3.9.7. Обескислороживание воды при помощи сталестружечных фильтров

Преимущество сталестружечных фильтров перед вакуум-деаэрацией состоит в том, что у первых нет разрыва струи водопроводной воды (вследствие чего полностью используется давление водопровода). Сталестружечные фильтры отличаются большой компактностью и простотой обслуживания. Принцип действия сталестружечных фильтров состоит в том, что деаэрируемая вода пропускается через резервуар, наполненный стальной стружкой, которая, окисляясь, поглощает из воды значительную часть растворенного в ней кислорода, а затем пропускается через второй фильтр, заполненный кварцевым песком или мраморной крошкой. Назначение второго фильтра - отфильтровать обескислороженную воду. Схема установки сталестружечных фильтров приведена на рис.3.46 [1].

Рис. 3.46. Схема установки сталестружечных фильтров:

1 – стружечный фильтр; 2 – механический фильтр

Фильтры устанавливают на трубопроводах горячей воды при температуре ее не менее 55-60 °С.

Количество и основные размеры фильтров определяют исходя из расхода воды и продолжительности ее контакта со стружкой. Эта продолжительность составляет 0,5 ч.

Чтобы уменьшить диаметр фильтра, можно устанавливать вместо одного два последовательно включенных сталестружечных фильтра. При принятом времени контакта воды со стружкой и высоте фильтра 2-2,5 м скорость движения воды будет 4-5 м/ч, а при последовательном включении двух фильтров при той же высоте - 8-10 м/ч.

3.9.8. Химическая деаэрация

Химические методы удаления из воды растворенных газов заключаются в связывании их в новые химические соединения.

Дегазация воды химическим способом осуществляется путем введения в нагретую (до 80 °С) питатель­ную воду раствора сульфита натрия - Na₂SO₃. Этот способ по сравнению с термической дегазацией более дорогой и поэтому не получил широкого распространения.

3.10. Вспомогательное оборудование автономных котельных

3.10.1. Горелки

Горелочные устройства должны обеспечивать оптимальные условия для правильного смешения топлива с воздухом, горения смеси и передачи теплоты от факела к тепловоспринимающим поверхностям нагрева. К ним предъявляются следующие основные требования:

- длина горящего факела не должна превышать значения, определяемого размерами топочной камеры;

- значения коэффициента избытка воздуха должны выбираться такими, чтобы обеспечивалась минимальная потеря теплоты от химической неполноты сгорания, и при этом содержание токсичных и коррозионно-активных соединений в топочных газах не превышало предельно допустимых значений;

- температурные и скоростные поля в различных сечениях топки должны быть максимально выровнены с тем, чтобы не было локальных перегревов экранных поверхностей нагрева, вызываемых постоянным омыванием факелом отдельных экранных труб котла или чрезмерным приближением факела к экрану.

На жаротрубных котлах российского, а тем более западного производства (работающих «под наддувом»), в основном используются дутьевые горелки ведущих европейских производителей: «Вайсхаупт» (WEISHAUPT), «Зааке» (ZAAKE), «Гирш» (GIRSH) – Германия; «Элко» (ELKO) – Швейцария; «Чиб-Унигаз» (CHIB-UNIGAZ) (Ломбарджини) – Италия; «Ойлон» (OILON) – Финляндия [17].

На водотрубных котлах используются российские горелки типа «ГБЛ» - Старорусприбор, «ГГБ» - Гомельский завод газовой аппаратуры, «ГМГ» и «ГМП» - Мытищинский завод. В настоящее время западные компании «Вайсхаупт», «Зааке», «Ойлон», заинтересованные в российском рынке, наладили выпуск своих модифицированных горелок, подходящих под российские водотрубные котлы.

Типы горелок условно можно разделить по следующим основным признакам.

По типу сжигаемого топлива:

• газовые горелки, которые, в свою очередь, делятся на «надувные – с принудительной подачей воздуха»; длиннофакельные или короткофакельные; на инжекционные и подовые горелки;

• комбинированные горелки (сжигание природного газа или легкого моторного топлива);

• жидкотопливные горелки (сжигание мазута или солярки);

• двухгазовые горелки (сжигание природного газа и СУГ).

По способу регулирования мощности (подачи топлива):

• одно-, двухступенчатое регулирование;

• модулирующие (многоступенчатое) плавное регулирова- ние.

По характеру выбросов вредных веществ (в первую очередь СО и NO_x):

• стандартный размер выбросов (СО 100-120 мг/м³ и NO_x 120-200 мг/м³);

• с пониженным содержанием выбросов вредных веществ (СО 60-80 мг/м³ и NO_x 80-120 мг/м³).

