«Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант. Пояснительная записка. Основные условные обозначения и индексы
 Скачать 462.55 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Целью расчетно-графической работы «Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» является закрепление теоретического материала по основным вопросам дисциплины « Теплоиспользующие установки промышленных предприятий», а также получение навыков самостоятельной работы в области проектирования теплоиспользующих установок. Деаэрационные установки располагаются на различных предприятиях теплоэнергетики и являются последней ступенью удаления из воды растворенных в ней коррозионно-активных газов (кислорода и диоксида углерода). После деаэраторов содержание в воде коррозионно-активных газов не должно превышать определенных стандартами величин. В расчетно-графической работе предусматривается проектирование струйно-барботажного вакуумного деаэратора вертикального типа. Вакуумные деаэраторы вертикального типа имеют единичную производительность от 5 до 300 м3/ч и распространены преимущественно в котельных различного назначения. На ТЭЦ и в крупных котельных применяются горизонтальные вакуумные деаэраторы производительностью от 400 до 1200 м3/ч. Вертикальные вакуумные деаэраторы отличаются относительной простотой конструкции и могут быть изготовлены непосредственно на том предприятии, где планируется их установка, поэтому для инженера-теплоэнергетика очень важно уметь грамотно подобрать, рассчитать, установить деаэратор и правильно его эксплуатировать. ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ Обозначения Q – количество теплоты, Вт, ккал/ч; G – расход среды, т/ч, кг/с; C – массовая концентрация компонента в воде, кг/м3, мг/кг; F – площадь поверхности, м2; D, d – диаметр, м; L – длина струи, м; H – высота, м; N – количество отверстий, шт.; t – температура, °С; p – давление, МПа, кгс/см2; i – удельная энтальпия, кДж/кг, ккал/кг; h – уровень воды на тарелке, м вод. ст.; g – ускорение свободного падения, м/с2; v – удельный объем, м3/кг; Ω – площадь живого сечения, м2; ρ – плотность, кг/м3; σ – коэффициент поверхностного натяжения, кгс/см; w – скорость, м/с; К – коэффициент массопередачи, м/ч; О2 – кислород; СО2 – диоксид углерода. Индексы п – пар; в – вода; о – отверстие; н – начальный; к – конечный; s – в состоянии насыщения; д – в деаэраторе; ср – средний; пр – производительность; н.п – некипящий поток; к.п – кипящий поток; д.в – деаэрированная вода; и.в – вода, подаваемая в деаэратор; вып – выпар; дин – динамический; гс – гидростатический; вх – на входе; вых – на выходе; гор – в горловине тарелки; п.т – перепускная тарелка; б.л – барботажный лист; max – максимальный; min – минимальный. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ВАКУУМНЫХ ДЕАЭРАТОРОВ Вакуумные деаэраторы предназначены для удаления из воды коррозионно-активных газов кислорода и диоксида углерода (О2 и СО2) при рабочем давлении в аппарате 0,015-0,08 МПа. Классификация деаэраторов и основные требования к их проектированию содержатся в нормативных материалах [1К, 2К]. По способу распределения воды в паре деаэраторы подразделяются на пленочные, струйные и капельные. Деаэраторы с барботажем воды паром называются барботажными. В случае применения в деаэраторе одного из указанных способов деаэратор считается одноступенчатым, при комбинации нескольких способов – двух- или трехступенчатым. В настоящее время на ТЭЦ и в котельных применяются в основном двухступенчатые струйно-барботажные деаэраторы. Однако в эксплуатации находится значительное число одноступенчатых (пленочных и струйных) аппаратов. Широкое распространение струйно-барботажных деаэраторов обусловлено требованиями глубокой дегазации воды и полного удаления СО2. Кроме того, применение двухступенчатых деаэраторов позволяет также сократить высоту деаэрационной колонки. По конструкции серийно выпускаемые струйно-барботажные вакуумные деаэраторы бывают вертикальными (рис. 1) и горизонтальными (рис. 2). Конструкция струйно-барботажного вакуумного деаэратора вертикального типа, разработанная научно-производственным объединением по исследованию и проектированию энергетического оборудования имени И. Н. Ползунова (НПО ЦКТИ), приведена на рис. 1. Вода, направляемая на дегазацию по трубе 1, попадает на верхнюю тарелку 2. Пройдя струйную часть, вода поступает на перепускную тарелку 3. Она предназначена для сбора и перепуска воды на начальный участок расположенного ниже барботажного листа 5. Перепускная тарелка имеет отверстие 4 в виде сектора, который с одной стороны примыкает к сплошной вертикальной перегородке 6, идущей вниз до основания корпуса колонки.  