Проектирование котельной

390

11.

Сумма анионов

АН

12.

Pн=7,5

2.2. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДЫ

Выбор схемы обработки воды для паровых котлов проводится по трем основным показателям:

- величине продувки котлов;

- относительной щелочности котловой воды;

- по содержанию углекислоты в паре.

Сначала проверяется, допустима ли наиболее простая схема обработки воды натрий катионирования по этим показателям.

Продувка котлов по сухому остатку, % определяется по формуле

Рп=(Сх*Пк*100)/(Ск.в*x*Пк)=1072*0,123/(3000-1072*0,123)*100=4,6%

где Сx - сухой остаток химически очищенной воды, мг/л,

Cx=Св+2,96Н-10,84Н=1017+2,96*4,8+10,84*3,8=1072 мг/л

Пк - суммарные потери пара; в долях паропроизводительности котельной

Ск.в - сухой остаток котловой воды, принимается по данным завода изготовителя котлов

Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности химически обработанной воды, %, определяется по формуле

Щ’=40*Жк*100=40*4*100/1072=14,9% < 20%

где 40 - эквивалент Щ мг/л

Щi- щелочность химически обработанной воды, мг.экв/л, принимается для метода Na -катионирования, равной щелочности исходной воды (карбонатной жесткости).

Количество углекислоты в паре определяется по формуле:

Суг=22*Жк*a0*(a'-a")=22*4,0*0,19(0,4+0,7)=18,39 мг/л

18,39мг/л < 20мг/л

где a0 - доля химически очищенной води в питательной;

a' - доля разложения НСO3 в котле, при давлении 14кгс/см2(1,4МПа) принимается равной 0,7

a'' - доля разложения НСO3 в котле, принимается равной 0,4

Производительность цеха водоподготовки принимаем из табл. 1.5 п.44 - количество сырой воды, поступающей на химводоочистку.

Следовательно принимаем схему обработки воды путем

натрий-катионирование.

Gцр=Gс.в.=3,24кг/с=11,66 м3/ч

2.3. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Расчет оборудования необходимо начинать с хвостовой части т.е. с натрий-катионитных фильтров второй ступени, т.к. оборудование должно обеспечить дополнительное количество воды, идущей на собственные нужды водоподготовки.

2.3.1. Натрий-катионитные фильтры второй ступени.

Для сокращения количества устанавливаемого оборудования и его унификации принимают однотипные конструкции фильтров для первой и второй ступени. Для второй ступени устанавливаем дла фильтра: второй фильтр используется для второй ступени в период регенерации и одновременно является резервным для фильтров первой ступени катионирования.

Принимаем к установке фильтр ФИПА 1-1, 0-6

Ду = 1000мм, Н=2м.

Количество солей жесткости полдлежащих удалению определяется по формуле:

Ап=24*0,1*Gцр=24*0,1*11,66=27,98 г.экв/сутки,

где 0,1 - жесткость фильтрата после фильтров первой ступени катионирования, мг.экв/л

Gцр - производительность натрий-катионитового фильтра, м3/ч

Число регенерации фильтра в сутки:

n=A/¦*h*E*nф=27,98/0,76*2*424*1=0,04 рег/сут.

Где h - высота слоя катионита, м

¦ - площадь фильтрования натрий-катионитного фильтра,

¦=0,76м2, табл.5 [3]

n - число работающий фильтров

E - рабочая обменная способность катионита,г.экв/м^

E=j*y*Eп-0,5*g*0,1=0,94*0,82*550-0,5*7*0,1=424 г.экв/м3

где j - коэффициент эффективности регенерации принимается по табл. 5-5 [5] j=0,94

y - коэффициент, учитывающий снижении обменной способности катионита по Са+ и Mg+ за счет частичного задержания катионов, принимается по табл. 5-6 [5] y=0,82

Eп - полная обменная способность катионкта, г.экв/м3, принимается по заводским данным

g - удельный расход воды на отмывку катионита м3/м3, принимается по табл. 5-4 [5] g=7

0,5 - доля умягчения отмывочной воды

Межрегенерационный период работы фильтра

t =1*24/0,04-2 = 598ч

2 - время регенерации фильтра, принимаем по табл. 5-4 [5]

Скорость фильтрования

wф=11,66/(0,76*1)=15,34м/ч

Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П ступени:

QNaCl=424*0,76*2*350/1000=225,57 кг/рег

где g - удельный расход соли на регенерацию фильтров, 350г.экв/м3 по табл. 5-4 [5]

