Проектирование водогрейной котельной
 Скачать 3.37 Mb.
|
6.2 Выбор насосовНасосные агрегаты выбираются исходя из расчетных характеристик, в частности производительности, с существенным запасом 10%. Таким образом, насосы функционируют с постоянной частотой вращения, без учета изменяющихся расходов, вызванных переменным водопотреблением. При минимальном расходе насосы продолжают работу с постоянной частотой вращения, создавая избыточное давление в сети (причина аварий), при этом бесполезно расходуется значительное количество электроэнергии. Для управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя насосного агрегата применяется в котельной подключение двигателей насосов через частотные преобразователи. Эффект достигается путём изменения частоты и амплитуды напряжения, поступающего на электродвигатель. Таким образом, меняя параметры питающего напряжения (частотное управление), можно менять скорость вращения двигателя и соответственно изменять производительность насосного агрегата. Для автоматизации процесса регулирования за насосом устанавливается специальный датчик давления, от которого информация о давлении в трубопроводе поступает в блок частотного преобразователя, на основании этих данных преобразователь соответствующим образом меняет частоту, подаваемую на двигатель. Основной эффект от применения частотного регулирования достигается за счет снижения нагрузки на двигатель при его плавном без повышенных пусковых токов и механических ударов разгоне, экономии электроэнергии по сравнению с альтернативными методами регулирования дросселированием с помощью гидромуфт и других механических регулирующих устройств, отказа от дросселирования, что упрощает управляемую механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы. Применение обратной связи системы с частотным преобразователем обеспечивает качественное поддержание скорости двигателя или регулируемого технологического параметра при переменных нагрузках и других возмущающих воздействиях. 6.2.1 Выбор сетевых насосовСетевые насосы водогрейной котельной являются ответственными элементами ее тепловой схемы. Сетевые насосы выбираются по расходу сетевой воды, проходящей через котельный агрегат   . Напор насоса, преодолевающий сопротивление котельного агрегата и тепловой сети можно оценить в Ннас = 350 кПа = 35 м.вод. ст. В качестве сетевых применяем два насоса NK 100-315/334 A2F2AESBAQE. Основные характеристики насоса представлены в приложении Е. 6.2.2 Выбор подпиточных насосовДля восполнения утечек воды устанавливают подпиточные насосы. Количество воды для покрытия утечек из закрытых теплофикационных систем принимают равным согласно п. 6.16 [6] не более 2,5% от общего расхода сетевой воды, а подача подпиточного насоса выбирается вдвое больше для возможности аварийной подпитки сетей.  . Необходимый напор подпиточного насоса можно оценить в Нподп = 150 кПа = 15 м. вод. ст. Выбираем два подпиточных насоса (один резервный) CRE 10-2 A-A-A-EHQQE. Основные характеристики насоса представлены в приложении Ж. 6.2.3 Выбор насосов исходной водыНасос исходной воды служит для подачи сырой воды из системы водопровода жилого района к оборудованию водоподготовки котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимальной потребности котельной в химически очищенной воде (Gхво), включая расход воды на собственные нужды химводоочистки. При определении расхода учитывается, что 𝐺исх = (1,15 ÷ 1,2) ∙ 𝐺хво = 8,15 т/ч (формула (16) и п.15 таблицы. Необходимый напор насоса исходной воды можно оценить в Нподп = 150 кПа = 15 м. вод. ст. Выбираем два подпиточных насоса (один резервный) CRE 10-2 A-A-A-EHQQE. Основные характеристики насоса представлены в приложении З. 6.2.4 Выбор насоса линии рециркуляцииРециркуляционные насосы устанавливают для повышения температуры воды на входе в котел путем подмешивания горячей воды из прямой линии теплосетей. Подача рециркуляционных насосов определена при расчете тепловой схемы 𝐺рц = 111,97 т/ч, п 14 таблицы. Необходимый напор насоса можно оценить в Нрц = 150 кПа = 15 м. вод. ст. Выбираем насос TPE 125-160/4 S-A-F-A-BAQE-MD3. Основные характеристики насоса представлены в приложении И. 7. Аэродинамическое сопротивление газо-воздушного тракта. 7.1. Выбор метода удаления продуктов сгорания из теплогенерирующей установки и подачи воздуха на горение топлива. Нормальная работа КА возможна при условии непрерывной подачи в топку воздуха, необходимого для горения топлива, и удалении образовавшихся продуктов сгорания. В котельных установках с малой производительностью подача воздуха на горение осуществляется вентилятором и удаление дымовых газов дымососом.  Рис 4. Аксонометрическая схема газовоздушного тракта котла. 1 – воздухоприемник; 2 – дутьевой вентилятор; 3 – горелка; 4 – котел; 5 – дымосос; 6 – коллектор; 7 – дымовая труба. Аэродинамическое сопротивление газовоздушных трактов котельной установки определяется по формуле: 𝛥ℎуст = 𝛥ℎв + 𝛥ℎг.г.у + 𝛥ℎкп + 𝛥ℎб + 𝛥ℎш + 𝛥ℎд.тр (54) Сопротивление отдельных элементов газового и воздушного трактов выбранного котла серийного производства примем по табл. 11.2 [8]: 𝛥ℎв − - аэродинамич. сопротивление воздушного тракта, 𝛥ℎв = 200 Па; 𝛥ℎг.г.у − сопротивление горелки, 𝛥ℎг.г.у = 2000 Па; 𝛥ℎкп − аэродинамич. сопротивление газового тракта 𝛥ℎкп = 400 Па; 𝛥ℎб −аэродинамич. сопротивление борова (коллектора), примем 20 Па; 𝛥ℎш −аэродинамич. сопротивление шибера, 80 Па; 𝛥ℎд.тр − аэродинамическое сопротивление дымовой трубы, примем 100 Па 7.2. Подбор оборудования газо-воздушного тракта Дымососы, как и вентиляторы, устанавливаются индивидуально к каждому котлу. 7.2.1 Выбор дутьевого вентилятораВентиляторы подбираются по производительности и напору. Производительность определяется по формуле:  /с (55) где 𝛽1 −коэффициент запаса, по табл. Г.1 приложения Г [1] 𝛽1 = 1,1; 𝐵р −расход топлива на водогрейный котел, 0,163 м3/с (рассчет выполнен выше); 𝑉𝑜 − количество теоретически необходимого воздуха, м3/м3; 𝑉𝑜 = 10,022 м3/м3 (рассчет выполнен выше); 𝑎т −коэффициент избытка воздуха в топке; 𝑎т = 1,05; 𝑡в − температура воздуха, поступающего в вентилятор, 𝑡в = 300С.  Полный напор вентилятора определяется исходя из аэродинамического сопротивления горелки и воздушных трактов котельной установки: 𝐻в = 1,2 ∙ (𝛥ℎв + 𝛥ℎг.г.у) = 1,2 ∙ (2000 + 200) = 2640 Па (56) Для подачи воздуха выбираем дутьевой вентилятор марки ВДН-9-1500 производства Бийского котельного завода.   Рис.5 1- корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4-эл. двигатель; 5-опоры Производительность на всасывании – 14900 м3/ч; Полное давление – 283 даПа; Масса 750 кг.
