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

 

= = 67,9 кг.

 

Расход технической соли в сутки

 

=  ,                                                             (6)

 

где Р –содержание NaClв технической соли, %;

a – количество работающих фильтров;

n – числорегераций;

Q_c^Na – расход соли на одну регенерацию фильтра.

 

= = 285,6 кг.

 

Расход воды на регенерацию  фильтра слагается из расходов воды на взрыхляющую промывку, приготовление  регенерационного раствора, отмывку  катионита от продуктов регенерации  и избытка NaCl

Расход воды на одну взрыхляющую промывку

 

= ,                                                                                    (7)

 

где i- интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/(с∙м²);

f_Na-площадь фильтрования фильтра, м²;

t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин.

 

= = 3,74 м³.

 

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли

 

= ,                                                                                         (8)

 

где b – концентрация регенерационного раствора, %;

Q_c^Na – находится по формуле (5);

ρ_pp – плотность регенерационного раствора, т/м³.

 

= =35,1 м³.

 

Расход воды на отмывку  катионита от продуктов регенерации

 

= ∙ ∙ ,                                                                                   (9)

 

где q_от – удельный расход воды на отмывку катионита м³ на 1 м³катионита;

f_Na-площадь фильтрования фильтра, м²;

Н_сл – высота слоя катионита, м.

 

= 5 ∙ 0,78 ∙ 2 = 7,8 м³.

Расход воды на одну регенерацию  фильтра без использования   отмывочных вод на взрыхляющую промывку

 

= + + ,                                                                              (10)

 

где Q_взр – находится по формуле (7);

Q_pp - находится по формуле (8);

Q_от - находится по формуле (9).

 

= 3,74 + 35,1+ 7,8 = 46,6 м^3.

 

Среднечасовой расход воды на собственные нужды фильтров

 

= ,                                                                                             (11)

 

где a – количество работающих фильтров;

n – числорегераций;

Q_сн – находится по формуле (10).

 

= = 7,8 м³/ч.

 

Время регенерации фильтра

 

= + + ,                                                                                  (12)

 

где t_взр – продолжительность взрыхляющей промывки, мин;

t_pp – время пропуска регенерационного раствора через фильтр, мин;

t_от – время промывки от продуктов регенерации, мин.

Время пропускания регенерационного раствора

 

= ,                                                                                               (13)

 

где ω_pp – скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч;

f_Na-площадь фильтрования фильтра, м²;

 

Q_pp – находится по формуле (8).

 

= = 900 мин.

 

Время отмывки от продуктов регенерации

 

= ,                                                                                               (14)

 

где ω_от – скорость отмывки, м/ч;

f_Na-площадь фильтрования фильтра, м²;

Q_от – находится по формуле (9).

 

= = 100 мин,

 

= 20 + 900 + 100 = 1020 мин.

 

 

3 Расчёт газового тракта с выбором дымососа

 

Для сгорания топлива в  топку необходимо подавать воздух. Для удаления образовавшихся при  горении газов и их перемещения  через поверхность нагрева котельного агрегата надо осуществить тягу, которая  может быть естественной, создаваемой  дымовой трубой за счет разности в  плотности горячих дымовых газов  и воздуха и искусственной, создаваемой  дымососами. Расчет плотностей и объемов  газов по газоходам сведен в табл.2.

Аэродинамический  расчет производится для определения  производительности тяговой и дутьевой систем, перепад полных давлений в  газовом и воздушном тракте и  завершается выбором необходимых  тягодутьевых машин. Расчет сопротивлений  газового тракта сведен в табл. 3.

В котлах с уравновешенной тягой рассчитывают отдельно газовый  и воздушный  тракт.

Производительность  и давление, создаваемое тягодутьевой системой, определяется по данным теплового расчета для номинальной нагрузки котельного агрегата.

При сжигании котельных углей и бурых с  W``<8 газовый тракт состоит из следующих основных элементов:

- собственно  котел;

- экономайзер;

- золоуловитель;

- дымосос;

- дымовая  труба.

Газоходы  соединяют между собой элементы газового тракта. Схема внутренних газоходов приведена на рисунке 6, внешних – на рисунке 7. Воздуховод служит для подачи воздуха на горение.