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

Qн.р=QNaCl*100/(1000*1,2*26)=225*57*100/(1000*1,2*26)=0,72м3

где 1,2 - удельный вес насыщенного раствора соли при t =20°С

26 - 26%-ное содержание соли NaCl в насыщенном растворе при t =20°С

Расход технической соли в сутки

Qтехн= QNaCl*100/93=225*57*0,04*100*1/93=9,7 кг/сут

где 93 - содержание NaCl в технической соли, %

Расход технической соли на регенерацию фильтров в месяц

Qм=Qт*30=9,7*30=291 кг

Расход воды на регенерацию натрий-катионитного фильтра слагается из:

а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра

Вв=b*z/100=30*76*60*15/1000=2,05м3

где b - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров л/м2

принимается по табл. 5-4 [5], b=30 л/м2

z - продолжительность взрыхляющей промывки, мин.

принимается по табл. 5-4 [5], z=15

б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли

Врег=QNaCl*100/(1000*g*r)=225,57*100/(1000*7*1,04)=3,1м3

где 100 - концентрация регенерационного раствора, принимается по табл. 5-4 [5]

r - плотность регенерационного раствора, принимается по табл. 15.6 [5], r=1,04 кг/м3

в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации:

Вотм=q*¦*tрег=7*0,76*2=10,64 м3

где q - удельный расход воды на отмывку катионита, принимается 7 м3/м3 по табл. 5-4 [5]

Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П-ой ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления:

Врег=2,05+3,1+(10,64-2,05)=13,74м3/рег

Расход воды в сутки в среднем составит:

Всут=13,74*0,04 = 0,55м3/сут

2.3.2. Натрий-катионитные фильтры 1 ступени

Принимаются к установки как и для второй ступени два фильтра Æ = 1000мм, Н=2м.

Количество солей жесткости подлежащих удалению определяется по формуле:

A1=24*(К0-0,l)=24х(8,6-0,1)х11,66=2378,64 г.экв/л

где Ж- общая весткость воды, поступающая в натрий-катионитные фильтры

0,1 - остаточная жесткость после первой ступени катионирования.

Рабочая обменная способность сульфоугля при натрий-катионировани.

Е=0,74*0,82*550-0,5*7*8,6=304 г.экв/м3

Число регенерации натрий-катионитных фильтров первой ступени:

n=2378,64/(0,76*2*304*2)=2,57 рег/сут

Межрегенерационный период работы каждого фильтра

Т1=24*2/2,57-2=16,67

Нормальная скорость фильтрации при работе всех фильтров:

wф=11,66/(0,76*2)=7,67

Максимальная скорость фильтрации (при регенерации одного из фильтров)

wф=11,66/(0,76*(2-1))=15,34 м/ч

Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени

QNaCl=304*0,76*2*150/1000=69,31 кг/рег

Объем 26%-ного насыщенного раствора соли на одну регенерацию

Q=69,31*100/(1000*1,2*26)=0,22 м3

Расход технической соли в сутки

Qс=69,31*257*100*2/93=383,07 кг/сут

Расход технической соли на регенерацию натрий-катионитных фильтров первой ступени в месяц

Qм=30*383,07=11492 кг/мес.

Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра

Впр=3*0,76*60*12/1000=2,05 м3

Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли

Врег=69,21*100/(1000*7*1,04)=0,95 м3

Расход воды на отмывку катионита

Вотм=7*0,76*2=10,64 м3

Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра 1 ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления

В=2,05+0,95+(10,64-2,05)=11,59 м3/рег

Расход воды на регенерацию натрий-катионитных фильтров 1 ступени в сутки

Всут=11,59*2,57*2=59,57 м3/сут

Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитных фильтров первой и второй ступени:

в=59,57*0,55/24=2,51 м3/ч

2.4. РАСЧЕТ СЕТЕВОЙ УСТАНОВКИ

2.4.1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Исходные данные:

1. Температура греющей воды (конденсата) на входе

в подогреватель (табл. 1.4. п.34) Т1=165оС

2. Температура греющей воды (конденсата) на выходе

из подогревателя (табл. 1.4 п.3З) Т2=80оС

3. Температура нагреваемой воды на входе

в подогреватель (табл. 1.4 п.5) t2=70оС

4. Температура нагреваемой вода на выходе из подо-

гревателя (табли.5 п.59) t1=82,34оС

5. Расчетный расход сетевой воды( табл. 1.5п .6) G=51,37кг/с

РАСЧЕТ

Принимаем к установке два водоводяных подогревателя.

