Учебное пособие 1171

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

Ю. Н. Агапов, В. Г. Стогней, Д. Ю. Агапов

ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Учебное пособие

Воронеж 2019

УДК 621.18(075.3) ББК 31.361я7

А233

Рецензенты:

кафедра атомных электрических станций Международного института компьютерных технологий, г. Воронеж (д-р техн. наук, профессор В. В. Шитов); д-р техн. наук, профессор Н. В. Мозговой

промышленных предприятий. Приведены необходимые для выбора и расчета этого оборудования зависимости и графики.

Издание предназначено для студентов направления 13.03.01 «Теплоэнергетика» (профиль «Промышленная теплоэнергетика»)

использоваться при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Табл. 8. Ил. 9. Библиогр.: 7 назв.

УДК 621.18(075.3) ББК 31.361я7

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

ВВЕДЕНИЕ

Котельные установки - это комплекс оборудования, предназначенного для превращения химической энергии топлива в тепловую с целью получения горячей воды или пара заданной теплопроизводительности, давления и температуры. Котельная установка включает в себя котел и следующие устройства: тягодутьевые машины, химводоочистку, системы топливоприготовления для сжигания топлива, газораспределительные станции, мазутные хозяйства, циркуляционные, питательные и подпиточные насосы и др.

Правильный расчет и выбор вспомогательного оборудования обеспечивают надежность и экономичность работы котельной установки. В связи с этим вопросы обоснованного определения режимов работы и параметров вспомогательного оборудования котельных установок являются главными. Прежде чем изложить методику их выбора и расчета, отметим общие положения проектирования всех элементов котельных установок [l].

Эксплуатация котельных установок осуществляется в соответствии с существующими системами теплоснабжения. Реконструкция котельных допускается на основании соответствующих технико-экономических расчетов и не допускается в том случае, если не утвержден вид топлива [2].

Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих указанную дисциплину, а также может использоватьсяпри выполнении курсовыхи дипломных проектов.

Все приведенные в пособии иллюстрации – авторские.

3

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

1.1. Рекомендации по проектированию

По назначению котельные подразделяются на паровые, пароводогрейные и водогрейные, а также отопительные производственно-отопительные и производственные [2].

Для котельных, оборудованных котлами с давлением пара 0,17 МПа и температурой воды до 115 °С, производительность котлов не нормируется. Производительность котлов с давлением пара и температурой воды, превышающими 0,17 МПа и 115 °С, не должна быть выше норм, установленных "Правилами устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов". Проектирование котельных, пристроенных к жилым зданиям, не допускается [2].

Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных должны определяться для трех характерных режимов:

максимально зимнего (при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку);

наиболее холодного месяца (при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц);

летнего (при расчетной летней температуре наружного воздуха).

Расчетная производительность котельной определяется суммой часовых расходов тепла на отопление и вентиляцию при максимально зимнем режиме, расчетных расходов тепла на горячее водоснабжение, определяемых в соответствии со строительными нормами и правилами проектирования горячего водоснабжения, на технологические нужды. При определении расчетной телопроизводительности котельной

4

учитываться расход тепла на собственные нужды и потери тепла в котельной и тепловых сетях [2].

Впроекте котельной предусматриваться установка не менее двух котлов с заводской тепловой компоновкой котлоагрегатов и вспомогательного оборудования [2]. Компоновка оборудования должна обеспечивать: оптимальную механизацию и автоматизацию технологических процессов, безопасное и удобное обслуживание оборудования, минимальную протяженность коммуникаций, оптимальные условия для механизации ремонтных работ, возможность въезда в котельную напольного транспорта, транспортирование узлов оборудования и трубопроводов при производстве ремонтных работ. Необходимо также предусматривать ремонтные участки или помещения для проведения текущего ремонтаоборудования, арматуры, КИП и автоматики.

1.2.Электрические сети и электротехнические устройства

Вкотельной с парогенераторами и давлением пара до 0,17 МПа и до 115 °С устанавливается местное управление электродвигателями или со щитов. Для питания светильников местного стационарного освещения в производственных помещениях котельных используется напряжение не выше 42 В, для ручных светильников – не выше 12В [2]. Помещение щитов станций управления, распределительных устройств и трансформаторных подстанций не следует размещать под помещениями с «влажными» технологическими процессами, под душевыми, санитарными узлами, вентиляционными камерами с подогревом воздуха горячей водой, а также под трубопроводами агрессивных веществ. В котельных необходимо обеспечить защитуоборудования, автоматическое регулирование, контроль, сигнализацию и управление технологическим процессами. В зданиях и сооружениях

5

котельных применяются центральные, групповые и местные щиты управления.

