3461

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Н.Т.Пузиков

Пароснабжение технологических установок промышленных предприятий

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям и по выполнению РГР по дисциплине Б1.63.02

«Пароснабжение технологических установок промышленных предприятий» для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,

профиль «Промышленная теплоэнергетика»

Нижний Новгород

2016

2

УДК 665.75

Н.Т.Пузиков Пароснабжение технологических установок промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учебно.-метод. пос./Н.Т.Пузиков ,Нижегор. гос.

архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 33 с; ил.1 электрон. опт.

диск (CD-RW)

В учебно-методическом пособии приведены сведения о областях использования водяного пара в технологических установках промышленных предприятий. Даны методики расчета в потребности пара в котельных установках при работе на мазуте и в пищевых предприятиях.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по подготовке к лекционным занятиям и по выполнению РГР по дисциплине Б1.63.02 «Пароснабжение технологических установок промышленных предприятий»для обучающихся по направлению подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,профиль «Промышленная теплоэнергетика»

© Н.Т.Пузиков, 2016. © ННГАСУ, 2016.

3

1.Применение пара в технологических установках

Водяной пар – это очень важный энергоноситель, который находит широкое применение в разных отраслях промышленности. Универсальные свойства водяного пара давно и хорошо известны. Это один из самых теплоемких, и наиболее доступных экологически чистых веществ в природе.

Области применения водяного пара:

В строительстве и в производстве строительных материалов:

-при пропарки железобетонных изделий после заливки, при изготовления пенополистирола, полистиролбетона и гофрокартона;

-для очистки стройплощадок от снега и льда, для заливки бетоном и дальнейшего подогрева этой массы;

-для подогрева битума;

-в производстве товарного бетона, для прогрева щебня и песка;

В сельском хозяйстве

-для запаривания корма и производства гранулированных кормов;

-для удаления пуха и пера с забитой птицы;

-для приготовления субстрата при выращивании грибов;

Вцеллюлезо-бумажной промышленности: - при производстве бумаги; - для подогрева сушильных барабанов;

- при производстве гофротары;

Вдеревообрабатывающей промышленности: - для сушки пиломатериалов;

- для увеличения влажности при сушке ценных пород дерева;

Впищевой промышленности

-у кондитеров, при производстве или варке различных кондитерских масс, которые нагревают в варочных котлах подачей пара в паровые рубашки этих котлов;

-в хлебопекарной промышленности, пар применяют при расстойке теста, и для придания глянца бараночным изделиям;

4

-в мясоперерабатывающей промышленности, для дефростации рыбы и мяса, или варка колбасных изделий в варочных камерах;

-в производстве пива, сока, прохладительных напитков и различных консервов;

-в молочной промышленности, для стерилизации молока, варки творожной массы, сгущенного молока для очистки и стерилизации технологического оборудования молокозаводов.

-во время проведения санитарных обработок на предприятиях пищевой промышленности;

А также:

-в табачной промышленности, для увлажнения воздуха в производственных цехах;

-в металлургической промышленности, для обеспечения технологических процессов;

-в фармацевтической, химической и косметической отраслях;

-у нефтяников, для различных нужд на нефте-буровых установках.

-у связистов и коммунальщиков, для быстрого оттаивания колодцев и коммуникаций;

-при разгрузке мазута и других густых ГСМ для их разогрева и пропарке емкостей.

Преимущества пара включают низкую токсичность, безопасность использования с легковоспламеняющимися и взрывоопасными материалами,

простоту перемещения, высокую эффективность, высокую теплоту конденсации, а также низкую стоимость теплоносителя по сравнению с термомаслами. Пар отличается высокой теплотой конденсации на единицу массы (2300-2900 кДж/кг); эта теплота может быть преобразована в механическую энергию при помощи турбины или использована для нагрева в различных технологических процессах. Поскольку большая часть энергии пара имеет форму скрытого тепла (теплоты испарения), значительные

5

количества пара могут эффективно передаваться при практически постоянной температуре, что облегчает подведение энергии ко многим технологическим процессам.

2.Мазутное хозяйство котельных установок

2.1.Мазутное хозяйство

Мазут может использоваться как основное топливо, а также как резервное (например, в зимнее время), аварийное и растопочное, когда

основным является сжигаемое в пылевидном состоянии твердое топливо.