При сжигании твердого топлива в атмосферу  с дымовыми газами поступают значительное количество золы (пыль неорганическая, SiO₂2О-70%), оксида углерода, диоксида серы, оксидов азота. Дымовая труба должна быть достаточной высоты для рассеивания этих веществ в атмосфере, так чтобы концентрация не превышала предельно допустимых (ПДК).

Каждый  котельный агрегат комплектуется  вентилятором и дымососом индивидуально.

Сопротивление газовоздухопроводов.

При разработке компоновки (расположение оборудования) котельного агрегата должна быть обеспечена рациональная трассировка газовоздухопровода и оптимальная форма их узлов. Простота схемы способствует повышению  надежности и экономичности установки.

Схема и  компоновка газовоздухопроводов должна быть такова, чтобы сопротивление  основного потока воздуха или  газов было минимальным при оптимальных  значениях скоростей.

На коротких участках тракта сечения газовоздухопровода и, следовательно, скорости в них обычно определяются присоеденительными размерами элементов оборудования, расположенных на этих участках. Для основных участков достаточно большой протяженности принимают скорости, обеспечивающие минимум суммарных эксплуатационных затрат, эти скорости называют экономическими.

Экономическая скорость газов и воздуха w_ж в стальных газо-воздухопроводах и внешних газоходах зависит от конфигурации и конструкции, мощности установки, температуры газов или воздуха и т.д.

Температура газов, °С, у дымососа устанавливаем  по формуле

 

= ,                                                                                   (15)

 

где , - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах за экономайзером (воздухоподогревателем) и их температура, °С;

         - температура холодного воздуха, °С.

 

= = 143 °С.

 

Расчетная скорость газов или воздуха, м/с, определяют по формуле

 

ω = ,                                                                                                  (16)

 

где Q – объем газов или воздуха, м³/ч;

F – площадь живого сечения газохода, м².

Вычисления  ведутся в табличной форме. Предварительно находят значение действительной плотности  и объемов газов по газоходам.

Результаты  расчета заносим в таблицу 2.

Таблица 2 –  Действительные плотности и объемы газов по газоходам установки

Рассчитываемая величина		Обозна чение	Единица измрения	Расчетная формула или обоснование		Газоходы
					К-Э (В)	Э (В)	Э-З	З	З-Д	Д-ДТ			ДТ
										Д-А	А-Б	Б-С
Присос воздуха		∆α	-	Рекомендации [1,4]	0	0,1	0	0,1	0	0	0	0	0
Коэффициент избытка воздуха		α	-	Для столбца 5,7 значения берутся из теплового  расчета. Для стб. 6,8 – среднеарифметическое соседних значения	1,5	1,55	1,6	1,65	1,6	1,7	1,7	1,7	1,7
Температура дымовых газов		θ	°С	Для стб.5,6,7 значения береутся из теплового  расчета.Для стб. 9 определяется по формуле (17).	320	235	150	147	143	143	143	143	143
Объем газов при нормальных условиях		Vг	м3/кг	Vг = +(α-1)∙	7,546	7,783	8,020	8,258	8,495	8,495	8,495	8,495	8,495
Плотность газов при нормальных условиях		ρо	кг/нм	ρо = (1 – 0,01 ∙ Аr + 1,306 ∙ α ∙ )/Vг	1,321	1,320	13,20	1,319	1,319	1,319	1,319	1,319	1,319
Плотность газов при температу  θ		ρ	кг/м3	ρ =  ρо ∙ [273 / (273+θ)]	0,608	0,709	0,852	0,857	0,866	0,866	0,866	0,866	0,866
Полный объем газов по газоходам		Q	м3/кг	Q = Вр ∙ Vг ∙ [(273+ θ)/273]∙ N	23439	20710	17700	18168	18511	18511	37022	55533	74044
Число котлов		N	шт		1	1	1	1	1	1	2	3	4

 

Рисунок 6 –  Газовый тракт котла КЕ – 10 – 14С с экономайзером: А – котел  – экономайзер; Б – экономайзер  – золоуловитель; В – золоуловитель  – дымосос

Рисунок 7 – Внешние газоходы котельной установки с паровыми котлами КЕ

Расчет сопротивлений  ведется в табличной форме.

Результаты расчета заносим в таблицы 3 и 4.

