Отопительно-производственная котельная ГУП ФАПК “Якутия”, студента КСТ ЯГИТИ группы ТиТО-2000 г.

                  * Разовые сбросы в период пуско-наладочных работ

                  **Разовые сбросы

Дренажные трубопроводы отводятся в систему канализации.

6. Аэродинамический расчет котла и газо-воздушного тракта

6.1 Газо-воздушный тракт и дымовые трубы

Горелочное устройство – горелка БГГ-1,1.

Отходящие газы выводятся через газоходы в две дымовые трубы Ду400 мм, высотой 24м каждая.

Для отвода конденсата из нижней части ствола каждой дымовой трубы выполнен дренажный трубопровод.

Котлы КВСр-0,8К/1,0Гс работают под разряжением на уравновешенной тяге с разрежением в топке 10-20Па. Температура отходящего газа при полной нагрузке около 160C.

По всей длине газоходы изолированы минераловатными матами.

Забор воздуха на горение осуществляется из помещения котельной и компенсируется притоком наружного воздуха через жалюзийные решетки в наружной стене котельной.

6.2 Аэродинамический расчет газового тракта

Исходные данные для расчета

Тепловая мощность котла              N = 1,0 МВт

КПД котла                                                                       = 0,90

Температура уходящих газов                            tух = 160єС

Коэффициент избытка воздуха                  = 1,2

Низшая теплота сгорания газа Qн = 36,5 МДж/м3

Теоретически необходимый                             Vв0 = 9,68 н.м3

объем воздуха

Теоретический объем                                          Vг0 = 10,86 н.м3

продуктов сгорания

Плотность дымовых                               г = 1,29 кг/м3

газов при нормальных условиях

(t =0єС, Р = 760 мм рт. ст. )

Характеристики природного газа и продуктов его сгорания приняты для газа Северных месторождений по [5].

Характеристика дымовых газов

Действительный объем

Vг = Vг0 + (б – 1) Vв0 = 10,86 + (1,2 – 1) 9,68 = 12,8 м3

Расход природного газа на котел

В1 = N/(Qн*) = 1,0/(36,5*0,90) = 0,0298 м3/с = 107,2 м3/час

1,0/(49,3*0,90)=0,0225=81 м3/сағ

Объемный расход дымовых газов

V = B* Vг =0,0298 * 12,8 = 0,38 м3/с = 1368 м3/час

Объем газов при температуре 160є Vг = 1368*(273+160)/(273*3600) = 0,6 мі/с

6.5             Сопротивление газохода

Определение скорости движения дымовых газов

Для определения скорости дымовых газов в газоходах и в дымовой трубе задаюсь размерами газоходов и диаметром дымовой трубы:

• размеры газоходов принимаю диаметром 500 Ч 500 мм;

• диаметр дымовой трубы 400 мм.

Скорость движения дымовых газов определим по формуле:

              = ,           

где               - скорость движения дымовых газов, м/с;

F – площадь сечения канала, по которому проходят дымовые газы, м2:

для прямоугольных газоходов:

Fгаз = а*в = 0,5*0,5 = 0,25 м2

Объем дымовых газов при температуре 160єС равен V=0,6мі/с.

              =

Потери давления на трение на прямом участке:

, Па

где л – коэффициент трения;

l – общая длина газохода, м;

- диаметр трубы или эквивалентный диаметр канала, определяемый при прямоугольном канала по формуле:

м

где - площадь живого сечения канала, м2;

- периметр канала, м.

Величина л зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости стенок трубы или канала.

н – кинематическая вязкость, м/с [7]. Для 160єС н = 26,04 · 10-6 м/с.

Определим плотность дымовых газов при температуре 160єС по формуле:

Потери давления на трение:

Потери давления на местные сопротивления на выходе дымовых газов из котла:

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений [8].

Уж = ж1 + ж2 + ж3 + ж4 + ж5

ж1 = 0,8 - сопротивление на выходе из котла;

ж2 = 0,2 - сопротивление шибера;

ж3 = 0,9 - сопротивление при повороте газохода;

ж4 = 0,3 - сопротивление при сужении потока;

ж5 = 4 - сопротивление на выходе дымовых газов из газохода в трубу.

Уж = 0,8 + 0,2 + 0,9 + 0,3 + 4 = 6,2

Потери давления на местные сопротивления:

Суммарное сопротивление газохода до дымовой трубы:

∆Pг = ∆Pе + ∆Pм = 0,38 + 14,5 = 14,9 Па

6.4 Сопротивление дымовой трубы

Расчет сопротивления дымовой трубы выполняется аналогично расчету газохода.

Скорость движения дымовых газов определим по формуле:

              = ,

где               - скорость движения дымовых газов, м/с;

F – площадь сечения трубы:

              =

Так как через дымовую трубу проходят газы от двух котлов, то полученную скорость нужно умножить на два:

Потери давления на трение на прямом участке:

, Па

где л – коэффициент трения;

l – общая длина газохода, м;

- эквивалентный диаметр трубы определим по формуле:

где - площадь живого сечения канала, м2;

- периметр канала, м.

Величина л зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости стенок трубы или канала.

н – кинематическая вязкость, м/с [7]. Для 160єС н = 26,04 · 10-6 м/с.

