Расчет тепловой схемы и основного оборудования паровой отопительно-производственной котельной. Методические указания к выполнению практических заданий

10. Расход пара теплогенерирующей установкой:

Dк1,4 = Dк0,7 − Gроу .

11. Расход воды на продувку:

Gпр = 100Pп Dк1,4.

12. Количество пара, выделяемое в расширителе непрерывной продувки:

где i1,4′ , i0,15′ — энтальпия воды соответственно при давлении в кот-

ле (Р = 1,4 МПа) и в расширителе (Р = 0,15 МПа); i′′ — энтальпия

0,15

насыщенного пара в расширителе; η — коэффициент, учитывающий потери тепла, η = 0,98.

13. Количество воды непрерывной продувки, сливаемое в канализацию:

Gснп = Gпр − Dс0,15.

При расходе воды Gснп менее 0,278 кг/с (1 т/ч) ее теплота обычно

не учитывается.

14. Количество воды, добавляемое для питания котлов:

Gпит = Dтех + Gснп − Gк.

15.Количество воды на подпитку тепловой сети принимается

вразмере 1,5…2 % от расхода воды в прямом трубопроводе:

Gпл = (0,015− 0,02)(Gхво).

16. Количество воды, подвергаемое химической очистке:

Gхво = Gпит + Gпл.

17. Количество исходной воды с учетом собственных нужд ХВО:

11

Gивх = (1,1− 1,15)Gхво.

18. Количество воды, поступающей из деаэратора, с учетом непрерывной продувки котлов и подпитки тепловой сети:

Gд = Dк0,7 + Gпр + Gпл.

19. Расход выпара из деаэратора:

Dвып = dGд ,

где d — удельный расход выпара, d = 0,002 кг/кг.

20. Расход пара на подогрев исходной воды в теплообменнике № 1:

где i12 и i11 — энтальпии исходной воды при выходе и на входе

втеплообменник.

21.Количество конденсата из теплообменника № 1, возвращаемое в деаэратор:

G1 = D1.

22. Энтальпия химически очищенной воды после ее нагрева в теплообменнике № 2:

i22 = i21 + Gснп (i0,15′ − iбр ),

Gхво

где i21 — энтальпия химически очищенной воды на входе в ТО

№ 2, i21 = i22; i′0,15 — энтальпия продувочной воды при Р = 0,15 МПа; iбр — энтальпия воды, сбрасываемой в барботер, iбр = 167 кДж/кг.

23. Энтальпия химически очищенной воды после ее нагрева в теплообменнике № 3:

i32 = GдСв (tд − tп.в)+ i31 ,

Gхво

где i31 — энтальпия химически очищенной воды на входе в ТО

№ 3, i31 = i22; tд — температура воды в деаэраторе, tд = 100 °С; tп.в — температура питательной воды, tп.в = 90 °С; Св — теплоемкость воды,

Св = 4,13 кДж/кг °С.

12

24. Энтальпия химически очищенной воды после ее нагрева в теплообменнике № 4 (охладитель выпора):

где i41 — энтальпия химически очищенной воды на входе в ТО № 4,

i41= i32; i′′ , i′ — энтальпия соответственно пара и конденсата при

0,12 0,12

Р= 0,12 МПа.

25.Расход пара на подогрев химически очищенной воды в теплообменнике № 5:

где i51 — энтальпия химически очищенной воды на входе в ТО

№ 5, i51 = i42; i52 — энтальпия воды на выходе из ТО № 5 при температуре 80 °С.

26. Количество конденсата из теплообменника № 5, возвращенное в деаэратор:

G5 = D5.

27. Средняя энтальпия потоков на выходе из деаэратора:

где Gд — расход воды из деаэратора; Gтех — количество конденсата, возвращаемого с производства; — энтальпия конденсата, возвращаемого с производства; Gст — количество конденсата из сетевых теплообменников, возвращаемого в деаэратор, Gст = Dст .

28. Расход пара на подогрев питательной воды в деаэраторе:

где iд′ — энтальпия воды в деаэраторе.

13

29. Расчетный расход пара на собственные нужды:

Dснр = Dд + D5 + D1 + Dпот.

