Дипломная работа: Технічні характеристики казана ГМ-30-150. Розрахунок теплової схеми котельні

3.8 Зведена таблиця теплового розрахунку казана й розрахункове не в'язання теплового балансу

Таблиця 18. Тепловий баланс казана

Нев'язання теплового балансу склало 1,8 %, розрахунок уважаємо вірним.

4. Вибір устаткування

Таким чином, на підставі розрахунків теплової схеми котельні передбачається установка чотирьох водогрійних казанів ГМ-30-150. Для кожного казана встановлюється: димосос Д-13,5x2, n = 750 про/хв із електродвигуном потужністю 55 кВт; вентилятор ВД-15,5, n = 750 про/хв із електродвигуном потужністю 55 кВт.

Мережні насоси водогрійних казанів є відповідальними елементами теплових схем. Мережні насоси вибирають по витраті мережної води G, т/ч. У котельні з водогрійними казанами й підігрівниками мережної води повинне бути встановлене не менш двох мережних насосів. Визначивши з розрахунку Gmax = 358,8 кг/з = 1291,6 т/ч.

Вибираю як мережні насоси три відцентрових насоси WILLO-IL 150/320-37/4 (два робітники, один резервний). Для покриття літнього навантаження Grвс = 128,6 кг/з = 462,9 т/ч установлюємо додатково два робітників і один резервний відцентрові насоси WILLO-IL 150/300-30/4.

Мережні насоси встановлюються на зворотній лінії теплових мереж, де температура мережної води не перевищує 70°С.

Скрупульозні насоси встановлюють для підвищення температури води на вході в казан шляхом підмішування гарячої води із прямої лінії тепломереж. Подача скрупульозних насосів визначена при розрахунку теплової схеми. Gpeu = 67,2 кг/с. Вибираємо два насоси (один резервний) WILLO-IL 100/5-21 BF.

Для заповнення витоків води встановлюють насоси. Кількість води для покриття витоків із закритих теплофікаційних систем приймають рівним 0,5% від обсягу води в трубопроводах системи, а подача насоса вибирається вдвічі більше для можливості аварійного підживлення мереж. Вибираємо два насоси (один резервний) MVI 410/PN 16 3.

Для подачі води від джерела водопостачання котельні - водопроводу житлового району - у систему водоподготовки, установлюють мережні насоси. Подача цих насосів визначається максимальною потребою в хімічно очищеній воді й витрати її на власні потреби водоочищення. Gсв = 5,55 кг/с. Вибираю два насоси (один резервний) WILLO-IL-E 80/9-48 BF R1.

Для забезпечення надійної роботи котельні зі сталевими водогрійними казанами обов'язкове видалення з води розчинених у ній газів - кисню й вільної вуглекислоти. Витрата води дорівнює 4,62 кг/з = 16,6 т/ч.

Вибираємо вакуумний деаератор: ДВ-18, продуктивністю 18 т/ч.

Для створення вакууму й видалення газів з деаератора використовують вакуумні насоси. Вибираємо ВК-25 з подачею 4-50 м3/хв. Один робітник і один резервний.

Підігрівники вихідної води:

Вибираємо два теплообмінники ПВ-Z-l 1 з поверхнею нагрівання 5,89 м і ПВ-Z-IO з поверхнею нагрівання 6,9 м .

5. Охорона навколишнього середовища

У цей час зі збільшенням потужностей промислових об'єктів, концентрацією житлових і суспільних будинків питання охорони навколишнього середовища здобувають виняткове значення.

5.1 Речовини, що забруднюють навколишнє середовище

Основним джерелом утворення шкідливих речовин при роботі котельні є котлоагрегати. При горінні газу в атмосферу надходять наступні шкідливі речовини:

-  окис вуглецю;

-  окисли азоту;

-  сірчистий ангідрид;

5.2 Заходу щодо охорони навколишнього середовища

При спалюванні різних палив, поряд з основними продуктами згоряння (З2, Н2ПРО, NO2) в атмосферу надходять забруднюючі речовини у твердому стані (зола й сажа), а також токсичні газоподібні речовини – сірчаний і сірчистий ангідрид (SO2, SO3). Всі продукти неповного згоряння є шкідливими (CO, CH4, C2H6).

Окисли азоту шкідливо впливають на органи подиху живих організмів і викликають ряд серйозних захворювань, а також діють на встаткування й матеріали, сприяють погіршенню видимості.

Окисли азоту утворяться за рахунок окислювання, що втримується в паливі азоту й азоту повітря, і втримуються в продуктах згоряння всіх палив. Умовою окислювання азоту повітря є дисоціація молекули кисню повітря під впливом високих температур у топленні. У результаті реакції в топковій камері утвориться в основному окис азоту NO (більше 95%). Утворення двоокису азоту NO2 за рахунок NO вимагає значного часу й відбувається при низьких температурах на відкритому повітрі.

У воді NO практично не розчиняється. Очищення продуктів згоряння від NO і інших окислів азоту технічно складний і в більшості випадків економічно нерентабельні. Внаслідок цього, зусилля спрямовані в основному на зниження утворення окислів азоту в топленнях казанів.