Так как в работе будут находиться две установки, то расход нагреваемой воды через одну установку составит:

G1=G/2=51,37/2=25,68 кг/с

Расход греющей воды определяем из уравнения теплового баланса подогревателя:

G1*(t1-t2)*C=G2*(T1-T2)*C*h

где h - коэффициент,учитывающий снижение тепловой мощности за счет потерь в окружающую среду, принимаем h=0,96

G2=(25,68*(82,34-70))/((165-80)*0,96)=3,88 кг/с

Средняя температура греющей воды

Тср=(165+80)/2=122,5оС

7. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

dэ=(D2-z*d2н)/(D-z*dн)=(0,2592-109*0,0162)/(0,259-109*0,016)=0,019559м

6. Скорость воды в трубках

wтр=G1/(¦тр*r)=25,68/(0,01679*1000)=1,53 м/с

9. Скорость воды в межтрубном пространстве

wмтр=G2/(¦мтр*1000)=3,88/(0,03077*1000)=0,126 м/с

10. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок

a1=1,163*А1*w0,8мтр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0195590,2=1495,7 Вт/м2к

где А1 - Температурный множитель, определяемыйп по формуле

A1=1400+18*Тср-0,035*Т2ср=1400+10*122,5-0,035*122,52=3079,8

11. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде

a2=1,163*А2*w0,8тр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0140,2=9815,03 Вт/м2к

где A2=1400+18*tср-0,035t2ср=1400+l8*76,17-0,035*76,172=2567,99

12. Коэффициент теплопередачи

К0=1/(1/a1+б/l+1/a2)=1/(1/1495,7+0,001/105+1/9815,03)=1283 Вт/м2к

где б - толщина стенок латунных трубок

l - коэффициент теплопроводности латуни

l=105 Вт/мк при t =122оС

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:

К=К0*m=1283*0,75=962,25 Вт/м2к

где m - поправочный коэффициент на загрязнение и неполное омывание поверхности нагрева =0,75

13. Поверхность нагрева подогревателя

Н=G1*C*(t1-t2)/(K*Dt)=25,68*4190*(82,34-70)*0,85/(962,25*34,44)=34,06 м2

14. Количество секций подогревателя

Z=H/Fi=34,06/20,3=1,7

где Fi - поверхность нагрева одной секции водоподогревателя

Принимаем 2 секции

2.4.2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО

ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Потери напора воды в трубах

1. Внутренний диаметр трубок dвн=0,014м

2. Длина одного хода подогревателя: L=4м

3. Коэффициент трения / при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м принимаем равным 0,04

4. Коэффициенты местных сопротивлений для одной секции:

вход в трубки - 1

выход из трубок - 1

поворот в колене - 1,7

Сумма коэффициентов местных сопротивлений

S¦=3,7

5. Потери напора воды в трубках для двух секций водоводяного подогревателя при длине хода 4м

Dh=(l*Z/dвн+S¦)*w2тр*r/2=(0,04*4/0,014+3,7)*1,532*1000/2*2=354 МПа

где r - плотность воды, принимаем равной 1000м/м3

- количество секций подогревателя, соединенных последовательно

l - коэффициент трения

Потери напора в межтрубном пространстве

1. Эквивалентный диаметр живого сечения межтрубного пространства

dмтрэ=0,019559м

2. Коэффициент трения при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м и принимаем равным 0,04

3. Коэффициент местного сопротивления подогревателя по межтрубному

пространству определяем по формуле:

¦=13,5*¦мтр/¦п=0,03077/0,03765*13,5=11,03

где ¦п - площадь сечения подходящего патрубка

Средняя температура нагреваемой воды

tср=(t1*t2)/2=(70+82,34)/2=76,17оС

Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагре ваемой водой

Dt=(Dtб-Dtм)/ln(Dtб-Dtм)=(82,66-10)/ln(82,66/10)=34,44оС

Где Dtб - большая разность температур = 165-82,34 = 82,66 °С

Dtм - меньшая разность температур = 80-70=10 °С

Для сетевой установки типа БПСВ-14 к дальнейшему расчету выписываем конструктивные данные водоводяного подогревателя 140СТ 34-588-68 3

а) внутренний диаметр корпуса Двн = 259 мм

б) наружный и внутренний диаметр трубок

dн=16мм, dвн=14мм

в) число трубок в живом сечении подогревателя

Z=109

г) площадь живого сечения трубок

¦тр=0,01679м2

д) площадь сечения межтрубного пространства

¦мтр=0,03077м2

е) поверхность нагрева одной секции

Fi=20,3м2

¦п=0,03765м2

¦мтр - площадь живого сечения межтрубного пространства принимаем

¦м =0,03077м2 3

4. Потери напора воды в межтрубном пространстве двух секций водоводяного подогревателя

