Отопительно-производственная котельная с котлами типа КЕ для закрытой системы теплоснабжения

Продолжение таблицы 1

Рассчитываемая величина	Обоз-наче-ние	Еди-ницаизме-рения	Расчетная формула	Максимальный зимний	При средней температуре холодного месяца	Лет-ний
Суммарная паровая нагрузка на котельную	Dсум	т/ч	D`*+Dпот	35,03	32,4	19,78
Количество продувочной воды, поступающей  в сепаратор непрерывной продувки	Gпр	т/ч	0,01·π· Dсум	1,40	1,30	0,79
Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки	Dпр	т/ч		0,21	0,19	0,12
Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки		т/ч	Gпр -Dпр	1,19	1,11	0,67
Количество воды на питание котлов	Gпит	т/ч	Dсум+Gпр	36,22	33,51	20,45
Количество воды на выходе из деаэратора	Gд	т/ч	Gпит +Gут	38,7	35,99	22,93
Выпар из деаэратора	Dвып	т/ч	dвып· Gд	0,077	0,072	0,046
Количество умягченной воды, поступающей в деаэратор	Gхво	т/ч	(Dпотр -Gпотр)+ +Gпр`+ Dпот+   +Dвып+ Gут	15,45	15,31	14,60
Кол-во сырой воды, поступающей на ХВО	Gсв	т/ч	· Gхво	18,54	18,37	17,52
Расход пара для подогрева сырой воды	Dс	т/ч		0,77	0,76	0,72
Количество конден-сата, поступающего в деаэратор от подогревателей сырой воды	Gс	т/ч	Dс	0,77	0,76	0,72
Масса потоков, поступающих в деаэратор (кроме греющего пара)	G∑	т/ч	Gк+ Gхво+ Gс+ + Dпр- Dвып	38,85	33,54	20,97

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1

Рассчитываемая величина	Обоз-наче-ние	Еди-ницаизме-рения	Расчетная формула	Максимальный зимний	При средней температуре холодного месяца	Лет-ний
Доля конденсата от подогревателей сетевой воды и от производства в суммарной массе потоков, поступающих в деаэратор	-	-		0,58	0,52	0,27
Удельный расход пара на деаэрацию	dд	т/т	Рис. 5 [1]	0,074	0,075	0,102
Расход пара на деаэрацию	Dд	Т	dд· G∑	2,87	2,52	2,14
Суммарная паровая нагрузка на котельную	Dсум	т/ч	D*+Dд+Dс+Dпот	37,84	32,28	19,82
Процент расхода пара на собственные  нужды котельной (деаэрация, подогрев сырой воды)	Ксн	%		9,62	10,16	14,43
Количество работающих паровых котлов	Nк.раб.	шт		4	3	2
Количество установленных котлов	N	шт	Nк.раб.+1	5
Загрузка работающих паровых котлов		%		79,16	76,31	66,51
Количество воды, пропускаемое помимо подогревателей сетевой воды (через перемычку между трубопроводами прямой и обратной сетевой воды)	GСЕТ ПЕР	т/час	GСЕТ∙(t1мах-t1)/(t1мах-t3)	0	54,79	25,58

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 1

Количество воды, пропускаемое через  подогреватели сетевой воды	GСЕТ Б	т/час	GСЕТ-GСЕТ ПЕР	131,04	81,3	7,54
Рассчитываемая величина	Обоз-наче-ние	Еди-ницаизме-рения	Расчетная формула	Максимальный зимний	При средней температуре холодного месяца	Лет-ний
Температура сетевой воды на входе  в пароводяные подогреватели	t4	°С	t1МАХ(h6-4,19tКБ)+t3(h2-h6)         (h2-4,19tКБ)	82,42	71,68	61,71
Температура умягченной воды на выходе из охлодителя продувочной воды	T4	°С	T3+(GПР'/GХВО)∙0,98(h8-4,19tПР)	52,83	51,08	41,62
Температура умягченной воды, поступающей в деаэратор из охладителя выпара	T5	°С	T4+(DВЫП/GХВО)∙0,98(h4-h5)	63,81	61,44	48,56

 

Принимаем к  установке 5 котлов.

 

Подбор технологического оборудования

1. Пароводяной теплообменник

Пароводяной теплообменник подбираем в расчетной программе "Ридан" для максимального зимнего режима.

Рисунок 2 - Пароводяной теплообменник  НН№41-0-16/2-92-TL

Устанавливаем 2 теплообменника НН№41-0-16/2-92-TL F=40,50м².

 

Пароводяной теплообменник для  летнего режима:

Рисунок 3 - Пароводяной теплообменник НН№10-0-16/2-44-ТК

Устанавливаем 1 теплообменник  НН№10-0-16/2-44-ТК F=6,30м².

 

 

2. Подбор деаэратора

 

Рисунок 4 – Деаэратор

 

По суммарному весу потоков, поступающих  в деаэратор (кроме греющего пара), G_S=38,85 т/ч, рассчитанному в табл.1 для максимально-зимнего режима принимается деаэратор ДА 50/15 со следующими параметрами:

  D=2016мм, F=2м².

 

2 Расчет химводоочистки

 

Для водоснабжения котельных установок  используют природные воды из поверхностных  или подземных источников. В сырой  воде всегда содержатся примеси либо в виде взвешенных веществ, либо растворенных солей, или коллоидно-растворенных соединений и растворенных газов. Растворенные в воде вещества вызывают образование в тепловых агрегатах накипные отложения и процессы коррозии. Поэтому перед поступлением в котел сырая вода подвергается обработке, которая в общем случае предусматривает удаление взвешенных примесей из воды, умягчение ее (снижение жесткости), снижение общего солесодержания, удаление из воды агрессивных газов, уменьшение и поддержание определенной щелочности.

Взвешенные примеси удаляют  из исходной воды путем фильтрования её в специальных устройствах  – механических (осветлительных) фильтрах. В качестве фильтрующих материалов применяют кварцевый песок, мраморную  крошку, антрацит.

Для умягчения  воды наибольшее распространение получило натрий – катионирование. При натрий – катионировании ионы кальция и магния, содержащиеся в воде, подлежащей умягчению, обмениваются в катионитном фильтре на ионы натрия. Процессы замещения катионов кальция и магния на катионы натрия осуществляют в фильтре, конструкция которого позволяет проводить эксплуатационные операции по регенерации и промывке катионита фильтров – цилиндрический с эллиптическими штампованными днищами.                

Для паровых котлов как правило применяют двухступенчатое катионирование. В качестве катионита используется сульфоуголь (синтетические КУ1 или КУ2). Для катионита всегда известно полная обменная способность Е_ПОЛ, г-экв/м³ – это то количество г-экв, который способен задержать 1 м³ катионита да полного его истощения , т.е. жесткость воды на выходе из фильтра сравняется с жесткостью воды  на входе.

Рабочая обменная способность Е_Р – это то количество г-экв Са и Mg, который способен задержать 1 м³ катионита до момента когда жесткость после фильтра начнет возрастать и будет больше требуемой величины.

Расчет первой ступени сводится к определению параметров  фильтра и числа фильтров. Определяется также число регенераций фильтра в сутки, которое не должно быть более 3.Принципиальная схема ХВО приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема Na-катионитовой водоподготовки

 

Расчет Na – катионитовых фильтров начинают обычно с подбора диаметра выпускаемых промышленностью фильтров по скорости фильтрования. Предварительно принимаем количество работающих фильтров 2 штуки.  Скорость фильтрования определяется из уравнений:

 

,                                                                       (1)

 

,                                                      (2)

 

где w_н и w_max – соответственно нормальная и максимальная скорости фильтрования, м/ч.

G_хво – производительность Na – катионитовых фильтров, м³/ч;

f_Na – площадь фильтрования стандартного фильтра выбранного диаметра, м²;

a – количество принятых предварительно работающих фильтров, не менее двух, не считая резервного, который в расчете не учитывается.

 

ω_н = = 9,90 м/ч,

 

ω_max = = 19,81 м/ч.

 

Принимаем к установке 2 фильтра первой ступени.

После подбора фильтров первой ступени, необходимо определить число регенераций каждого фильтра в сутки по формуле

 

,                                                     (3)

 

где Ж_о – общая жесткость воды, поступающей на фильтры, мг-экв/л;

a – количество работающих фильтров;

G_хво – то же, что и в формуле (1);

Н_сл – высота слоя катионита, м;

Е_р^Na – рабочая обменная емкость катионита при Na– катионировании, г-экв/л.

 

Е_р^Na= α_Na ∙ β_Na ∙ E_пол – 0,5 ∙ g_от ∙ Ж₀,                                         (4)

 

где a_Na – коэффициент эффективности регенерации Na – катионита;

b_Na – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca и Mgвследствии влияния ионов Na⁺;

Ж_о – то же, что и формуле (3);

Е_пол – полная обменная емкость катионита, г-экв/м³;

g_от – удельный расход воды на отмывку катионита, м³ на 1м³ катионита.

 

Е_р^Na= 0,55 ∙ 1 ∙ 550 – 0,5 ∙ 5 ∙ 5 = 290 г-экв/м³,

n = = 2

На второй ступени обычно устанавливают два фильтра специальной  конструкции с высотой фильтрующего слоя 2 м. На водоподготовительной установке малой производительности в целях унификации оборудования на обеих ступенях устанавливают Na–катионитовые фильтры первой ступени. При этом принимается не менее четырех фильтров, два из них работают как фильтры первой ступени, один второй ступени, один резервный, который при регенерации фильтра второй ступени используется на второй ступени, а при ремонте одного из  фильтров – как резервный.

Расход 100% соли на одну регенерацию фильтра

 

= ,                                                    (5)

 

где  f_Na- площадь фильтрования фильтра, м²;

Н_сл – высота слоя катионита, м;

Е_пол – полная обменная емкость катионита, г-экв/м³;

q_c – удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв.