Сводная таблица теплового расчета парогенератора

Величина

размерность

топка

КП

ВЭК

температура газов на входе

^oC

30

945

305

температура газов на выходе

^oC

945

305

200

Тепловосприятие

кДж/кг

13092

5556

1599

температура теплоносителя на входе

^oC

100

194

164

температура теплоносителя на выходе

^oC

194

164

100

скорость газов

м/с

8,77

8

Д_н

Q_т

Д_п

G_к.п

% от Д_п

t_к.п

^оС

t_пв

^оС

t_т1

t_т2

t_хв

t_св

t_кт

i_кт

t_дв

P₁

t₁

V₁

м³/кг

V₂

м³/кг

1,15•10^-3

i₁

i₁'

P₂

t₂

V₁

м³/кг

V₂

м³/кг

1,11•10^-3

i₂"

i₂'

P₃

t₃

V₁

м³/кг

V₂

м³/кг

1,05•10^-3

i₃

i₃'

Наименование величин

Обоз.

Ед. изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

G_сет

Q_т .
(t_т1-t_т2) • C

12,33 • 10³ .
(95 – 70) • 4,19

V_в

dy_сет

300

(316)

V_п

dy_пр

125

(132)

_

Д_т

Q_т .
(i₂" - i_кт) • _

12,33 • 10³ .
(2763-335) •0,98

dy_т

200

(175)

dy_т

250

(248)

Д_к'

(Д_т + Д_п) • 1,1

Д_к' / Д_н

Д_к

Д_н • n

dy_к

250

(231)

dy_пс

100

(87)

G_ут

1,5 % от G_сет

dy_пс

40

(38)

G_подп.п

Д_п – G_кп

dy_кп

32

(35)

Д_пот

1% от Д_к

Д_сн

1% от Д_к

0,01 • 9

dy_сн

25

(23)

Коэффициент собственных нужд химводоочистки

К_сн.хво

G_хво

(G_ут + G_под.пр. + Д_сн + Д_пот) • К_сн.хво

dy_хво

65

(57)

Расчет пароводяного подогревателя сетевой воды (поз.6)

Д_т = 5,18 кг/с

t₁ = 196 ^оС

G_кт = 5,18 кг/с

t_кт = 80 ^оС

t_кт’ = 164 ^оС

G_сет = 117,7 кг/с

t_т1 = 95 ^оС

G_сет = 117,7 кг/с

t_т2 = 70 ^оС

t_т2’ = 73,7 ^оС

Наименование величин

Обоз.

Ед. изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

Q₁

Д_т • (i₁"-i₂') • _

10,5•10³

t_т2'

C

t_т1 – Q₁ .
с• G_сет

95 – 10500 .
4,19 • 117,7

t_б

t_м

t_б/t_м

t

^оС

t₂ – t_т2'

t₂' – t_т1

(t_б-t_м)/2,3•ln(t_б/t_м)

196-73,7

164,2-95

122,3/69,2

(112,3-69,2)/2,3•ln(122,3/69,2)

122,3

69,2

1,76>1,7

40,5

м²

Q₁ .
k • t • b

10,5 • 10⁶ .
3000 • 40,5 • 0,85

м²

Принимаем горизонтальный пароводяной подогреватель типа ТКЗ № 5

H=66,0 м², S=0,436 м², G=400 т/ч,

l₁=3150 мм, l₂=3150 мм, H=1170 мм, D=630 мм, M=800 мм

Расчет водоводяного охладителя конденсата (поз.7)

Наименование величин

Обозн.

Ед изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

Q₂

Д_т • (i₂'-i_кт) • 

1,8•10³

t_б

t_м

t_б/t_м

t

^оС

t₂ - t₂'

t_кт - t_т2

(t_б-t_м)/2,3•ln(t_б/t_м)

164,2-73,7

80-70

90,5/10

(90,5-10)/2,3•ln(90,5/10)

90,5

10

9,05>1,7

15,9

м²

Q₂ .
k • t • b

1800 • 10³ .
3000 • 15,9 • 0,85

м²

dy_кт

65

(66)

Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-250

H=22,8 м², S=0,0186 м², G=250 т/ч,

L=4930 мм, H=550 мм, D=273 мм

Расчет Сепаратора непрерывной продувки (поз.14)

Д’_пр = 0,154 кг/с

t₂ = 104,8 ^оС

G_пр = 0,9 кг/с

t₁ = 196 ^оС

G’_пр = 0,74 кг/с

t₂ = 104,8 ^оС

Наименование величин

Обозн.

