Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.71 Mб
Скачать

Объем парового пространства сепаратора непрерыв­ ной продувки можно также определить по номограмме инж. К. И. Алексеева (рис. 8-1), составленной для на-

Рис. 8-1. Номограмма для расчета объема парового про­

странства сепаратора

непрерывной

продувки.

 

 

р ' а в абсолютное давление

пара в

котле, кгс/см2;

р " а б - ^ абсо­

лютное давление пара в сепараторе,

кгс/см2;

р п — величина

про­

дувки котла,

%; D K

— паропроизводительность

котла (котельной),

т/ч; d — количество

отсепарированного пара, получаемого из 1 кг

продувочной

воды,

кг/кг;

Dc п

— количество

отсепарированного

пара, получаемого в

котельной,

кг/ч;

Ѵс д — объем

парового

про­

странства сепаратора непрерывной продувки, мъ.

 

 

пряжения

парового

пространства w = 700

м3/(м3-ч).

До­

пускается

установка

одного сепаратора

на 3—4 котла

с врезкой

в сепаратор патрубков по месту.

 

Для выбора теплообменника определяют количество

тепла Qi, которое

может

быть

использовано из

отсепа--

М - 1

161

рнрованной воды для подогрева исходной сырой воды:

 

 

Qi=-1

000(£>н.п—^с.п) (tc.B—te),

 

ккал/ч,

 

(8-9)

где

іс.ъ — температура

отсепарированной

воды

до тепло­

обменника, соответствующая

давлению

в сепараторе, °С;

tc — температура

отсепарированной

 

воды после

теплооб­

its

 

 

 

 

 

 

 

менника,

принимаемая

Witt

 

 

 

 

 

обычно

40 °С, по условиям

 

 

 

 

 

 

сброса

в

канализацию, °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

tt

 

(при

использовании

 

этой

 

 

 

 

V

 

 

 

воды, например, для

 

под­

 

 

 

 

 

u s — — —

&

питки

теплосети величина

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8-2. Расчетная

схема

для

і0 может

быть изменена).

Температуру

 

подо­

определения

поверхности

нагрева

 

теплообменника

 

непрерывной

грева

исходной

воды в

продувки.

вода

от

сепаратора

не­

теплообменнике

г2

опре­

/ — котловая

деляют

по формуле

 

 

прерывной

продувки;

2— нагретая

 

 

исходная

вода;

3 котловая

вода

ti

 

Bi+lht

° с ,

(8-10)

после

теплообменника

в барботер;

4 —

=

исходная

нагреваемая

вода

из водо­

 

 

 

 

 

 

 

 

провода;

 

и Д^

м — большая

и мень­

где

 

ti

— температура

шая разности температур воды у кон­

 

цов

теплообменника.

 

 

 

исходной воды перед

теп­

 

 

 

 

 

 

 

 

лообменником, °С; W — количество

исходной

воды,

на­

греваемой

в теплообменнике,

кг/ч.

По

условиям химиче­

ской

прочности

ионообменных

материалов

темпера­

тура t2 воды, подаваемой на химводоочистку, не должна превышать 30—40 °С.

Необходимую поверхность нагрева теплообменника определяют по общепринятой методике ![Л. 41]; состав­ ляют расчетную схему (рис. 8-2).

Пример 8-2. Проверить необходимость устройства непрерывной продувки в котельной и выбрать оборудование теплоиспользующей

установки

для

следующих

условий:

установлено

три

котла

ДКВР-6,5-13 общей паропроизводительностью DK=27

т/ч, пар

насы­

щенный,

сухой

остаток

химически очищенной воды

5 Х

= 525

мг/кг,

/7К = 0,36,

* c = 3 0 e C .

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

продувки

котлов

приближенно

по формуле (8-3)

 

 

 

 

 

525-0,36-100

 

 

 

 

 

 

 

 

Р п

3 000 — 525 = 7

' 5

^0 -

 

 

 

Значение

5 н . в = 3 000

мг/кг

принято

по

табл. 8-1

для

котлов

ДКВР с

механическими

внутрибарабанными сепарационными уст­

ройствами. Количество продувочной воды

27-0,075 = 2,02 т/ч.

В соответствии с нормами [Л. 4] при количестве продувочной воды более 1 т/ч предусматривается непрерывная продувка с уста?

m

новкой сепаратора и теплообменника для использования тепла. Избыточное давление в сепараторе принято 0,7 кгс/см2.

Доля пара, выделяющегося в сепараторе, по формуле (8-5)

 

 

 

197,3 — 114,6

п

г

 

 

 

 

Р =

6І475~=~ТТ47б =

0 ' 1

5 6

-

 

Значения

энтальпий

котловой

воды

и

отсепарированных воды

и пара взяты

по таблицам насыщенного

пара

(см. прилож. 9) .

Количество

продувочной воды

по уточненной

формуле (8-4)

 

 

 

27-0,36-525

 

 

 

 

 

Z ?

B - n = 3 0 0 0 — (1 — 0,156)52 5

~

2

т ' н -

Количество пара, выделяющегося в сепараторе, по формуле (8-7) :

£>сп = 0,156- 2=0,3 1 г/ч.

Необходимый объем парового пространства сепаратора по фор­ муле (8-8)

 

 

 

 

 

 

 

1 000-0,31-0,97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

7 « - п =

0,952-850

 

 

= ° ' 3

7

м

К

 

 

 

 

 

 

Значение

плотности

насыщенного

пара

при

избыточном

давле­

нии

в

сепараторе

0,7 -кгс/см2

взято

по

таблицам,

допускаемое

на­

пряжение

парового

пространства

сепаратора — среднее

в

пределах

рекомендуемых величин.

Полный объем

сепаратора

1,3 • 0,37=0,48 м3.

Принят

сепаратор

объемом

0,7 м3,

 

диаметром

600 мм

Бийского

котельного завода 1 шт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество тепла, которое может быть использовано для подо­

грева исходной воды, определяется

по формуле

(8-9):

 

 

 

 

 

 

 

Q i = l

000(2—0,31) (114,6—Э0) = 143 000

ккал/ч.

 

 

 

 

Значение

температуры

сепарированной

воды

при

 

указанном

выше давлении в сепараторе взято по таблицам.

 

 

 

кг/ч,

ti =

 

Температура

подогрева

исходной

 

воды

 

(117=15 000

— Ъ°С)

в теплообменнике по формуле

 

(8-10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

143 0 0 0 + 15 0Q0-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і г

~

 

15 000

 

 

1 4 , 5

С *

 

 

 

 

 

 

 

Затем

по

[Л. 41] подсчитывают

необходимую

поверхность

на­

грева

теплообменника,

которая для

 

данных

 

условий равна 3 м2.

Принят

ближайший

больший

теплообменник

поверхностью

нагрева

5 м2

Бийского

завода 1 шт. Принципиальная

схема

использова­

ния тепла

непрерывной продувки приведена на рис. 8-4.

 

 

 

 

Годовая экономия условного топлива при использова­ нии телла продувочной воды с установкой сепаратора непрерывной продувки и теплообменника определяется по формуле, представленной для наглядности в развер-

11*

163

нутом виде:

 

 

 

 

д д _ д к ^ п

IP (tc .д — <и.в) + С Р)

— ^с)]

m

(8-11)

 

100-7 000т)^у

'

 

 

Буквенные обозначения, как в формулах

(8-1),

(8-2),

(8-5), (8-9).

 

 

 

 

Пример 8-3. Подсчитать годовую экономию условного

топлива

при использовании

тепла продувочной воды

с установкой сепаратора

непрерывной продувки и теплообменника для условий предыдущего шримера 8-2; т/=4 8О0 ч. По формуле (8-11)

_

27-4 800-7,5 [0,156 (644,5 — 15) + (1 —0,156) (114,6 — 30)] =

А 5 = =

100-7 000-0,75

 

= 315 т.