К котельным установкам мазут доставляется железнодорожным транспортом, нефтеналивными судами.

При доставке мазута железнодорожным транспортом мазутное хозяйство включает в себя следующие сооружения и устройства: сливную эстакаду с промежуточной емкостью; мазутохранилища; мазутонасосную станцию; систему мазутопроводов между емкостями мазута, мазутонасосной

икотельными установками; устройства для подогрева мазута; установки для приема, хранения и ввода в мазут жидких присадок.

Схема мазутного хозяйства приведена на рис.1. Из железнодорожных цистерн 1, располагающихся в период слива на эстакаде 2, мазут по переносному сливному лотку 3 поступает в сливной желоб 4 и далее по отводящей трубе 5 – в приемную емкость 6. Из нее мазут по мазутопроводам подается в фильтры грубой очистки 10 и через насосы 9 и фильтры тонкой очистки 8 закачивается в емкость мазутохранилища 7. Из емкости мазутохранилища по мере необходимости через фильтры тонкой очистки 11

иподогреватели 13 насосами 12 мазут подается в горелки 14 котлоагрегатов.

Часть разогретого мазута направляется по линии 15

рециркуляции в мазутохранилище для разогрева находящегося там мазута. Рециркуляция мазута необходима для предупреждения застывания мазута в трубопроводах при сокращении или прекращении его потребления.

При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по

6

открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотковпроложены паропроводы. Слив мазута из цистерн проводится через нижний сливной прибор в межрельсовые желоба. Мазут из приемных резервуаров перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения. Для подогрева мазута в приемных и основных резервуарах до

70 ° С обычно используют трубчатые подогреватели поверхностного типа,

обогреваемые паром.

Рис. 1. Схема мазутного хозяйства с наземным мазутохранилищем:

1– железнодорожная цистерна; 2 – эстакада; 3 – переносный лоток; 4 – сливной желоб; 5 – отводящая труба; 6 – приемная емкость; 7– мазутохранилище; 8, 11 – фильтры тонкой очистки; 9, 12 – насосы; 10 – фильтр грубой очистки; 13 – подогреватели; 14 –

горелки котлов; 15 – линия рециркуляции

В водогрейных котельных пар отсутствует, поэтому подогрев мазута ведут горячей водой с температурой до 150° С. Для слива мазута из цистерн применяют следующие способы повышения его текучести:

-открытым паром – в цистерну вводят штангу, через которую подают пар до момента разжижения мазута;

-рециркуляционным подогревом – прогревают отверстие в центре цистерны и затем мазут центробежным насосом прокачивают через наружный теплообменник для подогрева топлива до температуры на 10 - 20 ° С ниже температуры вспышки и подают к

7

брандспойту, установленному в цистерне; рециркуляцию проводят до полного слива мазута из цистерны;

- паром, подаваемым в цистерны, – в цистерны, оборудованные паровой рубашкой,

подают пар, в результате чего стенки корпуса нагреваются до температуры 80 ° С и холодный мазут, прогреваясь, начинает стекать по горячей поверхности к сливному патрубку;

-слив мазута под избыточным давлением – на люк колпака цистерны устанавливают съемную крышку, имеющую специальные патрубки, через которые подается водяной пар или сжатый воздух;

-разогрев железнодорожных цистерн с помощью тепляков-сараев, в которые подается горячий воздух с температурой до 120 ° С;

-виброподогрев позволяет существенно повысить эффективность прогревания мазута, контактирующего с вибрирующей поверхностью нагрева, вводимой в цистерну;

-индукционный подогрев осуществляется с помощью пропускания электрического тока через катушку; возникающие при этом токи Фуко разогревают цистерну;

-электрический подогрев выполняется с помощью установленных с двух сторон цистерны двух электрорефлекторов; недостатком способа является большой расход электроэнергии.

2.2.Мазутохранилища

Запас мазута держат в резервуарах – мазуто-хранилищах, число которых, как правило, не менее двух. Мазутохранилища выполняются наземными, полуподземными (заглублен-ными) и подземными. Суммарная вместимость резервуаров выбирается в зависимости от производительности котельной, дальности и способа доставки мазута (железнодорожный,

трубопроводный и др.). Нормальный ряд применяемых мазутохранилищ составляют резервуары вместимостью 100; 200; 500; 1 000; 2 000; 3 000; 5 000; 10 000 и 20 000 м3.

