Теплогенерирующие установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В наше сложное время, с больной кризисной экономикой строительство новых промышленных объектов сопряжено с большими трудностями, если вообще строительство возможно. Но в любое время, при любой экономической ситуации существует целый ряд отраслей промышленности, без развития которых невозможно нормальное функционирование народного хозяйства, невозможно обеспечение необходимых санитарно-гигиенических условий населения. К таким отраслям и относится энергетика, которая обеспечивает комфортные условия жизнедеятельности населения, как в быту, так и на производстве.

Последние исследования показали экономическую целесообразность сохранения значительной доли участия крупных отопительных котельных установок в покрытии общего потребления тепловой энергии.

Наряду с крупными производственными, производственно-отопительными котельными мощностью в сотни тонн пара в час или сотни МВт тепловой нагрузки установлено большое количество котельных агрегатов мощностью до 1 МВт и работающих почти на всех видах топлива.

1. Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными и паровыми котлами для закрытой системы теплоснабжения

№ варианта	Район строительства	Qжов max	Qпов max	Qср.жгв	Qср.пгв	Qmax.пгв	Dпотр	m, чел.	Ар, %	Sp	Qнр, кДж
4	Актобе	8	14	1,0	2,0	3,0	10	55500	28	1,6	18500

№	Н а и м е н о в а н и е	Обозна-чение	Ед. Изм.	Расчетные режимы
				Макс. зимний.
U01	Максимальный часовый отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию жилых зданий	Qж овmax	МВт	8
U02	То же промышленных зданий	Qп овmax	МВт	14
U03	Средний отпуск тепла на горячее водоснабжение (за сутки наибольшего водопотребления) жилых и общественных зданий	Qср жгв	МВт	1
U04	То же промышленных предприятий	Qср пгв	МВт	2
U05	Максимальный часовый отпуск тепла на горячее водоснабжение промпредприятий	Qmax пгв	МВт	3
U06	Часовый отпуск пара производственным потребителям (в том числе на производственное горячее водоснабжение)	Dпотр	т/ч	10
U07	Возврат конденсата от производственных потребителей (60% от Dпотр)	Gпотр	т/ч	6
U08	Температура конденсата, возвращаемого с производства.	tк.п.	оС	80
U09	Давление пара, отпускаемое производственным потребителям, на выходе из котельной	Р2	МПа	0,6
U10	Вид топлива	Твердый	уголь
U11	Расход пара на мазутное хозяйство	Dмаз	т/ч
U12	Давление пара, отпускаемого на мазутное хозяйство, на выходе из котельной	Р2	МПа	0,6
U13	Максимальная температура прямой сетевой воды	t1max	оС	150
U14	Максимальная температурапрямой сетевой воды в точке излома температурного графика	t1изл	оС	70
U15	Максимальная температура обратной сетевой воды	t2max	оС	70
U16	Расчетная температура наружного воздуха	tн	оС	-31
U17	Температура воздуха внутри отапливаемых зданий	tвн	оС	18
U18	Температура деаэрируемой воды после деаэраторов	Т	оС	104
U19	Теплосодержание деаэрированной воды после деаэраторов	I	КДж/кг	437,4
U20	Температура подпиточной воды	Т'	оС	70
U21	Температура сырой воды на входе в котельную	Т1	оС	5
U22	Температура сырой воды перед ХВО	Т3	оС	25
U23	Удельный объем воды в системе теплоснабжения в т/МВт суммарного отпуска теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий	gжсист	т/МВт	50
U24	То же промпредприятий	gпсист	т/МВт	35
U25	Коэффициент снижения утечек в системе теплоснабжения	Кут		1
U26	Величина непрерывной продувки	n	%	5
U27	Удельные потери пара с выпаром из деаэраторов на 1 т деаэрированной воды	dвып	т/т	0,002
U28	Коэффициент собственных нужд химводоочистки	КснХВО		1,2
U29	Коэффициент внутренних потерь пара	Кпот		0,02
U30	Параметры пара вырабатываемого котлами (до редукционной установки): - Давление	Р1	МПа	1,4
U31	-Температура	Ф1	оС	194
U32	-Теплосодержание	i1	КДж/кг	2791,4
U33	Параметры пара после редукционной установки (отпуск потребителю): - Давление	Р2	МПа	0,6
U34	-Температура	Ф2	оС	158
U35	-Теплосодержание	i2	КДж/кг	2758,3
U36	Параметры пара, образующегося в сепараторе непрерывной продувки: - Давление	Р3	МПа	0,17
U37	-Температура	Ф3	оС	114,6
U38	-Теплосодержание	i3	КДж/кг	2700,5
U39	Параметры пара, поступающего в охладители выпара из деаэраторов: - Давление	Р4	МПа	0,12
U40	-Температура	Ф4	оС	104,2
U41	-Теплосодержание	i4	КДж/кг	2684,5
U42	Параметры конденсата после охладителей выпара: - Давление	Р4	МПа	0,12
U43	-Температура	ф4	оС	104,2
U44	-Теплосодержание	i5	КДж/кг	437,4
U45	Параметры продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки: - Давление	Р1	МПа	1,4
U46	-Температура	ф1	оС	194
U47	-Теплосодержание	i7	КДж/кг	826,7
U48	Параметры продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки: - Давление	Р3	МПа	0,17
U49	-Температура	ф3	оС	114,6
U50	-Теплосодержание	i8	КДж/кг	481,0
U51	Температура продувочной воды после охладителя продувочной воды	tпр	оС	40
U52	Температура конденсата от пароводяной установки горячего водоснабжения	tк.б.	оС	80
U53	Температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды	ф2	оС	158,1
U54	Теплосодержание конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды	i6	КДж/кг	667,59
U55	Температура обратной сетевой воды на входе в водогрейные котлы	tв.к.2	оС	70
U56	Номинальная теплопроизводительность одного водогрейного котла	Qномк	МВт	11,63