Ед изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

G_пр

Д_к • р

dy_пр

32

(29)

₂

( i₁' • ₂ – i₃' )

( x • r )

( 830 • 0,98 – 439,4 )

(0,97 • 2244)

Д^'_пр

d • G_пр

dy_пр1

100

(97)

G^'_пр

G_пр- Д'_пр

dy_пр2

25

(27)

м³/кг

м³/м³•ч

V_п

м³

Д'_пр • v / R

V_p

м³

V_п • 100 / 70

0,73 • 100 / 70

Расчет теплообменника продувочной воды (поз.15)

G’_пр = 0,74 кг/с

t₂ = 104,8 ^оС

G_хво = 3,78 кг/с

t_св = 5 ^оС

G_хво = 3,78 кг/с

t_св‘= 17,7 ^оС

G’_пр = 0,74 кг/с

t_пр.б = 40 ^оС

Наименование величин

Обозн.

Ед изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

Q₃

G'_пр • (i₃'-i_пр.б) • _

0,74 • (439,4-167,7) • 0,98

t_св'

C

t_св + Q₃ .
с• G_хво

5 + 197 .
4,19 • 3,78

t_б

t_м

t_б/t_м

t

^оС

t₃ – t_св'

t_пр.б – t_св

(t_б-t_м)/2,3•ln(t_б/t_м)

104,8-17,7

40-5

87,1/35

(87,1-35)/2,3•ln(87,1/35)

87,1

35

2,48>1,7

24,9

м²

Q_св .
k • t • b

197 • 10³ .
3000 • 24,9 • 0,85

Принимаем горизонтальный водоводяной подогреватель ВВП-100

H=3,58 м², S=0,0029 м², G=45 т/ч,

L=4580 мм, H=300 мм, D=114 мм

Расчет подогревателя сырой воды (поз.16)

G_хво = 3,78 кг/с

t_св‘= 17,7 ^оС

G_хво = 3,78 кг/с

t_хво = 30 ^оС

Д_ср = 0,09 кг/с

t₁ = 196 ^оС

G_ср = 0,09 кг/с

t₂ = 164 ^оС

Наименование величин

Обозн.

Ед изм.

Расчетная формула или обоснование

Расчет

Значе-ние

Q₄

G_хво • (t_хво-t_cв') • с

Д_ср

Q₄ .
(i₁" – i₂') • _

195 .
(2788-694) •0,98

dy_ср1

25

(23)

dy_ср2

10

(9)

t_св'

C

t_св + Q₃ .
с• G_хво • _

5 + 195 .
4,19 • 3,78• 0,98

t_б

t_м

t_б/t_м

t

^оС

t₃ – t_св'

t_пр.б – t_св

(t_б-t_м)/2

196-17,7

164-30

176,3/134

(176,3+134)/2

176,3

134

1,3 20мг/л - необходимо дополнительное снижение концентрации углекислоты.

К установке принимается обработка воды по схеме двухступенчатого Na-катионирования.

2.2. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Для сокращения количества устанавливаемого оборудования и его унификации принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй ступени. Для второй ступени устанавливаем два фильтра: второй фильтр используется для второй ступени в период регенерации и одновременно является резервным для фильтров первой ступени катионирования.

Скорость фильтрования принята в зависимости от жесткости исходной воды

Ж_ив = 7,13 мг.экв/л => _ф = 15 м/ч [2].

Коэффициент собственных нужд химводоочистки

К^с.н._хво = 1,1

Количество сырой воды, поступающей на химводоочистку

G_с.в = К^с.н._хво • G_хво = 1,1 • 3,44 = 3,78 кг/с

Площадь фильтров

F'_ф = G_с.в / _ф =3,78 • 3,6 / 15 = 0,9 м²

К установке принимается 2 фильтра

F_ф = F'_ф / 2 = 0,9 / 2 = 0,45 м²

Диаметр фильтра

d'_ф = = = 0,76 м

К установке принимаем катионовые фильтры № 7

Диаметр фильтра d_ф = 816 мм; высота сульфоугля l = 2 м.

Производительность фильтров I ступени G_I = 5 т/ч

Производительность фильтров II ступени G_II = 20 т/ч

Скорость фильтрования I ступени _I = 9 м/ч

Скорость фильтрования II ступени _II = 30 м/ч

Полная площадь фильтрования

F_ф^д = ( • d_ф² / 4 ) • 2 = (3,14 • 0,816² / 4) • 2 = 1,05 м²

Полная емкость фильтров

Е = 2 •  • d_ф² • h_кат • l / 4 = 2• 3,14 • 0,816² • 300 • 2/ 4 = 627 мг.экв

Период регенерации фильтров

Т = Е / G_с.в • Ж_ив = 627 / 5,75 • 3,6 • 7,13 = 4,25 ч

Число регенераций в сутки n = 6 раз.

