3.3. Выбор основного котельного оборудования и поверхностей нагрева
Количество и единичная мощность теплогенераторов определяются на основании:
-максимальной нагрузки котельной;
-минимальной нагрузки котельной;
-параметров котлов - максимального давления и температуры пара в парогенераторах и расчетных температур прямой и обратной воды в водогрейных котлах.
При применяемой нагрузке по временам года производственноотопительная котельная должна иметь несколько теплогенераторов. Это позволит периодически выключать часть теплогенераторов для осмотра и ремонта и так строить их включения, чтобы они работали по возможности с равномерной нагрузкой. При этом могут быть обеспечены наивысшие экономические показатели котельной.
Число теплогенераторов следует выбирать из соотношения максимальной
иминимальной нагрузок. Если соотношение, например, равно примерно трем, то котельную следует составлять из трех котлов. При этом будет достигнута наиболее равномерная загрузка оборудования. Летом в работе будет находиться один теплогенератор, с наступлением отопительного сезона - два, при расчетных наружных температурах - три.
Резервных теплогенераторов, остающихся в бездействии даже при максимальных нагрузках, как правило, не должно быть. Однако считается необходимым, чтобы при выходе из строя одного теплогенератора, оставшиеся обеспечили бы всех технологических потребителей, и хотя бы пониженный отопительный режим [26,27]. Наименьшим числом теплогенераторов должно быть 2: более 4-5 теплогенераторов в котельной следует избегать.
Определить количество котлов можно простым делением нагрузок на их паспортную производительность. Округляя полученное число котлов до целых единиц, приходится чаще всего мириться с тем, что создается некоторый запас производительности. Но может оказаться целесообразнее допустить, что при максимальной нагрузке теплогенераторы будут работать с некоторой перегрузкой. Возможности перегрузки определяются мощностью топочного устройства
инадежностью циркуляции. Некоторые парогенераторы, например ДКВР, при сжигании газа и мазута допускают перегрузку на 50%. Однако нужно иметь в виду, что при перегрузке теплогенератор всегда работает с пониженной эффективностью, и такой режим следует допускать лишь как временный.
Подбор котлов можно производить по каталогам и справочникам.
К поверхностям нагрева котлоагрегата относится пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель. Установка пароперегревателя вызывается чаще всего технологическими требованиями.
При удаленности от котельной потребителей пара свыше 1 км следует предусмотреть его перегрев для предупреждения частичной конденсации при
11
транспортировке. При выборе современных типов парогенераторов целесообразно использовать пароперегреватель, входящий в комплект котла. За всеми парогенераторами типа КЕ, ДЕ необходимо устанавливать хвостовые поверхности нагрева, так как температуры газов за ними при номинальной нагрузке находятся в пределах 280-415 °С. При выборе хвостовой поверхности нагрева (экономайзера или воздухоподогревателя) предпочтение следует отдавать экономайзеру, так как при меньших габаритах он позволяет осуществить более глубокое охлаждение газов. Однако при сжигании влажного топлива нужно установить воздухоподогреватель. За последнее время для обеспечения более глубокого охлаждения дымовых газов (ниже 150 °С) при использовании в котельной газообразного топлива после поверхностного экономайзера устанавливают контактные экономайзеры, КТАНы и другие теплоутилизаторы.
3.4. Тепловой расчет теплогенератора с выбором типа топочного устройства
Основанием для выбора топки являются сорт заданного топлива и мощность выбранных котлов. Большинство топок нормализовано, и для котлов любой мощности можно подобрать подходящий типоразмер. С некоторыми котлами топки поставляются комплектно. В нормативной литературе по котлоагрегатам помещены таблицы с рекомендуемыми типами слоевых и камерных топок, а также типами горелок и форсунок для сжигания природного газа и мазута. Выбор вышеперечисленных устройств лучше производить по официальным источникам.
Целью теплового расчета является: определение температуры газов в узловых точках газового тракта, нахождение площади поверхности нагрева пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия котельного агрегата и расхода топлива.
При тепловом расчете определяется ряд важных величин таких, как объем топочной камеры, размеры экранных поверхностей нагрева и т.д, необходимых для правильной компоновки оборудования и конструирования топочных устройств.
Расчеты указанных величин следует вести в следующей последовательно-
сти:
-установление характеристик рабочих тел – топлива, воды, пара и воздуха;
-оценка коэффициентов избытка воздуха для узловых точек газового тракта;
-оценка тепловых потерь от химической и механической неполноты сгорания, в окружающую среду и с физическим теплом шлаков;
-определение размеров топки, расчет лучистого теплообмена и нахождение температуры газов на выходе из топки;
-расчет теплопередачи в газоходах котельного aгpeгaтa;
12
- определение размеров поверхности нагрева пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя;
-определение действительного теплопоглощения испарительными и вспомогательными поверхностями нагрева.
Тепловой расчет выполняется для одного из отопительных теплогенерато-
ров.
Если поверхности нагрева являются индивидуальными, то коэффициент полезного действия теплогенератора является одновременно к.п.д. и теплогенерирующей установки.
3.5. Расчет и подбор вспомогательного оборудования теплогенерирующей установки
Современная теплогенерирующая установка характеризуется значительным количеством разнообразного вспомогательного оборудования. Производительность этого оборудования должна быть найдена по расчету, а необходимые типоразмеры подобраны по каталогам и справочникам. Найдя требуемый типоразмер, нужно выписать его габаритные размеры. Они будут необходимы в дальнейшем для компоновки теплогенерирующей установки.
Расчет и подбор вспомогательного оборудования необходимо производить для следующих процессов:
-подачи топлива в котельную;
-удаления золы и шлаков из котельной;
-улавливания летучей золы из дымовых газов;
-подачи воздуха в топку;
-удаления газообразных продуктов сгорания;
-питания паровых котлов или подпитки и циркуляции воды в водогрейных котлах;
-умягчения и дегазации питательной или подпиточной воды.
Подбор оборудования следует производить по каталогам, выпускаемым заводами-изготовителями.
3.6. Тепловая схема теплогенерирующей установки
Парогенераторы, пароперегреватели, экономайзеры, аппараты водоподготовки, многочисленное питательное оборудование - все связано трубопроводами. Трубопроводы котельной, вместе со всеми аппаратами, которые они соединяют, изображаются в виде схемы.
Тепловой схемой ТГУ называется условное графическое изображение теплотехнического оборудования котельной, объединенного линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителя в соответствии с технологической последовательностью его движения.
13
Главными трубопроводами являются те, которые транспортируют основное рабочее тело ТГУ - пар и воду, имеющее на разных участках различные параметры и расходы, которые необходимо указать на принципиальной тепловой схеме. На ней, как правило, не указывают вспомогательные устройства, за- порно-регулирующую арматуру, второстепенные трубопроводы, количество и расположение оборудования.
Принципиальную тепловую схему составляют на основании следующих исходных данных: назначения ТГУ, параметров используемых теплоносителей, тепловых нагрузок по видам потребления, типа системы теплоснабжения, вида используемого топлива, характеристик исходной воды и др.
Техническое совершенство тепловой схемы во многом определяет тепловую экономичность ТГУ. С помощью тепловой схемы составляются необходимые материальные и тепловые балансы.
На основе принципиальной тепловой схемы разрабатывается полная тепловая схема ТГУ, на которой показывается рабочее и резервное оборудование, параллельное соединение однородных агрегатов, все трубные связи и необходимая арматура. Полную тепловую схему стремятся сделать наиболее простой, чтобы она не усложняла эксплуатацию установки и предотвращала возможность неправильных действий персонала при переключениях.
3.7. Компоновка оборудования в здании котельной
После определения габаритных размеров всех видов основного и вспомогательного оборудования можно приступать к размещению его в здании котельной с определением необходимых размеров этого здания. При компоновке оборудования необходимо, с одной стороны, обеспечить удобство эксплуатации, надежность работы и соблюдение всех требований техники безопасности и противопожарных норм, а с другой стороны, обеспечить минимальные затраты на строительные конструкции здания и вспомогательные сооружения.
Здание котельной должно быть изображено как минимум в трех основных проекциях: план, продольный и поперечные разрезы. Если котельная имеет несколько этажей или хотя бы бункерную деаэраторную этажерки, то планов может быть несколько на разных отметках. Основной проекцией является план на отметке рабочего места кочегара.
В основу разработки плана котельной следует положить следующие принципы:
-один торец здания котельной нужно оставить свободным от каких-либо перестроек и не загромождать оборудованием. Это будет временный торец, и расширение котельной возможно с этой стороны;
-для возможности применения сборных железобетонных конструкций шаг колонн вдоль фронта котлов должен быть кратным 6 м, а пролет котельной кратным 3 м и 6 м. Длину котельной нужно выбирать такой, чтобы каждый теплогенератор устанавливался в типовой котельной ячейке;
14
- парогенератор производительностью более 4 т/ч и вспомогательное оборудование к ним - дутьевые вентиляторы, дымососы, газоочистка, хвостовые поверхности нагрева - следует компоновать по агрегатной схеме. Вспомогательное оборудование, имеющее выражающиеся части: углеразмольные мельницы, дымососы, вентиляторы, питательные и другие насосы, размещаются на нулевой отметке.
При компоновке оборудования должны строго выполняться все правила Ростехнадзора. Все расстояния между отдельными видами оборудования, а также между ними и стенами здания должны быть приняты в соответствии с правилами безопасности, но без лишних запасов. Нужно иметь в виду, что одним из главных показателей котельной является строительный объем здания на 1 МВт установленной теплопроизводительности.
Чтобы снизить стоимость строительной части котельной установки, следует продумать несколько компоновочных вариантов и выбрать из них экономически оптимальный.
4. СОДЕРЖАНИЕ И УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ
Графическая часть ВКР выполняется на листах формата не менее А1. Количество листов графической части может быть различным, но в среднем составляет 6-7. Листы графической части должны соответствовать требованиям действующей нормативной документации и иметь угловой штамп.
Ниже представлен пример наименования листов графической части проекта, связанных с основной тематикой.
1.Генплан района теплоснабжения с нанесением цехов промпредприятия или домов жилмассива в масштабе 1:500 или 1:200 (1 лист).
2.Тепловая схема теплогенерирующей установки (1 лист).
3.Схема водоподготовки теплогенерирующей установки (1 лист).
4.Компоновка котельной с размещением в нем оборудования: три проекции с разрезами в масштабе 1:50 или 1:100 (1 лист).
5.Разрез здания котельной по химводоочистке в масштабе 1:50 или 1:100 (1 лист).
6.Разрезы здания по тракту топливоподачи и системам золошлакоудаления (1 лист).
7.Схема мазутного хозяйства (1 лист).
В качестве дополнительного раздела (объемом 10%) могут быть использованы:
а) газоснабжение котельной с расчетом выбора газовых горелок; б) отопление и (или) вентиляция производственных или подсобных поме-
щений котельной (1 лист).
15