7.2.2 Определение высоты дымовой трубы при естественной тяге Высота дымовой трубы, может быть определена по формуле:  , м (57) где Нтр − искомая высота трубы, м; 𝑡в − температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца, 0С, 𝑡в = 19,40С. 𝛳г − средняя температура газов в трубе, 0С, Температуру дымовых газов на входе в дымовую трубу принимаем равной температуре газов за КА 𝛳вх = 130 0С. Температуру дымовых газов из трубы подсчитываем с учетом ее падения на 0,3 0С на 1 пог. м трубы, т.е. приблизительно 𝛳вых = 120 0С.  С Рбар − среднее барометрическое давление в данной местности, гПа. Для г.Уфа в июле составляет 1014 гПа.  м 7.2.3 Определение высоты дымовой трубы по санитарным нормам. При сжигании газового топлива высоту дымовой трубы определяют из условия:  (58) где ПДК𝑁𝑂2 − предельно допустимая концентрация соответствующего вещества;  максимальная приземная концентрация токсичного вещества;  фоновая концентрация токсичного вещества, Минимальная высота дымовой трубы определяется по формуле:  , м (59) где 𝑉ух − объем уходящих дымовых газов из 3-х котлов, м3;  /ч (60) 𝛳вых − температура дымовых газов из трубы.  𝛥Т − перепад температур уходящих дымовых газов и наружного воздуха; 𝛥Т = 𝛳вых − 𝑡в, 0С (61) 𝛥Т = 120 − 19,4 = 100,6 0С М𝑁𝑂2 − максимальный секундный выброс NO2;  , м (62) где  низшая теплота сгорания топлива,  МДж/кг; К𝑁𝑂2 −удельный выброс оксидов азота при сжигании газа, г/МДж;  , г/ МДж (63)  , г/ МДж М𝑁𝑂2 = 3 ∙ 0,163 ∙ 38,02 ∙ 0,12 ∙ 1 ∙ 1,225 ∙ 1 ∙ 1 = 2,73 г/с βk – безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелки; 𝛽𝑘 = 1; βt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения; 𝛽𝑡 = 1; 𝛽𝛼 – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота; 𝛽𝛼 = 1,225; kп – коэффициент пересчета. При определении выбросов в граммах в секунду kп = 1; при определении выбросов в тоннах в год kп = 10-3. А − коэффициент, зависящий от температурной слоистости атмосферы, для г. Уфа А=140; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере,𝐹 = 1; m и n – коэффициенты, учитывают подъем факела над трубой, примем 1. η – безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности. В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающем 50 м на 1 км, η = 1. Принимаем ПДК𝑁𝑂2= 0,2 мг/м  = 0,12 мг/м3.   , м Принимаем минимальную стандартную высоту дымовой трубы, равную унифицированному ряду - 30 м (учитывая, что неизвестна высота рядом стоящих жилых зданий). Диаметр устья дымовой трубы определяется по формуле:  , м (64) где 𝜔 − выходная скорость газов. Скорость дымовых газов с принудительной тягой обычно высока § 2.4 [12], принимаем 25 м/с.   м Принимаем по унифицированному ряду диаметр устья дымовой трубы 𝑑 = 0,6 м. 7.2.4. Расчет и подбор дымососовРасчет и подбор дымососа производят по производительности и напору. Дымососы, как и вентиляторы, устанавливаются индивидуально к каждому котлу. Производительность дымососа определяют по формуле:  /ч (65) где  объем дымовых газов на входе в дымосос,   температура дымовых газов на входе в дымосос,  С.  /ч Напор дымососа: Необходимый напор дымососа, Па, можно определить по формуле:  , Па (66) где ℎуст − газовое сопротивление котельной установки, Па;  газовое сопротивление, которое может преодолеть дымовая труба, Па Эта величина может быть определена из уравнения высоты трубы для естественной тяги, решенного относительно газового сопротивления:  , Па (67) где tв − температура воздуха при неблагоприятных условиях, +19,4 0С;  Па Ндым = 1,1 ∙ (600 − 95,2) = 555,3 Па Принимаем к установке дымососы ДН-9-1500 производства Бийского котельного завода.  Рис.6 1- корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4-блок привода; 5-опоры Производительность до 14900 м3/ч Полное давление – 181 даПа Температурный режим перемещаемых сред до +200°С Масса 737 кг
8. Краткое описание основных решений по топливоподаче. При сжигании газа для поддержания необходимого давления газа в газовой горелке, в котельной необходимо предусмотреть газорегуляторную установку (ГРУ). В состав ГРУ входит: задвижки предохранительно-запорный клапан регулятор давления пружинный сбросной клапан ПСК фильтр манометр пружинный узел учета газа трубопроводы Трассу газопроводов нужно выбирать так, чтобы можно было свободно наблюдать и контролировать плотность сварных соединений. ГРУ оборудуется продувочными свечами и газопроводами безопасности, которые необходимы при ремонте газопроводов и срабатывании сбросного клапана.  Рис. 7. Принципиальная схема газоснабжения котельной 1-продувочная свеча; 2-сбросная лини от предохранительного клапана; 3-предохранительный сбросной клапан; 4-счетчик; 5,12-манометры; 6-термометр; 7-регулятор давления; 8-предохранительный клапан; 9-импульсная линия; 10-фильтр; 11,15-задвижки; 13-общая магистраль; 14-регуляторы расхода; 16-самосмазывающиеся краны к горелкам; 17-запальники; 18-учет расхода газа. |