Дипломная работа по теплотехнике на тему Эксплуатация котельной с котлами КЕ-6,5-14 г. Шимановск

Vг = 8,07 м3/кг т. 1.3.

Определяем необходимый напор, развиваемый дымососом, Па
(52)
где ∑ΔS – полное газовое сопротивление котлоагрегата, Па

По производительности и полному напору из табл. V.1. [16] выбираем соответствующий дымосос:
ДН-11,2
V = 27650 м3/ч
Н = 2,71 кПа
Nдв = 75 кВт
n = 1500 об/мин
Определяем часовую производительность вентилятора, м3/ч
(53)
где αт – коэффициент избытка воздуха в топке;
Vво – теоретический объем воздуха, м3/кг;
tв – температура воздуха, подаваемого в топку, оС.

Определяем необходимый напор, развиваемый вентилятором, Па
(54)

По производительности и полному напору из табл. V.2. [16] выбираем соответствующий вентилятор:
ВДН-9
V = 14600 м3/ч
Н = 2,73 кПа
Nдв = 15 кВт
n = 1500 об/мин

Выбор питательных устройств их конструктивные характеристики

Подбираем конденсатные баки.
Определяем объем конденсатного бака, исходя из получасового сбора конденсата в двух емкостях, м3
(55)
где Д – полный расход вырабатываемого пара котельной, м3/ч;
αк – доля возврата конденсата.
αк = 0,9

Устанавливаем два конденсатных бака объемом V = 20 м3.
Подбираем питательные насосы.
Для подачи воды в котельных устанавливают не менее двух питательных насосов с независимым приводом. Подача каждого насоса должна быть равна 110 % - ной производительности всей котельной.
Определяем производительность питательного насоса, м3/ч
(56)

Определяем напор питательного насоса, МПа
(57)
где Рк – давление пара в котле, МПа;
Нс – полное сопротивление в сети на участке от питательного бака до места ввода воды в котел (0,1 – 0,4 МПа)

По производительности и полному напору по табл. V.4. [16] выбираем питательные насосы:
ЦНС-38-198
Д = 38 м3/ч
Н = 1,98 МПа
n = 1500 об/мин
Nдв = 37 кВт
Подбираем деаэраторы.
Выбираем деаэратор для системы закрытого водоснабжения, исходя из 20-ти минутной производительности деаэратора.
Устанавливаем два деаэратора марки ДА-15/4:
Д = 15 т/ч; Vбака = 4 м3; Рраб = 1,2 кгс/см2.

1.10.Расчет золоулавливающей установки

Определяем объем дымовых газов подвергающихся очистке, м3/сек
Vзол = ( ∑V_(г ) ×В_(р ) ( 273+V_(ух )))/(273*3600) 9)
где:Vr - действительный объем дымовых газов м3/кг
Вр - расчетный расход топлива одним котлом или всей котельной
Vvx - температура газов входящих в золоуловитель,0С.
Vзол = ( 8,07 ×1259*( 273+180))/(273*3600) = 4,6 м3/сек
Определяем число элементов входящих в блок- циклон:
n=0.336 Vзол/(Д 2√(ΔSзол(1+vух/273)/ξ)) (50)
где Д-внутренний диаметр корпуса циклона ,м
ξ- коэффициент сопротивления циклона.

n=0.336 4,6/(3,9√(67,5*(181/273)/75)) =5,2
Определяем среднюю скорость дымовых газов в золоуловители:
W_зол=3,87 √((ΔSзол(1+vух/273 ))/ξ) (51)
W_зол=3,87 √((67,5(1+180/273 ))/75) = 4,6м.

1.11 Расчет высоты дымовой трубы и рассеивания вредных примесей в атмосфере

Определяем выброс золы,г/сек
М_зл = (〖10〗^6 × В_р)/3600 × (1 - η_зу/100) [(1 - g_4/100) A^p/100 + g_4/100]; (52)
где В_р - расчетный расход топлива всеми котлами, работающими на дымовую трубу, т/ч;
η_зу - КПД золоуловителя, % равен 0%;
g_4 - потеря теплоты от механического недожога, %;
A^p - содержание золы в рабочей массе топлива, %;
М_зл = (〖10〗^6 × 8,07)/3600 × (1 - 90/100) [(1 - 5/100) 22.8/100 + 5/100] =58
Определяем выброс оксида серы S02, г/сек:
М_(SO_2 ) = (〖10〗^6 × В_р)/3600 ×S^p/100 × M_(SO_2 )/M_s ; (53)
Определяем выброс оксида серы S02, г/сек:
Где Sр - содержание серы в рабочей массе топлива%
Sp = 4,2
M_(SO_2 ),M_s - молекулярная масса S02 и S, их отношение равно 2
М_(SO_2 ) = (〖10〗^6 × 8,07)/3600 ×0,5/100 × 2=22,4г/сек
Определяем выброс оксидов азота, г/с
М_(NO_2 ) = 0.034 × β_(1 )× k × В_р × Q_н^p ×(1 - ( g_4)/100)×(1 - β_2 ×r)× β_3; (54)
М_(NO_2 )= 0.034 × 1 × 0,5 × 8,07 × 22,24 × (1 -( 5)/100)×(1 – 0,1) = 2.8г/сек
β_(1 ) - коэффициент, учитывающий влияние качества топлива на выход NO_2;
β_(1 )=1
k - коэффициент, учитывающий выход NO_2 на 1 т. сожженного топлива, кг/т;
k = 3,5 × Д/70; (55)
k = 3,5 × 10/70 = 0,5 кг/т
β_2 - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания;
β_2=0,01
r – степень рециркуляции продуктов сгорания, при отсутствии рециркуляции
r = 0;
β_3 - коэффициент, учитывающий конструкцию горелок, для вихревых β_3 = 1
D - номинальная и действительная паропроизводительность котла, Г кал/ч
Определяем диаметр устья дымовой трубы, м:
Д_тр^у = √((4 × V_тр)/(π × W_вых )) (56)
V_тр = (18545*4)/3600 = 4,5 м3/сек
Д_тр^у = √((4 ×4,5)/(3,14 × 25)) = 1,04 м
где V_тр - объёмный расход продуктов сгорания через трубу, м3/сек;
V_тр = V_(Дым*n)/3600 (57)
V_Дым-производительность дымососа
n - количество дымососов;
W_вых - скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы.
Определяем предварительную минимальную высоту дымовой трубы, м:
Н = √(А × (М_(SO_2 )+ 〖ПДК〗_( SO_2 )/〖ПДК〗_( NO_2 ) ×М_(NO_2 ) )/〖ПДК〗_( SO_2 ) × ∛(Z/(V_тр × Δt))) ; (58)
где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности;
А=200
〖ПДК〗_( SO_2,) 〖ПДК〗_( NO_2 ) - предельно допустимые концентрации SO_2 и NO_2;
〖ПДК〗_( SO_2,)=0,5
〖ПДК〗_( NO_2 )=0,085
Z – число дымовых труб, устанавливаемых в котельной; Z=1
Δt - разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха, °С.
Δt=180-12,6=167,4
Н = √(200 × (22,4+ 0,5/0,085 ×2,8 )/0,5 × ∛(1/(4,5*167,4))) = 54,4 м
Определяем вспомогательные коэффициенты:
f= 103 × (W_вых^2 × Д_тр^у)/(Н^2× Δt); (59)
f= 103 × (625 × 1,02)/(2959*167,4) = 1,2
V_м = 0,65 × √((V_тр ×Δt )/Н); (60)
V_м = 0,65 × √((4,5*167,4)/54,4) = 3,7
m = 1/(0.67+0.1 √f+ 0.34∛f) ; (61)
m = 1/(0.67+0.1 √1,2+ 0.34∛1,2) = 0.8
n=1
Определяем высоту дымовой трубы во втором приближении ,м:
Н1=Н*√(m*n) (62)
Н1=48,6
Определяем максимальную приземную концентрацию каждого из вредных веществ:
С_зол = (А × М_зол ×F× m_ф× П_ф)/(H_ф^2 ∛(V_тр × Δt )); (63)
С_зол = (200 × 58 ×2*0,8*1)/(2959∛(4,5 ×167,4)) = 1,19

С_(SO_2 ) = (А ×М_(SO_2 )× m_ф× П_ф)/(H_ф^2 ∛(V_тр × Δt )); (64)
С_(SO_2 ) = (200 ×22,4 ×0,8×1)/(2959∛(4,5*167,4 )) = 0,46
С_(NO_2 ) = (А ×М_(NO_2 )× m_ф× П_ф)/(H_ф^2 ∛(V_тр × Δt ));
С_(NO_2 ) = = (200 × 2,8 ×0,8*1)/∛(4.5*167.4 ) = 0.05
где F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания золы в атмосфере при η_зу ≥ 90%, F=2; η_зу = 75 ÷ 90%, F=2,5

Проверяется условие, при котором безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1.
С_зол/〖ПДК〗_( зол) + С_(SO_2 )/〖ПДК〗_( SO_2,) + (С_(NO_2 ) )/〖ПДК〗_( NO_2 ) ; (66)
1.19/0.5 + 0.46/0.5 + 0,05/0,085 = 1
значит высота дымовой трубы рассчитана верно.

Принимаем к установке кирпичную трубу высотой 54 метра диаметром устья 1,02 метра, так как данная высота обеспечивает рассеивание вредных примесей в атмосфере.
2 ВОДОПОДГОТОВКА

Выбор и обоснование выбора схемы водоочистки

Качество воды для паровых котлов с естественной циркуляцией и рабочим давлением 1,4 мПа должна удовлетворять следующим требованиям, согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»:
общая жёсткость – Жо 0,02 мг-экв/л
содержание растворённого кислорода для котлов с чугунным экономайзером должно быть 0,1 мг/кг
содержание масла 0,5 мг/кг
общая щёлочность – не нормируется
Исходные данные: источник водоснабжения- скважина
Жк= 0,8 мг-экв/л Мg2+= 2,6 мг/л
Що= 0,8 мг-экв/л Nа+= 9,3 мг/л
Жо= 0,9 мг-экв/л SiO =11 мг/л
Sив= 70 мг/л SО42- = 4 мг/л
Са2+= 13,4 мг/л НСО3- = 42 мг/л
Исходя из незначительной жёсткости и химического состава воды, проверяется на пригодность схема двухступенчатого Nа- катионирования, %.
Проверяется относительная щёлочность котловой воды, %
Щоткв= 40· Щов·100 / Sов (62)
где, Щов – щёлочность обработанной воды, мг-экв/л, принимается равной Що
Sов- сухой остаток обработанной воды, мг-экв/л
Sов= Sив + 2,96·Жса+ 10,84·Жмg (63)
где, Sив- сухой остаток исходной воды, мг/л
Жса- жёсткость кальция, Жса= Са2+/20,4= 60.1/13,4= 4,48
Жмg- жёсткость магния, Жмg= Мg2+/12,16= 2,6/12,16= 0,2
Sов= 70 + 2,96·4,48+ 10,84·0,2= 85,42
Щоткв= 40· 0,8·100 / 85,42= 37,46
Щёлочность котловой воды находится в пределах нормы ( более трёх и менее двадцати процентов), следовательно принятая схема обработки воды с котлами КЕ-10-14 подходит.
Определяется продувка котлов, %
Р= (Sов·αов·100)/Sкв- Sов· αов (64)
где, Sкв- сухой остаток котловой воды, мг-экв/л
Sкв= 6000 ( паспортные данные котла) [17 ]
Sов- сухой остаток обработанной воды, мг-экв/л
αов- потери конденсата в долях от производительности котельной
Р= (85.42·0,15·100)/6000- 85.42· 0,15= 1,8, что меньше 10%
Определяется содержание углекислой кислоты в паре, мг/кг
СО2= 22· Щов· αов·(1-υ) (65)
где, υ- доля разложения Nа2СО3 в котле, принимается по графику,
υ= 0,65 [17]
СО2= 22· 1,4 · 0,15·(1-0,7)= 0,99 что меньше 20 мг/кг
Выбранная схема применима для обработки воды.

2.2 Расчёт ионообменных фильтров

В качестве ионообменных фильтров принимаются вертикальные фильтры с катионитом КУ-2, крупность зёрен 0,8-1,2мм.
Определяется производительность водоподготовительной установки
Q = 1,2·Д· αк (66)
где, Д- паропроизводительность котельной, т/ч
αк- доля возврата конденсата, равная (1-0,4)=0,6
Q = 1,2·40·0.15= 7.2
Определяется необходимая площадь фильтрования , м2- для каждой ступени
F1,2= Q /ν1,2 (67)
где, ν1,2 – скорость фильтрования при нормальном режиме работе, м/ч
ν1= 25, ν2= 40 [ 17]
F1= 7.2 /25= 0,28
F2= 7.2 /40= 0,18
По таблице [ 17] выбирается стандартный фильтр и вычисляется количество установленных фильтров, с учётом того, что количество фильтров 1-ой ступени должно быть не менее двух и ещё один резервный.
На второй ступени количество фильтров определяется расчётом плюс один резервный.
N1,2 = F1,2 / f (68)
где, f- площадь стандартного фильтра, f= 0,39 м2 [ 17 ]
N1 = 0.32/ 0,39= 0.8 1+1=2
N2 = 0,2/ 0,39= 0.5 1+1=3
Устанавливаются на первой ступени – 3 фильтра, один из них резервный; диаметр стандартного фильтра равен 1000мм, площадь фильтрования равна 0,76м2.
Устанавливаются на второй ступени 3 фильтра, один из них резервный; диаметр стандартного фильтра равен 1000мм, площадь фильтрования равна 0,76м2.
Определяется скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч
ν1,2 = Q/ f· N1,2 (69)
ν1 = 7.2/ 0,39· 2= 9.2
ν2 = 7.2/ 0,39· 2= 9.2
Определяется число регенераций каждого фильтра в сутки, рег/сут
nобщ= 24· Q·Жо / f·Нсло·ЕроNа ·Nо (70)
где, Жо- жёсткость общая, с которой вода поступает на фильтр, мг-экв/л
Жо1- жёсткость, с которой вода поступает на фильтры первой ступени
Жо2- жёсткость, с которой вода поступает на фильтр второй ступени
Нсл1- высота фильтрующего слоя фильтров первой ступени, м [ 17]
Нсл2- высота фильтрующего слоя фильтров второй ступени,м [ 17]
ЕроNа- объёмная рабочая ёмкость фильтра, мг-экв/л
Ер1Nа = (αNа ·βNа· ЕполNа)- 0,5·qуд· Жо