t_нср=-6,8⁰С

2. Расчет тепловой схемы

2.1 Водогрейная часть

№ п\п	Наименование расчетной величины	Обозн.	Ед. изм.	Расчетная формула	Значение
В1	Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды	tи.изл	оС	tвн-0,354 (tвн-tнр)= 18-0.354 (18+31)	0,654
В2	Коэффициент снижения расхода тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха	Ков	-	(tвн-tнср)/(tвн-tнр)= (18+6,8)/(18+31)	0,51
В3	Расчётный отпуск тепла на отопление и вентиляцию	Qов	МВт	(Qов. макс. ж+ Qов. максп) Ков= (8+14)*0,51	11,22
В4	Значение коэффициента КОВ в степени 0,8	Ков0,8		-	0,58
В4	Температура прямой сетевой воды на выходе из котельной	t1	оС	18+64,5 Ков0,8+67,5 Ко.в.= 18+64,5*0,58+67,5*0,51	90
В5	Температура обратной сетевой воды на входе в котельную	t2	оС	t1-80Ков= 90-80*0,51	49,2
В6	Суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение	Qт	МВт	(Qов+(Qгв.ср.ж+ Qгв.ср.п.))/ (1,3* Qгв.ср.ж+ Qгв.макс.п.)= (11,22+(1+2))/(1,3*1+3)	3,31
В7	Расчётный часовой расход сетевой воды	Gсет	т/ч	((Qт*103)/(t1-t2))/ ((Qт*103)/(t1изл-t2изл))= ((3,31*103)/(90-49,2))/((3,31*103)/(70-25))	1,1
В8	Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети	Gут	т/ч	0,5/100 ((Qов. макс. ж+ Qгв.ср.ж) *qсистж+(Qов. максп+ Qгв.ср.п)*qсистп)*Кут= 0,5/100 ((8+1)*50+(14+2)*35)*1	2,55*10-8
В9	Количество обратной сетевой воды	Gсет.обр	т/ч	Gсет-Gут= 1,1-2,55*10-8	1,099
В10	Количество работающих водогрейных котлов	Nвкр	Шт.	Qт/Qкном= 3,31/11,63	0,28=1
В11	Процент загрузки работающих водогрейных котлов	Квзагр	%	(Qт/ (Nк.р.в* Qкном)*100= (3,31/1*11,63)*100	28,5
В12	Количество воды, пропускаемой через один водогрейный котел	Gвк	т/ч	Qт*103/(t1 - t2)*Nкрв)= 3,31*103/(90-49,2)*1	81,13
В13	Количество воды, пропус-каемой через работающие водогрейные котлы	GвкУ	т/ч	Nвкр* Gвк= 1*81,13	81,13
В14	Температура сетевой воды на выходе из водогрейных котлов	tвк1	оС	tвк2+(Qт*103)/GвкУ= 70+(3,31*103)/81,13	42
В15	Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами	t3	оС	(t2*Gсетобр+Т* Gут)/Gсет= (49,2*1,099+70*2,55*10-8)/1,1	49,15