Технические характеристики и данные фирм-производителей указаны в табл. 3.24 [17].

При выборе горелочных устройств необходимо учитывать следующее:

- тип сжигаемого топлива. Как уже отмечалось выше, горелки могут быть «чисто газовые», «чисто жидкотопливные» и «комбинированные»;

- геометрию топочной камеры, от которой зависит длина и диаметр факела горелки;

- разрешенное давление газового топлива для данного типа котельной.

Необходимо помнить, что:

1) для крышных котельных или пристраиваемых (встраиваемых) в жилые зда­ния разрешенное давление газа - до 0,005 МПа (50 мбар). (см. СНиП 11-35-76 с изм., и СНиП 42-101-2002);

2) для таких же котельных, но предназначенных для обеспечения админис­тративных зданий, разрешенное давление газа - до 0,3 МПа (3000 мбар) (см. СНиП 11-35-76 с изм., и СНиП 42-101 -2002).

При определении максимально разрешенного давления на вводе в ко­тельную необходимо помнить, что в случае установки редуцирования газа перед котельной предохранительный запорный клапан (ПЗК) и сбросной клапан (ПСК) имеют определенные пределы настройки. ПЗК ± 10 %, ПСК +15 %. Из этого следует, что для жилого дома максимальное давление после устройства редуцирования на вводе в котельную должно быть выше 500 х 0,85 = 425 мм вод. ст.;

- тип котла. Каждая фирма-изготовитель котлов рекомендует опреде­ленный тип и производителя горелочных устройств.

