Проектирование котельной малой мощности

 

    2.6 Расчет системы удаления дымовых  газов 

    Загрязнение воздушной среды теплогенерирующими установками связано с выбросами в дымовую трубу мелкодисперсной золы, токсичных газов, таких как NO, NO2, SO2, CO и др. Количество образующихся вредных газов зависит от вида топлива и его состава, организации процесса горения в топочных устройствах, температуры горения и многих других факторов. Основным показателем, характеризующим загрязнение окружающей среды, является выброс вредных веществ в единицу времени.

    Теоретически  необходимое количество воздуха, м³/м³:

    V⁰ = 0,0476*(0,5 СО₂ + 0,5 H₂ + 1,5 H₂S + Σ (m+n/4)*C_mH_n-O₂),           (12)

    Действительное  количество воздуха, м³/м³:

    V^д = V⁰×α_т,                                                        (13)

где α_т – коэффициент избытка воздуха, α_т = 1,1.

    Действительный  объем продуктов горения будет определяться следующим выражением:

    V_Г = V_RO2 + V⁰_Н2О + V⁰_N2 + (α_т – 1)∙V⁰,                               (14)

    Для расчёта объёма дымовых газов  используют следующие формулы:

объем водяных паров, м³/м³:

    V⁰_Н2О = 0,01*(H₂S + H₂  + Σ (n/2)*C_mH_n) +0,0161*V⁰,                 (15)

объем трехатомных газов, м³/кг:

    V_RO2 = 0,01*(СО₂ + СО + H₂S + Σ m*C_mH_n),                       (16)

объем паров азота, м³/м³:

    V⁰_N2  = 0,79*V⁰ + 0,01*N₂,                                       (17)

где C_mH_n – углеводороды, входящие в состав газа, %.

    Суммарный расход топлива, м³/ч:

     ,                                               (18) 

    Действительный  суммарный объем продуктов сгорания, м³/с определяется по формуле

      ,                                        (19)

    По  выходу дымовых газов и их скорости рассчитывается диаметр устья дымовой  трубы

      ,                                                     (20) 

     Условием  выбора высоты дымовой трубы является рассеивание вредных загрязняющих веществ на высоте 2 м от земли в атмосферном воздухе для каждого выброса.

1. Расчет выбросов оксидов углерода, г/с:

,                                       (21)

2. Расчет выбросов оксидов азота, г/с:

     ,                    (22)

    Минимальная высота дымовой трубы  , м, рассчитывается по следующей зависимости:

     ,                                 (23) 

    Выбор высоты дымовой трубы делается для  максимального значения из расчетов минимальной высоты дымовой трубы для рассеивания вредных веществ.

    При естественной тяге необходимо уточнить среднюю температуру газов в  трубе V_ср. Температура на входе в трубу V₁ определяется из паспортных данных оборудования. Температуру продуктов сгорания на выходе из устья дымохода V₂ находят с учетом их охлаждения по длине трубы. Охлаждение газов в трубе на 1 метр её высоты определяется по формуле:

     ,                                             (24) 

    Температура на выходе из трубы, °С :

    V₂= V₁ - Н_дΔ V,                                                  (25)

где Н_д - высота дымовой трубы, м. 

    Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе, °С:

    V_ср = (V₁ + V₂)/ 2 ,                                               (26)

    Если  высота трубы задана и требуется  проверить достаточность развиваемой ею тяги, для этого рассчитывают сумму сопротивлений трубы, а также определяется самотяга трубы по формулам:

    Сумма сопротивлений трубы, мм в.ст.:

    ΣΔh_трб = Δh_тр + Δh_мс,                                              (27)

    Сопротивление трения:

     ,                                             (28)

    Потери  в местных сопротивлениях:

     ,                                              (29)

    Величина  самотяги, мм в.ст.:

     h_с = Н_д( ρ_в – ρ_г ),                                                 (30) 

где ρ_в - плотность воздуха при рабочих условиях, кг/м³:

     ,                                             (31)

    ρ_г - плотность дымовых газов при рабочих условиях: 

     ,                                          (32)

    ρ_г^ну - плотность продуктов сгорания при нормальных условиях – 1.26 кг/м³.

    Проверка  тяги производится по формуле:

     ,                     (33)

    Высоту  дымовой трубы, м, обеспечивающую необходимую тягу, можно определить по формуле:

     ,                          (34)

    Расчет  системы удаления дымовых газов  для каждого котла приведен в приложении 1, 2 и 3. 

    2.7 Подбор водоподготовки котельной 

    Надежная  работа поверхностей нагрева котлоагрегатов и систем теплоснабжения зависит от качества питательной и подпиточной воды. Основной задачей при подготовке воды является борьба с коррозией и накипью. Одним из наиболее важных показателей качества является жесткость воды.

    Оборудование  водоподготовки подобрано в соответствии с качеством воды, которое определяется по РД 34.37.504-83 «Нормы качества подпиточной и сетевой воды тепловых сетей», для общего расхода воды 17,6 м³/ч.

    К установке принято следующее оборудование:

    1. Ионообменная колонка – фильтр умягчения воды.

    2. Установка обезжелезивания

      Данные представлены в табл. 16 

Оборудование  водоподготовки 

    Таблица 16

 

    Дополнительные  сведения к установке обезжелезивания BWT ERF 20Fe

Технические характеристики

• Номинальный  диаметр соединения, Ду: 32 (1 1/4" AG)

• Потери напора при номенальном расходе, бар: 1.0

• Расход промывной  воды, м. куб/час: 6.5-9.5

• Объем воды на 1 обратную промывку при, л: 2000

• Температура  воды, max, град. C: 30

• Температура  воздуха, max, град. C: 40

• Присоединение  к сети, В/Гц: 230/50

• Потребляемая электрическая мощность, Вт: 36

• Высота подключения  сырой воды, около, мм: 1940

• Поддерживающий слой фильтровального песка (зернистость 2-3,15 мм), кг: 70

• Фильтрующий  материал Мешок объемом 28,3л: 10 

    2.8 Подбор расширительных баков           

    Расширительный  бак состоит из двух камер –  для газа и для воды, которые  разделены мембраной. Жидкостная камера, ограниченная мембраной, служит для  хранения увеличивающегося объема жидкости при нагревании.

    Подбора бака начинаем с определения объема расширения, л:

    V_расш = V_с × К,                                                    (35)

    К – коэффициент расширения, зависящий от максимальной температуры:

    К = 0,012 × е ^0,0162t,                                               (36)

    t – рабочая температура воды,  ºС.

    Предварительное давление сжимает объём воды в  камере при охлаждении воды в системе  и возвращает её обратно в систему, а также защищает расширительный бак от переполнения.

    Предварительное давление, бар:

    Ргаза = (статическая высота Рстат + 0,3 + давление насоса Рцн),      (37) 

    Максимальное  рабочее давление в системе равно  давлению срабатывания предохранительного клапана, зависит от статической  высоты и максимальной рабочей температуры.

    Максимальное  рабочее давление, бар:

    Рмакс = (статическая высота + 2,0),                                (38) 
 

    противном случае предварительное давление расширительного  бака следует увеличить.

    f = (Рмакс – Ргаза) / (Рмакс + 1),                                 (39)

    Требуемый объем бака, л:

    V_тр = V_расш / f,                                                 (40)

      На основании полученных объемов расширительных баков, максимальной рабочей температуры и максимального рабочего давления из таблиц могут быть подобраны требуемые баки.

    Данные  по расширительным бакам представлены в табл. 17 

    Подбор  расширительных баков

Таблица 17

 

Продолжение табл. 17