2.2 Паровая часть

№ п\п	Наименование расчетной величины	Обозн.	Ед. изм.	Расчетная формула	Значение
П1	Часовой отпуск пара производственным потребителям	Dпотр	т/ч	Dтехн+Dгв	10
П2	Расход пара на деаэратор подпиточной воды	D'q	т/ч	Gут((0,98)2Т-0,98Т3)/(i2-Т3)* 098)+(1-0,982) Т/ (i2-Т3)*0,98)= 2,55*10-8((0,98)2*70-0,98*25)/(2758,3-25)*0,98)+(1-0,982) 104/(2758,3-25)*0,98)	4,45*10-10
П3	Расход пара на подогреватели горячего водоснабжения (летний режим)	Dлетб	т/ч	Gсетлет*(t1изл-t3изл)/(i2-tкб) * 0,98)= 1,1*(70-48,750/(2758,3-80)*0,98)	8,91*10-3
П4	Количество конденсата от подогревателя горячего водоснабжения	Gлетб	т/ч	Dблет	8,91*10-3
П5	Выпар из деаэратора подпиточной воды	D'вып	т/ч	dвып*Gут= 0,002*2,55*10-8	5,1*10-11
П6	Расход умягчённой воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды	G'хво	т/ч	Gут+ Dвып - Dq= 2,55*10-8+5,1*10-11-4,45*10-10	2,6*10-8
П7	Температура умягчённой воды за охладителем деаэрированной воды	Т'4	оС	Т3+(Gут/ Gхво)* *(Т-Т) 0,98= 25+(2,55*10-8/2,6*10-8)*(104-70)*0,98	57,7
П8	Температура умягчённой воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды	Т'5	оС	Т4+(Dвып/Gхво)* *(i4-i5) 0,98= 57,7+(5,1*10-11/2,6*10-8)*(2684,5-437,4) 0,98	62
П9	Расход сырой воды, соответствующий расходу G'хво	G'св	т/ч	Кхвосн* Gхво = 1,2*2,6*10-8	3,12*10-8
П10	Расход пара для подогрева сырой воды в количестве G'св	D'с	т/ч	Gсв(Т3-Т1)/((i2-i6)* *0,98)= 3,12*10-8(25-5)/((2758,3-667,59) 0,98)	3,05*10-10
П11	Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пра на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учёта внутри котельных потерь	D	т/ч	Dпотр+ Dq+ Dс+ +Dблет+Dмаз= 10+4,45*10-10+3,05*10-10+8,91*10-3	10
П12	Внутри котельные потери пара	Dпот	т/ч	Кпот*D= 0,02*10	0,2
П13	Количество продувочной воды, поступающей в сепаратор непрерывной продувки	Gпр	т/ч	(n/100)*D= (5/100)*10	0,5
П14	Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки	Dпр	т/ч	0,148 Gпр; Gпр(i70,98-1)/ (i3-i8)= 0,5 (826*0,98-1)/(2700,5-481)	0,18
П15	Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки	G'пр		Gпр - Dпр= 0,5-0,18	0,32
П16	Количество воды на питание котлов (на выходе из деаэратора питательной воды)	Gпит	т/ч	(D+ Gпр)= 10+0,5	10,5
П17	Выпар из деаэратора питательной воды	Dвып	т/ч	dвып* Gпит= 0,002*10,5	0,021
П18	Количество умягчённой воды, поступающей в деаэратор питательной воды	Gхво	т/ч	(Dпотр-Gпотр)+ +Dпот+ Dвып+ +Dq+Dмаз= 10-6+0,2+0,021+4,45*10-10	4,221
П19	Количество сырой воды, соответствующее расходу Gсв	Gсв	т/ч	Кхвосн* Gхво= 1,2*4,221	5,06
П20	Общее количество воды, поступающей на ХВО	GсвУ	т/ч	Gсв+ Gсв 3,12*10-8+4,221	4,22
П21	Расход пара для подогрева сырой воды в количестве Gсв	Dс	т/ч	Gсв(Т3-Т1)/((i2-i6) 0,98)= 5,06 (25-5)/((2758,3-667,59) 0,98)	0,05
П22	Общий расход пара для подогрева сырой воды	DсУ	т/ч	Dс+ Dс= 3,05*10-10+0,05	0,05
П23	Количество конденсата от подогревателя сырой воды, поступающего в деаэратор питательной воды	GсУ	т/ч	Dс	0,05
П24	Количество конденсата от подогревателя сетевой воды (летний режим) и с производства	Gк	т/ч	Gблет+Gпотр= 8,91*10-3+6	6
П25	Суммарный вес потоков, поступающих в деаэратор питательной воды. (Кроме греющего пара)	GУ	т/ч	Gк+ Gхво+ Gс+ Dпр - Dвып= 6+4,221+0,05+0,18-0,021	10,43
П26	Температура умягченной воды, на выходе из охладителя продувочной воды	Т4	оС	Т3+(Gпр/ Gхво) (i8-tпр) 0,98= 25+(0,32/4,221) (481-40) 0,98	57,8
П27	Температура умягченной воды, поступающей в деаэратор питательной воды из охладителя выпара	Т5	оС	Т4+(Dвып/ Gхво) (i4-i5) 0,98= 57,8+(0,021/4,221) (2684,5-437,4) 0,98	68,8
П28	Средневзвешенная температура потоков, поступающих в деаэратор питательной воды. (Кроме греющего пара)	tср вз	оС	(Gпот/ G) tкп+ (Gблет/ G) tкб+ (Gс/ G) i6+ (Gхво/ G) Т5+ (Dпр/ G) i3- (Dвып/ G) i4= (0,012/10,43) 80+(8,91*10-3/10,43) 80+(0,05/10,43) 667,59+(4,221/10,43) 68,8+(0,18/10,43) 2700,5 - (0,021/10,43) 2684,5	73,2
П29	Расход пара на деаэрацию питательной воды	Dq	т/ч	G((Т-tсрвз* 0,98)/(i20,98-Т))= 10,43 ((104-73,2*0,98)/(2758,3*0,98-104))	0,13
П30	Расход пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов	-	т/ч	Dq+ Dс= 0,13+0,05	0,18
П31	Паровая нагрузка на котельную без учёта внутри котельных потерь	D'	т/ч	D+ (Dq+ Dс)= 10+0,13+0,05	10,18
П32	Внутри котельные потери пара	Dпот	т/ч	D*(Кпот/(1-Кпот))= 10,18 (0,02/(1-0,02))	0,21
П33	Суммарная паровая нагрузка на котельную	Dсумм	т/ч	D+Dпот= 10,18+0,21	10,39
П34	Количество работающих паровых котлов	Nпк.раб	Шт.	Dсумм/ Dкотла= 10,39/4	2,6=3
П35	Процент загрузки работающих паровых котлов	Кзагр	%	(Dсум/(Dкпном* Nк.раб.п) 100= 10,39/(4*3) 100	86,6

