2. Расчёт тепловой схемы котельной

Исходные данные к составлению теплового баланса описаны в [1,2]. Там же изложены методика определения оптимального числа котлов и коэффициент их загрузки. Расчеты паровой нагрузки котельной можно выполнять как на основе ручного счета [3], так и с использованием вычислительной техники [4].

Для определения расхода топлива необходимо определить отпуск теплоты из паропровода котельной, потери с продувкой и количество теплоты, возвращаемое с питательной водой.

Максимальный отпуск теплоты из паропровода котельной

(62)

,

где — энтальпия пара на выходе из котла, определяют по термодинамическим таблицам воды и водяного пара, кДж/кг.

Потери теплоты с продувкой

(63)

где - энтальпия котловой воды, кДж/кг;

- энтальпия питательной воды, кДж/кг;

- расход продувочной воды, кг/с.

Количество теплоты, возвращаемой с питательной водой

(64)

Расчетный расход теплоты

(65)

Максимальный расчетный расход топлива котельной.

В качестве топлива используется природный газ с теплотой сгорания кДж/кг (кДж/м³)

КПД котельного агрегата по данным проекта №1 . Тогда

(66)

2. Аэродинамический расчёт

Расчет дутьевой установки

В соответствии со СНиП П-35-76 тягодутьевые установки, как правило, должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.

Расчетная производительность дутьевого вентилятора

, м³/ч (67)

.

Здесь 1,05 - коэффициент запаса, учитывающий утечку воздуха через неплотности воздуховодов;

- коэффициент избытка воздуха в топке,;

- номинальный расход топлива котлоагрегатом, В_к=0,082 кг/с;

- теоретическое количество воздуха, необходимое для горения топлива,

- температура подаваемого в топку воздуха, t_в=30. Отношение .

Полное давление, создаваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивления воздуховодов h_вв и сопротивления горелки h_гор или колосниковой решетки со слоем топлива

(68)

.

Значения сопротивлений принимают в следующих пределах

,

для газообразного и жидкого топлива в зависимости от типа горелочного устройства

Центробежные дутьевые вентиляторы (главные характеристики даны при температуре 30°С и частоте вращения 980 об/мин)

По производительности и давлению подбирают центробежный дутьевой вентилятор

Тип вентилятора ВДН - 10

Производительность номинальная V_дв = 15000 м³/ч

Полное давление номинальное Н_дв = 1400 Па

Частота вращения n = 980 об/мин

КПД вентилятора = 0,81.

Мощность на валу вентилятора

,кВт (69)

.

По полученной мощности и частоте вращения подбирают электродвигатель к вентилятору:

Тип электродвигателя 4А-160S6

Мощность N_дв = 11 кВт

Частота вращения n = 980 об/мин.

Расчет тяговой установки

Принимаем к установке кирпичную дымовую трубу высотой Н_тр = 45 м.

Расход дымовых газов на выходе из дымовой трубы

, м³/с (70)

,

где V^г - полный объем газообразных продуктов сгорания V^г= 13,279 м³/м³.

Диаметр устья дымовой трубы

,м (71)

,

где W_вых - скорость движения дымовых газов на выходе из дымовой трубы при искусственной тяге может достигать 20 м/с. Учитывая возможность дальнейшего расширения котельной, рекомендуем принимать значение W_вых порядка 15 м/с.

Полученный диаметр округляем до ближайшего рекомендуемого СНиП II-35-76 [6].

Принимаем диаметр устья дымовой трубы - 1,2 м.

В соответствии со СНиП II-35-76, в целях предупреждения проникновения дымовых газов в конструкцию стен кирпичных труб не допускается положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для этого нужно выполнять условие R<10, где R - определяющий критерий

(73)

Здесь - коэффициент трения;

i - постоянный уклон внутренней поверхности верхнего участка трубы;

- плотность наружного воздуха при расчетном режиме, кг/м³;

d_в - диаметр устья дымовой трубы, м;

h_о - динамическое давление газа в выходном отверстии дымовой трубы, Па,

, Па (74)

,

где W_вых - скорость газов в выходном отверстии труб, м/с;

р_г - плотность дымовых газов при расчетном режиме

, кг/м³ (75)

,

где = 1,34, кг/м³.

Если R>10, то следует увеличить диаметр дымовой трубы.