Рис. 1. Вакуумный струйно-барботажный деаэратор вертикального типа конструкции ЦКТИ: 1 - патрубок подвода исходной воды; 2 - верхняя тарелка; 3 - перепускная тарелка; 4 - сектор для слива воды; 5 - барботажный лист; 6 - вертикальная перегородка; 7 - щели для прохода пара; 8 - водосливной порог; 9 - патрубок отвода деаэрированной воды; 10 - патрубок подвода греющей среды; 11 - перепускная труба; 12, 13 - отверстия для перепуска пара; 14 - труба отвода выпара; 15 - штуцер для подвода конденсата; 16 - водоперепускная труба Вода с перепускной тарелки направляется на непровальный барботажный лист 5, выполненный в виде кольца со щелями или отверстиями 7, ориентированными перпендикулярно потоку воды. В конце барботажного листа имеется водосливной порог 8, который проходит до нижнего основания деаэратора. Вода протекает по барботажному листу, переливается через порог 8 и попадает в сектор, образуемый порогом 8 и перегородкой 6, а затем самотеком отводится в трубу 9. Весь пар (или перегретая вода) подводится в колонку под барботажный лист 5 по трубе 10. Под листом устанавливается паровая подушка, и пар, проходя через щели 7, барботирует воду. С увеличением нагрузки деаэратора, а следовательно, и расхода пара, высота паровой подушки увеличивается, и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа 5 через отверстия 12 и 13 в трубах 11. Затем пар проходит через горловину в перепускной тарелке 3 и поступает в струйный отсек, где большая часть пара конденсируется. Паровоздушная смесь отводится по трубе 14. При необходимости подачи в деаэратор горячего конденсата его следует вводить через штуцер 15 на перепускную тарелку. При отсутствии пара к деаэратору в качестве греющей среды подводится деаэрированная перегретая вода. Она также направляется под барботажный лист по трубе 10. Попадая в область давления ниже атмосферного, вода вскипает, образуя под листом паровую подушку. Вода, оставшаяся после вскипания, по трубе 16 удаляется на начальный участок барботажного листа, где проходит обработку совместно с исходным потоком воды. Вся колонка изготавливается цельносварной. Для возможности разъема предусматривается монтажный стык, расположенный выше перепускной тарелки. Производительность вертикальных вакуумных деаэраторов составляет от 5 до 300 м3/ч. Другие технические характеристики струйно-барботажных деаэраторов вертикального типа приведены в табл. Б, В. На рис. 2. представлена принципиальная схема струйно-барботажного вакуумного деаэратора горизонтального типа. Исходная вода через штуцер 10 поступает в распределительный коллектор 9 и далее на первую тарелку 8. Перфорация первой тарелки рассчитана на пропуск 30% воды при номинальной нагрузке деаэратора. Остальная часть через порог сливается на вторую тарелку 11, куда сливается и вода, прошедшая сквозь отверстия первой тарелки. Такая конструкция первой тарелки объясняется тем, что она выполняет функцию встроенного охладителя выпара и должна обеспечить конденсацию необходимого расхода выпара в расчетном диапазоне изменения гидравлических нагрузок деаэратора. Вторая тарелка 11 является основной, после нее вода стекает струями на третью тарелку 12, которая служит в основном для организации подачи воды на начало барботажного листа 1. Обработанная на непровальном барботажном листе вода отводится из деаэратора по трубе 3. Деаэратор разделен барботажным листом и перегородкой на деаэрационный и испарительный отсеки. В испарительный отсек по трубопроводам 13 подается греющая среда – деаэрированная перегретая вода или пар. Выделившийся из перегретой воды пар образует паровую подушку и проходит через отверстия барботажного листа, а неиспарившаяся вода по каналу 2 вытесняется на уровень барботажного листа 1 и вместе с деаэрированной водой отводится из деаэратора. Для перепуска избытка пара из паровой подушки в деаэрационный отсек служит труба 4. Выпар отводится из деаэратора по трубопроводу 7 с помощью эжектора или вакуумного насоса. Деаэраторы горизонтального типа выпускаются производительностью 400, 800 и 1200 м3/ч. Эти деаэраторы вне зависимости от производительности имеют одинаковый диаметр корпуса 3 м и отличаются друг от друга его длиной. В последние годы широко рекламируются как новое чудо техники, позволяющее « решить» все проблемы деаэрации воды, струйные деаэраторы «КВАРК» и «АВАКС». Даже из рекламных материалов этих аппаратов видно, что указанные струйные деаэраторы по многим характеристикам уступают серийным аппаратам традиционных конструкций, прошедшим длительный эволюционный отбор. Анализ массообменной эффективности вакуумных деаэраторов показал, что из применяемых в настоящее время конструкций лучшие показатели имеют серийные струйно-барботажные аппараты.  Рис. 2. Схема вакуумного струйно-барботажного деаэратора горизонтального типа конструкции ЦКТИ – СЗЭМ: а, б - модели 1968 и 1985 гг.; 1 - барботажный лист; 2 - канал для прохода неиспарившейся перегретой воды; распределительный коллектор; 3 - труба отвода деаэрированной воды; 4 - пароперепускная труба; 5 - перепускная тарелка; 6 - водоперепускной короб; 7 - труба отвода выпара; 8, 11, 12 - первая, вторая и третья тарелки; 10 - штуцер подвода исходной воды; 13 - патрубки подвода греющей среды; 14 - жалюзи; 15 - испарительный отсек; 16 - разделительная перегородка; 17 - деаэрационный отсек РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАКУУМНОГО ДЕАЭРАТОРА. Исходные данные Таблица А
ВК-водогрейная котельная; ПВТ – деаэрация подпиточной воды теплосети. Основные технические характеристики струйно-барботажного вакуумного деаэратора вертикального типа конструкции ЦКТИ. Таблица Б
Геометрические характеристики струйно-барботажного вакуумного деаэратора конструкции ЦКТИ-ЧМЗ. Таблица В
|
, мг/кг
, мг/кг
мг/кг
мг/кг