.

В верхней  части корпуса крепится болтами  к кольцу сепарирующее устройство, состоящее из набора специально отогнутых лопаток и предназначенное для отделения мелких капель воды от пара.

Постоянный уровень отсепарированной воды автоматически поддерживается поплавковым регулятором уровня, встроенным в штуцере в нижней части корпуса.

Для визуального наблюдения за уровнем  отсепарированной воды сепаратор оснащён  водоуказательным устройством, состоящим из водоуказательного стекла и кранов клапанного типа.

Для наблюдения за рабочим давлением  в паровом пространстве сепаратора имеется манометр показывающий с пределом измерения до 1,6МПа с продувочным 3-х ходовым краном и спускным вентилем.

Отсекание давления пара в корпусе  выше допустимого (0,75МПа) обеспечивается клапаном предохранительным полноподъёмным фланцевым, снабжённым сменной пружиной, работающей при давлении в пределах 0,7-1,3МПа. Срабатывание клапана регулируется на давление 0,75МПа. Верхняя часть клапана закрыта колпаком, в котором имеется регулировочный винт для установки пружины на заданное давление.

Работа сепаратора заключается  в приёме пароводяной смеси от котла, разделении её на пар и воду за счёт расширения и вращательного  движения потока в приёмном устройстве сепаратора. Окончательно пар осушивается в сепарирующем устройстве.

Сепаратор непрерывной продувки выбирается исходя из расхода продувочной воды

(3.3.1)

где   – расход остаточной воды на выходе из СНП, т/ч;

 – расход пара на выходе из СНП, т/ч

Исходя из заданных условий выбираем сепараторы марки СП-0,28-0,45 производства Саратовского завода энергетического машиностроения. Основные характеристики СП-0,28-0,45 приведены в таблице З.З.1. Габаритные размеры указаны на рисунке 3.3.1.

 

Таблица 3.3.1 – Технические характеристики СП-0,28-0,45

Давление рабочее	0,7 МПа
Температура рабочая	170 °С
Давление пробное при гидроиспытании	1,0 МПа
Паропроизводительность	0,7 т/ч
Расход пароводяной смеси	3,5 т/ч
Вместимость	0,28 м3
Масса сухая	470 кг

 

Рисунок 3.3.1 – Габаритные размеры сепаратора СП-0,28-0,45

А-штуцер регулятора уровня; Б-подвод пароводяной смеси; В-выход отсепарированного пара;

Г-выход отсепарированной воды; Д-для предохранительного клапана; Е-дренаж; Ж-муфта манометра;

И-муфты указателя уровня; К-штуцер смотровой

4. Расчет и подбор тягодутьевого оборудования

1. Описание  схемы подачи воздуха и дымоудаления

В соответствии со СНиП II-35-76 «Котельные установки», для обеспечения подачи воздуха к котельным агрегатам и отвода продуктов сгорания тягодутьевые установки предусматриваются индивидуально для каждого котла. В состав тягодутьевой установки котельного агрегата входят: дутьевой вентилятор – для подачи воздуха, необходимого при сжигании топлива; дымосос – для отвода продуктов сгорания от котлоагрегата в окружающую среду.

Для подачи в топочную камеру в  зимнее время используется теплый воздух из верхней зоны котельной, а в летний – воздух, забираемый из окружающей среды. Воздухопроводы внутри котельной изготавливаются стальными круглого сечения.

Отвод продуктов сгорания осуществляется по железобетонным подземным газоходам. Каждый котлоагрегат имеет индивидуальный газоход, отводящий продукты сгорания к дымовой трубе.

В котельной предусмотрена одна дымовая железобетонная труба высотой 30 м с диаметром устья 1,2м. В местах сопряжения газоходов с дымовой трубой предусматриваются температурно-осадочные швы.

Для обеспечения экономичной работы тягодутьевого оборудования, электроприводы вентиляторов и дымососов подключаются к электросети через преобразователи частоты, которые осуществляют плавное регулирование оборотов электродвигателя (а следовательно и производительность оборудования) в зависимости от режима работы котлоагрегатов. Установка преобразователей частоты позволяет обеспечить экономию электроэнергии до 30%, автоматизировать работу тягодутьевого оборудования и продлить срок его службы, исключить человеческий фактор при управлении аппаратами.

2. Расчет  объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата

Состав природного газа второй нитки  трубопровода Ставрополь-Москва по объему:

Метан СН₄  92,8%

Этан С₂Н₆   2,8%

Пропан С₃Н₈   0,9%

Бутан С₄Н₁₀   0,4%

Пентан С₅Н₁₂   0,1%

Азот N₂   2,5%

Двуокись углерода СО₂   0,5%

Относительная плотность по воздуху (при 20 °С)   0,772

Низшая теплота сгорания 36550 кДж/.

 

5.2.1 Выбор коэффициента избытка  воздуха

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 топлива, должно быть несколько большим теоретического, так как при практическом сжигании топлива не все количество теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате недостаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке:

(5.2.1)

где — действительный объем воздуха, доданного в топку на 1 топлива.

Коэффициент избытка воздуха в  общем случае зависит от вида сжигаемого топлива, его состава, типа горелок, способа подачи воздуха, конструкции топочного устройства и т.д. Для сжигания природного газа обычно принимают . Для горелки ГМГ-4м, идущей в комплекте котлоагрегата ДКВР 6,5-13ГМ, .

 

5.2.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания

Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания 1 природного газа (при =1):

	(5.2.2)

Теоретический объем продуктов  сгорания при сгорании 1 природного газа:

Теоретический объем азота в  продуктах сгорания:

(5.2.3)

Теоретический объем водяного пара в продуктах сгорания:

	(5.2.4)

Теоретический объем трехатомных  газов в продуктах сгорания:

	(5.2.5)

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания:

	(5.2.6)

Энтальпия теоретического объема воздуха:

(5.2.7)

Энтальпия продуктов сгорания:

(5.2.8)

где – энтальпия золы, при сжигании природного газа не учитывается;

– коэффициент избытка воздуха  в уходящих газах.

 

5.2.3 Расчет потерь теплоты и КПД-брутто  котельном агрегате 

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между  поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяется расход топлива и вычисляется коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата.

В котельном агрегате химически  связанная энергия топлива в  процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (вода) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.

Уравнение теплового баланса для  установившегося теплового состояния  агрегата:

(5.2.9)

Или

(5.2.10)

где – располагаемая теплота,;

       – полезно использованная теплота,;

       - суммарные потери,;

       – потери теплоты с уходящими газами,;

       – потери теплоты от химического недожога,;

       – потери теплоты от механической неполноты сгорания,;

       – потери теплоты в окружающую среду,;

       – потери теплоты с физической теплотой шлаков.

Левая приходная часть уравнения  теплового баланса (1.5.2) является суммой следующих величин:

(5.2.11)

где – теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 топлива; эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата;