Учебное пособие 676

3. РАСЧЕТ ПИТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Питательная установка включаетдеаэраторы с питательнымибаками и насосы. Для деаэрации воды в паровых ТГУ преимущественно применяются деаэраторы атмосферного типа ДА, для водогрейных - вакуумные типа ДСВ. Деаэрационные установки комплектуются из деаэрационных устройств, совмещенных с питательными баками по расходу питательной воды (Gкон+ Gхов), и подбираются по дан-

ным заводов-изготовителей (табл. П.2).

Емкостьбака для ТГУ паропроизводительностьюдо 8,33 кг/с (30 т/ч) должна обеспечить запас воды по максимальному расходу на 40 мин, при паропроизводительности более 8,33 кг/с – на30мин.

По правилам в ТГУ с паровыми котлами должно устанавливаться не менее двух питательных насосов с независимым приводом:один с электроприводом, другой – с паровым. Допускается установка всех питательных насосов только с паровым приводом, если отработанный пар после насосов используется в схеме ТГУ. При наличии двух независимых источников питания ТГУ электроэнергией допускается установка питательных насосовтолько сэлектроприводом.

Насосы выбираются по каталогам (табл. П. 3) по параметрам производительности (подаче) и пару.

С достаточной степенью точности напор, который должны создавать питательные насосыдля паровых котлов Нп.н. , м.вод.ст., можно вычислить по формуле:

где К – коэффициент запаса (К=1,1 – для насосов с электроприводом, К=0,5 – для насосов с паровым приводом).

Мощность на валу питательного насоса вычисляется по формуле

где н =0,7 – к.п.д. насоса.

Электродвигатели к питательным насосам подбираются по каталогам [3, стр. 143 – 147].

10

4.РАСЧЕТИВЫБОРДИАМЕТРОВТРУБОПРОВОДОВ

Вобщем случае диаметры трубопроводовопределяются по соотношению

0,785 W

где Д – расход среды по трубопроводу, кг/с; ρ – плотность среды кг/м3; W – скорость, м/с.

Параметры Д,ρ,W принимаются в зависимости от назначения трубопровода по таблице.

По табл. П. 4 выбираются стандартные трубы, диаметры которых наиболее близко подходят к расчетным.

5. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТГУ

Аэродинамический расчет ТГУ выполняется для определения сопротивлений газовоздушного тракта котельной. По результатам этого расчета выбираются размеры дымовой трубы, типоразмеры дымососов, вентиляторов и электродвигателей к ним [2,9].

5.1. Газовый тракт

Прежде чем выполнять аэродинамический расчет газового тракта ТГУ необходимо составить аксонометрическую схему движения дымовых газов, начиная от выхода их из котла до дымовой трубы, с размещением всех элементов ТГУ.

11

Аэродинамическое сопротивление на пути прохождения дымовых газов в газоходах ТГУ складывается из местных сопротивлений hм, зависящих от изменения сечений газоходов и их поворотов, и из сопротивлений, возникающих вследствие трения hтр. Поэтому на аксонометрической схеме должны быть указаны все повороты, резкие изменения сечений газоходов и длины их прямых участков (L1,

L2,....Ln).

Сопротивления отдельных элементов ТГУ, зависящие от местных сопротив-

– коэффициент местного сопротивления принимается в зависимости от характера сопротивлений, конфигурации газохода и его конструкции. Значения его для наиболее часто встречающихся в котельной практике поворотах следующие: под углом 180° – 2, под углом 90° – 1, под углом 45° – 0,5.

Скоростьгазовв месте поворота определяется по формуле

где Вр – расход топлива, кг/с; Vг – объем дымовых газов, м3/кг; tг – темпе-

ратура газов в месте поворота, °С; F – площадь живого сечения, зависящая от угла поворота, м2.

Площадь живого сечения F, м2 определяется в зависимости от угла поворота по формулам:

для поворота на 90°

где F1 и F2 – начальное и конечное сечение поворота; для поворота на 180°

12

3

F , (5.5) 1 1 1

F1 F2 F3

где F1, F2 и F3 – начальное, среднее и конечное сечение.

Сопротивление элементов ТГУ, связанное с трением газов о стенки газоходов, определяется по формуле

где – коэффициент трения, принимается равным для металлических труб и каналов – 0,02, для кирпичных труб и каналов – 0,04; dэ – эквивалентный диаметр прямоугольных газоходов.

В соответствии с аксонометрической схемой полное аэродинамическое сопротивление ТГУвобщем случае можнопредставить в виде

где hк, hэк, hвп, hзол, hб, hш, hдт – аэродинамическое сопротивление котла, экономайзера, воздухоподогревателя, золоуловителя, боровов, шиберов, и дымовой трубы соответственно; hс – величина самотяги трубы.

Сопротивление определяютпри номинальной нагрузке ТГУ.

Согласно [2] газовое сопротивление серийно выпускаемых теплогенераторов следует принимать поданным заводов-изготовителей [3, стр. 241– 250].

