|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Технические характеристики паровых котлов
Паровые котлы марок 25-15 и 50-14 с приставкой буквы К для каменных углей, Б - для бурых углей и ГМ - для газа и мазута, паропроизводительностью соответственно 25 и 50 т/ч, изготовляются вертикально-водотрубными с одним верхним барабаном. Для питательной воды водотрубных паровых котлов низкого давления нормами устанавливается верхний предел общей жесткости 0,02-0,03 мг-экв/кг. Но даже и при снижении до нормы общей жесткости, питательной воды ее содержание все же остается достаточно высоким. Это обстоятельство влечет за собой, с одной стороны,унос- солей из барабана котла с паром, а с другой - накопление солей в водяном объеме котла. Оба эти процесса регламентируются нормами. Так, насыщенный пар при наличии перегревателей должен содержать не более 1 мг/кг солей при давлении пара 1,37 МПа и 0,3 мг/кг при его давлении 2,36 MПа. Расчетный сухой остаток в котловой воде не должен превышать 3-10 г/кг в зависимости от типа применяемых устройств для сепарации воды из насыщенного пара. Во избежание этих пределов часть котловой воды должна периодически или непрерывно удаляться из котла. Это обеспечивается системой продувки. Продувка приводит к потерям питательной воды и тепла, а поэтому ее максимальная величина ограничивается нормами (10) в размере 10% паропроизводительности котельной. При наличии продувки более 2% она должна выполняться как непрерывная. При величине продувки более 1 т/ч рекомендуется использование тепла продувочной воды посредством установки сепаратора пара из этой воды и теплообменника для ее охлаждения, в котором нагреваемой средой обычно служит сырая вода. Кроме того, при подаче тепла от котельной в виде горячей воды в закрытые системы тепловых сетей допускается использование воды непрерывной продувки котлов для подпитки этих сетей, но с тем, чтобы общая жесткость подпиточной воды не превышала 0,05 мг-экв/кг. Максимально допустимое содержание кислорода в питательной воде паровых котлов с давлением пара до 3,2 МПа должно составлять 0,03 мг/кг при стальных и 0,10 мг/кг при чугунных водяных экономайзерах. Соблюдение этой нормы требует термической деаэрации всей питательной воды. В качестве греющей среды в деаэраторах, как правило, используется пар от котлов, редуцированный до давления в деаэраторе. Наиболее простой получается принципиальная тепловая схема паровой котельной при отпуске от нее тепла только в виде пара без возврата конденсата. В этом случае пар от котлов подается в паровые сети обычно без предварительного снижения его давления, что позволяет использовать весь перепад давления от рабочего в котле до требуемого потребителями. Под таким же давлением пар подается в систему подогрева мазута. Схема покрытия собственных нужд котельной аналогична для водогрейных котельных с той разницей, что для подогрева сырой и химочищенной воды применяются не водоводяные, а поверхностные пароводяные подогреватели. При этом подача пара от котлов для подогрева питательной воды в деаэраторе, а также для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения самой котельной обычно производится через редукционные клапаны. Конденсат греющего пара от поверхностных пароводяных подогревателей выдавливается через конденсатные горшки под давлением греющего пара и подается непосредственно в головки деаэраторов. Если имеется опасность загрязнения конденсата, например, маслом или мазутом, то такой конденсат сливается в конденсатные баки, оттуда он после проверки его качества откачивается специальными насосами в головки деаэраторов . Схемы с однотрубными паровыми сетями наиболее просты, но они требуют максимальной производительности химводоочистки. Поэтому чаще паровые сети выполняются двухтрубными с частичный возвратом конденсата греющего пара обратно в котельную. Такой возврат обычно осуществляется под давлением конденсатных насосов, установленных у потребителей. Попадая в котельную, этот конденсат сливается в конденсатные баки, которых должно быть не менее двух, а их суммарная емкость должна соответствовать максимально-часовому количеству конденсата, поступающего в эти баки. При наличии возврата конденсата расчетная часовая производительность химводоочистки, а также подогревателей химочищенной воды может приниматься равной максимально-часовому расходу питательной воды за вычетом гарантированной величины возврата конденсата как от потребителей, так и образующегося в самой котельной. Схема подготовки подпиточной воды в паровых котельных, как и в водогрейных, определяется не только качеством исходной воды, но и системой тепловых сетей - закрытой или открытой. При закрытой системе, как было отмечено в 2.4, расчетный расход воды невелик даже для крупных систем. Незначительны при этом также потери пара и конденсата в котельной, которые должны быть восполнены за счет химводоочистки. Для таких котельных наиболее простой и экономичной получается схема, при которой в качестве подпиточной для тепловых сетей используется та же деаэрированная вода, что и для питания котлов. При этом не требуется отдельных деаэраторов для подготовки подпиточной воды, а заданная расчетная производительность общих деаэраторов должна соответствовать сумме расходов подпиточной воды для тепловых сетей, и питательной воды для паровых котлов. Такое совмещение рекомендуется также нормами (10). При открытой системе водяных тепловых сетей совмещение водоподготовки для питательной воды котлов и для подпиточной воды тепловых сетей становится нецелесообразным, поскольку требования к качеству питательной воды значительно более жестки, чем соответствующие требования к качеству подпиточной воды. Поэтому при открытой системе водяных, тепловых сетей водоподготовка в паровых котельных осуществляется следующим образом (рис. 2.7). Насос сырой воды 8 подает расход воды, необходимый для покрытия водоразбора и утечек воды из теплосетей, а также для покрытия потерь пара и конденсата в котельной, через пароводяной подогреватель 9 в фильтры химводоочистки 10. После этих фильтров основной расход химочищенной воды поступает через подогреватеяь химочищенной воды 6, который одновременно выполняет функции охладителя деаэрированной воды, в деаэратор подпиточной воды 1. Деаэрированная вода от этого деаэратора поступает через охладитель к всасу подпиточных насосов 11, которые подают ее либо непосредственно во всасывающий коллектор сетевых насосов, либо предварительно в баки-аккумуляторы деаэрированной воды 13. Небольшое количество химически очищенной воды, необходимое для восполнения потерь пара и конденсата в котельной, поступает из химводоочистки через пароводяной подогреватель химочищенной воды 7 в специальный деаэратор питательной воды 3. Деаэрированная в ней вода поступает самотеком к всасу питательных насосов 7, которые подают ее через водяной экономайзер в котел 1.
Рис.2.7. Принципиальная тепловая схема паровой котельной при открытых двухтрубных водяных тепловых сетях
Очень часто отпуск тепла от котельной должен осуществляться как в виде пара, так и в виде горячей воды. При этом соотношение между расчетными расходами тепла в паре и в горячей воде может колебаться в широких пределах. В тех случаях, когда преобладает отпуск пара, котельные, как правило, оборудуется только паровыми котлами. При этом может быть обеспечена однотипность и взаимное резервирование всех установленных котлов, а также получается наиболее простая схема отпуска тепла. Эта схема объединяет основные черты описанных выше схем с отпуском тепла только в паре или только в горячей воде и для случая закрытой системы тепловых сетей представлена на рис. 2.8. Как следует из рис. 2.8 пар из парового котла 1 с давлением 1,37 МПа в количестве Dтехн потребуется на технологические нужды. Конденсат от потребителей возвращается частично тремя потоками. Два потока его в количестве m1=0,4 Дтехн и m2=0,3 Дтехн соответственно с температурами t к=70 0С и t к =40 0С направляется в конденсатный бак 13, третий поток в количестве m3 =0,2 Дтехн с температурой t к =80 °С - в атмосферный деаэратор 9. Поскольку при закрытой системе водяных тепловых сетей расход воды на подпитку сетей незначителен, то в схеме нет смысла выделять отдельные деаэраторы для подпиточной воды сетей и питательной воды для котлов. В схеме деаэрация воды для обеих целей осуществляется в общем атмосферном деаэраторе. Другая часть пара после снижения давления в редукционно-охладительной установке (РОУ) 5 до 0,118 МПа поступает в пароводяной подогреватель 2 сетевой воды, который обеспечивает потребителей теплом в количестве Q с квт в виде горячей воды. Образовавшийся конденсат под давлением греющего пара подается в охладитель конденсата 3, где охлаждается до 80 °С, а затем через конденсатоотводчик 8 - в деаэратор 9. В этот деаэратор поступает также конденсат от пароводяного подогревателя сырой воды 6, смесь возвращаемого конденсата и добавочной химочищенной воды из конденоатного бака 13 и пар из расширителя непрерывной продувки 7. Небольшой расход пара для подогрева смеси этих потоков до 102-104 °С подается в деаэратор из котлов через РОУ. В схеме предусмотрено использование тепла выхлопа деаэратора в пароводяном подогревателе 12 смеси, поступавшей из конденсатного бака. Образовавшийся конденсат сливается самотеком в канализацию.
Рис.2.8. Принципиальная тепловая схема паровой котельной для закрытых двухтрубных водяных и паровых сетей.
Подача добавочной сырой воды, необходимой для покрытия утечек пара и вода в котельной и сетях, и количество пара, безвозвратно теряемого у потребителей, осуществляется насосом 17, прокачивающим ее последовательно через водоводяной подогреватель 15, пароводяной подогреватель 6, фильтры химводоочистки 11 в конденсатный бак 13. Здесь химочищенная вода смешивается с конденсатом, возвращаемым от потребителей. Далее смесь насосами 18 через пароводяной подогреватель 12 подается в деаэратор. Питательная вода из деаэратора питательными насосами 10 через водяной экономайзер нагнетается в котел 1. Из этого же деаэратора она самотеком поступает к всасу подпиточных насосов 16, которые подают ее во всасывающий коллектор сетевых насосов 4. Сетевая вода из обратной линии водяных сетей в смеси с подпиточной водой прокачивается сетевыми насосами 4 через охладитель конденсата 3, бойлер 2 в подающую линию водяных сетей. На схеме показано использование тепла непрерывной продувки паровых котлов. Для этого предусматривается подача продувочной воды от котлов в сепаратор непрерывной продувки, в котором поддерживается то же давление, что и в атмосферном деаэраторе. Поступающая в сепаратор вода частично испаряется за счет снижения ее давления до 0,118 МПа (температура пара 100-104°С). Образовавшийся в сепараторе пар отводится в паровое пространство деаэратора, а горячая вода поступает в водоводяной теплообменник 15, используемый как подогреватель сырой воды. После охлаждения в теплообменнике продувочная вода сбрасывается в канализацию. В тех случаях, когда отпуск тепла от котельной в виде горячей воды составляет значительную долю от всего отпуска тепла, следует рассматривать вариант установки в котельной наряду с паровыми также водогрейных котлов. Возможности такого варианта определяются прежде всего типоразмерами серийно изготовляемых в настоящее время водогрейных котлов (см. 2.5). Однако, даже при наличии требующихся типоразмеров котлов и заданном соотношении расчетных величин отпуска тепла в паре и горячей воде выбор между вариантами чисто паровой или паро-водогрейной котельной требует технико-экономического обоснования.
Пример расчета тепловой схемы котельной
В задачу расчета тепловой схемы входит определение расходов, температур и давлений теплоносителей (пара и горячей воды) по их потокам в пределах установки, а также определение суммарного расхода пара и тепла на всю установку в целой при различных режимах ее работы (см. 2.2). На основании результатов этого расчета производится выбор оборудования котельной и определение ее технико-экономических показателей. Расчет тепловых схем чисто водогрейных котельных значительно проще расчета схем паровых и пароводогрейных котельных. Методика их расчета подробно изложена в (4.5). В качестве примера рассмотрим методику расчета тепловой схемы паровой котельной, представленной на рис. 2.8 и описанной в 2.5. Котельная предназначена для отпуска пара технологическим потребителям и для подогрева горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Система теплоснабжения закрытая. Насыщенный пар с давлением P 1=1,37 МПа и степенью сухости X 1=0,99 в количестве D техн=4,16 кг/с расходуется на технологические нужды. Расчетная нагрузка в виде горячей вода Qc =16,8 МВт. Энтальпия горячей воды в подающей линии водяных сетей i обр =377 кДж/кг, энтальпия обратной вода i обр =293 кДж/кг. Конденсат от подогревателей сетевой воды подается в деаэратор с температурой t к=80 °С. При расчетах принимаются температура сырой воды t св=5°С, ее подогрев перед химводоочисткой до t ’ св=25°С. Деаэрация питательной и подпиточной воды осуществляется в атмосферных деаэраторах при температуре 104°С; питательная и подпиточная вода имеют температуру t пв=104°С. В котельную возвращается конденсат от технологических потребителей в количестве: m 1 = 0,4 D техн и температурой t 1 к =70 °С; m 2 = 0,3 D техн с температурой t 2 к =40 °С; m 3 =0,2 D техн с температурой t 3 к =80°С. Величина непрерывной продувки котлов αпр, составляет 3% от их производительности D . Потери воды и пара в котельной αут принимаются равными 3% от D , потери в теплосети αс 1,5% от расхода в сетях Wc. Энтальпия воды i р , сливаемой в канализацию, принимается равной 167 кДж/кг. Расчет тепловой схемы выполнен для максимально зимнего режима. Топливом для котельной является малосернистый мазут марки 100. Пар, выходящий из РОУ с давлением Р2 =0,118 МПа, принимаем сухим, насыщенным. По таблицам (11) находим его энтальпию i 2 " =2680 кДж/кг. Расход пара для подогрева сетевой воды в бойлерах определяем из уравнения:
откуда
Расход сетевой воды:
Расход тепла на технологические нужды составит:
где В нашем случае:
где Тогда:
Суммарный расход тепла на подогрев сетевой воды и на технологические нужды равен:
Предварительный расход пара из котельной:
В отсутствие сетевых подогревателей D = D техн. Расход пара на деаэрацию питательной воды D д и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой D св обычно составляет 3 - 11% от D (4). В данном примере расход пара на вышеуказанные нужды принимаем 9% от D с последующим уточнением:
Расход острого пара, поступающего в РОУ, равен:
При отсутствии сетевых подогревателей D 1 = Dr . Расход питательной воды c учетом продувок котельных агрегатов и потерь внутри котельной:
2.6.1. Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)
Назначение РОУ - снижение параметров пара за счет дросселирования (мятия) и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в распыленном состоянии. В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая с температурой кипения отводится в конденсационные банки или непосредственно в деаэратор. Приближенно можно принять, что вся вода, вводимая в РОУ, полностью испаряется. Подача охлаждающей воды в РОУ производственных котельных обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора. Тепловой расчет РОУ, рис. 2.9, ведется по балансу тепла.
Рис. 2.9. Узел РОУ
Расход редуцированного пара D ред с параметрами Р2,
и уравнения материального баланса РОУ .
Решая совместно уравнения (2.1) и (2.2), получим:
где D 1- расход острого пара из котельной на РОУ с параметрами P 1 и степенью сухости Х1;
В данной тепловой схеме требуется определить количество редуцированного пара с параметрами: Р2 = 0,118 МПа; t 2 = 104 °C; Для этого по формуле (2.3) определяем расход увлажняющей воды:
и по формуле (2.2) количество редуцированного пара:
2.6.2. Расчет сепаратора непрерывной продувки Количество продувочной воды из барабана котельного агрегата:
Часть продувочной воды возвращается в деаэратор в виде вторичного пара сепаратора. Потерями тепла в сепараторе пренебрегаем. Энтальпия продувочной воды равна энтальпии кипящей воды в барабане при давлении P 1 =1,37 МПа. Значение ее находим по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара:
Рис. 2.10. Узел сепаратора непрерывной продувки.
Энтальпия влажного пара в расширителе при Х2 = 0,98 и давлении Рр=0,118 МПа
Откуда
Количество сливаемой вода в барботер
2.6.3. Расчет расхода химически очищенной воды
Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, состоит из следующих статей: 1)потерь конденсата у технологических потребителей
2)потерь продувочной воды Wp =0,29 кг/с; 3)потерь воды в теплосети
4)потерь внутри котельной
Общее количество химически очищенной воды равно
2.6.4. Расчет конденсатного бака Возврат конденсата от технологических потребителей необходим для экономии топлива и улучшения качества питательной воды котлоагрегатов. Конденсат собирается в сборные (конденсатные) баки, которые устанавливаются в котельной или на предприятии. Вода поступает в конденсатные баки самотеков или напором. В рассматриваемой схеме в бак, рис. 2.11.,
Рис 2.11. Узел конденсатного бака. подается конденсат от технологических потребителей, и очищенная вода из химводоочистки. Количество образовавшейся смеси равно:
Температура, смеси определяется из уравнения теплового баланса конденсатного бака:
Отсюда находим
2.6.5. Расчет водоподогревательных установок
Водоподогреватели применяется в котельных и на ТЭЦ для подогрева питательной воды, сетевой воды, для охлаждения продувочной воды котлоагрегатов и для других целей. В поверхностных водонагревателях теплопередача осуществляется через металлическую поверхность, в смесительных - путем непосредственного соприкосновения и перемешивания обоих теплоносителей. В настоящее время широкое распространение имеет поверхностные водоподогреватели, позволявшие изолировать теплоносители друг от друга и тем самым обеспечить наибольшую надежность и простоту эксплуатации. Кроме того, поверхностные водоподогреватели позволяют сохранить в чистоте конденсат греющего пара. Смесительный подогрев применяется лишь в деаэраторах, в мелких установках горячего водоснабжения и в некоторых системах промышленного отопления. Все поверхностные водоподогреватели, независимо от их назначения, подразделяются по греющему теплоносителе на пароводяные и водоводяные. При расчете подогревателей ставится задача определения расходов или температур теплоносителей. Эти величины можно найти из уравнения теплового баланса подогревателей. В заданной тепловой схеме, кроме бойлера, три водоподогревателя. Для водоводяного подогревателя, рис. 2.12, необходимо найти энтальпию сырой воды
Откуда
Рис. 2.12. Узел водоводяного подогревателя сырой воды.
Для пароводяного подогревателя сырой воды, рис. 2.13,
Рис. 2.13. Узел пароводяного подогревателя сырой воды.
необходимо найти расход редуцированного пара на подогрев сырой воды до температуры
находим:
Для теплового расчета пароводяного подогревателя (охладителя выпара), рис. 2.14, необходимо определить предварительно расход воды W д в деаэраторе, а затем - количество пара D вып , поступающего в теплообменник из деаэратора
Рис. 2.14. Узел охладителя выпара. При деаэраций одной тонны воды (5) получается от 2 до 4 кг пара. В данной тепловой схеме полагаем, что из одной тонны воды получается 3 кг пара. С учетом этого расход пара, поступавшего в охладитель, будет равен:
Из уравнения теплового баланса подогревателя:
находим энтальпии воды смеси на выходе из охладители
2.6.6. Расчет деаэратора
Растворенные в воде кислород и углекислота вызывают коррозию поверхностей нагрева котлоагрегатов, трубопроводов, арматуры и т.д., причем, коррозия увеличивается с повышением давления пара. Поэтому вода перед подачей ее в котельные агрегаты подвергается деаэрации (дегазации). В настоящее время применяется в основном термическая дегазация. Термическая дегазация основана на то, что с повышением температуры воды растворимость газов в ней падает, и при температуре кипения происходит практически полное их выделение из воды. Обычно используют смешивающие дегазаторы, в которых нагрев воды до температуры насыщения, соответствующей давление в дегазаторе (деаэраторе), производят непосредственно смешиванием воды с паром. По способу распределения воды дегазаторы смешивающего типа бывают: струйные, пленочные, насадочные и комбинированные. В основном применяют деаэраторы струйного типа. Расход пара на деаэрацию воды определяется из уравнения теплового баланса. Берется сумма произведений расходов входящих потоков на их энтальпию и приравнивается к сумме произведений расходов выходящих потоков на их энтальпии.