Резервуары бывают основные, расходные и резервные. Все они должны обладать безопасностью хранения топлива в пожарном отношении; полной герметичностью; несгораемостью, долговечностью, коррозионной стойкостью против воздействия агрессивных грунтовых вод; удобствами

8

обслуживания и очистки от отстоя и осадков; возможностью установки внутри резервуара подогревающих устройств и другого технологического оборудования. Резервуары мазутохранилища обычно выполняют железобетонными или металлическими. Последние применяют в районах Крайнего Севера и в сейсмических районах. Теплоизоляция таких хранилищ выполнена из полиуретана, обшитого металлическими листами.

Хранится мазут в специальных резервуарах, которые могут быть наземными, полуподземными и подземными. Резервуары для хранения мазута выполняются железобетонными или стальными. Металлические резервуары обычно применяются в котельных, где обеспечиваются требуемые нормами минимальные расстояния от резервуаров до ближайших зданий и сооружений предприятия. Расчеты показывают, что капитальные затраты на мазутное хозяйство с металлическими резервуарами на 10 – 20 % меньше, чем с железобетонными. Однако в соответствии со СНиП рекомендуется предусматривать железобетонные резервуары (подземные и наземные).

Емкость резервуаров для хранения жидкого топлива выбирается в зависимости от суточного расхода в соответствии с табл. 13.1. Для хранения основного и резервного топлива следует предусматривать не менее двух резервуаров, а для хранения аварийного топлива допускается установка одного резервуара.

Для слива и хранения жидких присадок устанавливается не менее двух резервуаров общей емкостью, не меньшей 0,5 % емкости резервуаров для хранения мазута.

При хранении мазута в подземных резервуарах промежуточная емкость не устанавливается и слив мазута из цистерн производится непосредственно в резервуары.

9

Таблица 1

Ёмкость резервуаров для хранения жидкого топлива

2.3.Мазутонасосная

Мазутонасосная предназначена для подачи мазута к форсункам котлов,

а также непрерывной его циркуляции для поддержания необходимой температуры мазута в мазутохранилище. При циркуляционном разогреве мазута может применяться независимая схема с установкой специальных насосов и подогревателей или могут использоваться подогреватели и насосы подачи мазута в котельную. В местах отбора мазута из резервуаров мазутохранилища должна поддерживаться температура мазута марки 40 не менее 60 ° С, мазута марки 100 – не менее 80 ° С. При этом змеевиковые подогреватели устанавливаются в резервуарах только в месте отбора мазута.

10

При указанных температурах обеспечивается надежная и экономичная работа мазутных насосов.

Подача мазута к форсункам должна производиться по циркуляционной схеме. Для подачи мазута из мазутохранилища в котельную следует устанавливать не менее двух насосов (один рабочий и один резервный).

Производительность насосов при подаче по циркуляционной схеме должна быть не менее 110 % максимального часового расхода топлива при работе всех парогенераторов или водогрейных котлов. Напор, создаваемый насосами, должен выбираться так, чтобы давление мазута перед форсунками парогенераторов ДКВР-10-14, ДКВР-20-14, ГМ-50/14/250 и водогрейных котлов ПТВМ-30М составляло 2 МПа, а перед форсунками РГМГ водогрейных котлов КВ-ГМ 0,2 МПа. В качестве насосов для подачи мазута к форсункам устанавливаются роторные, поршневые или центробежные насосы. Из роторных насосов наиболее часто применяются винтовые и шестеренчатые.

Для нормальной работы мазутных насосов, предотвращения засорения форсунок и подогревателей устанавливаются фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтры грубой очистки следует устанавливать до насосов, а

тонкой очистки – после подогревателей мазута. Следует устанавливать не менее двух фильтров каждого назначения, в том числе один резервный.

Подогрев мазута производится в закрытых подогревателях различных конструкций. При этом следует предусматривать установку не менее двух подогревателей, в том числе одного резервного. При выборе температуры мазута после подогревателей следует учитывать, что вязкость мазута перед форсунками должна быть не более 3 ° ВУ. Потери температуры мазута по трассе от подогревателей до форсунок обычно принимаются

1,0 – 1,5 К на каждые 100 м.