книги из ГПНТБ / Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности

Й

Рис. 39. Схема центробежного дутьевого вентилятора:

/ — корпус; 2 — лопатки; 3 — рабочее колесо {ро­ тор); 4 — пал ротора; 5 — нагнетательный патру­ бок; 6 — всасывающий патрубок

Рис. 40. Общин вид дымососной установки с направляющим аппаратом:

где niy— масса газообразных продуктов сгорания на выходе из ко­ тельного агрегата с учетом присоса наружного воздуха на 1 кг топлива в кг/кг; ср. т.— средняя удельная теплоемкость газообраз­ ных продуктов сгорания при постоянном давлении (для интервала температур ty—/0) в Д ж /(кг-К).

Напвыгодиейшая температура уходящих газов обычно состав­ ляет fy= 130-М 70° С.

Приведенная температура исходных продуктов близка к темпе­

Потери тепла от химической неполноты сгорания являются ре­ зультатом неполного сгорания топлива в пределах топки котель­ ного агрегата.

Продуктами неполного окисления (горения) в общем случае являются окись углерода (СО), водород (Н2), метан (СНЦ) и др.

Эти потери могут быть результатом недостаточного количест­ ва воздуха, плохого перемешивания воздуха с топливом и низкой температуры в топке.

Потери тепла от механической неполноты сгорания при сжига­ нии жидкого и газообразного топлива вдеамерных топках

*7мех “ 0-

Потери тепла от наружного охлаждения котельного агрегата вследствие конвекции и излучения зависят главным образом от размера и вида обмуровки, температуры обмуровки и окружаю­ щего воздуха. При расчетах обычно эти потери принимают по опытным данным в зависимости от паропроизводительности ко­ тельных агрегатов при номинальной нагрузке (см. рис. 2).

Полезный тепловой поток в котельном агрегате Ф,; в простей­ шем случае представляет собой поток тепла, воспринятого перегре­ тым паром (Фп. п). насыщенным паром (Ф„. „) и продувочной во­ дой (Фпр.в):

Сообщение тепла в элементах котельного агрегата при получе­ нии продувочной воды, перегретого и насыщенного пара осущест­ вляется при постоянном давлении, следовательно, поток тепла Ф в Вт можно подсчитать как произведение расхода теплоносителя D в кг/с на разность его удельных энтальпий Д/ в Дж/кг

где Da.п, Ди. п, Дпр. в — масса получаемого перегретого и насыщен­ ного пара и продувочной воды в единицу времени в кг/с; г'п. п, ін.п, г'пр. в, г'п. в — удельная энтальпия перегретого и насыщенного пара, продувочной и питательной воды в Дж/кг.

84

Расход топлива В в кг/с при проектировании и планировании определяют из уравнения теплового баланса

лению радиационной площади поверхности при заданной темпе­ ратуре продуктов сгорания на выходе (расчеты при проектирова­ нии), либо к определению температуры продуктов сгорания на выходе из топки при известной радиационной площади поверхно­ сти теплопередачи (поверочные расчеты).

Расчеты газоходов так же, как й расчеты топок, могут быть по­ верочными и конструктивными. Поверочный расчет заключается в ■определении перепада температуры продуктов сгорания в рассмат­ риваемом газоходе при известной площади поверхности нагрева и подсчитанном коэффициенте теплопередачи.

Конструктивный расчет ставит целью определение необходимой площади поверхности нагрева рассматриваемого газохода по за­ данному в нем перепаду температуры’газообразных продуктов сго­ рания.

Пример 8. Определить к.-п.д. • котельного агрегата ДКВР-10-13, если темпе­ ратура уходящих газообразных продуктов сгорания из котельного агрегата

85

Пример 9. Определить расход мазута М-100 в паровом котельном агрегате

§ 13. ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ. ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА И ДЫМОСОСА

Уравнение баланса тяги представляет собой равенство двух величин: полной суммы гидравлических сопротивлений котельной установки (левая часть) и полной суммы избыточных давлений или разрежений, создаваемых аппаратами тяги — дымовой трубой, дымососом и вентилятором,

Дрвоз. п — полное сопротивление котла по воздушному тракту; sT— тяга дымовой трубы; s-t— разрежение, создаваемое дымососом; sB— давление, создаваемое вентилятором.