Годовая экономия условного топлива при использо­ вании только тепла вторичного пара из сепаратора не­ прерывной продувки определяется по формуле (8-11). При этом ic.B~tc и второе слагаемое в квадоатныхскоб­ ках (1 — ß) (/ев—^с) =0-

Пример 8-4. Подсчитать годовую экономию топлива при ис­ пользовании тепла вторичного пара из сепаратора непрерывной про­

дувки для

котельной при условиях

примера

8-2,

при

т = 4 800 ч.

По формуле

(8-11), если полагать

іс.в~іс,

 

 

 

 

 

 

 

_

27-4 800-7,5-0,156 (644,5—15)

_

 

 

 

А

В

= =

 

 

100-7000-0,75

 

— 182

т .

 

 

Пример

 

8-5. Подсчитать

годовую экономию условного топлива

от

использования

тепла

вторичного

пара

из

сепаратора

непрерыв­

ной

продувки для

котельной

при следующих условиях: Z)K = 7,5 т/ч,

/?изб = 13 кгс/см2,

 

р п = 5 % , избыточное

давление

в

сепараторе

0,7 кгс/см2;

т = 3 500 ч; г]бкру

= 0 , 7 2 .

 

 

 

 

 

 

По формуле

(8-11), если

полагать г'с.в^Гс,

 

 

 

 

 

 

 

 

7 , 5 - 3 5 0 0 - 5 - 0 , 1 5 6 ( 6 4 4 , 5 — 1 5 )

 

 

 

à

B

 

 

100-7000- 0,72

 

=25

т.

 

Степень использования тепла продувочной воды мо­ жет 'быть охарактеризована коэффициентом использова­ ния ф, представляющим собой отношение используемой части тепла продувочной воды к общему количеству те­ пла, полученному продувочной водой в котельной.

При установке в котельной сепаратора и теплообмен­ ника непрерывной продувки коэффициент ф определяется

164

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

,f_-

Hh.n — ^и.в) + О — P) (to.. — Ü _

 

(8-12)

Если устанавливается только сепаратор .непрерывной

продувки, при расчете по формуле

(8-12)

принимают

ic.B~tc,

т. е. второй член в

числителе

равен

нулю.

В табл. 8-3 сведены подсчеты значения величины

ф для

котельных, работающих при давлении

10, 13 и 23

кгс/см2;

давление

в сепараторе непрерывной

продувки

принято

0,2 и 0,7

кгс/см2,

температура

исходной воды

на

вводе

в котельную /и .в=15°С, температура

сепарированной во­

ды после теплообменника гс = 40°С.

При полном использовании сепарированной воды по­

сле теплообменника

(подпитка теплосети,

подача

в мо­

ечные установки и т. п.) в формулу

(8-12)

вместо t0

под­

ставляется величина ги.в-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 8-3

З н а ч е н и я

в е л и ч и н ы ß к

формуле

(8-5) и

коэффициента <?

 

к формуле (£-12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Избыточнее давление в сепараторе, кгс/см2

Избыточ­

Энтальпия

0,2

0,7

0,2

0,7

0,2

0,7

ное дав­

котловой

 

 

 

 

<t

 

^ воды

 

 

 

 

 

ление в

 

 

 

 

 

котле,

ккал/кг

 

ß

При установке

 

 

кгс/см2

 

При установке

 

 

 

 

сепаратора и теп­

сепаратора

 

 

 

 

лообменника

 

 

10

185,7

0,152

0,134

0,875

0,872

0,558

0,492

13

197,3

0,173

0,156

0,890

0,885

0,595

0,536

23

226,2

0,227

0,210

0,910

0,905

0,672

0,625

Приближенный подсчет экономии топлива Ab' в про­ центах к общему расходу топлива котельной, которая может быть достигнута при установке сепаратора и те­ плообменника непрерывной продувки (или только сепа­ ратора), производится по формуле Лй^Дбср, где Ab — расход топлива, обусловленный продувкой, в процентах к общему расходу топлива котельной, определяемый по формуле (8-1); ер коэффициент использования тепла продувочной воды, принимают по табл. 8-3 или подсчи­ тывают по формуле (8-12).

Расчеты экономической эффективности капиталовложений на теплоиспользующую установку приведены в гл. 13.

Пример 8-6. Подсчитать годовую экономию топлива при рекон­ струкции четырех котлов ДК.ВР-10-ІЗ с устройством двухступенча-

165

того испарения и выносными циклонами взамен существующей внутрибарабанной механической сепарации. Сухой остаток химочищенной воды Si=i50O мг/кг; Я к = 0 , 5 . Тепло продувки не исполь­ зуется.

Размер продувки до реконструкции по формуле (8-3)

 

 

/ п =

Т500-0,5-100

 

 

 

 

 

 

3 0 0 0 - 5 0 0 = 1 П > ° % -

 

 

 

Размер продувки после

реконструкции

 

 

 

 

 

 

 

500-0,5-100

 

 

 

 

 

р "*~~-

10 000 — 500 =

2 ' 6 °/ о -

 

 

 

Значения

расчетного

сухого

остатка

котловой

воды

SK .D = 3 000

H 10 000 мг/кг

взяты по

табл. 8-1

для соответствующих

сепарацион-

ных

устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

Снижение

размера продувки

 

 

 

 

 

 

р'ѵ—р"п= 10,0-2,6=7,4%.

 

 

 

Годовая экономия топлива в процентах к общему

расходу за

счет

снижения

размера

 

продувки при

отсутствии

использования

тепла продувочной воды

составит по формуле (8-1):

 

 

 

 

7,4 (197,3—15)

 

 

 

 

А Ь ~ 666,2— 100,2 + 0,01-7,4 (197,3— 15)=

2 , 3 0 / ° -

Для условий примера более целесообразно использование тепла продувочной воды с установкой сепаратора и теплообменника; при этом достигается большая экономия топлива с меньшими капиталь­ ными затратами, чем при устройстве двухступенчатого испарения.

8-2. С Х Е М Ы И С П О Л Ь З О В А Н И Я Т Е П Л А Н Е П Р Е Р Ы В Н О Й П Р О Д У В К И

J

Простейшей

схемой использования

тепла

-непре-

! рывной продувки, не требующей установки

специального

I теплоиспользующего

оборудования, является

схема с не-

! посредственной

подачей

продувочной воды

в

качестве

': теплоносителя в систему

отопления (рис. 8-3).

 

 

Продувочная

вода

из котлов по линиям 1 через

игольчатые

вентили

2

поступает в

общий трубопровод 3, из которого

направ­

ляется

в

отопительную

систему 4, а затем охлажденная

подается

для дальнейшего использования по линии 5, например, к сборному

баку установки для обмывки деталей и

т. п. Недостатками этой

схемы являются потеря конденсата из-за

неиспользования вторич­

ного пара при отсутствии

сепаратора, ограниченность

применения

по давлению в котлах до 5-^-6 кгс/см2,

трудность регулирования

подачи тепла на отопление, зависящей

от расхода

продувочной

воды. Однако в конкретных

случаях при

возможности

использова­

ния не только тепла продувочной воды для отопления, но и самой воды для технологических нужд предприятия применение этой схе-

166

мы может оказаться

вполне

целесообразным.

При выполнении

технико-экономического

расчета

в данном случае

необходимо учесть

не только экономию тепла и топлива, но и экономию воды и щело­ чей, расходуемых, например, для обмывки деталей. В схеме преду­ сматриваются вентили 6 на линиях к холодильнику для отбора проб котловой воды, манометры 7, предохранительный клапан 8,

ограничивающий

давление воды, подаваемой в

систему отопления,

и вентиль

9 для

направления продувочной воды

при необходимости

в расширитель или продувочный колодец.

 

<5>

— - 7

 

 

7$m e

Рис. 8-3. Принципиальная схема использования продувоч­ ной воды как теплоносителя в системе отопления.

Другим эффективным способом использования тепла воды и содержащихся в ней щелочей без установки спе­ циального оборудования является подача продувочной воды для подпитки водяной тепловой сети. Такое исполь­ зование продувочной воды допускается только при за­ крытой системе теплоснабжения. Качество продувочной воды, используемой для подпитки водяной тепловой сети, должно удовлетворять нормам {Л. 4].

Схема использования

тепла непрерывной продувки

с сепаратором (рис. 8-4)

позволяет использовать тепло

вторичного отсепарированного пара, направляемого в де­ аэратор, что сокращает потери конденсата и уменьшает размер продувки-

 

В этой схеме продувочная вода из котлов по линиям

/

через

игольчатые

вентили 2

поступает в

сепаратор

непрерывной

продув­

ки

3, в котором вследствие падения

давления

от

котлового

до

0,2—

0,7

кгс/см2

из нее образуется вторичный пар, направляемый в деа­

эратор 4.

Количество выделяющегося пара может быть подсчитано

по

приведенным выше

формулам

(8-5) и (8-7).

Отсепарированная

котловая вода направляется по линии 5 для дальнейшего исполь­ зования на подпитку тепловой сети, на технологические нужды предприятия или через расширитель периодической продувки сбра­ сывается в канализацию. В последнем случае продувочная вода должна быть охлаждена до 40 °С. При установке на линии отсепа-

167

рированной воды водоводяного теплообменника 6 степень исполь­

зования

тепла

продувочной воды возрастает за счет подогрева

исходной

воды,

подаваемой из водопровода 7 на химводоочистку 8

или

на другие

цели. Вентили 9 ставятся на линиях к холодильнику

для

отбора проб котловой воды.

Однако и эта широко применяемая схема непрерыв­ ной продувки с сепаратором и теплообменником для по­ догрева сырой воды, поступающей на химводоочистку, имеет в эксплуатации ряд недостатков. Сюда относятся

Рис. 8-4. Принципиальная схема использования тепла непре­ рывной продувки с сепаратором и теплообменником.

прорывы пара из сепаратора в дренаж или переполнение сепаратора котловой водой из-за неудовлетворительной работы поплавковых регуляторов уровня; необходимость постоянного наблюдения за уровнем воды в сепараторе; необходимость строгого контроля за подогревом сырой воды с ограничением ее температуры 30—40°С по усло­ виям химической прочности ионообменных материалов. При переменной нагрузке котельной и значительных раз­ мерах продувки это требование трудно выдержать, из-за чего часть продувочной воды пропускают мимо теплооб­

менника в канализацию по

байпасной линии.

В

ряде случаев при значительных размерах продув­

ки и

водоочистке по схеме

прямоточного катионирова-

ния, когда подогрев сырой воды перед фильтрами обу­ словлен только предотвращением запотевания оборудо­ вания, целесообразно установить іна линии непрерывной продувки после сепаратора теплообменник для подогре­ ва умягченной водьт Основным преимуществом такой

Щ

схемы является более полное использование тепла не­ прерывной продувки в связи с возможностью подогрева умягченной воды, подаваемой в деаэратор, до 90—95 °С. Кроме того, отпадает необходимость строгого контроля за температурой подогрева воды, устраняется опасность разрушения ионообменных материалов. При этом подо­ грев сырой воды перед водоочисткой до 15—20 °С целе­ сообразно осуществить в отдельном пароводяном подо­ гревателе с автоматическим поддержанием указанной температуры при помощи регулятора прямого действия на линии подвода пара. Для решения вопроса о приме­ нении указанной схемы использования тепла непрерыв­ ной продувки необходим расчет тепловой схемы «отель­ ной с увязкой теплового и материального балансов при разных режимах работы.