Котлы паровые: Е - 2,5-1,4; Е-4-1,4Р; Е - 6,5-1,4Р; Е-10-1,4Р; Е-25-1,4Р.

(КЕ - 2,5-1,4Р; КЕ-4-1,4Р; КЕ - 6,5-1,4Р; КЕ-10-1,4Р; КЕ-25-1,4Р;

3. Расчет схемы водоподготовки

Исходными данными для проектирования водоподготовки являются:

- паровой баланс котельной, позволяющий выявить максимальные потери пара и конденсата, составляется по результатам расчета тепловой схемы котельной.

- анализ исходной воды. Исходная вода должна быть питьевого качества.

- требования к качеству питательной и подпиточной воды.

Выбор схемы водоподготовительной установки производится по трем основным показателям:

3.1 Продувка котлов по сухому остатку

котел водоподготовка теплогенерирующий установка

=9,6

Рп - размер продувки по сухому остатку в% паропроизводительности котла;

б_ов - доля обработанной воды в питательной

==0,4

S_ов - сухой остаток обработанной воды (мг/л)

=1532,76

S_кв - сухой остаток котловой воды для принятого в проекте типа котла (принимается по паспортным данным котла или эксплуатационным данным)

В проекте S_кв принимается 3000 - 10000 мг/л.

Расчетная величина продувки не должна превышать:

- для котлов с рабочим давлением 1.4 МПа - 10%

- для котлов с давлением до 4 МПа - 5%.

3.2 Относительная щелочность котловой воды

Основными критериями выбора схем обработки воды для паровых котлов являются: величина продувки котлов, содержание углекислоты в паре, относительная щелочность котловой воды.

Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности обработанной воды и определяется по формуле:

Щ_от ^кв=Щ_от ^ов=(40*Щ_ов*100)/S_ов=40*2,6*100/1532,76=6,78, %

40-эквивалент NaOH

Щ_ов - щелочность обработанной воды, которая принимается при Na-катионировании равной щелочности исходной воды (HCO₃)

Щ_ов=2,6 мг экв/л

По правилам Госгортехнадзора относительная щелочность котловой воды для паровых котлов не должна превышать 20%.

