Водогрейные котлы

- расчѐтное топливо: мазут марок 40 и 100 по ГОСТ 10585, природный газ по ГОСТ 5542.

Комплектация (в стоимость котла не входит)

Вентилятор	ВДН-10-1000, 11 кВт
Дымосос	ДН-10-1000, 11 кВт

 

 

 Состав и  работа котла.

 Котлы имеют единый  профиль, и отличаются лишь глубинами  топочной камеры и конвективного  газохода. Топочная камера, имеющая  горизонтальную компоновку, экранирована  трубами O60х3 с шагом 64 мм., входящими в коллекторы O159х7 мм. Конвективная поверхность нагрева расположена в вертикальном газоходе, состоит из U-образных ширм из труб O28х3 с шагом S1=64мм. и S=40 мм.

Котлы могут быть оборудованы любыми зарубежными и отечественными газовыми горелками, соответствующей производительности (имеющие соответствующие технические характеристики и сертификат соответствия Госстандарта РФ). Горелка устанавливается на воздушном коробе котла, который крепится на фронтовом экране к щиту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальная тепловая схема водогрейного котла КВ ГМ

 

 

 

 

По своему назначению котельные малой и средней мощности делятся на следующие группы: отопительные, предназначенные для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых, общественных и других зданий; производственные, обеспечивающие паром и горячей водой технологические процессы промышленных предприятий; производственно-отопительные, обеспечивающие паром и горячей водой различных потребителей. В зависимости от вида вырабатываемого теплоносителя котельные делятся на водогрейные, паровые и пароводогрейные.

В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства. Подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные – для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные – для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные  для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие) ; баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Тепловая схема котельной зависит от вида вырабатываемого теплоносителя и от схемы тепловых сетей, связывающих котельную с потребителями пара или горячей воды, от качества исходной воды. Водяные тепловые сети бывают двух типов: закрытые и открытые. При закрытой системе вода (или пар) отдает свою теплоту в местных системах и полностью возвращается в котельную. При открытой системе вода (или пар) частично, а в редких случаях полностью отбирается в местных установках. Схема тепловой сети определяет производительность оборудования водоподготовки, а также вместимость баков-аккумуляторов.

В качестве примера приведена принципиальная тепловая схема водогрейной котельной для открытой системы теплоснабжения с расчетным температурным режимом 150- 70°С. Установленный на обратной линии сетевой (циркуляционный) насос  обеспечивает поступление питательной воды в котел и далее в систему теплоснабжения. Обратная и подающая линии соединены между собой перемычками – перепускной и рециркуляционной. Через первую из них при всех режимах работы, кроме максимального зимнего, перепускается часть воды из обратной в подающую линию для поддержания заданной температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По условиям предупреждения коррозии металла температура воды на входе в котел при работе на газовом топливе должна быть не ниже 60 °С во избежание конденсации водяных паров, содержащихся в уходящих газах. Так как температура обратной воды почти всегда ниже этого значения, то в котельных со стальными котлами часть горячей воды подается в обратную линию рециркуляционным насосом.

В коллектор сетевого насоса из бака  поступает подпиточная вода (насос, компенсирующая расход воды у потребителей). Исходная вода, подаваемая насосом, проходит через подогреватель, фильтры химводоочистки и после умягчения через второй подогреватель, где нагревается до 75- 80 °С. Далее вода поступает в колонку вакуумного деаэратора. Вакуум в деаэраторе поддерживается за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси с помощью водоструйного эжектора. Рабочей жидкостью эжектора служит вода, подаваемая насосом  из бака эжекторной установки. Пароводяная смесь, удаляемая из деаэраторной головки, проходит через теплообменник – охладитель выпара. В этом теплообменнике происходит конденсация паров воды, и конденсат стекает обратно в колонку деаэратора. Деаэрированная вода самотеком поступает к подпиточному насосу, который подает ее во всасывающий коллектор сетевых насосов или в бак подпиточной воды.

Подогрев в теплообменниках  химически очищенной и исходной воды осуществляется водой, поступающей из котлов. Во многих случаях насос, установленный на этом трубопроводе (показан штриховой линией), используется также и в качестве рециркуляционного.

Если отопительная котельная оборудована паровыми котлами, то горячую воду для системы теплоснабжения получают в поверхностных пароводяных подогревателях. Пароводяные водоподогреватели чаще всего бывают отдельно стоящие, но в некоторых случаях применяются подогреватели, включенные в циркуляционный контур котла, а также надстроенные над котлами или встроенные в котлы.

Показана принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами, снабжающими паром и горячей водой закрытые двухтрубные водяные и паровые системы теплоснабжения. Для приготовления питательной воды котлов и подпиточной воды тепловой сети предусмотрен один деаэратор. Схема предусматривает нагрев исходной и химически очищенной воды в пароводяных подогревателях. Продувочная вода от всех котлов поступает в сепаратор пара непрерывной продувки, в котором поддерживается такое же давление, как и в деаэраторе. Пар из сепаратора отводится в паровое пространство деаэратора, а горячая вода поступает в водоводяной подогреватель для предварительного нагрева исходной воды. Далее продувочная вода сбрасывается в канализацию или поступает в бак подпиточной воды.

Конденсат паровой сети, возвращенный от потребителей, подается насосом из конденсатного бака в деаэратор. В деаэратор поступает химически очищенная вода и конденсат пароводяного подогревателя химически очищенной воды. Сетевая вода подогревается последовательно в охладителе конденсата пароводяного подогревателя и в пароводяном подогревателе.