Улучшением схемы непрерывной продувки с более полным использованием тепла и продувочной воды явля­ ется установка низконапорного расширителя с гидроза­ творами. Схема, примененная на некоторых металлургиче­ ских предприятиях, оказалась простой в эксплуатации, обеспечивающей автоматичность и надежность работы при минимальном количестве запорной арматуры [Л. 27].

Продувочная

вода

из котлов

по

линиям /

через

игольчатые

вентили

2 поступает в

.низконапорный

расширитель 3

(рис. 8-5),

который

рассчитан

на

избыточное

давление 0,7

кгс/см?,

поддержи­

ваемое в нем гидрозатворами 4, 5 и 6. Затвор 4 соединен с паро­

вым,

а

затвор

5 с

водяным

пространством расширителя. Затвор 5

служит

также

для

отвода

продувочной воды,

направляемой по ли­

нии

7

для использования

на

технологические

нужды предприятия.

При переменном потреблении этой воды излишки ее через третий гидрозатвор 6 и теплообменник 8 поступают к іподіпиточпому баку теплосети 9. На продувочной линии каждого котла устанавливаются также манометры 10. Манометр 11 показывает давление в расши­

рителе.

Выпар

12 из расширителя

направляется в

деаэратор.

К холодильникам для отбора проб продувочной

воды

предусмот­

рены линии 13.

Линии 14 служат для аварийного

сброса

продувоч­

ной воды

в канализацию. В качестве

расширителя может быть ис­

пользован соответствующий по объему и прочности сосуд, например корпус катионитного фильтра и т. п. Для удобства размещения расширителя целесообразно уменьшить высоту гидрозатворов, вы­ полнив их по схеме батарейного затвора из нескольких элементов.

Приведенные основные схемы использования тепла продувочной воды могут изменяться в зависимости ог особенностей тепловой схемы котельной и потребности предприятия в горячей воде на технологические нужды.

Для экономичной эксплуатации котельной важна воз­ можность измерения и оперативного регулирования ве-

169

личины продувки. Наиболее просто и достаточно точно расход продувочной воды при постоянном давлении в се­ параторе можно определять по показаниям манометров, установленных после регулировочного вентиля каждого котла и протарированных по мерному баку [Л. 20].

Тарировка манометров — индикаторов расхода долж­ на производиться в процессе наладочных работ. По ре-

Рис. 8-5. Принципиальная схема использования тепла непрерыв­ ной продувки с низконапорным -расширителем.

зультатам тарировки строится

кривая

зависимости рас-

і хода

продувочной воды от показания

манометра.

В

качестве регулирующего

органа

непрерывной, про­

дувки наиболее удобен игольчатый вентиль, имеющий почти линейную характеристику зависимости расхода во­ ды через него от числа оборотов шпинделяСхема узла измерения и регулирования продувки с игольчатым вен­ тилем и манометром показана на рис. 8-6.

На линии 1 непрерывной продувки котла параллельно с запор­ ным вентилем 2 устанавливается игольчатый вентиль 3. После него

котловая

вода

по линии

4 через

ограничительную

диафрагму 5

направляется

в

сепаратор

непрерывной продувки. Линия

6

ведет

в

барботер

и

используется

вместе

с вентилем

2 при

растопке

котла

и

для коррекционной продувки. Манометр 8

после

его

тарировки

по мерному баку позволяет непосредственно измерять расход про­ дувочной воды. Узел регулирования с игольчатым вентилем и мано­ метром, холодильником 7 для отбора проб котловой воды целесооб­ разно разместить на рабочей площадке машиниста котла.

170

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