Зниження температури підігріву повітря й зменшення надлишку повітря в топленні теж зменшує утворення окислів азоту, як за рахунок зниження температурного рівня в топленні, так і за рахунок зменшення концентрації вільного кисню.

Захист повітряного басейну від забруднень регламентується гранично припустимими концентраціями шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів. Гранично припустима концентрація (ПДК) шкідливої речовини в повітрі є критерієм санітарної оцінки середовища.

Під гранично припустимою концентрацією варто розуміти таку концентрацію різних речовин і хімічних сполук, що при щоденному впливі на організм людини не викликає яких-небудь патологічних змін або захворювань.

ПДК атмосферних забруднень установлюється у двох показниках: максимально-разова й середньодобова.

Для двоокису азоту (NO2) - основного забруднюючі речовини при роботі котельні на природному газі, гранично припустима максимально-разова концентрація дорівнює 0,085 мг/м3, середньодобова - 0,04 мг/м3.

При одночасній спільній присутності у викидах речовин односпрямованої шкідливої дії їх безрозмірна сумарна концентрація не повинна перевищувати 1.

,

де:

З1, З2, З3, Сn - фактичні концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі, мг/м3.

ПДК1, ПДК2, ПДК3, ПДКn - гранично припустима концентрація шкідливих речовин в атмосферному повітрі, мг/м3.

Будь-які гази підлягають розсіюванню в атмосфері, навіть якщо вони не токсичні. Основним методом зниження концентрації викидів на рівні землі є розсіювання їх через високі димарі. З димарів потік газів викидається у високі шари атмосфери, перемішується з повітрям, за рахунок чого концентрація шкідливих речовин на рівні подиху знижується до нормативного значення.

Основним фактором, що впливає на розсіювання токсичних речовин, є вітер.

Таким чином, передбачений проектом комплекс заходів щодо охорони атмосферного повітря включає:

-  застосування як основне паливо природного газу ( більш екологічно чистого виду палива;

-  установка досить високих димарів (розрахунок наведений нижче);

-  котлоагрегати оснащені приладами, що регулюють кількість повітря й процес горіння, що дає можливість контролювати процес горіння палива;

5.3 Розрахунок концентрації забруднюючої речовини (NO2)

Витрата палива на чотири казани для зимового режиму:

 м3/с.

Викид окислів азоту:

, г/с(14)

де:  - безрозмірний поправочний коефіцієнт, що враховує вплив на вихід окислів азоту якості палива, що спалюється, і способу шлаковидалення;

 - коефіцієнт, що характеризує ефективність впливу газів залежно від умов подачі їх у топлення;

 - ступінь рециркуляції інертних газів у відсотках витрати повітря;

 - коефіцієнт, що враховує конструкцію пальників;

k ( коефіцієнт, що характеризує вихід окислів азоту на 1 т спаленого умовного палива, кг/т.

Для водогрійних казанів:

, кг/т(15)

де: Qн і Qф - номінальна й фактична теплопродуктивності казана, Гкал/ч.

 кг/т.

 г/с.(16)

Обсяг продуктів згоряння при нормальних умовах для одного казана:

 м3/ м3.

Наведений обсяг:

, м3/ м3(17)

.

Об'ємна витрата газів, що викидаються, для чотирьох казанів:

, м3/з(18)

.

Концентрація окислів азоту:

(19)

.

5.4 Розрахунок висоти димаря

Задаємося швидкістю газів на виході із труби:

.

Діаметр труби:

, м(20)

.

Приймаю діаметр Do = 2,1 м, тоді швидкість газів:

, м/с(21)

.

Приймаю параметр A = 160, параметр F = 3.

Задаю висоту труби  м, тоді:

,(22)

;

.

,(23)

;

,(24)

.

Розрахункова мінімальна висота димаря:

, м(25)

 м.

Задаю висоту труби  м, тоді:

,

;

.

,

;

,

.

Розрахункова мінімальна висота димаря:

, м

 м.

Визначаємо графічним способом мінімальну висоту димаря:

Рис. 5 Розрахунок висоти димаря

Мінімальна висота димаря Н = 44 м.

Приймаю висоту димаря Н = 45 м, тоді:

,

;

.

,

;

,

.

, мг/м3

 мг/м3;

Тому що теплове навантаження для літнього режиму становить 20% від теплового навантаження зимового режиму, розраховане для зимового режиму висота димаря буде забезпечувати припустиму концентрацію викидів і при літньому режимі.

6. Автоматизація

У проекті розроблена функціональна схема казана ГМ-30-150. Схема накреслена відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 21.404-85 і представлена в графічній частині проекту.

Надійна, економічна й безпечна робота котельні з мінімальним числом обслуговуючого персоналу може здійснюватися тільки при наявності систем: автоматичного регулювання, автоматики безпеки, теплотехнічного контролю, сигналізації й керування технологічними процесами.