Расход соли на 1 регенерацию:

М_соли =  • d_ф² • h_кат • l • b / 4 • 1000 = 3,14 • 0,816² • 300 • 2• 200 / 4 • 1000 = 62,72 кг

Суточный расход соли

G_соли = М_соли • n = 62,72 • 6 = 376,32 кг

3. Расчет и выбор насосов

Подбор питательных насосов

В котельных с паровыми котлами устанавливаются питательные насосы числом не менее двух с независимым приводом. Питательные насосы подбирают по производительности и напору.

Напор создаваемый питательным насосом:

Н_пн=10 • Р₁ + Н_эк +Н_с = 10 • 12 + 7 + 15 = 142 м.в.ст.

где Р₁ - избыточное давление в котле, Р₁ =1,4 МПа = 12 атм.

Н_эк- гидравлическое сопротивление экономайзера, принимаем Н_эк = 7 м.в.ст.

Н_с – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_с=15 м.в.ст.

Производительность всей котельной, Д' = 9,0 кг/с = 32,4 т/ч

Принимаем 3 электрических насоса 2,5 ЦВМ 0,8 производительностью 14 м³/ч, полный напор 190 м.в.ст. и 2 насоса с паровым приводом типа 2ПМ-3,2/20 производительностью 3,2 м³/ч, напор 200 м.в.ст.

Подбор сетевых насосов

Напор сетевых насосов

H_сн=Н_п + Н_с = 15 + 30 = 45 м.в.ст.

где Н_п- сопротивление бойлера теплофикации, принимаем Н_эк = 15 м.в.ст.

Н_с – сопротивление сети и абонента, принимаем Н_с = 30 м.в.ст.

Расход сетевой воды G_сет=117,7 кг/с = 423,72 т/ч

К установке принимаем 2 сетевых насоса типа 10CD-6 производительностью 486 м³/ч, напор 74 м.в.ст.

Подбор конденсатного насоса

Напор развиваемый конденсатным насосом

Н_кн = 10 • Р_д + Н_ск +Н_д = 10 • 1,2 + 15 + 7 = 34 м.в.ст.

где Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

Н_д – высота установки деаэратора, принимаем Н_д = 7 м.

Количество конденсата G_к = 6,71 кг/с = 24,16 т/ч

К установке принимаем 2 конденсатных насоса типа КС10-55/2а, напор 47,5 м.в.ст.

Подбор подпиточного насоса

Напор развиваемый насосом

Н_пс = Р_д + Н_ск +Н_д = 1,2 + 15 = 16,2 м.в.ст.

где Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

Количество подпиточной воды G_к = 1,76 кг/с = 6,34 т/ч

К установке принимаем 2 насоса типа К8/18, производительность 8 м³/ч, напор 18 м.в.ст.

Подбор насоса сырой воды

Напор развиваемый насосом

Н_св = Н_ск +Н_то +Н_хво = 20 + 20 + 5 = 45 м.в.ст.

где Н_то- сопротивление теплообменников, принимаем Н_эк = 20 м.в.ст.

Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=20 м.в.ст.

Н_хво – сопротивление фильтров ХВО, принимаем Н_ск=5 м.в.ст.

Количество сырой воды G_хво” = 11,18 кг/с = 40.25 т/ч

К установке принимаем 2 насоса типа К-80-50-200, производительность 50 м³/ч, напор 50 м.в.ст.

4. АЭРОДИНАМИЧЁСКИЙ РАСЧЕТ

4.1. Расчет газового тракта (расчет тяги)

Температура газов в начале трубы:

t_тр = t_ух • _ух + (_тр -_ух) • t_в = 200 • 1,6 + (1,7-1,6)•30 = 190 ^оС

_тр 1,7

где t_в – температура воздуха в котельной t_в = 25 ^оС

Сопротивление трения уходящих газов:

h_тр =  • (l /d_экв) • (_ух² / 2 • 9,8) • _г = 0,03 • (18 / 1) • (8² / 2 • 9,8) • 0,78= 1,38 мм в.ст.

где _г - плотность газов при температуре 190 ^оС _г = 0,78 кг/м³

l – длина газохода по чертежу, l = 18 м.

d_экв – эквивалентный диаметр газохода 1000 х 1000 мм, d_экв = 1 м.

 - коэффициент трения для стальных футерованных газоходов,  = 0,03

Потеря давления на местные сопротивления

h_м =  • (_ух / 2• 9,81) • _г = 5,8 • (8² / 2 • 9,81) • 0,78 = 14,76 мм.в.ст.

