§ 2.10. Определение величины продувки и расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки. Расчет непрерывной продувки котлов

§ 2.10. Определение величины продувки и расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки

Непрерывная продувка паровых котлоагрегатов осуществляется для поддержания в допустимых пределах концентрации солей в котловой воде и получения пара надлежащей чистоты.

Величина непрерывной продувки выражается в процентах от паропроизводительности котельного агрегата, т. е.

P=(Wпр/D)100, (2.75)

где D — паропроизводительность котельного агрегата, кг/с; Wпр — количество продувочной воды, кг/с.

Количество (кг/с) продувочной воды определяется из уравнения солевого баланса котлоагрегата по формуле

, (2.76)

где Sпр, Sпв — соответственно солесодержание питательной воды и продувочной воды, кг/кг.

Количество пара (кг/с), выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса расширителя по формуле

, (2.77)

где i — энтальпия продувочной воды при давлении в котле, кДж/кг; i — энтальпия воды при давлении в расширителе, кДж/кг; i — энтальпия пара при давлении в расширителе, кДж/кг; х — степень сухости пара, выходящего из расширителя.

Расход воды (кг/с) на выходе из расширителя

Wp=Wnp-Dp. (2.78)

Задача 2.119. Определить величину непрерывной продувки и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата паропроизводительностью D=5,56 кг/с, если давление в котле p1=1,37 МПа, давление в расширителе р2=0,118 МПа, степень сухости пара, выходящего из расширителя, х=0,98, солесодержание питательной воды Sпв=8,75·10-5 кг/кг и солесодержание продувочной воды Sпр=3·10-3 кг/кг.

Решение: Количество продувочной воды определяем по формуле (2.76):

=0,167 кг/с.

Величину непрерывной продувки находим по формуле (2.75):

P=(Wпр/D)100=(0,167/5,56)100=3%.

Пользуясь табл. 2 (см. Приложение), находим энтальпию продувочной воды i=825 кДж/кг, энтальпию воды i=436 кДж/кг и энтальпию пара i

=2680 кДж/кг.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяем по формуле (2.77):

=0,03 кг/с.

Расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки находим по формуле (2.78):

Wp=Wnp-Dp=0,167-0,03=0,137 кг/с.

Задача 2.120. Определить величину непрерывной продувки и количество пара, выделяющегося из продувочной воды в расширителе непрерывной продувки котельного агрегата паропроизводительностью D=4,16 кг/с, если давление в котле р1=1,37 МПа, давление в расширителе р2=0,12 МПа, степень сухости пара, выходящего из расширителя, х=0,98, солесодержание питательной воды Sпв=9·10-5 кг/кг и солесодержание продувочной воды Sпр=3,1·10-3 кг/кг.

Ответ: Р=3%; Dp=0,02 кг/с.

Задача 2.121. Определить количество продувочной воды и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата паропроизводительностью D=6,9 кг/с, если величина непрерывной продувки Р=4%; энтальпия продувочной воды i

=836 кДж/кг, давление в расширителе р2=0,12 МПа и степень сухости пара, выходящего из расширителя, х=0,98.

Ответ: Wnp=0,276 кг/с; Wp=0,226 кг/с.

studfiles.net

§ 2.10. Определение величины продувки и расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки

Величина непрерывной продувки выражается в процентах от паропроизводительности котельного агрегата, т. е.

P=(Wпр/D)100, (2.75)

где D — паропроизводительность котельного агрегата, кг/с; Wпр — количество продувочной воды, кг/с.

Количество (кг/с) продувочной воды определяется из уравнения солевого баланса котлоагрегата по формуле

, (2.76)

где Sпр, Sпв — соответственно солесодержание питательной воды и продувочной воды, кг/кг.

, (2.77)

Расход воды (кг/с) на выходе из расширителя

Wp=Wnp-Dp. (2.78)

Решение: Количество продувочной воды определяем по формуле (2.76):

=0,167 кг/с.

Величину непрерывной продувки находим по формуле (2.75):

P=(Wпр/D)100=(0,167/5,56)100=3%.

Пользуясь табл. 2 (см. Приложение), находим энтальпию продувочной воды i=825 кДж/кг, энтальпию воды i

=436 кДж/кг и энтальпию пара i

=2680 кДж/кг.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяем по формуле (2.77):

=0,03 кг/с.

Расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки находим по формуле (2.78):

Wp=Wnp-Dp=0,167-0,03=0,137 кг/с.

Ответ: Р=3%; Dp=0,02 кг/с.

Ответ: Wnp=0,276 кг/с; Wp=0,226 кг/с.

studfiles.net

7. Использование тепловой энергии непрерывной продувки котлов

При избыточном давлении пара =1,6-1,3 МПа, наиболее распространенном в отопительно-производственных котельных, каждый процент продувки, если тепловая энергия ее не используется, увеличивает расход топлива примерно на

, (187)

что составляет 0,24/70·100 = 0,34 % от расхода топлива на выработку пара.

При максимальной допустимой расчетной продувке 10 %, установленной нормами для котлов с давлением до 1,4 МПа, и без использования тепловой энергии продувочной воды потери топлива могут превысить 3,5 % общего расхода топлива.

Рис. 74. Схема установки сепаратора и охладителя непрерывной продувки:

1 – барабан котла; 2 – сепаратор непрерывной продувки; 3 – теплообменник-охладитель сепарированной воды; 4 – деаэратор

Для использования тепловой энергии непрерывной продувки устанавливают сепаратор и теплообменник (рис. 73). Экономия топлива на каждую тонну выработанного пара при использовании тепловой энергии продувочной воды с установкой сепаратора и теплообменника составит:

, (188)

где Р – процент продувки;  удельная энтальпия сепарированного пара, кДж/кг;  удельная энтальпия сепарированной воды, кДж/кг;  доля сепарированного пара, которая рассчитывается по выражению

, (189)

где i  энтальпия продувочной воды. При давлении в котле 1,4 МПа и давлении в сепараторе, близком к атмосферному, доля сепарированного пара составляет ~ 0,17-0,2.

Степень использования тепла продувочной воды может быть охарактеризована коэффициентом использования . При установке сепаратора и теплообменника  определяется по формуле

. (190)

Если установлен только сепаратор, при расчете по этой формуле принимают т.е. второй член в числителе равен нулю.

8. Режимы работы котельного оборудования

Большие, легкодоступные, практически не требующие затрат резервы экономии газа и электроэнергии заключены в оптимальном распределении нагрузок между котлами, работающими на общего потребителя.

С уменьшением нагрузки ниже номинальной (рис. 75) уменьшается температура уходящих газов, а значит, падают потери теплоты с уходящими газами. При малых нагрузках уменьшаются скорости истечения газа и воздуха, ухудшается их смешение и могут возникнуть потери с химической неполнотой сгорания. Абсолютные потери теплоты через обмуровку остаются практически неизменными, а относительные (отнесенные на единицу расхода топлива) естественно возрастают. Это приводит к тому, что при пониженных нагрузках имеется максимальное значение КПД (рис. 76). Значение нагрузки котла, при которой КПД достигает максимума, зависит от множества факторов, основными из которых являются вид топлива, тип котла и его номинальная мощность.

На основании режимных карт для каждого котлоагрегата может быть построена расходная характеристика, представляющая собой графическую зависимость расхода топлива от количества выработанного пара или тепловой энергии. Характеристика должна быть определена экспериментально при работе котлоагрегата при исправном состоянии оборудования. Расходные характеристики котлоагрегатов, приведенные на рис. 77, можно выразить в виде функциональных зависимостей: и, где, часовой расход топлива соответственно котлами №1 и №2; , паро- или теплопроизводительность этих котлов.

Рис. 75. Изменение потерь с уменьшением нагрузки котла:

1 – потери теплоты с уходящими газами; 2 – потери теплоты с химической

неполнотой сгорания; 3 – потери теплоты через ограждения

Суммарная выработка пара (тепловой энергии) в единицу времени двумя котлами составляет . Если котел №1 загружен до значения, то загрузка котла №2 составит. Следовательно,и.

Суммарный расход топлива на два котла составит:

. (191)

Рис. 76. Изменение КПД при уменьшении нагрузки котла

Для того чтобы расход топлива был наименьшим (оптимальным), необходимо, чтобы первая производная суммы в правой части уравнения, взятая по нагрузке любого из котлов, равнялась нулю, а вторая производная была положительной. Таким образом, условие минимума суммарного расхода топливаможно получить в результате дифференцирования вышеприведенного выражения, например, по, т.е.

. (192)

Рис. 77. Расходные характеристики котлоагрегатов

Производная может быть определена из условия, следовательно,. Разделив последнее выражение на, получимили. Подставляя в правую часть выражения, получаем

. (193)

Это выражение показывает, что для получения минимального суммарного расхода топлива каждый из котлов должен нести такую нагрузку, при которой наклон касательной к характеристике одного агрегата равен наклону касательной к характеристике другого агрегата, или .

Заменив производные в выражении отношениями и, получим условие минимального суммарного расхода топлива в котельной в виде

. (194)

Величину, характеризующую удельный прирост расхода топлива и, отнесенный к дополнительной производительности котлови, принято называть относительным приростом расхода топлива.

Если котлоагрегаты одинаковы, то у них общая характеристика , т.е. для выработки одного и того же количества пара (тепловой энергии)каждым котлом потребуется одинаковый расход топлива. Следовательно, между одинаковыми котлоагрегатами суммарная нагрузка должна распределяться поровну.

studfiles.net

2.8 Расчет сепаратора непрерывной продувки.

Непрерывная продувка барабанных котлоагрегатов осуществляется для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котлоагрегатов) зависит от солесодержания питательной воды, типа котлоагрегатов и т.п.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы – расширители (рис. 4). Давление в расширителе непрерывной продувки принимается равным . пар из расширителя непрерывной продувки обычно направляют в деаэраторы.

Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки) экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше 0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды. Вода из сепаратора подается в охладитель или барботер, где охлаждается до 40 – 50 ºС, а затем сбрасывается в канализацию.

Рис. 4. Схема непрерывной продувки.

Расход продувочной воды из котлоагрегата определяется по заданному его значению в процентах от.

кг/с.

Количество пара, выделяющегося из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

и массового баланса сепаратора:

Рис. 5. Узел сепаратора непрерывной продувки.

Имеем:

(10)

кг/с.

Расход воды из расширителя:

кг/с.

2.9 Расчет расхода химически очищенной воды.

Общее количество воды, добавляемой из химводоочистки, равно сумме потерь воды и пара в котельной, на производстве и тепловой сети.

1) Потери конденсата от технологических потребителей:

В случае отсутствия конденсата от технологических потребителей кг/с.

2) Потери продувочной воды = 0,498 кг/с.

3) Потери пара внутри котельной заданы в процентах от :

кг/с.

4) Потери воды в теплосети = 2,82 кг/с.

5) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора. Предварительно примем = 0,05 кг/с.

Общее количество химически очищенной воды равно:

(11)

кг/с.

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку, необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента К = 1,10 – 1,25. В данном курсовом проекте следует принимать К = 1,20.

Имеем:

кг/с.

2.10 Расчет пароводяного подогревателя сырой воды (1).

Dp=0.498 кг/с

i’2=438.31 кДж/кг

iсв1 Wсв=11.706 кг/с

t=20 ◦C iсв=29.33 кДж/кг

iкб2=377.1 кДж/кг

t’кб2=90 ◦C

Рис. 6. Схема пароводяного подогревателя сырой воды.

Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:

. (12)

Расход редуцированного пара в подогреватель сырой воды:

При t=20 ◦C, iсв1=20*4,19=83,8 кДж/кг

кг/с.

Расчет пароводяного подогревателя сырой воды (2).

Wp=0.498 кг/с

i’2=438.31 кДж/кг

iхво=125,7кДж/кг Wсв=11.706 кг/с

tхво=30 ◦C iсв1=83.8 кДж/кг

iкб1=356.15 кДж/кг

t’кб1=85 ◦C

кг/с.

2.12 Общие замечания о расчете деаэратора.

Для удаления растворенных в воде газов применяются смешивающие термические деаэраторы. В общем случае они могут быть атмосферного типа с давлением в колонке 0,11 – 0,13 МПа, повышенного давления и вакуумные с давлением ниже атмосферного. В курсовом проекте применен смешивающий термический деаэратор атмосферного типа (= 0,17 МПа). Под термической деаэрацией воды понимают удаление растворенных в ней воздуха при нагреве до температуры кипения, соответствующей давлению деаэраторной колонке. Целью деаэрации является удаление входящих в состав воздуха агрессивных газов, вызывающих коррозию металла оборудования (кислорода и угольной кислоты). Подогрев воды, поступающей в деаэратор, до температуры насыщения осуществляется редуцированным паром ().