Рис. 2.15. Схема деаэратора
В данной тепловой схеме уравнение теплового баланса деаэратора, рис. 2.15, имеет вид:
Из этого уравнения находим:
Уточненный расход пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой составляет:
Суммарное количество тепла на подогрев сетевой воды, на деаэрации питательной воды и на подогрев этой воды перед химводоочисткой равно:
Суммарное количество острого пара на подогрев сырой воды, деаарацию питательной воды и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой составляет:
что близко к ранее принятому D 1=8,5 кг/с. Полная нагрузка на котельную составит:
2.6.7. Выбор типа котлоагрегатов и их количества
Количество котлов, устанавливаемых в котельной, определяют по максимальной нагрузке котельной, руководствуясь следующими соображениями: 1. недопустимо устанавливать один котлоагрегат, а общее их количество не должно превышать четырех-пяти; 2. устанавливаемые котлоагрегаты должны иметь одинаковую номинальную производительность; 3. при сжигании газа и мазута в топке котлоагрегата паропроизводительность его повышается на 20-30%. Может оказаться, что один из котлоагрегатов будет недогружен, в этом случае он явится резервным. В рассматриваемой типовой схеме котельной максимальная суммарная нагрузка составляет D сум =12,8 кг/с. Соответственно давлению P 1= 1,37 МПа пара, отпускаемого потребителям, и заданному топливу (малосернистый мазут М100), необходимо использовать для оборудования котельной паровые котлы ДОР. Согласно руководящим указаниям по выбору основного оборудования котельных, в которых рекомендуется укрупнение основного оборудования, принимаем к установке два паровых котла типа ДКВР-20-13 и производительностью D ка =20 т/ч (5,56 кг/с) каждый (см. табл. 2.4). С учетом рекомендаций (3) настоящего пункта максимально зимняя нагрузка 12,8 кг/с удовлетворяется практически при полном использовании обоих устанавливаемых котлов.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 881; Нарушение авторского права страницы
,
кг/с.
кг/с.
, 
- энтальпия влажного пара из котла, кДж/кг; 
, 
- доля и температура i-го потока конденсата от технологических потребителей, °С.
кДж/кг,
, r- энтальпия сухого насыщенного пара и удельная теплота парообразования при давлении P 1 в котлоагрегате, кДж/кг; X 1 - степень сухости пара на выходе из котлоагрегата.
Вт.
кВт.
кг/с.
кг/с.
кг/с.
кг/с
и увлажняющей воды W 1 определяем из уравнения теплового баланса РОУ:
, (2.1)
. (2.2)
, (2.3)
- энтальпия влажного пара из котлоагрегата, кДж/кг;
- энтальпия воды, поступающей в редукционно-увлажняющую установку, кДж/кг.
2680 кДж/кг.
кг/с,
кг/с.
кг/с.
=825 кДж/кг.
кДж/кг. Энтальпия воды, выходящей из расширителя 
=436 кДж/кг. Количество пара Dp, получающегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса сепаратора:
.
кг/с.
кг/с.
кг/с
кг/с;
.
кг/с.
кг/с.
на выходе из подогревателя. Записав уравнение теплового баланса для него, имеем:
.
кДж/кг.
=25 °С. Из уравнения теплового баланса подогревателя:
,
кг/с
кг/с.
,
кг/с.
кВт.
кг/с.
кг/с.