Таблица 3 – Расчет сопротивлений  газового тракта

№ уча-стка	Наименование участка	Объем газов Q, м3/ч	Пло-щадь сече-ния F, м2	Скоро-сть газов W, м/с	Дина-мическое давление	Коэф-фици-ент сопротивления ζ	Попра-вочный коэффициент k	Сопро-тивле-ние участка ∆h, Па
1	Паровой котел	-	-	-	-	-	-	900
Газоход котел – экономайзер (К–Э)
2	Колено, 90°;r/b =1	23439	0,8	8,14	20,14	0,26	1	5
3	То же	23439	0,8	8,14	20,14	0,26	1	5
4	То же	23439	0,8	8,14	20,14	0,26	1	5
5	Экономайзер	20710	0,84	6,85	16,63	4,5	1,2	90
Газоход экономайзер – золоуловитель (Э-З)
6	Колено, 90°;r/b =1	17770	0,48	10,28	45,02	0,25	1	11
7	Колено, 90°;r/b =1	17770	0,48	10,28	45,02	0,25	1	11
8	Конфузор, 20°	17770	0,36	13,66	79,49	0,1	1	8
9	Колено, 90°;r/b =1	17770	0,36	13,71	80,07	0,16	1	13
10	Диффузор, 20°	17770	0,6	8,19	28,57	0,49	1	14
11	Золоуловитель	18168	-	-	-	-	1,1	493
Газоход золоуловитель – дымосос (З-Д)
12	Конфузор, 20°	18511	0,6	8,57	31,80	0,1	1	3
13	Колено, 90°;r/b =1	18511	0,48	10,71	49,67	0,19	1	9
14	Колено, 90°;r/b =1	18511	0,48	10,71	49,67	1,4	1	70
15	Колено с остр. кр	18511	0,48	10,71	49,67	1,4	1	70
16	Дымосос	-	-	-	-	-	-	-
Газоход дымосос – А (Д-А)
17	Диффузор, 20°	18511	0,27	19,04	156,97	0,36	1	57
18	Колено с остр, 45°	18511	0,48	10,71	49,67	0,42	1	21
19	То же	18511	0,48	10,71	49,67	0,42	1	21
20	Тройник в ответвлении	18511	0,8	6,43	17,90	0,1	1	2
Газоход А-Б
21	Тройник на проход	37022	0,8	12,85	71,50	0,4	1	29
Газоход Б-С
22	Колено с острыми кромками, 45°	55533	0,8	19,28	160,95	1,4	1	225
23	То же	55533	0,8	19,28	160,95	1,4	1	225
24	Вход в дымовую трубу	74047	0,8	25,71	286,21	0,3	1	86

 

 

Подбор  золоуловителя

 

       Золоуловитель  подбираем по расходу дымовых  газов

 

(17)

 

Выбираем  золоуловитель БЦУ – 30 С

Сопротивление золоуловителя:

(18)

 

Расчёт выбросов вредных веществ от котельной

 

Произведём  расчёт рассеивания вредных веществ  в атмосфере. Максимальная концентрация вредных веществ не должна превышать 1 ПДК при выбранной высоте дымовой  трубы.

Расход  натурального топлива, кг/с(т/год)

(19)

где .

Расчетный расход топлива на котельную, кг/с(т/год)

(20)

где  В - расход натурального топлива, кг/с,

 

Расчет  выбросов оксидов азота, выбрасываемых  в атмосферу с дымовыми газами котла при сжигании твердого топлива, кг/с(т/год), произведен по формуле:

(21)

где 

 

- удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлива,г/МДж;

- безразмерный коэффициент,  учитывающий влияние рециркуляции  дымовых газов, подаваемых в  смеси с дутьевым воздухом  под колосниковую решетку, на  образование оксидов азота;

 коэффициент пересчета; при определении выбросов в граммах секунду равен 1.

 Величина  К_NOx рассчитывается по формуле:

(22)

где  α_Т – коэффициент избытка воздуха в топке;

R₆ – характеристика гранулометрического состава угля, %;

q_R – тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м² , определяемое по формуле:

(23)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/ч;

 F – зеркало горения, м², принимаем по таблице.

 

 

В связи  с установленными раздельными ПДК  для оксида азота и диоксида азота  суммарные выбросы оксидов азота  разделяются на составляющие:

(24)