Завданнями автоматичного регулювання є: підтримка температури води, що подається в тепломережу, на заданому рівні, обумовленим відповідно до опалювального графіка при економічному спалюванні використовуваного палива й стабілізація основних параметрів роботи котельні.

Температура води, що подається в тепломережу відповідно до опалювального графіка, підтримується на заданому рівні «холодним перепуском». Задана витрата води, незалежно від кількості працюючих казанів, забезпечується регулятором витрати (клапаном на лінії рециркуляції), що одержує імпульс по перепаду тисків між колекторами прямої й зворотної мережної води казанів.

Регулятор підживлення забезпечує підтримка заданого тиску у зворотному трубопроводі мережної води.

Для забезпечення якісної деаерації передбачені вакуумні деаератори, усталена робота яких підтримується регуляторами рівня й тиску.

Для казанів передбачене регулювання процесу горіння за допомогою регуляторів розрядження повітря й палива.

Стабілізація тиску мазуту в пальника казана здійснюється загалькотельним регулятором тиску.

Підтримка на виході казана температури 150 °С при спалюванні мазуту дозволяє уникнути низькотемпературної корозії поверхонь нагрівання. При спалюванні природного газу підтримується температура на вході в казан по режимній карті.

Комплектом засобів керування забезпечується безпека роботи казана шляхом припинення подачі палива при:

■  Відхиленні тиску газу (зниженні тиску мазуту);

■  Відхиленні тиску води на виході з казана;

■  Зменшенні витрати води через казан;

■  Підвищенні температури води за казаном;

■  Загасанні факела в топленні;

■  Зменшенні тяги;

■  Зниженні тиску повітря;

■  Аварійній зупинці димососа;

■  Несправності ланцюгів або зникненні напруги в схемі автоматики безпеки.

Операції по пуску казана відбуваються автоматично «від кнопки». Аварійний сигнал зупинки казана винесений на щит СТОСІВ.

У котельнях установлюють прилади, що показують, для виміру температури води в що подає й зворотному колекторах, температури рідкого палива в загальній напірній магістралі.

У котельні повинна бути передбачена реєстрація наступних параметрів: температури води в трубопроводах, що подають, теплової мережі й гарячого водопостачання, а також у кожному зворотному трубопроводі; витрати води, що йде на підживлення теплової мережі.

■  Теплотехнічний контроль містить у собі контроль за:

■  Температурою води після казана;

■  Температурою води перед казаном;

■  Температурою димових газів за казаном;

■  Тиском води після казана;

■  Тиском мазуту після вентилятора;

■  Розрядженням у топленні.

Живильні установки обладнають приладами, що показують, для виміру: температури води в акумуляторних і живильних баках або у відповідних трубопроводах; тиску живильної води в кожній магістралі; рівня води в акумуляторних і живильних баках.

Висновок

У дипломному проекті був запропонований проект котельні з установкою чотирьох водогрійних казанів ГМ-30-150.

Був зроблений розрахунок теплових навантажень, теплової схеми котельні й тепловий розрахунок казана.

Також у дипломному проекті були розглянуті питання екології й наведений короткий опис схеми автоматики.

Література

1.  С.Л. Ривкин А.А. Александров. Термодинамічні властивості води й водяного пару. Довідник. - К., 2004

2.  Е.Я. Соколов. Теплофікація й теплові мережі. - К., 1999

3.  Е.Ф. Бузинков К.Ф. Роддатис Э.Я. Берзиныш. Производственные и отопительные котельные. - М., 1999

4.  К.Ф. Роддатис Я.В. Соколовський. Довідник по котельних установках. – К., 1999

5.  В.І. Частухин. Тепловий розрахунок промислових парогенераторів. - К, 1990

6.  В.В. Кирилов. Джерела й системи теплопостачання промислових підприємств. Конспект лекцій. – К., 1999

7.  Н.Б. Либерман М.Т. Нянковська. Довідник по проектуванню котельних установок систем централізованого теплопостачання. - К., 2003

8.  Ю.П. Соловьев. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. М., Энергия, 1978

9.  В.А. Гаджиев А.А. Воронина. Охрана труда в теплосиловом хозяйстве промышленных предприятий. М.. Энергия, 1980

10.Методические указания по экономической части дипломного проекта // Составитель А.А. Алабугин; под ред. Н.И. Цыбакина. – М., 2000

11.Организация, планирование и управление энергетическим хозяйством промышленного предприятия. Методические указания к курсовой работе. Челябинск, 1987

12.В.И. Манюк Я.И. Каплинский. Наладка и эксплуатация водоводяных тепловых сетей. – М., 2000

13.И.Манюк В.И. Я.И. Каплинский. Наладка и эксплуатация водоводяных тепловых сетей. – К., 1998

14.Л.А. Рихтер Э.П. Волков В.Н. Покровский. Охрана труда водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭЦ - М., 1981

15.А.Н. Бабин. Топливо и основы теории горения: Методические указания к выполнению домашнего задания. - Челябинск, ЧПИ, 1988