Уравнение (22) является общим для любых схем тягодутье­ вых устройств и в частном случае простейшей схемы естественной

86

В условиях схемы тяги с вентилятором без дымососа

Тяга (sT), создаваемая дымовой трубой, определяется по фор­

лок или форсунок до устья трубы; Frаз — вес столба продуктов сго­ рания в дымовой трубе; / — площадь поперечного сечения столба воздуха и столба газов; рвоз— давление наружного столба воз­ духа; Ргаз — давление столба продуктов сгорания в дымовой трубе.

сгорания в кг/м3; g — ускорение свободного падения в пункте рас­

где рбар — барометрическое давление в Па; Т — абсолютная тем­ пература в К; R — газовая постоянная в Дж/(кг-°С).

Далее, принимая, что характеристические постоянные воздуха и продуктов сгорания примерно равны (RBоз=^газ = 287 Дж/(кг-°С), получим формулу для определения плотности

Таким образом, расчетная формула для определения силы тяги,

Расчет дымовой трубы сводится к определению диаметра устья и высоты. Диаметр устья дымовой трубы опредетяется из уравне­ ния неразрывности (постоянства массового расхода) для газового потока

пи

87

где d ■—диаметр устья трубы в м; тт— максимальная секундная масса продуктов сгорания для данной группы котлов, обслуживае­ мой трубой, в кг/с,

В0— общий расход топлива для группы котлов в кг/с; т — масса уходящих нз котла газообразных продуктов сгорания на '1 кг топ­

уравнения баланса тяги (22а). Окончательно высота дымовой тру­ бы принимается нз сопоставления величин — высоты дымовой тру­ бы, полученной по расчету, и требования санитарных норм. Из этих двух значений выбирается наибольшее.

В условиях искусственной тяги высоту дымовой трубы выби­ рают с учетом отвода газов и летучей золы, месторасположения соседних зданий по требованиям санитарных норм.

Выбор дымососа (вентилятора) при искусственной тяге осу­ ществляется по подаче, развиваемому давлению и из условия наи­ меньшей затраты энергии при эксплуатации.

Часовая расчетная производительность дымососа определяется

-т-1.10); ргаз— плотность газообразных продуктов сгорания в кг/м3.

лов в кг/с; рвоз — плотность воздуха в кг/м3-.

Расчетное давление вентилятора Дрв определяют из уравнения

88

Мощность электродвигателя для привода дымососа (вентиля­ тора)

Пример 12. Определить мощность электродвигателя для привода вентиля­ тора, подающего первичный воздух для распиливания мазута в форсунках ОЭН котла ДКВР-10-13. Подача форсунок — 0,247 кг/с. Первичный воздух состав­ ляет 70% от всего количества расходуемого на горение воздуха. Температура

89

Глава V

ПИТАТЕЛЬНАЯ ВОДА. ПИТАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

§ 14. ПОДГОТОВКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

Качество питательной воды имеет исключительно важное зна­ чение для обеспечения нормальной безаварийной и экономичной работы котельных установок.

Природная вода всегда содержит различные примеси в виде минеральных и органических веществ, растворенных газов, взве­ шенных частиц и т. д.

При нагревании и испарении воды на внутренней поверхности стенок труб и барабанов котлов образуются кристаллические от­ ложения (накипь) и шлам. Накипь на поверхности нагрева при­ водит к снижению коэффициента теплопередачи, перегреву стенок и к возможному их повреждению. В связи с уменьшением коэффи­ циента теплопередачи падает производительность котельных агре­ гатов, возрастает температура уходящих газов,, а следовательно, понижается к. п. д. котельного агрегата и увеличивается расход топлн/ва. Кроме того, накипь способствует резкому усилению про­ цессов коррозии и сокращению сроков работы агрегатов между чистками.

Накипь состоит из твердых отложений, химический состав ко­ торых зависит от свойств питательной воды н условий ее испа­ рения.

В отличие от накипи шлам представляет собой нлообразиый осадок, выпадающий в толще воды.

Теплопроводность накипи в зависимости от ее состава в 10— 700 раз меньше теплопроводности металлических стенок труб. В связи с этим стенки, покрытые накипью, плохо пропускают теп­ ло от газообразных продуктов сгорания к воде и температура стенки может стать недопустимо высокой.

Нейтральные молекулы солей при растворении в воде распа­ даются на электрические заряженные частицы — ионы: катионы с положительным зарядом и анионы с отрицательным зарядом. Каждый ион может нести несколько зарядов в зависимости от ко­ личества атомов в его группе.

Качество воды оценивается следующими показателями: жест­ костью, щелочностью, сухим остатком, окисляемостыо, прозрач­ ностью.

Жесткость воды характеризуется содержанием в ней раство­ ренных солен кальция и магния. Чем больше в воде кальциевых, и магниевых солей, тем она считается более жесткой.

Различают общую жесткость воды Жо, карбонатную (времен­ ную) Жк и пекарбонатную (постоянную) Ж,ш жесткость.

Карбонатная жесткость воды обусловлена наличием в ней бикарбонатов кальция Са(НСОз) 2 и магния Mg(HC03)2. Эти соли

90

при нагревании и кипячении воды разлагаются с выделением осадка СаС03, Mg (ОН) 2 и углекислого газа СО2 , который при

этом улетучивается. Таким образом, карбонатная жесткость мо­ жет быть устранена подогревом воды.

Некарбонатная жесткость вызывается содержанием в воде со­ леи кальция и магния, остающихся в пей после кипячения. К та­

В качестве единицы жесткости принимается жесткость, соот­ ветствующая содержанию в 1 м3 воды 1 моля кальция (Са) или магния (Mg), т. е. 20,04 г иона кальция Са2+ пли 12,16 г иоиа

Mg2+ иа 1 м3 воды, или 20,04 мг Са2+ и 12,16 мг Mg2+ на 1 л воды.

В зависимости от общей жесткости воду условно делят иа три группы: мягкая вода — жесткость до 3 ммоль/л, вода средней жесткости — от 3 до 6 ммоль/л, жесткая вода — свыше 6 ммоль/л.1 Щелочность воды характеризуется присутствием в ней бикар­ бонатов кальция Са(НСОз)г и магния Mg/HCOs)?, карбоната натрия (соды) Na2C03 и щелочей. Щелочность воды, как и жест­

кость, измеряется в ммоль/л или моль/м3, что одно и то же. Природная вода представляет собой слабый раствор электро­

литов. Если концентрация водородных ионов равна концентрации гидроксильных ионов, вода нейтральна; при преобладании водо­ родных ионов реакция кислая, а при преобладании гидроксильных ионов — щелочная. Концентрация водородных ионов в воде оцени­ вается водородным показателем, обозначаемым pH (П-аш). При рН <7 вода кислая, при рН = 7 — нейтральная и при рН >7 — ще­ лочная.

Сухой остаток представляет собой массу веществ (в мг), оста­ ющихся после выпаривания 1 л профильтрованной воды и после­ дующего высушивания при температуре 105— 110°С до постоянной массы.

Окисляемость косвенно характеризует содержание в воде ор­ ганических веществ. Выражается она в миллиграммах кислорода (или окислителя перманганата калия КМп04), необходимого для окисления органических веществ, содержащихся в 1 л исследуе­ мой воды.

Прозрачность характеризует наличие в воде взвешенных ча­ стиц. Измеряется она высотой столба воды, налитой в стеклянный

91