3.3 Концентрация углекислоты в паре

определяется по формуле:

CO₂=22Щ_ов*_ов(₁+)=22*2,6*0,4*(0,4+0,7)=25,2, мг/кг

₁-доля разложения NaHCO₃ в котле, равная 0,4

-доля разложения Na₂CO₃ в котле, равная 0,7

Содержание углекислоты не должно превышать 100 мг/кг при централизованном потреблении пара.

Если все три показателя получены в пределах допустимого, принимается схема двухступенчатого Na-катионирования.

Нормы качества подпиточной воды для теплоснабжения принимаются по данным СНиП и соответствуют:

раствор. О₂=0,05-0,1 мг/л РН=7-8,5

Ж_к=1,5-0,7 мг экв/л

содержание взвешенных веществ-5 мг/л

свободная углекислота отсутствует.

4. Определение производительности водоподготовки

4.1 Расчет Na-катионитных фильтров второй ступени

Производительность водоподготовительной установки Q выбирается из расчетов тепловой схемы котельной и слагается из следующих расходов химочищенной воды:

1. Максимальный расход воды на восполнение потерь пара и конденсата.

2. Расход химочищенной воды на подпитку тепловых сетей.

3. Расход химочищенной воды, связанный с продувкой котлов.

Химический состав воды

№ п\п	Наименование	Обозначение	Единицы измерения
			Мг-экв/л	Мг/л
1	Сухой остаток	Sи.в.	-	819
2	Жесткость общая	Но	7,6	-
3	Жесткость карбонатная	Нк	2,6	-
4	Катионы: кальций	Са2+	4,0	80
5	магний	Mg2+	3,6	44
6	натрий	Na+	6,1	140
7	Сумма катионов	УКат	13,7	-
8	Анионы: хлориды	Cl-	5,5	194
9	сульфаты	SO42-	5,6	268
10	бикарбонаты	HCO3-	2,6	159
11	Сумма анионов	УАн	13,7
12	рН = 7

Расчет оборудования начинается с «хвоста», т.е. с Na-катионитных фильтров второй ступени, чтобы учесть расход воды на собственные нужды водоподготовки.

В практике принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй ступеней.

Расчет Na-катионитного фильтра начинает с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования, которая определяется из уравнения:

номинальная скорость фильтрации

=0,40,7/(2*1,72)=0,19

максимальная скорость фильтрации

=0,7/(1,72*1)

Нормальная и максимальная скорости фильтрования принимаются в зависимости; от жесткости умягчаемой воды:

Жесткость воды (Жо)	Wн (м/ч)	Wм (м/ч)
1 ступень
До 5 мг-экв/л	25	35
До 10 мг-экв/л	15	25
До 15 мг-экв/л	10	20
2 ступень
	40	50

Q_Na - производительность Nа-катионитных фильтров, м^З/ч

(определяется по расчету тепловой схемы)

f_Na - площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м². Принимается в зависимости от диаметра фильтров:

D 700 мм - 0.39 м²

D 1000 мм - 0.76 м²

D 1500 мм - 1.72 м²

D 2000 мм - 3.10 м²

a - количество работающих фильтров, принимается не менее двух.

Устанавливается фильтров первой ступени, а+1, где 1-резервный:

а-1-количество работающих фильтров при регенерации одного из них.

Количество солей жесткости, г-экв/сут, подлежащих удалению определяется по формуле:

А=24·Ж_О·Q_Na, =24*0,1*0,7=1,68

где Ж_О - общая жесткость воды, поступающей на фильтр мг-экв/л.

На Na-катионитные фильтры второй ступени обычно поступает вода с остаточной жесткостью до 0.1 мг-экв/л после фильтров первой ступени.

Число регенераций фильтра второй ступени в сутки (n) определяется по формуле:

==0,0013

где, Н_сл - высота слоя катионита, (1,5 - 2 м);

а - число работающих фильтров;

Е_р^Na - рабочая обменная способность катионита в г-экв/м^З принимается равной 250-300.

Межрегенерационный период работы фильтра определяется по формуле:

=24/0,02-2,5=1197,5

n_II - количество регенераций каждого фильтра в сутки.

t_per^Na - время регенерации фильтра в минутах, определяется по формуле:

t_per^Na = t_взр + t_pp + t_oт=30+29,1+90=149,1

t_взр - время взрыхляющей промывки фильтров принимается при нормальной скорости для II и I ст. - 30 мин., при мах скорости 15 мин;

t_pp - время пропуска регенерационного раствора через фильтр в минутах определяется по формуле:

t_pp = (Q_pp · 60)/(W_рр · f_Na)=(2,5*60)/(3*1,72)=29,1

где, Q_pp - количество регенерационного раствора в м³.

Определяется по формуле:

Q_pp = (Q_c^Na · 100)/(1000 · с_рр · в)=(129*100)/(1000*5*1,04)=2,5

Q_c^Na - расход 100% раствора соли на одну регенерацию Na-катионитного фильтра второй ступени. Определяется по формуле:

=(250*1,72*1,5*200)/1000=129

q_c - удельный расход соли на регенерацию, принимается в зависимости от жесткости умягчаемой воды и требуемой жесткости фильтрата (принимаем 200-300 г./г-экв);

W_pp - скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч для фильтров второй ступени-3-5 м/ч, первой ступени-3-4 м/ч.

=(15,48*60)/(6*1,72)=90

Q_от = q_от · f_Na · H_сл=6*1,72*1,5=15,48

q_от - удельный расход воды на отмывку катионита, м^З/м^З принимается для фильтров II ст. - 6 м^З/м^З:

I ст - 4 м^З/м^З;

W - скорость отмывки принимается для II и I ст. 6-8 м/ч.

Расход технической соли в сутки определяется по формуле:

=(129*0,02*2*100)/93=5,5 (кг/сут)

93 - содержание NaCI в технической соли в%. Расход технической соли в месяц

=5,5*30=166,5 (кг/месяц)

Расход воды на регенерацию Na-катионитного фильтра второй

ступени слагается из:

а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра:

=(3*1,72*60*30)/1000=9,3 (м³)

i - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров л/(с·м²) принимается равным 3-4 л/(с·м²):

б) расход воды на приготовление регенерационного раствора соли

=129*100/(1000*8*1,04)=1,6 (м³)

b - концентрация регенерационного раствора, %. Принимается для II ступени - 8-10%, для I ступени - 5-8%.

с_рр - плотность регенерационного раствора, т/м^З примерно - 1,04;

в) расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации

=6*1,72*1,5=15,48 (м³)

q_отм - удельный расход воды на отмывку катионита м^З/м^З принимается для фильтров I ступени - 4, II ступени - 6.

Расход воды на 1 регенерацию Na-катионитного фильтра второй ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления

Q_СН^II = Q_взр^II + О_рег^II + (Q_отм^II - О_взр^II) =9,3+1,6+15,48-9,3=17,08 (м^З/реген.)

Расход воды в сутки зависит от количества регенераций фильтра и определяется по формуле:

Q_сн^сут = Q_сн^II · n_II=0,02*17,08=0,34

4.2 Расчет Na-катионитных фильтров первой ступени.

Принимаются фильтры по конструкции и габаритам аналогичные фильтрам второй ступени.

Количество солей жесткости, подлежащих удалению, определяется из уравнения:

=(7,6-0,1)*24*10,5=1890 (г-экв/л)

Ж_о - жесткость воды, поступающей на ХВО;

Ж_ост = 0,1 мг-экв/л - остаточная жесткость после первой ступени Na-катионирования.

Q_У^Na - суммарная производительность ХВО.

Число регенерации всех Na-катионитных фильтров первой ступени определяется из уравнения:

=1890/(1,72*2*233)=2,36 (рег/сутки)

где: Н_сл - высота слоя катионита (2 метра);

=0,74*0,67*500-0,5*4*7,5=233 (г-экв/м³)

б_э = 0,74 - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию (q_с = 150 г./г-экв);

в_Na - коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по Са и Mg за счет частичного задержания катионов Na, принимается равным 0,67;

0,5 - доля умягчения отмывочной воды;

E_n - полная отменная способность катионита, г-экв/м^З; принимается по заводским данным (для сульфоугля = 500-550 г.-экв/м^З;)

q_ОТ - удельный расход воды на отмывку катионита, (м^З/м^З), для фильтров первой ступени равен 4 м^З/м^З.

Число регенераций каждого фильтра в сутки n_I определяется по формуле:

=1890/(1,72*2*233*2)=1,18

число которых (n_I) должно быть не более трех.

Межрегенерационный период

=(24/1,18) - 2,5=17,8

Расход 100% раствора соли на одну регенерацию фильтра первой ступени:

(250*1,72*2*150)/1000=129

q_c - удельный расход соли, г/г-экв. Принимается в зависимости от жесткости обрабатываемой воды (150 г./г-экв)

E_p^Na - принимается 250-300 (г-экв/м³)

Расход технической соли в сутки определяется из уравнения:

=(129*1,18*2*100)/93=327,4 (кг)

Расход технической соли на регенерацию Na-катионитных фильтров первой ступени в месяц:

Q_TC^МЕС = Q_TC^CYT · 30 =327,4*30=9822 (кг/месяц)

Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра первой ступени равен

Q_взр1 = Q_взр2

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли

=327,4*100/(1000*7*1,04)=4,5

b_p-концентрация регенерационного раствора, принимаем = 7%;

с_рр-плотность регенерационного раствора т/м³ принимается 1,04

Расход воды на отмывку катионита

Q^I_отм = Q^II_отм=15,48

Расход воды на одну регенерацию Na-катионитного фильтра первой ступени с учетом использования отмывочных вод будет равен:

Q_СН^I = Q_взр^I + Q_рег^I + (Q_отм^I - Q_взр^I)= 9,3+4,5+15,48-9,3=20 (м^З/реген.)

Расход воды на регенерации Na-катионитных фильтров в сутки определяется по формуле:

Q_cн^сут = Q_cн^I · n_I =20*1,18=23,6 (м/сутки)

Среднечасовой расход воды на собственные нужды Na-катионитных фильтров 1 и 2 ступеней равен:

=0,12 (м³/час).

5. Выбор оборудования

Насосы исходной воды должны обеспечить максимальный расход химочищенной воды на питание паровых котлов, подпитку тепловых сетей и расход воды на собственные нужды котельной Q_Na+Q_отм =15,48+10,5=25,98 м³/ч

Напор насосов исходной воды складывается из преодоления сопротивлений по движению потоков, но не менее 15 м. в. ст.

Подогреватели исходной воды - из расчета тепловой схемы

Мерник раствора соли для фильтров второй и первой ступеней:

V_м=Vобъему 26% раствора соли на одну регенерацию фильтра*1,3, м³

1,3 - коэффициент запаса емкости

V₂₆=(Q_cI^Na+Q_cII^Na*100)/(1000*1,2*26)=(129+129*100)/(100*1,2*26)=4,176 м³

V_м=4,176*1,3=5,43

1,2 - удельный вес насыщенного раствора соли при t=20 град.

Резервуар мокрого хранения соли.

Расход технической соли на регенерацию фильтров 1 и 2 ступеней в месяц:

Q_c=Q_cI^мес+Q_cII^мес= 9820,6+166,5=9987,1 т/мес

Емкость резервуара для хранения соли при ее доставке автотранспортом принимается равной 10 суточному запасу с коэффициентом=1,5 (запас емкости).

Бак промывочной воды.

Для взрыхляющей промывки фильтров 1 и 2 ступеней устанавливается промывочный бак емкостью:

V_б=1,3*Q_взр=1,3*9,3=12,09 м³

1,3 - коэффициент запаса емкости

Насос промывочной воды.

Производительность насоса принимается равной Q_взр=9,3 м³ /ч.

Время взрыхления 15 минут.

К8/20 (2к-20/18,2к-9)

6. Выбор оборудования тягодутьевого тракта

Характеристика топлива

Вид топлива - уголь(Истинский)

Расчёт тягодутьевого тракта

Для обеспечения нормальной работы котлоагрегата необходимо для горения топлива непрерывно подавать в топку воздух и удалять из котлоагрегата в атмосферу продукты сгорания. Такие условия обеспечиваются тягодутьевыми устройствами - дымососом и дутьевым вентилятором. Часовая производительность дымососа (с запасом 10%) определяется по формуле:

Для водогрейного котла:

V_дым=(1,1*В*V_г*(t_г+273))/273=(1,1*6021,54*(197,5+273)*6,08)/273=69406,6 м ³/ч

Для парового:

V_дым=(1,1*14,689*6,08*(197,5+273))/273=169,3

В-количество сжигаемого котлом топлива, кг/ч

В=(Q*10⁶)/(1,16*Q_н^р*_ка)=11,63*10⁶ /(1,16*18,5*90)=1,167 кг/ч

Q - теплопроизводительность котлоагрегата, МВт. Определяется для каждого типа котлов.