Газы, выделяемые деаэрированной воды, переходят в паровой поток и остатком неконденсированного избыточного пара (выпара) удаляются из деаэрированной колонки через штуцер, а затем сбрасываются в барботер (иногда через охладитель выпара). Расход избыточного пара () по имеющимся опытным данным ЦКТИ составляет 2 – 4 кг на 1 тонну деаэрированной воды. В курсовом проекте следует принять:, где- суммарный расход деаэрируемой воды.

Энтальпия пара (выпара) принимается равной энтальпии сухого насыщенного пара при данном давлении (). Деаэрированная вода () из бака деаэратора подается питательным насосом (ПН) в котельный агрегат.

При расчете деаэратора неизвестными являются расход пара на деаэратор () и расход деаэрированной воды (). Эти величины определяются при совместном решении уравнений массового и теплового балансов деаэратора.

Произведем уточнение ране принятого расхода . Суммарный расход деаэрируемой воды из-за отсутствия возврата конденсата примем:

кг/с,

кг/с.

studfiles.net

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ПРОДУВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЕ ТЕПЛОТЫ

Котельные установки

Каж указывалось в гл. 4, для удаления части солей и шлама из паровых котлоагрегатов осуществляют продувку. Непрерывную продувку выполняют из тех участков верхнего барабана, где концентрация солей в воде наибольшая; периодическую городуюку выполняют из мест, где может скапливаться шлам: из торцов нижнего барабана и с нижних образующих коллекторов и нижнего барабана.

Поскольку с водой, уходящей из жотлоагрегата, выносится Некоторое количество теплоты, размер продувки ограничивают максимальной величиной в 10% паропроизводительности котлоагрегата. Использование теплоты продувочной воды обязательно, если ее количество больше 0,14 кг/с (0,5 т/ч) и осуществляется путем установки расширителей продувки и теплообменников для подогрева воды, идущей в аппараты, и устройства химической водоочистки.

Расчет продувки можно вести так: если обозначить через вп соле - содержание пара, мг/;кг, 5К. В и 5п. в— соответственно солесодержание по сухому остатку котловой и питательной воды, а через И и б их количество, кг, можно написать баланс:

£)в ц+ С? пр5к. в==Сп. в5п. в, (9-25)

Откуда

<3№= 0п-в5п:в~^> (9-26)

^.В

Оп. в=£> + Опр, —■ 100 = /7^, »/о - (9-27)

5п. в $п

То можно выражение (9-26) записать в виде /?да= —-^100 °/*>

*к. в 5п. в

И если пренебречь малой величиной «п, то

Рпр==8-%т-100°/*- (9-28)

*К. В Ьп. В

Но сухой остаток питательной воды зависит от солесодержания химически очищенной воды 5хо^ и конденсата, последним за малостью можно пренебречь. Тогда солесодержание питательной воды «п •в = *хОвХ

Х 1°1бб:— • Обозначая последнюю величинучерез Пк — потери

Воды в котельной, можно записать величину 5П в = 5хов/7к, и тогда размер продувки будет:

Дф = 5 - Т^/7 •100°/о. (9-29)

4к. в &ХОВ к

Т. е. величина продувки предопределяет три заданных потерях конденсата и схему обработки исходной воды для получения нужного значения $хов - Для определения относительной щелочности котловой воды, которая также влияет на величину -продувки, используют 'выражение

ДС=• 100 •/* (9-30)

Где обозначены через Щ^ов и Щ™в соответственно относительная щелочность химически очищенной и котловой воды, °/0.

Имея из баланса солей в котлоалрегате и тепловой схемы установки величину продувки, можно определить необходимость ступенчатого испарения (см. § 4-3), размер продувки и рациональность схемы использования ее теплоты и воды.

Принципиальная схема продувки показана на рис. 9-11,а. Котловая вода из барабана 1 направляется в расширитель продувки 2; количество воды регулируется дроссельным вентилем 3, набором диафрагм или системой вентилей по показаниям манометра. Образовавшееся при расширении воды количество пара, см. формулу (7-21), отводится обычно в термический деаэратор по линии 4. Отделившаяся вода по линии 5 направляется в теплообменник 6 поверхностного типа для подогрева исходной воды перед водоиодготавкой. Отдав теплоту, котловая вода сбрасывается в колодец 7, в который иногда для охлаждения подводится техническая вода по трубопроводу 8.