Полноесопротивление чугунного экономайзера равно

где hэктр – сопротивление трения, определяемое по формуле

где Z2 – число рядов труб по ходу газов; Wэк – расчетная скорость газов в экономайзере; hэкм – потери напора на входе и выходе из экономайзера, принимаемые

30 Па; hэкобд – потери напора от установки паровых обдувочных устройств, определяемые умножением количества обдувочных аппаратов в экономайзере на

20 Па.

13

Сопротивление трубчатого воздухоподогревателя определяется с учетом номограммы [1, стр. 105].

Котельные, предназначенные для работы на твердом топливе, должны оборудоваться установкамидляочисткидымовых газовотзолы [2], вслучаях, когда

АрВр 5000,

где Ар – зольность рабочей массы топлива, %; Вр – расчетный часовой рас-

ход топлива котла, кг/ч.

Выбор типа золоуловителей производится в зависимости от объемного расходаочищаемыхгазов, требуемой степени очистки и компоновочных возможностей.

Необходимо предусматривать индивидуальные золоуловители к каждому теплогенератору. Их компоновку необходимо производить на всасывающей стороне дымососов, как правило, на открытых площадках.

Объемный расходдымовыхгазовравен

Рекомендации по выбору типа золоуловителей в зависимости от объемного расхода дымовых газов приведены в литературе [3, стр. 344 – 346]. Из таблиц [3] выписываютсязначенияаэродинамическихсопротивленийзолоуловителей hзол .

Сопротивление боровов hб складываются из местных сопротивлений hм , (см. формулу 5.1) и сопротивлений трения hтр (см. формулу 5.6). Учитывая значи-

тельные сечения и небольшую протяженность газоходов, ихсопротивления трения допускается подсчитывать исходя из ихдлины L. При этом принимается, что сопротивление газохода длиной 25 м равно 20 Па.

Сопротивление шибера hш , поставленного на пути продуктов сгорания, можно принять равным 5÷15 Пa.

Прежде чем рассчитывать сопротивление дымовой трубы hдт необходимо определиться с ее высотой Ндт. Минимальная высота для ТГУ с котлами ДКВР, ДЕ и КЕ согласно [2] равна 30 м. Высоту трубы необходимо проверить на рассеивание вредных веществ, методика приведена в [4, стр. 71 – 76]. Если удовлетворяются условия по рассеиванию [4, стр. 71], то к монтажу принимается дымовая труба высотой Ндт=30м. При невыполнении условий рассеивания, согласно [2] необходимо перейти на следующую большую высоту и расчет повторять до тех пор, пока эти условия не будут удовлетворены.

Аэродинамическое сопротивление дымовой трубы обусловлено трением газов о стенки hтр , и потерей давления при выходе газов из трубы в атмосферу

hвых

14

Сопротивление трения рассчитывается по формуле (5.6), а сопротивление на выходе hвых поформуле(5.1).

Скоростьгазов на выходе из дымовой трубы Wвых предварительно задается с последующим уточнением. В качестве первого приближения принимается Wвых= 10м/сирассчитываетсявнутреннийдиаметртрубы:

где Z – число установленных котлов; Vг – объемный расход дымовых газов (см. формулу 5.10).

Согласно [2], рассчитанный диаметр трубы по формуле (5.12) округляется до ближайшего типоразмера 1,2;1,5;1,8;2,1 м, и по нему уточняется выходная скоростьгазовиз трубы

4V

Wвых dг . (5.13)

дт

Величина самотягидымовой трубырассчитываетсяпоформуле:

Дымососы выбираются по производительности Qд и создаваемому напору Hд, определяемым по формулам:

К каждому теплогенератору устанавливается индивидуальный дымосос. Выбор дымососа сводится к подбору машины, обеспечивающей требуемую производительность с 10% запасом, напор с 20% запасом и потребляющей при принятом способерегулирования меньшее количество электроэнергии.

При выборе дымососа по [5, стр. 149] расчетный напор должен быть приведен к заводским условиям:

Выписывается число оборотов ротора дымососа и его марка [5]. Вычисляется мощность электродвигателя дымососа:

15

где дым = 0,65 –к.п.д. дымососа.

Марка электродвигателя выбирается по мощности электродвигателя с 10 % запасом и числу оборотов ротора [3, стр. 143 – 147].

5.2. Воздушный тракт

Перед выполнением расчета воздушного тракта ТГУ необходимо составитьаксонометрическую схему движения воздуха, начиная oт всасывающего патрубка до входа в топку котла, с размещением всех элементов ТГУ и указанием всех поворотов, резких измененийсечений воздуховодов идлинпрямых участков.

Для каждого теплогенератора устанавливается индивидуальный дутьевой вентилятор.

Основными параметрами дутьевых вентиляторов являются производительность и напор.

В целом, расчеты воздушного тракта производятся аналогично расчетам газового тракта.

Количество воздуха , на которое рассчитывается вентилятор, определяется по формуле

где 1,1 – значение коэффициента, учитывающего утечки воздуха через неплотности воздуховодов; Vв0 – теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг (1 м3) топлива; т – коэффициент избытка воздуха в топке; tхв – температура холодноговоздуха (30°С).