Таблица 3.24

Технические характеристики горелочных устройств

№ п/п	Изготовитель, поставщик	Тип горелки	Диапазон мощности горелки, кВт	Вид топлива	Давление на входе, мбар	Соединение Dу, мм
1	2	3	4	5	6	7
1	«OILON», Финляндия	КР-46	350-1420	дизельное	20-200	15
2		GР-46Н	300-1050	газ	20-360	40-50
3		GКР-46Н	300-1050/-	газ/диз	20-360	40-50
4		КР-80Н	350-1420	дизельное	20-360	15
5		КР-90Н	350-1540	дизельное	20-360	15
6		GР-50Н	200-800	газ	20-360	40-50
7		GР-80Н	350-1000	газ	20-360	40-50
8		GР-90Н	350-1500	газ	20-360	40-50
9		GКР-80Н	350-1000/-	газ/диз	20-360	40-50/-
10		GКР-90Н	350-1500/-	газ/диз	20-360	40-50/-
11		КР-130Н/Т	355-1610	дизельное	20-360	15
12		КР-150М	660-2850	дизельное	20-360	15
13		RP-130Н	500-1245	мазут	20-360	15
14		RP-150М	680-2700	мазут	20-360	15
15		GР-130Н	390-1500	газ	20-100	50
16		GР-150Т/М	450-2700	газ	20-100	80
17		GКР-130Н	390-1500	газ/диз	20-100	50/15
18		GКР-150М/ST	660-2700	газ/диз	20-100	80/15
19		GRР-130Н	500-1245/-	газ/маз	20-100	50/-
20		GRР-150М/ ST	680-2700/-	газ/маз	20-100	80/-
21		КР-200М	770-2200	дизельное	20-100	25-15
22		КР-700 М II	2000-9700	дизельное	20-100	25-15
23		RP-200М	790-2200	мазут	20-100	25-15
24		RP-700 М II	1900-9500	мазут	20-100	25-15
25		GР-200М	650-2200	газ	20-150	50
26		GР-700 М II	2000-9500	газ	20-150	80
27		GКР-200М	770-2200/-	газ/диз	20-150	50/25-15
28		GКР-200 М II	2100-9500/-	газ/диз	20-150	125/25-15
29		GRР-200М	790-2000/-	газ/маз	20-150	50/25-15
30		GRР-700 М II	1900-9500/-	газ/маз	20-150	125/25-15
Продолжение таблицы 3.24
1	2	3	4	5	6		7
	«ELCO», Германия/ Франция	TECTRON
31		Е4./E5./E6./E7… L/L-Z/L-3/L-Z3	140-2400	дизель
32		Е4./E5./E6./E7… G/F-T/ZT/ET/ VT/VTD	100-2400	газ	20-300	3/4//-2//
		VECTRON
33		ЕК05…/06- L-Z/Z3	215-2150	дизель
34		ЕК05/06… G/F-ZV/ZVT/ET/ VTD	230-2100	газ	20-300	1//-DN65
35		ЕК05/06… GL-ZV/ZVT/ET/ VTD	230-2100	газ/диз	20-300	1//-DN65
		Моноблочные
36		ЕК3…-ЕК9… L/S-Z/ZA/RO/ ROA/ZOTA/ ROTA/E/EUF	170-11400	дизель мазут
37		ЕК3…-ЕК9… G-ZVA/ZUA/ RO/ROA/RU/ RUA/R/RU2/ E/EU/EU2	59-10910	газ	до 300	1 1/2//-DN150
38		ЕК3…-ЕК9… GL/S-R/ RO/E/ RU/EU/EUF	113-11500	газ/диз газ/мазут	до 300	1 1/2//-DN150
39		Е10…G-EU2/R/RU/E	920-14400	газ	до 300	DN100
40		Е10…GL-EUF/R/E/RU/ EU/S-R	2000-14900	газ/диз газ/мазут	до 300	DN100
		Двухблочные
41		EK-DUO2/3/4… G-R/E/RU-RU2/EU2	600-16000	газ	до 300	DN80- DN125
42		EK-DUO2/3/4… GL-R/E/EUF-GS-R	600-16000	газ/диз газ/мазут	до 300	DN80- DN125
43		RPD20.-100.L/S-/ E/HL/ ED/ED	1130-45000	дизель мазут
44		RPD20.-100. G-R/E-HL/ EU/RU	669-45000	газ	до 300	3//-8//
45		RPD20.-100. GL/S-R/RD/E/ED/ HL/EU/RDU	669-45000	газ/диз газ/мазут	до 300	3//-8//
Окончание таблицы 3.24
1	2	3	4	5	6		7
46	«WEISHAUPT», Германия	WG40N/1-A ZM-LN	55-550	газ	до 300	50
47		G7-1D LN	250-1550	газ	до 300	65
48		G11/1-D	900-4750	газ
49		GL1/1-E	60-335/ 10-28	газ/диз	до 300	20-65/8
50		GL9/1-D	500-3600/ 75-302	газ/диз	до 300	40-125/13
51		RGL3/1-E	90-630/ 16-53	газ/диз	до 300	20-80/8
52		RGL11/1-D	900-4750/ 95-400	газ/диз	до 300	40-15/25
53		Monarch L1Z-B	70-435	дизель	до 300	8
54		Monarch RL11	1550-5240	дизель	до 300	25
55		Monarch M1Z-A	90-345	мазут	до 300	13
56		Monarch RMS11	1575-5240	мазут	до 300	25
57	ОАО «Бийский котельный завод», г.Бийск	ГМ-2,5	2900	газ/мазут	250/2*104	-
58		ГМ-10	11630	газ/мазут	250/2*104	-
59		ГМП-16	18600	газ/мазут	-/2*104	-
60		ГМГ-5м	5820	газ/мазут	380/2*104	-
61	Борисоглебс-кий котельно-механический завод	ГБ-0,34	35-100	газ	2,5-9,5	-
62		ГБ-0,85	850	газ	5-20	50
63		ГБ-2,7	2700	газ	24-75	50
64		ГБ-0,8	800	дизель	1*100	8

Для жаротрубных котлов подбор горелок, независимо от фирм-производителей, почти не отличается и сводится к следующему:

1) мощность горелки должна быть выше мощности котла на величину, равную КПД котла с учетом коэффициента (f), зависящего от высоты установ­ки котельной над уровнем моря (Q_{горелки}=Q_котла /(КПД х f), это объясняется снижением содержания кислорода в воздухе. Допускается принимать для ко­тельных, располагаемых на высоте до 500 м от уровня моря, коэффициент f = 1. Для остальных отметок значение f условно можно принять равным 0,89 - от 500 до 1000 м, и 0,79-0,72 - от 1000 до 1500 м);

2) по полям характеристик горелок подбирают наиболее подходящую горелку по мощностному ряду с условием обеспечения как минимально допустимой, так и расчетной теплопроизводитель-

ности котла. Рабочая точка должна находиться в последней трети рабочего поля горелки. При этом определяют минимальное и максимальное допустимое давление топлива перед горелкой. При определе­нии допустимого давления учитывают аэродинамическое сопротивление котла и дымоотводящего тракта. При установке шумопоглащающих кожухов на горел­ку необходимо прибавлять дополнительное сопротивление, около 2 мбар.

Необходимо помнить, что теплотехнические характеристики котла и го­релки должны совпадать. Желательно запросить у поставщиков/изгото­вителей горелок и котлов протокол о возможной совместимости работы оборудования [17].