Dhмтр=(0,04*4/0,019559+11,03)*(0,1262*1000)/2*2=305 Па

где L - длина одного хода подогревателя, L=4м

wмтр - скорость воды в межтрубном пространстве, wмтр=0,126м/с

(из теплового расчета водоводяного подогревателя)

r=1000 - плотность воды в кг/м3

2.4.3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВОДЯНОГО

ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Исходные данные:

- Температура греющего пара при давлении 0,7 МПа

(табл. 1.4 р.15) Т1=165°С

- Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель

t2=82,34°С (табл. 1.5 п.59)

- Температуру нагреваемой воды на выходе из подогревателя

t1=150°С (табл. 1.4 п.3)

1. Количество теплоты расходуемое в подогревателе

Q=25,68*4190*(150-82,34)*10-6=7,28 МВт

где G1=25,68 кг/с - расход нагреваемой воды (из теплового расчета водоводяного подогревателя)

2. В сетевой установке БЛСВ-14 в качестве пароводяного подогревателя принят подогреватель 050СT 34-577-69. Из табл. 3 выписываем его техническую характеристику:

а) поверхность нагрева Н =53,9м2

б) наружный диаметр Дн = 630мм

в) длина трубок L =3м

г) внутренний диаметр корпуса D =616мм

д) число трубок Z=392 шт.

е) диаметр латунных трубок 16мм

ж) приведенное количество трубок в вертикальном ряду Zпр=17,8 шт.

з) площадь живого сечения межтрубеого пространства ¦мтр=0,219м2

и) площадь живого сечения одного хода трубок ¦тр=0,0151м2

Скорость воды в трубках:

wтр=25,68/(0,0151*1000)=1,7 м/с

4. Средняя температура нагреваемой воды

tср=(150+82,34)/2=116,2 оС

5. Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой:

Dt=(82,66-15)/(82,66/15)=39,64 оС

где Dtб - большая разность температур

Dtб=165-82,34=82,66 оС

Dtм - меньшая разность температур

Dtм=165-150=15 оС

6. Средняя температура стенок трубок

tстср=(Tср+ tср)/2=(165+116,2)/2=140,6 оС

7. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам трубок

a1=А2*1,163/(Zпр*dн*(T-tстср))=4*8352,6*1,163/(17,8*0,016*(165-140,6))=5983 Вт/м2к

где А2 - температурный множитель, определяемый по формуле

А2=4320+47,54*Т-0,14*Т2=4320+47,54*165-0,14*1652=8352,6

8. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок кводе:

a2=А1*1,163*w0,8тр/d0,2вн=3019*1,163*1,70,8/0,0140,2=12602 Вт/м2к

где A1 - температурный множитель ,определяемый по формуле

A1 = 1400+18*tср-0,035*t2ср=1400+18*116,2-0,035*116,22=3019

9. Коэффициент теплопередачи

К0=1/(1/a1+0,001/l+1/a2)=1/(1/5983+0,001/105+1/12602)=3914 Вт/м2к

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:

К=3914*0,75 = 2935,5 Вт/м2к

где 0,75- поправочный коэффициент на загрязнение и неполное

смывание поверхности нагрева, m = 0,75

10. Поверхность нагрева пароводяного подогревателя

H=7,28*106/(2935,5*39,64)=62,56 м2

11. Количество подогревателей

Z=60,4/53,9=1,16

Принимаем 2 рабочих

2.4.4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОВОДЯНОГО

ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Потери напора в трубках пароводяного подогревателя определяются по формуле:

Dh=Dhтр+Dhмс=(l*L/dэ*Z+åò)*wтр*r/2=(0,04*3/0,014*4+13,5)*1,72*1000/2=69050 Па

где Dhтр - потери напора на трение

Dhмс - потери напора на местные сопротивления

l - коэффициент трения, принимаемый при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости = 0,0002м равным 0,04

r-плотность воды, 1000 кг/м3

L - длина одного хода пароводяного подогревателя, принимаем 3м

Z - количество ходов подогревателя, в данном дипломном проекте расчитывается четырехходовой пароводяной подогреватель

åò - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Коэффициент местных сопротивлений для четырехходового пароводяного подогревателя

вход в камеру - 1,5

вход из камеры в трубки 1х4 - 4

выход из трубок в камеру 1х4 - 4

поворот на 180o в камере - 2,5

выход из камеры - 1,5

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для четырехходового пароводяного подогревателя марки 050СТ 34-577-68 будет составлять åò =13,5

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В технико-экономическом разделе дипломного проекта производится сравнение использованных двух видов топлива на реконструируемой котельной: Основного - угля ГР и перспективного - газа от дегазации газовых выбросов шахт, а также определяется сметная стоимость строительных и монтажных работ. Технико-экономические расчеты производятся в гривнах с использованием переводных индексов стоимости строительно-монтажных работ в цены 1993г., коэффициентов рыночных отношений, а также индекса удорожения цен 1997г. к ценам 1995г.