Определим плотность дымовых газов при температуре 160єС по формуле:

Потери давления на трение:

Потери давления на местные сопротивления на выходе дымовых газов из котла:

ж = 1

Суммарное сопротивление трубы:

∆Pтр = ∆Pе + ∆Pм = 35,8 + 37,3 = 73,1 Па

6.5             Самотяга дымовой трубы

Принимаем, что абсолютное давление дымовых газов на выходе из котла равно давлению воздуха за пределами газового тракта. Тогда для удаления дымовых газов из газоходов должно выполняться условие: самотяга дымовой трубы равна сумме всех сопротивлений газового тракта на участке от котла до устья дымовой трубы. Если это условие не выполняется, то требуется установка дымососов для создания дополнительной тяги.

Расчет выполнен для двух котлов и одной дымовой трубы, соединенных газоходом максимальной протяженности.

На рассматриваемом участке газового тракта должно выполняться условие:

h т. тр ДРг + ДРтр , Па ,

где h т. тр - самотяга дымовой трубы, Па.

Самотягу дымовой трубы определим по формуле:

h т. тр = g H 273·1,3 , Па

где g – ускорение свободного падения, м/с 2, g = 9,81 м/с 2;

Н - высота дымовой трубы, Н= 25 м;

t в – температура наружного воздуха , є С

t в = -36 є С – для холодного периода года и t в = +8є С – для переходного периода года.

t тр – температура уходящих газов на входе в дымовую трубу, є С.

t тр = 160єС;

hбар – принимаем 760 мм рт. ст.;

- охлаждение газов в трубе, град/м.

Для стальных труб:

, град/м

Qхm – максимальная часовая производительность котельной, ккал/ч;

Qхm = 3690 кВт/ч ·3600 = 1328400 кДж / 4,187 = 3172677ккал/ч

єС/м

Охлаждение газов по длине трубы:

tохл = 0,36 · 24 = 8,6єС

Температура дымовых газов на выходе из трубы:

tг вых = 160 – 8,6 = 151,4єС

Средняя температура дымовых газов:

tср = (160+151,4)/2 = 155,7єС

h т. тр = 9,81· 24 · 273 ·1,3 · = 156 Па

h т. тр = 156 Па - для холодного периода.

h т. тр = 9,81· 24 · 273 ·1,3 · = 100 Па

h т. тр = 100 Па - для переходного периода.

h т. тр ДРг + ДРтр = 14,9 + 73,1 = 88 Па

156 > 88 – в холодный период года,

100 > 88 – в переходный период года

Самотяга дымовой трубы больше всех сопротивлений газового тракта на участке от котла до устья дымовой трубы. И установка дымососов для удаления дымовых газов и обеспечения нормальной работы котлов не требуется.

7. Расчет газопровода котельной

Топливом для проектируемой котельной является природный газ.

Котел КВСр- 0.8К/1,0Гс оборудован газовой блочной горелкой, номинальной тепловой мощностью 1,1 МВт. Расход природного газа на один котел 120 мі/ч. В комплект поставки горелки входят: огневой узел, узел подачи воздуха (вентилятор и входная коробка с заслонкой), узел регулирования тепловой мощности и соотношения газ-воздух.

Присоединительное давление газа перед клапанами горелки не более 7 кПа.

Источником газоснабжения котельной является существующий надземный газопровод высокого давления 0,6МПа диаметром 159х4,5мм.

На внутрикотельном газопроводе установлено:

- газорегуляторная установка для снижения газа с высокого 0,49МПа до среднего 0,0073МПа рабочего для котельной и поддержания его на заданном уровне;

- быстродействующий отсечной электромагнитный клапан на вводе.

Предусматривается автоматическое закрытие этого клапана при:

- отключение электроэнергии;

- при сигнале достижения загазованности помещения котельной, равной 10% от нижнего предела воспламеняемости природного газа;

- при достижении ПДК СО в рабочей зоне равной 95-100мг/мі (5ПДК р.3);

- при пожаре.

Для измерения расхода природного газа на котельную устанавливается счетчик.

На отводе газопровода к каждому котлу установлена отключающая арматура – задвижка, поворотная заглушка, два отсечных электромагнитных клапана, располагаемых последовательно, и регулирующее устройство – заслонка перед горелкой. Между отсечными электромагнитными клапанами предусмотрена свеча безопасности с автоматическим отключающим устройством, обеспечивающая автоматическую проверку герметичности затворов предохранительных клапанов перед розжигом.

Клапаны задействованы в системе безопасности котла, автоматически прекращающей подачу природного газа к горелке при:

-    погасании факела горелки;

-    при повышении или понижении давления газа ( 0,5 <Ри< 10 кПа);

-    невоспламенении газа;

-    понижении давления воздуха перед горелкой (80Па);

-    повышении или понижении давления воды на выходе из котла (Рmin=1кгс/смІ Рmax=5,5кгс/смІ);

-    понижении разрежения в топке (давление вверху топки до 20Па);

-    неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения;

-    при отсутствии герметичности газовых клапанов при пуске котла;

-    при повышении температура воды на выходе из котла выше 95єС.

Работа проектируемой котельной предусмотрена в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала с выводом на диспетчерский пункт следующих звуковых и световых сигналов:

- загазованности помещения котельной метаном;

- загазованности помещения котельной оксидом углерода;

- срабатывания быстродействующего отсечного клапана на вводе в котельную;