Проектирование отопительной котельной для теплоснабжения

 

 

      3.8 Сводная таблица теплового расчета котла и расчетная невязка теплового баланса 

     Таблица 18. Тепловой баланс котла

 

     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 G_max = 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 G_rвс = 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. G_peu = 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. G_св = 5,55 кг/с. Выбираю два насоса (один резервный) WILLO-IL-E 80/9-48 BF R1.

     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.

     Снижение  температуры подогрева воздуха  и уменьшение избытка воздуха  в топке тоже уменьшает образование  окислов азота, как за счет снижения температурного уровня в топке, так  и за счет уменьшения концентрации свободного кислорода.

     Защита воздушного бассейна от загрязнений регламентируется предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов. Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе является критерием санитарной оценки среды.

     Под предельно допустимой концентрацией  следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений  или заболеваний.

     ПДК атмосферных загрязнений устанавливается в двух показателях: максимально-разовая и среднесуточная.

     Для двуокиси азота (NO₂) - основного загрязняющего вещества при работе котельной на природном газе, предельно допустимая максимально-разовая концентрация равна 0,085 мг/м³, среднесуточная - 0,04 мг/м³.

     При одновременном совместном присутствии  в выбросах веществ однонаправленного  вредного действия их безразмерная суммарная  концентрация не должна превышать 1. 

      , 

     где:

     С₁, С₂, С₃, С_n - фактические концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³.

     ПДК₁, ПДК₂, ПДК₃, ПДК_n - предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³.

     Любые газы подлежат рассеиванию в атмосфере, даже если они не токсичны. Основным методом снижения концентрации выбросов на уровне земли является рассеивание  их через высокие дымовые трубы. Из дымовых труб поток газов выбрасывается в высокие слои атмосферы, перемешивается с воздухом, за счет чего концентрация вредных веществ на уровне дыхания снижается до нормативного значения.

     Основным  фактором, влияющим на рассеивание  токсичных веществ, является ветер.

     Таким образом, предусмотренный проектом комплекс мероприятий по охране атмосферного воздуха включает:

• применение в качестве основного топлива природного газа - более экологически чистого вида топлива;
• установка достаточно высоких дымовых труб (расчет приведен ниже);
• котлоагрегаты оснащены приборами, регулирующими количество воздуха и процесс горения, что дает возможность контролировать процесс горения топлива;

 

 

      6. Автоматизация 

     В проекте разработана функциональная схема КИПиА котла КВ-ГМ-30-150. Схема вычерчена в соответствии с ГОСТ 21.404-85 и представлена в графической части проекта.

     Надежная, экономичная и безопасная работа котельной с минимальным числом обслуживающего персонала может  осуществляться только при наличии  систем: автоматического регулирования, автоматики безопасности, теплотехнического контроля, сигнализации и управления технологическими процессами.

     Задачами  автоматического регулирования  теплоисточника является: поддержание  температуры воды, подаваемой в теплосеть, на заданном уровне, определяемым в соответствии с отопительным графиком при экономичном сжигании используемого топлива и стабилизация основных параметров работы котельной.

     Температура воды, подаваемой в теплосеть в  соответствии с отопительным графиком, поддерживается на заданном уровне «холодным перепуском». Заданный расход воды, независимо от количества работающих котлов, обеспечивается регулятором расхода (клапаном на линии рециркуляции), получающим импульс по перепаду давлений между коллекторами прямой и обратной сетевой воды котлов.

     Регулятор подпитки обеспечивает поддержание  заданного давления в обратном трубопроводе сетевой воды.

     Для обеспечения качественной деаэрации  предусмотрены вакуумные деаэраторы, устойчивая работа которых поддерживается регуляторами уровня и давления.

     Для котлов предусмотрено регулирование  процесса горения с помощью регуляторов  разряжения воздуха и топлива.