Для парогенераторов, сжигающих газообразное или жидкое топлива, независимо от давления пара и производительности необходимы устройства, автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам при повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками, уменьшении разрежения в топке, понижении давления воздуха перед горелками с принудительной подачей воздуха, прекращении горения и изменении уровня воды в барабане. Для водогрейных котлов при сжигании газообразного или жидкого топлива необходимы устройства, автоматически прекращающие работу горелки при изменении давления газа, понижении давления мазута перед форсунками, уменьшении давления воздуха перед горелками с принудительной подачи воздуха, повышении температуры воды на выходе из котла и уменьшении ее расхода через котел.

Для парогенераторов при сжигании твердого топлива следует предусматривать устройства автоматического прекращения подачи топлива при уменьшении давления воздуха на входе в котел, уменьшении разрежения воздуха в топке, погасании факела, изменении уровня воды в барабанах.

1.3. Внутренние системы

ДЛЯ производственных помещений предусматривают системы воздушного отопления. Во вспомогательных помещениях, а также в лабораториях, щитовых и мастерских допускаются системы отопления с местными нагревательными приборами. Предельная температура на поверхности нагревательных приборов в помещениях, где возможно выделение пыли, при установке котлов для работы на угле и сланцах не должна превышать 130 °С, для работы на торфе - 110 °С [2]. Нагревательные приборы должны иметь гладкую поверхность.

6

При проектировании вентиляции предусматривается для насосных станций мазута часовой десятикратный воздухообмен.

При проектировании необходимо производить сравнение технико-экономических показателей вариантов выбора основного и вспомогательного оборудования, степени автоматизации, компоновочных схемных решений [2].

Сопоставление технико-экономических показателей вариантов производят по приведенным затратам. Экономически целесообразным принимается вариант с наименьшими затратами. При равных затратах принимается вариант с наименьшими капитальными вложениями. При сравнении вариантов, отличающихся сроками строительства или возможностью осуществления строительства очередями, следует учитывать влияние разновременности капитальных вложений на их эффективность [2].

Впроекте должны быть приведены следующие показатели: расчетная производительность котельной (с учетом собственныхнужд котельной и тепловыхпотерь в ней); установленная производительность котельной; годовая выработка тепла; годовой отпуск тепла потребителям; годовой расход натурального и условного топлива; установленная мощность теплоприемников; годовой расход электроэнергии; годовой расход воды; численность персонала; строительный объем главного корпуса; общая площадь застройки зданий и сооружений; коэффициент застройки; общая сметная стоимость строительства котельной; годовые эксплуатационные расходы; удельные показатели на 1 Гкал/ч установленной производительности; удельный расход условного топлива на 1 Гкал/ч отпущенного тепла; себестоимость 1 Гкал/ч отпущенной теплоты [2].

Вконструкции котла паропроизводительностью более 300 т/ч и давлением пара более 10 МПа должна быть предусмотрена установка КИП, необходимых для измерений

7

где η - степень очистки газа, %.

Общее количество массы золы и шлака, подлежащее удалению из одного парогенератора:

В топках с гранулированным сухим удалением шлака под холодной воронкой могут применяться шлаковые шахты. Для парогенераторов производительностью до 110 т/ч применяют шахты одностороннего смыва. Для более мощных парогенераторов устанавливаются устройства непрерывного механизированного удаления шлака. Орошение его в шахтах производится непрерывно, смыв - периодически, 1-2 раза в смену в течение 10-15 мин.

ДЛЯ орошения применяют оросительные головки с тремя соплами диаметром 3,5 мм. Для шахт одностороннего смыва устанавливают по боковым стенкам шахты по четыре головки. В шахтах двухстороннего омывания - по восемь головок на каждой боковой стенке.

Удельный расход воды на охлаждение шлака

где n - общее количество отверстий во всех головках; φ - коэффициент расхода, равный 0,7;

H - напор воды (15-20 мм вод.ст.); dс - диаметр сопла (3,5-10 мм); GШ- количество шлака в топке, кг/ч; τ - коэффициент орошения, τ=0,1.

Удельный расход воды на орошение шлака лежит в пределах от 2 до 3 м3 воды на 1 т шлака. Для топок с жидким шлакоудалением при выходе шлака до 1000 кг/ч под топкой устанавливают шлаковые ванны.

9