Технологическая часть (теория)

Технологическая часть (теория)

Исходные данные для проектирования

Характеристика объекта

Рассматриваемым объектом является машиностроительный завод, расположенный в г.Арзамас Нижегородской области.

На территории завода расположены цеха, которые обеспечивают функционирование завода (см. лист 2). Источником теплоты системы теплоснабжения машиностроительного завода является отопительно-производственная котельная установка, расположенная на территории промышленной зоны.

Существующая водяная система теплоснабжения машиностроительного завода: закрытая, двухтрубная. Расчётные параметры теплоносителя (воды): Т₁=130°С; Т₂=70°С.

1.2.2 Климатологические исходные данные

Климатический район: г.Арзамас;

Широта местности: 56°с.ш.;

Рельеф местности: спокойный;

Расчётные параметры наружного воздуха [2,стр.20]:

- средняя температура наиболее холодной пятидневки t_н.х.п.= -31 ^°С

- средняя температура наиболее холодного месяца t_н.х.м.= -17^°С

- средняя температура наиболее жаркого месяца t_н.ж.м.=18 ^°С

- среднее барометрическое давление  P_бар=745 мм рт.ст.=99164,8 Па

Фоновые концентрации токсичных веществ:

2,250 мг/м³, 0,18 мг/м³, 0,09 мг/м³, 0,225 мг/м³, 0,0009 мг/м³, 0,0675 мг/м³, 0,45·10^-5 мг/м³ [15,стр. 23].

Повторяемость направлений ветра по румбам:

        Январь

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость, %	7	4	6	14	24	18	18	9
Скорость, м/с	4,1	3,9	3,7	4,1	4,7	5,1	4,4	4,2

        Июль

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость, %	17	8	9	9	14	13	16	14
Скорость, м/с	4,1	3,6	3,4	3,3	3,5	4,0	3,6	3,9

Построенная по этим данным роза ветров приведена на листе 2.

Характеристики рабочих тел котельной установки завода

Топливо основное (органическое) - мазут

   В качестве основного топлива котельной применяется сернистый мазут М100. Технические характеристики и качественные показатели мазута приведены в таблицах 1.1, 1.2.

Таблица 1.1 Техническая характеристика мазута [19,стр.45]:

Мазут	Рабочая масса, состав, %
								Низшая теплота сгорания, ккал/кг (МДж/кг)
Сернистый марка 100	3,0	0,1	1,4	83,8	11,2	0,5		9490 (39,763)

 

            Таблица 1.2 Качественные показатели мазута по ГОСТ10585-75*

Показатель	Мазут марки 100
Вязкость при 80ºС , ВУ	16
Зольность, %, не более	0,14
Содержание, %, не более:
механических примесей	1,5
воды	1,5
серы	2
Температура, ºС:
вспышки в открытом тигле, не ниже	110
застывания мазута, не выше	25
Плотность при 20ºС, кг/м3, не более	1015

 

Воздух

Характеристики сухого атмосферного воздуха приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Объёмный состав сухого атмосферного воздуха

Воздух	Объёмный состав сухого воздуха, %
Сухой, атмосферный	20,9476	78,08405	0,0314	0,934	0,00025	0,0027

Вода

    Источник водоснабжения – технический водопровод с водозабором из реки Ока. Химический состав исходной воды приведён в таблице 1.4 [6,стр.34].

Таблица 1.4 Характеристика исходной воды в реке Ока

1	Взвешенные вещества	мг/кг	-
2	Сухой остаток	мг/кг	153
3	Минеральный остаток	мг/кг	1,4
4	Щелочность	мг-экв/кг	1,7
5	Карбонатная жесткость	мг-экв/кг	1,7
6	Общая жесткость	мг-экв/кг	1,3
Содержание катионов и анионов в воде
7		мг/кг	28
8		мг/кг	8,2
9		мг/кг	4,5
10		мг/кг	-
11		мг/кг	103,7
12		мг/кг	24,7
13		мг/кг	1,8
14		мг/кг	-
15		мг/кг	1
Нормы качества питательной воды
16	Содержание взвешенных веществ	мкг/кг	5
17	Общая жесткость	мг-экв/кг	15
18	Содержание железа в пересчете на Fe	мкг/кг	300
19	Содержание растворённого	мкг/кг	30
20	Значение рН при 25 ºС		9
21	Содержание масел и других веществ	мг/кг	3

 

     Проверка анализа:    

 

При работе на мазуте

В дипломном проекте представлена развёрнутая тепловая схема реконструируемой котельной установки с паровыми котлоагрегатами                ДКВр-4-14 (см. чертежи лист 4). Для приготовления питательной воды котлов и подпиточной воды тепловой сети оборудование располагается по следующей схеме.

Исходная вода из городского водопровода, взятая для питания котлов, имеет температуру 5°С. Перед поступлением на катионитовые фильтры вода должна быть подогрета до 40°С. Для этого она подаётся насосами сырой воды 13 к теплообменникам 6 и 7. Согласно тепловой схеме подогревание исходной воды производится сначала теплотой продувочной воды, выходящей из сепаратора непрерывной продувки 3 в водоводяном теплообменнике 6, а затем в пароводяном теплообменнике 7.

Далее вода поступает на водоподготовку в Na-катионитные фильтры I и II ступени.

Затем вода направляется в охладитель выпара 19, в котором она подогревается за счёт теплоты смеси пара и газов, выходящих из деаэратора 4. В деаэратор также направлены потоки конденсата от технологических потребителей 23, от блочной водоподогревательной установки 5, от пароводяного подогревателя сырой воды 7, а также пар после редукционно-охладительной установки (РОУ) 21 и сепаратора непрерывной продувки 13.

Подвод химически обработанной воды и конденсата осуществляется в верхнюю часть колонки деаэратора, пар подводится в паровое пространство деаэраторного бака со стороны, противоположной колонке. Деаэратор установлен на высоте 6 м по отношению к оси питательных насосов, для того чтобы исключить возможность вскипания в них.

Возврат конденсата от технологических потребителей, из-за недостаточного давления в конденсационных линиях, осуществляется за счёт установки сборных баков конденсата 23 и насосов 22. Конденсат от пароводяных теплообменников подаётся непосредственно в деаэрационную колонку, минуя конденсатные баки и насосы, т.к. он может быть поднят на высоту деаэратора за счёт давления греющего пара.

Деаэрированная вода, подогретая до температуры 104°С, при помощи питательных насосов 11,12 подаётся в экономайзеры паровых котлов 2, а затем в котлы 1. Выработанный насыщенный пар с рабочим давлением 1,4 МПа поступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара идёт к технологическим потребителям, а другая редуцируется в РОУ до давления 0,7 МПа. Пар с давлением 0,7 МПа расходуется для подогрева сырой воды в пароводяном подогревателе 7 и сетевой воды в блочной водоподогревательной установке 5, а также деаэрации.

Сетевая вода из тепловой сети с температурой 70°С подаётся насосами 8,9 в блочную водоподогревательную установку 5. БВУ состоит из двух последовательно соединённых пароводяных подогревателей и охладителя конденсата. Вода нагревается до необходимой температуры (135°С) и подаётся обратно в тепловую сеть.

Подпитка тепловой сети осуществляется от деаэратора питательной воды 4. Вода из деаэратора (химически очищенная и деаэрированная) подпиточными насосами 10 подаётся в трубопровод перед сетевыми насосами.

На приведённой схеме предусматривается использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов. Для этой цели используется сепаратор непрерывной продувки 13, в котором вода частично испаряется за счёт резкого снижения её давления от 1,4 до 0,2 МПа, таким образом, выделяется пар вторичного вскипания. Пар отводится в деаэратор, а остаточная продувочная вода охлаждается до температуры 40°С в водоводяном теплообменнике 6 и направляется в продувочный колодец 20.

Продувочные линии периодической продувки, служащие для удаления шлама из нижних точек КА, объединены в общую магистраль, по которой вода сливается в продувочный колодец 20. Продувочный колодец находится вне здания котельной, к нему также подводится охлаждающая вода из дренажей котельной.

Анализ теплового баланса

Результаты расчёта теплового баланса показывают, что потери теплоты топлива составляют значительную величину, вследствие этого коэффициент полезного действия котельного агрегата оказывается недостаточно высоким. Наибольшие потери – потери теплоты топлива  с уходящими газами q₂. Для повышения эффективности использования мазута предлагается снизить эти потери.

    С этой целью предложено сжигать не мазут, а водомазутную эмульсию. Это позволяет снизить потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива q₃, устранить потери теплоты вследствие механической неполносты сгорания  топлива [19,стр.56].

Для надежного устранения потерь теплоты вследствие химической неполноты сгорания q₃ предложено установить дожигательную насадку, которая устанавливается в хвостовой части топки.

Для использования теплоты конденсации водяных паров продуктов сгорания применены контактно-поверхностные теплообменники: контактный водяной воздухоподогреватель и контактный водяной экономайзер [см. листы 3,4].

Для комплексного использования продуктов полного сгорания ВМЭ (см лист 3,4) предложена установка в газовом тракте контактного водяного экономайзера.

 

Т опка

Цель расчёта - определить температуру дымовых газов на выходе из топки при известной конструкции топки и удельное энерговыделение топочного объёма, расчёт выполняем поверочный. Проверяем данную конструкцию топки по нагрузке с целью выявления экономичности и надежности её работы.

Тепловой расчёт топки ведем в таблице Р1.14 расчётной части. В результате температура дымовых газов на выходе из топки составляет согласно расчётов Т =1235К (962°С), при нормативном значении температуры 940°С; количество теплоты, воспринятой в топке =2776,49кВт; удельное энерговыделение в топочном объёме =213,6кВт/м³, при нормативном значении =218 кВт/м³.

В результате расчёта установили, что получившиеся значения температуры дымовых газов на выходе из топки и энерговыделение в топочном объёме находятся в пределах рекомендуемых значений.

Котельного агрегата

Сопротивления обусловлены силами трения движущегося потока о стенки канала и возрастанием внутреннего трения в потоке при появлении на его пути различных препятствий. Для преодоления сопротивлений движущийся поток должен обладать определённым избыточным напором, который по мере продвижения по тракту будет падать.

Расчёт сопротивлений газового и воздушного тракта паровых котлов производится в соответствии с нормативным методом, разработанным ЦКТИ.

Целью аэродинамического расчёта котельной установки (расчёт тяги и дутья) является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах.

Аэродинамическое сопротивление какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений.

Аэродинамический расчёт газовоздушного тракта приведён в разделе Р1.6 расчётной части. В результате расчёта определили суммарное сопротивление газовоздушного тракта =471,2 Па.

Аварийная остановка котла

Котел должен быть немедленно остановлен и отключен действием защит или персоналом в случаях, предусмотренных инструкцией, и в частности в случаях:

а) обнаружения неисправности предохранительного клапана;

б) если давление в барабане котла поднялось выше разрешенного на 10 % и продолжает расти;

в) изменение уровня воды ниже или выше допустимого уровня;

г) прекращения действия всех питательных насосов;

д) если в основных элементах котла (барабане, коллекторе, камере, пароводоперепускных и водоспускных трубах, паровых и питательных трубопроводах, жаровой трубе, огневой коробке, кожухе топки, трубной решетке, внешнем сепараторе, арматуре) будут обнаружены трещины, выпучины, пропуски в их сварных швах, обрыв анкерного болта или связи;

е) недопустимого повышения или понижения давления в тракте прямоточного котла до встроенных задвижек;

ж) погасания факелов в топке при камерном сжигании топлива;

з) снижения расхода воды через водогрейный котел ниже минимально допустимого значения;

и) снижения давления воды в тракте водогрейного котла ниже допустимого;

к) повышения температуры воды на выходе из водогрейной котла до значения на 20 °С ниже температуры насыщения, соответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

л) неисправности автоматики безопасности или аварийной сигнализации, включая исчезновение напряжения на этих устройствах;

м) возникновения в котельной пожара, угрожающего обслуживающему персоналу или котлу.

Порядок аварийной остановки котла должен быть указан в инструкции. Причины аварийной остановки котла должны быть записаны в сменном журнале.

Аварийная остановка котлов на тепловых электростанциях должна осуществляться в соответствии с требованиями НД, утвержденной в отрасли электроэнергетики.

 

Р1.7.2 Подбор дымососа

1. Производительность дымососа определяется по формуле:

                G_дым=1,1×В_р×J’_дым(273+q’_дым)/273, м³/ч,                    (Р1.73)

где: J’_дым- объем дымовых газов на входе в дымосос, J’дым=15,341м³/кг;

    q’_дым- температура дымовых газов на входе в дымосос, q’_дым =70°С.

G_дым=1,1×221,8×15,341×(273+70)/273=4702,6 м³/ч,

2. Напор дымососа:           H_дым^мех=1,1×h_ку, Па                                (Р1.74)

        H_дым^мех=1,1×471,2=518,32 Па

По [57] принимаем дымосос центробежного типа одностороннего всасывания ДН-9: КПД 74%; частота вращения (n) 740об/мин; производитель-ность 8000 м³/ч; мощность на валу 11 кВт.                                         

 

 

Технологическая часть (теория)

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: