Аэродинамический расчет котельной

S_ов = S_ив + DS = 505 + 60 = 565 мг/л 

Доля  химически очищенной води в питательной 

a₀ = G_хво / Д_к = 4,2 / 8,95 = 0,47 

Продувка  котлов по сухому остатку:

Р_п=( S_ов • a₀ • 100%)/(S_к.в - S_ов • a₀)=565 • 0,47 • 100 / (3000-565 • 0,47) = 9,7%

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

9,7% < 10% - принимаем схему обработки воды  путем натрий-катионирования. 

 

Относительной щелочности котловой воды 

Относительная щелочность котловой:

Щ = (40 •  Щ_i • 100 %) / S_ов =40 • 5,92 •100 / 565 = 41,9 %

где  40 - эквивалент Щ мг/л

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

20% < 41,9% < 50% -   возможно применение Na-катионирования  с нитратированием, дополнительное  снижение щелочности не требуется. 
 

По  содержанию углекислоты  в паре 

Количество  углекислоты в паре:

С_уг=22 • Ж_к • a₀ • (a'+a")=22 • 5,92 • 0,47• (0,4+0,7)=67,39 мг/л

где  a' - доля разложения НСO₃ в котле, при давлении 1,4МПа принимается равной 0,7

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

67,39мг/л  > 20мг/л - необходимо дополнительное  снижение концентрации углекислоты. 

К установке  принимается обработка воды по схеме  двухступенчатого Na-катионирования.

 

2.2. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ  ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ  УСТАНОВКИ

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

Скорость  фильтрования принята в зависимости от жесткости исходной воды

Ж_ив = 7,13 мг.экв/л    =>    w_ф = 15 м/ч     [2]. 

Коэффициент собственных нужд химводоочистки

К^с.н._хво = 1,1 

Количество  сырой воды, поступающей на химводоочистку

G_с.в = К^с.н._хво • G_хво = 1,1 • 3,44 = 3,78 кг/с 

Площадь фильтров

F'_ф = G_с.в / w_ф =3,78 • 3,6 / 15 = 0,9 м² 

К установке  принимается 2 фильтра

F_ф = F'_ф / 2 = 0,9 / 2 = 0,45 м² 

Диаметр фильтра

d'_ф = = = 0,76 м 

К установке  принимаем катионовые фильтры № 7     

Диаметр фильтра  d_ф = 816 мм;     высота сульфоугля l = 2 м.

Производительность  фильтров I ступени G_I = 5 т/ч

Производительность  фильтров II ступени G_II = 20 т/ч

Скорость  фильтрования I ступени w_I = 9 м/ч

Скорость  фильтрования II ступени w_II = 30 м/ч 

Полная  площадь фильтрования

F_ф^д = (p • d_ф² / 4 ) • 2 = (3,14 • 0,816² / 4) • 2 = 1,05 м² 

Полная  емкость фильтров

Е = 2 • p • d_ф² • h_кат • l / 4 = 2• 3,14 • 0,816² • 300 • 2/ 4 = 627 мг.экв 

Период  регенерации фильтров

Т = Е / G_с.в • Ж_ив = 627 / 5,75 • 3,6 • 7,13 = 4,25 ч

Число регенераций в сутки   n = 6 раз. 

Расход  соли на 1 регенерацию:

М_соли = p • d_ф² • h_кат • l • b / 4 • 1000 = 3,14 • 0,816² • 300 • 2• 200 / 4 • 1000 = 62,72 кг 

Суточный  расход соли

G_соли = М_соли • n = 62,72 • 6 = 376,32 кг

 

3. Расчет и выбор  насосов 

Подбор  питательных насосов 

В котельных  с паровыми котлами устанавливаются  питательные насосы числом не менее  двух с независимым приводом. Питательные  насосы подбирают по производительности и напору. 

Напор создаваемый питательным насосом:

Н_пн=10 • Р₁ + Н_эк +Н_с = 10 • 12 + 7 + 15 = 142 м.в.ст.

где  Р₁ - избыточное давление в котле, Р₁ =1,4 МПа = 12 атм.

      Н_эк- гидравлическое сопротивление экономайзера, принимаем Н_эк = 7 м.в.ст.

      Н_с – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_с=15 м.в.ст.

Производительность  всей котельной, Д' = 9,0 кг/с = 32,4 т/ч 

Принимаем 3 электрических насоса 2,5 ЦВМ 0,8 производительностью 14 м³/ч, полный напор 190 м.в.ст. и 2 насоса с паровым приводом типа 2ПМ-3,2/20 производительностью 3,2 м³/ч, напор 200 м.в.ст. 
 

Подбор  сетевых насосов 

Напор сетевых насосов 

H_сн=Н_п + Н_с = 15 + 30 = 45 м.в.ст.

где  Н_п- сопротивление бойлера теплофикации, принимаем Н_эк = 15 м.в.ст.

      Н_с – сопротивление сети и абонента, принимаем Н_с = 30 м.в.ст.

Расход  сетевой воды G_сет=117,7 кг/с = 423,72 т/ч 

К установке  принимаем 2 сетевых насоса типа 10CD-6 производительностью 486 м³/ч, напор 74 м.в.ст. 
 

Подбор  конденсатного насоса 

Напор развиваемый конденсатным насосом

Н_кн = 10 • Р_д + Н_ск +Н_д = 10 • 1,2 + 15 + 7 = 34 м.в.ст.

где  Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

      Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

      Н_д – высота установки деаэратора, принимаем Н_д = 7 м.

Количество конденсата G_к = 6,71 кг/с = 24,16 т/ч 

К установке  принимаем 2 конденсатных насоса типа КС10-55/2а, напор 47,5 м.в.ст. 
 

Подбор  подпиточного насоса 

Напор развиваемый насосом

Н_пс = Р_д + Н_ск +Н_д = 1,2 + 15 = 16,2 м.в.ст.

где  Р_д - давление в деаэраторе, Р_д =0,14 МПа = 1,2 атм.

      Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=15 м.в.ст.

Количество подпиточной  воды G_к = 1,76 кг/с = 6,34 т/ч 

К установке  принимаем 2 насоса типа К8/18, производительность 8 м³/ч, напор 18 м.в.ст. 
 

Подбор  насоса сырой воды 

Напор развиваемый насосом

Н_св = Н_ск +Н_то +Н_хво = 20 + 20 + 5 = 45 м.в.ст.

где  Н_то- сопротивление теплообменников, принимаем Н_эк = 20 м.в.ст.

      Н_ск – сопротивление нагнетающего трубопровода, принимаем Н_ск=20 м.в.ст.

      Н_хво – сопротивление фильтров ХВО, принимаем Н_ск=5 м.в.ст. 

Количество сырой  воды G_хво” = 11,18 кг/с = 40.25 т/ч 

К установке  принимаем 2 насоса типа К-80-50-200, производительность 50 м³/ч, напор 50 м.в.ст.

 

4. АЭРОДИНАМИЧЁСКИЙ РАСЧЕТ 

 
 

4.1. Расчет газового  тракта (расчет тяги) 

Температура газов в начале трубы:

t_тр = t_ух • a_ух + (a_тр - a_ух) • t_в = 200 • 1,6 + (1,7-1,6)•30 = 190 ^оС

                       a_тр                                      1,7 

где  t_в – температура воздуха в котельной t_в = 25 ^оС 

Сопротивление трения уходящих газов:

Dh_тр = l • (l /d_экв) • (w_ух ² / 2 • 9,8) • r_г = 0,03 • (18 / 1) • (8² / 2 • 9,8) • 0,78= 1,38 мм в.ст.

где  r_г - плотность газов при температуре 190 ^оС    r_г = 0,78 кг/м³

      l – длина газохода по чертежу, l = 18 м.

      d_экв – эквивалентный диаметр газохода 1000 х 1000 мм, d_экв = 1 м.

      l - коэффициент трения для стальных футерованных газоходов, l = 0,03 

Потеря  давления на местные сопротивления

Dh_м = S¦ • (w_ух / 2• 9,81) • r_г  = 5,8 • (8² / 2 • 9,81) • 0,78 = 14,76 мм.в.ст.

где  S¦ - сумма коэффициент местных сопротивлений по тракту воздуха, S¦=5,8

      патрубок  забора воздуха ¦=0,2; плавный поворот на 90°(5 шт.) ¦=0,25*5=1,25;

резкий  поворот на 90° ¦=l,l; поворот через короб ¦ =2, направляющий аппарат ¦=0,1;