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ПРОДУВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЕ ТЕПЛОТЫ

Рис. 9-11. Схема продувки парового котлоагрегата с использованием тепла. а — общая компоновка; б — гидрозатворы.

Для получения пара удовлетворительного качества постоянный уровень воды в расширителе поддерживают автоматом — поплавковым регулятором; кроме того, имеется линия 9 из парового пространства, «.* которой установлены обратные клапаны и конденсационные горшки. Иногда вода после теплообменника используется в тепловых сетях закрытой системы теплоснабжения. При наличии в котельной паровых агрегатов с разным давлением продувка из котлоагрегатов с более высоким давлением направляется в агрегаты с низким давлением, а из последних для сокращения потерь осуществляется продувка.

Иногда в котельных малой производительности вместо предохранительных клапанов и автоматов поддержания уровня в расширителе устанавливаются обычный гидрозатвор 1 (см. рис. 6-5) с высотой замыкающей петли 6,0 м, переливная труба 2 с высотой 7,0 м, а сам расширитель располагается на отметке, обеспечивающей размещение гидрозатвора и переливной трубы, как это показано на рис. 9-11,6.

Следует иметь в виду, что увеличение на 1% размера продувки при использовании теплоты повышает удельный расход топлива примерно на 0,2%, а без использования — на 0,3%.

Собираетесь приобретать оборудование для обогрева? Присмотритесь к твердотопливным котлам – технике, работающей на самом недорогом и доступном топливе.

Без высокопроизводительных и эффективных твердотопливных отопительных котлов невозможно представить себе жизнь ни одного современного человека. В настоящее время потребительский рынок предлагает широкий ассортимент печных агрегатов например на сайте santehhaus.com.ua, использующих …

Котел включает в себя два независимых пластинчатых теплообменника и трехходовой клапан с электроприводом, что увеличивает скорость нагрева горячей сантехнической воды.

msd.com.ua

2.8 Расчет сепаратора непрерывной продувки.

Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (см. рисунок 7) с плоскими или эллиптическими донышками, подводящим сплющенным патрубком или патрубком кругового сечения и паро- и водоотводящими патрубками и поплавковым регулятором, который автоматически поддерживает уровень воды. Закрутка потока осуществляется за счет организованного подвода воды на внутреннюю стенку сепаратора или за счет установки внутренних направляющих устройств. Обычно расход продувочной воды на сепаратор составляет от 1% до 5% производительности котла. Разделение на фракции происходит за счет падения давления у потока котловой воды, при его попадании в меньший объем.

Разделение на пар и воду происходит в средней части сепаратора. Пар, сохраняя вращательное движение, направляется в паровое пространство и отводится через патрубок, расположенный на верхнем днище. Вода стекает по внутренней поверхности сепаратора в водяной объем и отводится через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. На нижнем днище предусмотрен штуцер для отвода воды из сепаратора при его отключении и для периодической очистки нижней части водяного объема от шлама и загрязнений.

Рисунок 7 - Сепаратор непрерывной продувки

А – подвод продувочной воды; Б – отвод отсепарированного пара; В – дренаж; Г – отвод отсепарированной воды.

1 – задвижка выхода отсепарированной воды; 2 – регулятор уровня воды; 3 – сопло для входа продувочной пароводяной смеси; 4 – опоры; 5 – патрубок для выхода пара; 6 – верхнее и нижнее донышко; 7 – корпус сепаратора; 8 – указатель уровня воды; 9 – задвижка на дренаж.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы – расширители. Давление в расширителе непрерывной продувки принимается равным , пар из расширителя непрерывной продувки обычно направляют в деаэраторы.

Тепло продувочной воды (от сепаратора непрерывной продувки) экономически целесообразно использовать при количестве продувочной воды больше 0,27 кг/с. Эту воду обычно пропускают через теплообменник подогрева сырой воды. Вода из сепаратора подается в охладитель или барботер, где охлаждается до 40 – 50ºС, а затем сбрасывается в канализацию.