Во многих случаях в паровых котельных для приготовления горячей воды устанавливают и водогрейные котлы, которые полностью обеспечивают потребность в горячей воде или являются пиковыми. Котлы устанавливают за пароводяным подогревателем по ходу воды в качестве второй ступени подогрева. Если пароводогрейная котельная обслуживает открытые водяные сети, тепловой схемой предусматривается установка двух деаэраторов – для питательной и подпиточной воды. Для выравнивания режима приготовления горячей воды, а также для ограничения и выравнивания давления в системах горячего и холодного водоснабжения в отопительных котельных предусматривают установку баков-аккумуляторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Химический состав горючей массы мазута (по массе)

 

 

Cг	Hг	Oг	Nг	Sг	Сумма
87,4	11,2	0,5	0,4	0,5	100%

 
Содержание золы – Aр = 0,2%

Содержание влаги – W р = 3,0%

Коэффициент избытка воздуха – α = 1,2

Температура воздуха – tв = 0 °C

Влагосодержание воздуха – d = 10 г/кг

 

Состав рабочего топлива

 

Ср = Сг ⋅ [100 – (Ар + W р )]/100 = 87,4 ⋅ [100 – (0,2 + 3)]/100 = 84,6%

 
Hр = Hг ⋅ [100 – (Ар + W р )]/100 = 11,2 ⋅ [100 – (0,2 + 3]/100) = 10,8%

При точности анализа – один знак после запятой, другие составляющие мазута остаются без изменений, т.е. состав рабочего топлива будет:

 

 

Cр	Hр	Oр	Nр	Sр	Aр	Wр	Сумма
84,6	10,8	0,5	0,4	0,5	0,2	3,0	100%

 

 

 

Расчет выбросов оксидов серы SO2

Суммарное количество образовавшихся при сжигании сернистых топлив оксидов серы SOx = SO2 + SO3 принято определять в пересчете на диоксид серы SO2. Расчет массового выброса оксидов серы МSO2 (г/с) выполняется по следующему балансовому стехиометрическому выражению:

,

где В - расход натурального топлива, кг/с; Sp - содержание серы в топливе на рабочую массу, %;   - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в газоходах котла; зависит от зольности топлива и содержания свободной щелочи в летучей золе ;  - доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе;  - доля оксидов серы, улавливаемых в установках сероочистки дымовых газов; no, nk - длительность работы установки сероочистки и котла соответственно, ч/год.

Таблица

Величины коэффициента   при факельном сжигании топлив

Топливо
Торф	0,15
сланцы эстонские и ленинградские	0,8
сланцы других месторождений	0,5
Экибастузский уголь	0,02
березовские угли Канско-Ачинского бассейна
для топок с твердым шлакоудалением	0,5
для топок с жидким шлакоудалением	0,2
другие угли Канско-Ачинского бассейна
для топок с твердым шлакоудалением	0,2
для топок с жидким шлакоудалением	0,05
угли других месторождений	0,1
Мазут	0,02
Газ	0

Для оксидов серы  , улавливаемых в сухих золоуловителях (электрофильтрах, батарейных циклонах), принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях МС и МВ эта доля зависит от расхода и общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива Sпр, которая определяется как:

,

где   - низшая теплота сгорания топлива, МДж.\кг.

При принятых на тепловых электростанциях удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1-15 л/нм3  определяется по рис. 1.1.

Величина  принимается по паспортным данным установки сероочистки дымовых газов.

При совместном сжигании топлив различных видов выбросы оксидов серы рассчитываются отдельно для топлива каждого вида и результаты суммируются.

.

Степень улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях в зависимости от приведения серности топлива и щелочности орошающей воды (щелочность орошающей воды, мг-экв/л:1 – 10,0; 2 – 5,0; 3 – 0)

Для определения количества суммарного выброса оксидов серы   (т) за какой-либо рассматриваемый период времени (например, месяц или год) удобно использовать следующую формулу:

,

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период, т.

 

 

 

 

 

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания 1 кг твердого, жидкого или 1 м3 газообразного топлива определяется по сумме энтальпий газообразных продуктов сгорания, входящих в состав дымовых газов.

Энтальпия воздуха, кДж/м3 ( при коэффициенте избытка воздуха α = 1), 

 

Iв° = α ּVв° ּСв ּtв,                             (1)

где Св — теплоемкость воздуха, м3 • °С, при его температуре tв , ˚С.      

Vв°  — теоретический объем воздуха, 

 

Энтальпия газообразных продуктов сгорания, кДж/м3 (при α = 1), 

 

Iг° = (VRо2 ּСсо2 + VN2 ּСN2 + Vн2оּСн2о) ּtг         

 

где Ссо2, СN2 Сн2о — средние объемные теплоемкости двуокиси углерода, азота и водяных паров при постоянном давлении и температуре, кДж/(м3ּ°С).

Энтальпия дымовых газов, кДж/м3 , при α > 1 

 

Iг= I°г + (α – 1) ּVв° ּСв ּ tг                        (3)  

 

 

 

(при α = 1)

I°г = (0,99 • 1,789 + 3,98 • 1,308 + 0,62 • 1,523)200 = 1584 кДж/кг

или

I°г = (0,99 • 0,4269 4+ 3,98 • 0,3122 + 0,62 • 0,3636)200 = 378 ккал/кг. 

 

Энтальпия газов при α = 1,2по формуле (3)

Iг = 1584 + (1,2- 1) 5,03 • 1,308 • 200 = 1847 кдж/кг

или

Iг = 378 + (1,2- 1) 5,03 • 0,3122 • 0 = 378 ккал/кг  

 

Вывод

 

 ческий состав горючей массы мазута (по массе)

 

 

Cг	Hг	Oг	Nг	Sг	Сумма
87,4	11,2	0,5	0,4	0,5	100%