Рассмотрим пример подбора горелки немецкой фирмы «Weishaupt» [17].

Пример. Имеется крышная котельная для жилого дома с трехходовыми газовыми котлами «Viessmann». Максимальная мощность котла 975 кВт. Минимальная нагрузка 360 кВт. Котельная располагается в г. Новгороде. Установлена на отметке +26,40. Топливо - природный газ. Давление газа на вводе в котельную 42,5 мбар. По­теря давления газового тракта до последней по ходу газа горелки 15 мбар.

Подбор. Для подбора горелки нам необходима дополнительно следующая информация:

- КПД котла - по данным завода-изготовителя КПД котла = 94 %;

- сопротивление топочной камеры - по данным завода-изготовителя = 5,5 мбар;

- шумопоглащающий кожух устанавливается =2,0 мбар.

Определяем минимальную и максимальную теоретически необходимую мощность горелки с учетом КПД котельной:

1) 360 : 0,94 = 382 кВт;

2) 975 : 0,94 =1037 кВт.

Определяем теоретическое сопротивление в камере котла с учетом шумопоглащающего кожуха:

3)5,5 + 2,0 = 7,5 мбар.

По максимальной теоретически необходимой мощности горелки и значению теоретического сопротивления с помощью графика рабочих полей горелок выбранной фирмы-производителя (в данном примере выбираем горелку фирмы «Weishaupt») определяем рабочую точку (точка А). Эта точка должна попасть в последнюю треть зоны рабочего поля горелки. Для данного примера указанному условию удовлетворяет горелка типа G7/1-D (см. ниже).

Существующее в котельной давление газа перед горелкой с учетом потерь давления в газовом тракте будет 42,5 -15 = 27,5 мбар.

По табл.3.25 мощности выбранной горелки (дается фирмой производителем) определяем допустимое минимальное давле­ние перед горелкой и диаметр подводящего газопровода. Таблица составлена для газа с теплотворной способностью 37,26 МДж/м³. Поэтому для газа с другой теплотворной способностью необходимо величины, взятые из таблицы, умножить на поправочный коэффициент.

Тип горелки G7/1-D

Тип пламенной головы

G7/1a-213-110

Мощность, кВт, природный газ

300-1750

Мощность, кВт, сжиженный газ

300-1750

Пересчитываем теплотворную способность нашего топлива в МДж/м³ (на­пример, 8500 x 4187/ 1000000 = 35,6 МДж/м³).

Поправоч­ный увеличивающий коэффициент будет равен 37,26/35,6 = 1,05.

Для определения минимально допустимого давления газа перед горелкой необходимо к полученному по таблице минимальному давлению газа прибавить сопротивление камеры сгорания в мбар. Следует учесть, что полученное значение не должно превышать давление газа перед горелкой.

Таблица 3.25

Допустимое минимальное давление перед горелкой

Мощ- ность, кВт	Низкое давление подключения (давление перед запорным краном, Рmax=300 мбар)								Высокое давление подключения (давление перед двойным магнитным клапаном)
	Номинальный диаметр арматуры
	3/4//	1//	40	50	65	80	100	125	3/4//	1//	40	50	65	80	100	125
	Диаметр газового дросселя
	40	40	40	50	65	65	65	65	40	40	40	50	65	65	65	65
Природный газ с теплотворной способностью 37,26МДж/м3 (10,35 кВтч/м3)
800	256	77	30	18	12	9	8	-	134	26	13	11	7	6	5	5
900	-	96	37	22	13	10	9	9	-	32	16	13	9	7	6	6
1000	-	117	44	26	15	12	10	9	-	39	19	16	10	8	7	7
1100	-	141	52	30	17	13	11	10	-	46	22	19	11	9	8	7
1200	-	166	61	34	19	14	12	11	-	55	26	21	13	10	9	8
1400	-	224	81	44	24	17	14	12	-	73	34	28	16	12	10	9
1600	-	290	103	55	29	20	16	14	-	94	43	35	19	14	12	11
1750	-	-	122	62	33	22	17	15	-	111	50	40	22	16	13	12

В нашем примере подходит горелка G7/1-D исполнением LN с диаметром газопровода на вводе в горелку 89 х 3,5 мм .

Минимально допустимое давление газа перед горелкой 13 х 1,05 + 7,5 = 21,15 мбар.

Данный принцип подбора справедлив для всех надувных горелок как россий­ских, так и западных производителей.

При определении минимально допустимого давления газа перед горел­кой необходимо учитывать сопротивление газового тракта от точки вво­да газа в котельную до последней по ходу газа горелки.