30. Расчетное значение паропроизводительности ТГУ:

Dкр0,7 = Dст + Dтех + Dснр .

31. Ошибка расчета:

Пример расчета тепловой схемы производственно-отопительной теплогенерирующей установки дан в приложении.

3.2. Определение размеров расширителя непрерывной продувки

Напряжение парового объема расширителя принимается равным

R = 500 м3/м3.

Объем парового пространства определяется по формуле:

где v′′ — удельный объем пара, м3/кг, при Р = 0,17 МПа.

Объем водяного пространства составляет 3…40 % от парового, т.е.

Vрв = (0,3− 0,4)Vрп.

Общий объем расширителя:

Vр = Vрп + Vрв.

При диаметре расширителя dр = 0,5…0,8 мопределяется его высота: hр = 1,274Vрdр.

К одному расширителю присоединяется не более трех котлоагрегатов. Расчет расширителя непрерывной продувки производится по

расходу Dс0,15 для максимального зимнего режима.

14

3.3. Подбор типоразмера деаэратора

Деаэрационные установки комплектуются из деаэрационных устройств и питательных емкостей.

Производительность деаэрационной колонки определяется расходом воды через систему химической очистки Gхим и количеством возвращаемого в ТГУ конденсата Gк.

Емкость бака для ТГУ паропроизводительностью до 8,33 кг/с должна соответствовать 40-минутному запасу воды; для ТГУ паропроизводительностью более 8,33 кг/с — 30-минутному запасу по максимальному расходу. При производительности ТГУ до 20,8 кг/с устанавливают один бак деаэратора питательной воды, а при большей — не менее двух.

Емкость бака при 40-минутном запасе воды рассчитывается по формуле:

Vд = 2,4Gд , м3.

Емкость бака при 30-минутном запасе воды рассчитывается по формуле:

Vд = 1,8Gд , м3.

Типоразмер деаэрационной колонки и габариты питательной емкости выбираются по данным табл. 4.

15

Выбор типоразмера деаэратора осуществляется по расходам для максимального зимнего режима.

3.4. Установка химической очистки исходной воды и ее расчет

Исходными данными для проектирования установки химической водоочистки (ХВО) являются:

1)пароводяной баланс ТГУ в максимально зимнем режиме;

2)характеристики исходной воды.

При проектировании водоподготовительной установки выбор схемы производится по трем основным параметрам:

1)продувка котлов по сухому остатку;

2)относительная щелочность химически очищенной воды;

3)содержание углекислоты в паре.

Величина непрерывной продувки была определена ранее при расчете тепловой схемы ТГУ.

Относительная щелочность химически очищенной воды, %, определяется по формуле:

Щот = 40Щх100,

х Sx

где 40 — эквивалент NaOH, мг/кг; Щх — щелочность химически

очищенной воды (при обработке по схеме Na-катионирования щелочность химически очищенной воды приблизительно равна карбонатной жесткости Щх = Нк), мг-экв/кг.

Для котлов типа ДКВР, ДЕ и КЕ при величине относительной

щелочности Щот > 20 % следует предусмотреть нитратирование воды. Содержание углекислоты в паре (мг/кг) определяется по формуле:

CO2 = 22Щхαх(σ1 + σ2),

где αх — доля химически очищенной воды в питательной воде,

доля разложения Na2CO3 в котле, σ2 = 0,7.

При содержании углекислоты CO2 > 20 мс/кг следует принять меры против углекислотной коррозии (предусмотреть декарбонизацию).

16

Расчет оборудования двухступенчатой схемы Na-катионирования

Для уменьшения количества устанавливаемого оборудования и его унификации принимаются однотипные фильтры I и II ступеней. Для II ступени устанавливается один фильтр. Второй фильтр используется для II ступени в период ее регенерации и одновременно является резервным для фильтров I ступени катионирования (рис. 5).

Рис. 5. Схема двухступенчатой установки Na-катионирования:

I — фильтры первой ступени; II — фильтры второй ступени;

1 — подогреватель исходной воды; 2 — бак мокрого хранения соли; 3 — насос раствора соли; 4 — солерастворитель; 5 — бак-мерник; 6 — теплообменник № 5 (см. рис. 1); 7 — промывочный насос

Na-катионитовые фильтры II ступени

Нормальная скорость фильтрации в фильтрах II ступени принимается равной:

Wф1 = 12 – 15 м/ч.

