Проектирование отопительной котельной для теплоснабжения (стр. 6 из 14)
Таблица 17.
Тепловой расчет конвективного пучка
| Величина | Обозначение | Формула или способ определения | Единица | Расчет |
| Полная площадь поверхности нагрева | Н | По конструктивным размерам (табл. II−9 [2]) | м2 | 592,6 |
| Диаметр труб | d | По конструктивным размерам | мм | 0,028 |
| Средняя длина труб | l | По конструктивным размерам | м | 0,75 |
| Поперечный шаг труб | s1 | По конструктивным размерам | м | 0,064 |
| Продольный шаг труб | s2 | По конструктивным размерам | м | 0,04 |
| Относительный поперечный шаг труб | s1/d | По конструктивным размерам | - | 2,29 |
| Относительный продольный шаг труб | s2/d | По конструктивным размерам | - | 1,43 |
| Размеры поперечного сечения газохода | AB | По конструктивным размерам | мм | 2,32,88 |
| Эффективная толщина излучающего слоя | s |  | м | 0,084 |
| Температура газов перед конвективным пучком | u¢ | u²т− из расчета топки | °С | 1090 |
| Энтальпия газов перед конвективным пучком | I¢ | I²т − из расчета топки | кДж/м3 | 20768,49 |
| Температура газов за конвективным пучком | u² | По выбору (стр. 53 [2]) | °С | 160 |
| Энтальпия газов за конвективным пучком | I² | По I−u таблице | кДж/ м3 | 2705,5 |
| Количество теплоты, отданное конвективному пучку | Qг | φ×(I¢ − I²) | кДж/ м3 | 18376,5 |
| Средняя температура газов | uср | 0,5×(u¢ + u²) | °С | 625 |
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | αк | αн× Сz×Cs×Cф,рис. 6−5 [2] |  | 105,84 |
| Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока | kps | (kгrn + kзлmзл) × p × s | 60,98 | |
| Степень черноты излучающей среды | a | 1 − е − kps | − | 0,12 |
| Коэффициент тепловой эффективности | ψ | Стр. 48 [2] | °С | 0,8 |
| Температура загрязнения стенки трубы | tст | tкип + Δt | °С | 135 |
| Коэффициент теплоотдачи излучением | αл | αн×a | | 11 |
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | α1 | ξ(αк + αл) | | 116,84 |
| Тепловосприятие конвективного пучка | ε0 | ψ×a1 |  | 92 |
| Температурный напор на входе в пучок | Dtб | u¢-t¢ | °C | 940 |
| Температурный напор на выходе из пучка | Dtм | u¢¢-t¢¢ | °С | 90 |
| Средний температурный напор | Δt | Табл. 6−1 [2] | °С | 353 |
| Расхождение расчетных тепловосприятий | ΔQ |  | % | 0,8 |
3.8 Сводная таблица теплового расчета котла и расчетная невязка теплового баланса
Таблица 18.
Тепловой баланс котла
| Величина | Обозначение | Единица | Результат |
| Располагаемая теплота топлива | Qрр | кДж/м3 | 36764,6 |
| Температура уходящих газов | uух | °С | 160 |
| Потери теплоты с уходящими газами | q2 | % | 6,99 |
| КПД | h | % | 90,6 |
| Расход топлива на котел | Вр | м3/с | 1,047 |
| Топка | |||
| Теплота, вносимая воздухом | Qв | кДж/м3 | 20,7 |
| Полезное тепловыделение | Qт | кДж/м3 | 36601,47 |
| Температура газов на выходе из топки | u¢¢т | °С | 1090 |
| Энтальпия газов на выходе из топки | I¢¢т | кДж/м3 | 20768,49 |
| Тепловосприятие | Qл | кДж/м3 | 16211,2 |
| Конвективный пучок | |||
| Температура газов на входе | u¢ | °С | 1090 |
| Температура газов на выходе | u¢¢ | °С | 160 |
| Энтальпия газов на входе | I¢ | кДж/м3 | 21152,67 |
| Энтальпия газов на выходе | I¢¢ | кДж/м3 | 2705,5 |
| Тепловосприятие | Q | кДж/м3 | 18392,8 |
Невязка теплового баланса составила 1,8 %, расчет считаем верным.
4. Выбор оборудования
Таким образом, на основании расчетов тепловой схемы котельной предусматривается установка четырех водогрейных котлов КВ-ГМ-30-150. Для каждого котла устанавливается: дымосос Д-13,5x2, n = 750 об/мин с электродвигателем мощностью 55 кВт; дутьевой вентилятор ВД-15,5, n = 750 об/мин с электродвигателем мощностью 55 кВт.
Сетевые насосы водогрейных котлов являются ответственными элементами тепловых схем. Сетевые насосы выбирают по расходу сетевой воды G, т/ч. В котельной с водогрейными котлами и подогревателями сетевой воды должно быть установлено не менее двух сетевых насосов. Определив по расчету Gmax = 358,8 кг/с = 1291,6 т/ч.
Выбираю в качестве сетевых насосов три центробежных насоса WILLO-IL 150/320-37/4 (два рабочих, один резервный). Для покрытия летней нагрузки Grвс = 128,6 кг/с = 462,9 т/ч устанавливаем дополнительно два рабочих и один резервный центробежные насосы WILLO-IL 150/300-30/4.
Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловых сетей, где температура сетевой воды не превышает 70°С.
Рециркуляционные 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. Gpeu = 67,2 кг/с. Выбираем два насоса (один резервный) WILLO-IL 100/5-21 BF.
Для восполнения утечек воды устанавливают подпиточные насосы. Количество воды для покрытия утечек из закрытых теплофикационных систем принимают равным 0,5% от объема воды в трубопроводах системы, а подача подпиточного насоса выбирается вдвое больше для возможности аварийной подпитки сетей. Выбираем два насоса (один резервный) MVI 410/PN 16 3.
Для подачи воды от источника водоснабжения котельной -водопровода жилого района - в систему водоподготовки, устанавливают сетевые насосы. Подача этих насосов определяется максимальной потребностью в химически очищенной воде и расхода ее на собственные нужды химводоочистки. Gсв = 5,55 кг/с. Выбираю два насоса (один резервный) WILLO-IL-E 80/9-48 BFR1.
Для обеспечения надежной работы котельной со стальными водогрейными котлами обязательно удаление из воды растворенных в ней коррозионно-активных газов - кислорода и свободной углекислоты. Расход деаэрированной воды равен 4,62 кг/с = 16,6 т/ч.
Выбираем вакуумный деаэратор: ДВ-18, производительностью 18 т/ч.
Для создания вакуума и удаления газов из деаэратора используют вакуумные насосы. Выбираем ВК-25 с подачей 4-50 м3/мин. Один рабочий и один резервный.
Подогреватели исходной и химочищенной воды:
Выбираем два водоводяных теплообменника ПВ-Z-l 1 с поверхностью нагрева 5,89 м и ПВ-Z-IO с поверхностью нагрева 6,9 м .
5. Охрана окружающей среды
В настоящее время с увеличением мощностей промышленных объектов, концентрацией жилых и общественных зданий вопросы охраны окружающей среды приобретают исключительное значение.
5.1 Вещества, загрязняющие окружающую среду
Основным источником образования вредных веществ при работе котельной являются котлоагрегаты. При горении газа в атмосферу поступают следующие вредные вещества:
- окись углерода;
- окислы азота;
- сернистый ангидрид;
5.2 Мероприятия по охране окружающей среды
При сжигании различных топлив, наряду с основными продуктами сгорания (СО2, Н2О, NO2) в атмосферу поступают загрязняющие вещества в твердом состоянии (зола и сажа), а также токсичные газообразные вещества – серный и сернистый ангидрид (SO2, SO3). Все продукты неполного сгорания являются вредными (CO, CH4, C2H6).
Окислы азота вредно воздействуют на органы дыхания живых организмов и вызывают ряд серьезных заболеваний, а также разрушающе действуют на оборудование и материалы, способствуют ухудшению видимости.
Окислы азота образуются за счет окисления содержащегося в топливе азота и азота воздуха, и содержатся в продуктах сгорания всех топлив. Условием окисления азота воздуха является диссоциация молекулы кислорода воздуха под воздействием высоких температур в топке. В результате реакции в топочной камере образуется в основном окись азота NO (более 95%). Образование двуокиси азота NO2 за счет доокисления NO требует значительного времени и происходит при низких температурах на открытом воздухе.
В воде NO практически не растворяется. Очистка продуктов сгорания от NO и других окислов азота технически сложна и в большинстве случаев экономически нерентабельна. Вследствие этого, усилия направлены в основном на снижение образования окислов азота в топках котлов.
Радикальным способом снижения образования окислов азота является организация двухстадийного сжигания топлива, т. е. применение двухступенчатых горелочных устройств. Поэтому в первичную зону горения подается 50-70% необходимого для горения воздуха, остальная часть воздуха поступает во вторую зону, т.е. происходит дожигание продуктов неполного сгорания.