Тогда общий переводный индекс для строительно-монтажных работ: 80,6*1013*1,8562*10-5=1,516 и для оборудования 48,2*3452*1,8562*10-5=3,03

3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Годовая выработка тепловой энергии, ГДж

åQвырг=åQгтп+åQсн (3.1)

где Qгтп - годовая отпущенная тепловая энергия,

Qсн - годовой расход тепловой энергии на обственные нужды котельной, Qсн = 15*Qот

åQгтп=Qопов*nоп*3,6+Qзгв*nоп*3,6+Qлгв*(8400-nоп)*3,6+Qлтех*(8400-nоп)*3,6+Qзтех*nоп*3,6 (3.2)

где nоп - число часов отопительного периода, nоп=4320( табл. 1.1)

Qзгв - расчетный расход тепловой энергии в зимний период, Qзгв = 1,36 МВт (табл. 1.2)

Qлгв - то же в летний период, Qлгв = 0,963 МВт (табл. 1.3)

Qтех - расход тепловой энергии на технологию в зимний и летний периоды

Qзтех = 11,69 МВт, Qлтех = 1,24 МВт (табл.1.3)

Qопов - расход тепловой энергии за отопительный период на отопление и вентиляцию, МВт

Qопов= Qров*(tвп-tсроп)/(tвп-tро)=15,86*(18+1,6)/(18+24)=7,4

åQгопт - годовая отпущенная тепловая энергия

åQсн - годовой расход тепловой энергии на собственные нужды котельной åQсн=0,15*Qот

Тогда:

Qготп=7,4*4320*3,6+1,36*4320*3,6+0,963(8400-4320)*3,6+1,24(8400-4320)*3,6+11,69*4320*3,6 =350396 ГДж/г

Qгвыр=350396+0,15*350396=402955,4 ГДж/г

2.Годовой расход топлива, т/год

уголь

Вг=Кптх * Qгвыр / hку * Qрн

где Кпт – коэффициент, учитывающий потери топлива для угля - Кпт =1,07; для газа дегазации Кпт =1,05

hку - к.п.д. брутто котельной, для угля hку =83,96%, для газа hку =0,93

-при сгорании каменного угля Вкт=1,07*402955,4/0,8396*22040=25298 т/г

-при сгорании газа от дегазации Вгт=1,05*402955,4*106/0,93*39750=11,44*106 м3/год

3.Стоимость угля по фабрике 101,6 грн за 1т

Стоимость газа дегазации 84,4 грн. за 103 м3

4.Цена за воду 0,560 грн. за 1м3 для шахтных котельных

5.Цена за 1 кВт/ч потребляемой электроэнергии

Сд=0,06 грн., а за 1 кВт установленной мощности Сд=0,07 грн.

6.Штатное расписание котельной при работе:

на угле – 22 человека, в том числе ИТР – 3 чел., рабочих – 17 чел., механизаторы – 2 чел.

на газе дегазации – 18 чел., в т.ч. ИТР – 3 чел., рабочих – 15 чел., механизатор – 1 чел.

7.Годовые амортизационные отчисления:

-по зданиям и сооружениям – 5,5%

-по оборудованию – 12,5%

8.Месячный фонд зароботной платы с премиями и начислениями на одного работающего по котельной. Аср=170 грн.

9.Установленная мощность котлоагрегатов. Qуст=28,91 МВт (табл. 1.3)

10.Годовой расход воды, м3

Свг=Сзсв*nоп+Слсв(8400-nhоп)

где Свг ,Сзсв – расход воды в зимний и летний периоды (табл. 1.5. п.44), м3/ч

Свг=11,66*4320+4,03(8400-4320)=66813,6 м3/ч

11.Установленная мощность токоприемников, кВа

Nу=Эуд*Qуст

где Эуд - удельная установленная мощность электродвигателей, кВт/МВт.

При Qуст = 28,91 МВт по табл. 10.6

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14

МЕНЮ

Проектирование котельной

ИНТЕРЕСНОЕ