Площадь фильтрации рассчитывается по формуле:

fp = Gхим 3,6.

Wф1

По величине площади фильтрации определяется диаметр фильтра, м:

17

Количество солей жесткости (г-экв/кг), подлежащее удалению:

АΙΙ = 0,1Gхим 3,6 24,

где 0,1 — жесткость воды после фильтров I ступени, мг-экв/кг. Число регенерации фильтра в сутки:

RΙΙ = AΙΙ ,

fHслE

где Нсл — высота слоя катионита, Нсл = 1,0…2,0 м; E — рабочая обменная способность, E = 300 г-экв/м3.

Межрегенерационный период работы фильтра:

ТΙΙ = 24RΙΙnΙΙ − 2,5,

где n — число работающих фильтров ΙΙ ступени, шт.; 2,5 — время регенерации фильтра, ч.

Расход 100%-ной соли (кг/регенерации) на одну регенерацию Na-катионитового фильтра ΙΙ ступени:

G = EVqc , c 1000

где qc — удельныйрасходсолинарегенерациюфильтров, qc = 350 г/г-экв.

18

Объем 26%-ного насыщенного раствора соли, м3, на одну регенерацию:

где ρ — плотность насыщенного раствора соли при Т = 293 К,

ρ = 1,2 кг/дм3.

Расход технической соли, кг, на регенерацию фильтров в месяц:

Gсмес = Gсут 30,

где Gсут = RΙΙ Gc n .

Расход воды, м3, на взрыхляющую промывку фильтра:

G = if 60tвзр ,

взр 1000

где i — интенсивность взрыхляющей промывкифильтров, i = 3 дм3/см2; tвзр — продолжительность взрыхляющей промывки, tвзр = 15 мин.

Расход воды, м3, на приготовление регенерационного раствора:

где b = 8 % концентрации регенерационного раствора; ρр.р — плотность регенерационного раствора, ρр.р = 1,04 г/см3.

Расход воды, м3, на отмывку катионита от продуктов регенерации:

Gотм = gот fHсл ,

где gот — удельный расход воды на отмывку катионита, gот = 6 м3/м3.

Расход воды, м3, на регенерацию Na-катионитового фильтра с учетом использования оптимальной воды для взрыхления:

GВΙΙ = Gвзр + Gрег + (Gотм − Gвзр)= Gрег + Gотм.

Расход воды в сутки, м3:

Gсут = G ΙΙ RΙΙ .

ВΙΙ В

Na-катионитовые фильтры I ступени.

19

Принимаются к установке два фильтра, аналогичные фильтрам II ступени.

Скорость фильтрации:

= G 3,6

Wфд хво2f .

Количество солей жесткости, подлежащее удалению:

АΙ = (H0 − 0,1)Gхим 3,6 24,

где H0 — общая жесткость воды, поступающей на водоподготовительную установку, мг-экв/кг, H0 = Hк+ Hн.к; 0,1 мг-экв/кг — остаточная жесткость воды после I ступени.

Число регенерации фильтра в сутки:

RΙ = AΙ , fHслE

где E — рабочая обменная способность сульфугля, E = 230 г/экв/м3. Межрегенерационный период работы:

ТΙ = 24,2− 2,

RΙ

где 2 — время регенерации фильтра, ч.

Расход 100%-ной технической соли на регенерацию определяется по формулам, аналогичным тем, которые были использованы при расчете фильтра II ступени.

Определение расходов воды на взрыхление и промывку фильтра I ступени производится по тем же формулам, что и для фильтра II ступени. При этом значение qот принимается равным 4 м3/м3.

Расход воды на одну регенерацию Na-катионитовых фильтратов I ступени с учетом использования отмывочной воды для взрыхления:

GВΙ = Gрег + Gотм.

Расход воды Nа-катионитовых фильтров в сутки:

GВсутΙ = GВΙ RΙ .

Среднечасовой расход воды на собственные нужды Naкатионитовых фильтров водоподготовительной установки:

GВсутΙ = GВсутΙ +2GВсутΙΙ .

20