_ка - кпд котла=90%

t_г - температура газов перед дымососом, С. Для водогрейных котлов +230 С, для паровых +165 С.

t_г=(230+165)/2=197,5

V_г - объем дымовых газов, выделяющихся при сжигании 1 кг топлива, нм³/кг

V_г=V_сг+V_H2O=5,497+0,58=6,08 нм³/кг

V_сг - полный объем сухих газов, нм³/кг

V_сг=V_сг⁰+(_т-1)*V⁰=4,765+(1,15-1)*4,88=5,494 нм³/кг

_т - коэффициент избытка воздуха в топке, принимается в зависимости от вида топлива. Для жидкого топлива=1,15

V_сг⁰ - теоретический объем сухих газов, нм³/кг

V_сг⁰=0,0187*(С^р+0,375*S^р)+0,79*V⁰=0,0187 (47,7+0,375*2,6)+0,79*4,88=4,765 нм³/кг

V⁰ - теоретически необходимое количество воздуха для горения 1 кг топлива, нм³/кг

V⁰=0,0889*(С^р+0,375*S^р)+0,265*Н^р-0,0333*О^р=0,0889*(47,7+0,375*2,6)+0,265*3,2-0,0333*8,8=4,88 нм³/кг

V_H2O - действительный объем водяных паров, нм³/кг

V_H2O=0,111*Н^р+0,0124*W^р+0,016*V⁰+0,016*(_т-1)*V⁰= 0,111*3,2+0,0124*11+0,016*4,88+0,016*0,15*4,88=0,58 нм³/кг

В_пар=(D*(i₁-i_пв))/(Q_н^р*_ка)=(10,39*(2791,4-437,4))/(18,5*90)=14,689 кг/ч

i₁=энтальпия пара, на выходе из котла,

i_пв=энтальпия питательной воды.

Производительность вентилятора определяется по формуле:

Для водогрейного котла:

V_вент=(1,1*_т*V⁰*В*(t_в+273))/273=(1,1*1,15*4,88*6021,54*(197,5+273))/273=39895,4 м³/ч

Для парового:

V_вент=1,1*4,88*1,15*14,689*(197,5+273)/(273)=156,3

t_в - температура подаваемого воздуха С, не ниже 20С.

Площадь выходного сечения дымовой трубы определяется по формуле:

Для водогрейного:

F=(В*V_г*(t_ух+273))/(3600*273*w)=6021,54*6,08*(197,5+273)/(3600*273*4)=4,38 м²

Для парового:

F=14,69*6,08*(197,5+273)/(3600*273*4)=0,0107

В - максимальный расход топлива, сжигаемого в котельной, кг/ч

В= В_пар+ В_вод =14,689+6021,54=6036,229 кг/ч=1,68 кг/с

w - скорость газов во входном сечении трубы, 4 -10 м/с.

Для водогрейного:

d=((4*F)/)^1/2=((4*4,38)/3,14) ^Ѕ=2,36 м;

Для парового:

d=((4*0,0107)/3,14)^1/2=0,0117 м

7. Исходные данные для расчетов выбросов в атмосферу

1. Количество золы и несгораемого топлива при сжигании твердого и жидкого топлива равно:

М_з=10*(А^р+q⁴)*_ун*В (1-)=10*(28+1)*0,2*1,68*(1-0,9)=9,744 г./с

А^р - зольность топлива на рабочую массу, %,

q⁴ - потеря теплоты от механического недожога, 1%

_ун - доля твердых частиц, уносимых из топки с дымовыми газами (принимается в зависимости от типа топки. Для слоевых топок 0,2-0,25)

В-расход топлива, кг/с

- степень улавливания твердых частиц в золоуловителях, равная 0,9.

2. Количество окислов серы SO₂ и SO₃ в перерасчете на SO₂ при сжигании твердого и жидкого топлива равно:

М_SO2=20*S^р*В*(1-_SO2)*(1-_SO2)=20*2,6*1,68*(1-0,1)*(1-0)=78,624 г./с

S^р - содержание серы в топливе на рабочую массу, %, равное 2,05

_SO2 - доля окислов серы, связанных летучей золой в котле, принимается для углей - 0,1

_SO2 - доля окислов серы, улавливаемых в сухих золоуловителях, практически равная 0.

3. Количество окиси углерода, выбрасываемого в атмосферу при сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива:

М_co=С_н*В*Y_н*(1-q⁴/100)=25,7*1,68*1*(1-1/100)=42,74 г./с

С_н - коэффициент, характеризующий выход окиси углерода, г/кг, принимается при сжигании каменного угля - 25,7

Y_н - поправочный коэффициент, учитывающий влияние режима горения на выход окиси углерода при нормальной э...