Напор вентилятора складывается из суммы местных сопротивлений и сопротивлений трения во всех элементах воздушного тракта:

где hгу = 800 Па, сопротивление горелочного устройства (при сжигании твердого топ-

лива в слое – сопротивление слоя топлива; при сжигании газа или мазута – сопротивлениегазовойгорелкиилимазутнойфорсунки); hвв –сопротивление воздуховодов.

При установке воздухоподогревателя учитывают и его сопротивление. Выбор дутьевого вентилятора осуществляется по [5, стр. 149] с выпиской

марки и числа оборотов ротора, которые учитываются при подборе типа электро-

двигателя [3, стр. 143 – 147].

16

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ЕДИНИЦЫ ОТПУСКАЕМОГО ТЕПЛА

Себестоимостьотпускаемого теплаопределяется поформуле

Qгод

где Зт,Зээ,Зв,Зам,Зтр,Ззп,Зобщ – годовые затраты соответственно на топливо, электроэнергию, воду, амортизационные отчисления, текущий ремонт, зарплату и общекотельные неучтенные затраты; Qгод – годовой отпуск тепла с учетом тепла возвращаемого конденсата, определяется по формуле

где год – годовое число часов использования установленной мощностиТГУ. Затраты на топливо:

где 1,06 – коэффициент, учитывающий складские, транспортные и другие потери; Цт,Цтр – цена топлива на станции отправления и стоимость транс-

портировки его от этой станции до ТГУ, руб/т.

Стоимость транспортировки твердого и жидкого топлива по железной дороге:

где L – расстояние отстанции отправления до котельной, км. Затраты на электроэнергию:

где Цээ – цена электроэнергии; Nдым, Nдв – мощность дымососа и вентилятора соответственно.

Затратына потребляемуюводу(восновномнаХВО):

где Цв – цена воды;Gхов– расход химочищенной воды. Затратынаамортизационные отчисления:

17

где Сстр,Соб – сметные стоимости общестроительных работ и оборудования

с монтажом соответственно. Сметая стоимость ТГУ:

где Суд – удельные капзатраты (тыс.у.е. /МВт); QТГУ – мощность ТГУ, МВт. Удельные капзатраты принимаются для ТГУ мощностью до 4 МВт – 25÷30;

до 6 МВт – 23÷27; до 8 МВт – 21÷24; до 10 МВт – 20÷22; до 12 МВт –16÷21; до

20 МВт – 14,5÷17. Меньшие значения удельных капзатрат приведены для газа и мазута, а большие – для твердого топлива.

Для ТГУна газе и мазутесметнаястоимость распределяется так:

-на общестроительные работы Сстр = 0,3 Ссмет;

-на оборудование и его монтаж Соб = 0,7 Ссмет.

Для ТГУна твердом топливе сметная стоимость распределяется так:

-на общестроительные работы Сстр = 0,42Ссмет;

-на оборудование и его монтаж Соб = 0,58 Ссмет.

Затраты на текущий ремонт составляют 20 – 30 % от затрат на амортизацию:

Затраты на заработную плату обслуживающего персонала:

где Сзп – среднегодовая заработная плата одного работника ТГУ; Кшт – штатный коэффициент принимается для ТГУ мощностью до 2 МВт – 2,8÷4 чел/МВт, до4 МВт – 2,2÷3,2 чел/МВт, до 6 МВт – 1,8÷2,9 чел/МВт, до 8 МВт –

1,6÷2,6 чел/МВт, до 10 МВт – 1,5÷2,5 чел/МВт, до 12 МВт – 1,4÷2,3 чел/МВт, до 20

–1,0÷1,7 чел/МВт. Меньшие значения штатных коэффициентов приведены для газа

–мазута, абольшие – для твердого топлива

Затраты на общекотельные и прочие расходы:

18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Аэродинамический расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. С. И. Мочана. - Изд. 3-е. – Л.: Энергия, 1977. – 256 с.

2.СП 89.13330.2016. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76 Котельные установки.

3.Роддатис,К.Ф.Справочникпокотельным установкаммалойпроизводительности/ К.Ф. Роддатис. – М.: Энергоиздат, 1989. – 487 с.

4.Курносов, A. T. Современные и перспективные теплогенераторы. Конструкции и расчеты на ЭВМ: учеб. пособие / А. Т. Курносов. – Воронеж:

Изд-во ВГУ, 1985. – 136 с.

5.Гусев, Ю. Л. Основы проектирования котельных установок / Ю. Л. Гусев. – М.: Стройиздат, 1973.

6.Курносов, A. T. Расчеты на ЭВМ при курсовом и дипломном проектировании теплогенерирующих установок: учеб. пособие / А. Т. Курносов. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. – 160 с.

7.Теплогенерирующие установки / Г.Н. Делягин [и др.]. – М.: ООО «ИД «БАС-

ТЕТ».- 2010. – 624 с.

8.Расчет тепловых схем и подбор основного оборудования котельных: учеб. пособие / Е. В. Шумилин. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. – 39 с.

9.СП 346.1325800.2017. Системы газовоздушных трактов котельных установок мощностью до 150 МВт.

19