где  - сумма коэффициент местных сопротивлений по тракту воздуха, =5,8

патрубок забора воздуха =0,2; плавный поворот на 90°(5 шт.) =0,25*5=1,25;

резкий поворот на 90° =l,l; поворот через короб  =2, направляющий аппарат =0,1;

диффузор =0,1; тройник на проход - 3 шт. =0,35*3=1,05

Полное аэродинамическое сопротивление газового тракта

h = h_м + h_тр + h_з + h_зас = 14,76 + 1,38 + 63 + 1,5 = 80,64 мм.в.ст.

где h_з – сопротивление золоуловителя h_з = 63 мм.в.ст.

h_зас – сопротивление заслонок h_зас = 1,5 м.в.ст.

6. Сечение газоходов

f_г = V_г • b • n • (273 + t_тр ) =11,214 • 0,325 • 1 • (273+190) = 0,77 м²

273 • _ух 273 • 8

где n – число котлов

Эквивалентный диаметр газохода

d_экв = = = 0,99 м²

4.2. Расчет самотяги дымовой трубы

В зависимости от расхода топлива b= 1,17 т/ч, зольности Аⁿ = 1,76, содержания серы Sⁿ = 0,08

высота дымовой трубы принимается H=30 м.

Скорость газов в дымовой трубе принимается w_тр = 10 м/с

Максимальная часовая производительность котельной

Q^к = b • n • Q_н^р •  = 0,325 • 5 • 6240 • 0,98 = 9600 ккал/ч

Охлаждение газов в трубе

t_тр = = =0,1 ^оС/м

Внутренний диаметр трубы

d_вн = = == 0,87 м

Наружный диаметр трубы

d_н = d_вн + 0,02 • Н = 0,87 + 0,02 • 30 = 1,47 м

Средний расчетный диаметр

d_ср = 2 • d_н • d_вн / (d_вн + d_н) = 2 • 1,47 • 0,87 / (1,47 + 0,87) = 1,09 м

Потеря напора на трение в дымовой трубе

h_тр= • (H / d_ср) • (² / 2•9,81) •  = 0,03 • (30/1,09) • (10²/2•9,81) • 0,78 = 3,28 мм.в.ст.

Потеря напора на выходе из дымовой трубы

h_вых =  •  • w_тр² / 2 • 9,81 = 1 • 0,87 • 10² / 2•9,81 = 4,43 мм.в.ст.

Сопротивлений дымовой трубы

h_д.тр = h_тр + h_вых = 3,28 + 4,43 = 7,71 мм.в.ст.

Теоретическая тяга дымовой трубы

P = H • 273 • 1,3 • ( 1 – 1 ) • h_бар =

(273 + t_хв) (273 + t_тр) – ( t_тр • Н /2) 760

= 30 • 273 • 1,3 • ( 1 – 1 ) • 760 = 21,29 мм.в.ст.

(273 - 30) (273 + 190) – ( 0,1 • 30 /2) 760

4.3. Расчет дымососов и дутьевых вентиляторов

Расчетный напор дымососа

h_дым = h_м + h_тр + h_д.тр + h_к + h_з + h_эк - P =

= 14,76 + 1,38 + 7,71 + 32 + 63 + 16 – 21,29 = 113,56 мм.в.ст.

Расчетная производительность дымососа, м³/с (М³/2)

V_дым = V_г • b • (273 + t_тр) • 1.1 / 273 =

= 11,214 • 0,314 • (273 + 190) • 1,1 / 273 = 6,57 м³/с = 23,65•10³ м³/ч

Мощность потребляемая дымососом

N_дым = V_г • h_дым •1,1 / 102 •  = 11,214 • 113,56 • 1,1 / 102 • 0,98 = 14 кВт

Напор вентилятора

h_дв = h_сл + h_в = 60 мм.в.ст.

где h_сл – сопротивление слоя лежащего на решетке h_сл = 60 мм.в.ст.

h_в – сопротивление воздуховодов, принебрегаем.

Производительность вентилятора

V_дв = 1,1 • V_г • _т • b • (1 – q₄ / 100) • ((273 + t_хв) / 273) =

= 1,1 • 11,214 • 1,4 • 0,325 • (1 – 10/100) •(( 273 – 30 ) / 273) = 4,49 м³/с = 16,16•10³ м³/ч

Принимаем вентилятор типа ВД-Б производительностью 10•10⁴ м³/ч, напор 172 кгс/см²

Литература

1. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1975. 488с

2. Лумми А.П. Методические указания к курсовому проекту "Котельные установки". Свердловск: УПИ. 1980. 20с.

3. Сидельников Л.Н, Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Производственные и отопительные котельные. /Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я.Берзиньш.- 2-е изд., перераб. – М.: Энергатомиздат, 1984.-с. 248., ил 4. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

5. http:/www.kotel.ru – официальный сайт завода "Бийскэнергомаш".