Деаэрационная установка ДСА-300
Для восполнения потерь сетевой воды в теплосети включена система подпитки, состоящая из деаэраторов типа ДСА-300, производительностью 300 т/ч, насосов подпитки №5 и №6, включенных параллельно, системы задвижек и трубопроводов, гидравлически связывающих систему теплоснабжения. Пар на деаэрацию поступает из теплофикационного отбора турбины 1,2 ата с температурой 104 0С. Химически очищенная вода подается с ХВО-3 с температурой 300С. Исходные данные:
Таблица 11- Технические характеристики насоса подпитки теплосети №5 типа 8к-12
Таблица 12- Технические характеристики насоса подпитки теплосети №6 типа 8к-12
Схема работы деаэратора. Термический струйный деаэратор на рисунке 1 является смешивающим подогревателем и выполняется в виде вертикальной цилиндрической колонки 1, установленной на резервуаре (баке) питательной воды 2. Вода, поданная насосом в верхнюю часть колонки 1, стекает через отверстия в тарелках 3, раздробляясь при этом на мелкие капли. Навстречу падающей воде движется греющий пар. Высоту колонки и путь воды рассчитывают так, чтобы на этом пути вся вода была подогрета до температуры насыщения (кипения). При кипении воды из нее выделяются растворенные в ней газы, которые с небольшим количеством пара (выпар) отводятся через штуцер 4 в верхней части колонки. Обычно выпар составляет 2 кг на 1 т деаэрирированной воды. Вода в атмосферных деаэраторах подогревается до 104 0С температура кипения при давлении 0,12МПа (1,2 кгс/см2). Вода с такой температурой поступает в питательный насос. Чтобы горячая вода при входе в питательный насос не вскипала, и насос мог надежно подавать в котел горячую воду высокой температуры, давление воды перед насосом должно быть больше того давления, при котором происходит образование пара при данной температуре В связи с этим деаэраторы устанавливаются на сравнительно большой высоте над питательными насосами – не ниже 14 м при температуре воды 160 0С и еще выше при более высокой температуре воды.
1- цилиндрическая колонка; 2- резервуар; 3- тарелки; 4- штуцер; 5- водоуказательное стекло; 6- устройство автоматического регулирования подачи пара; 7- предохранительный клапан; 8- устройство автоматического регулирования подачи воды. Рисунок 1- Схема атмосферного смешивающего деаэратора Емкость питательных баков основных деаэраторов составляет 5 – 20-минутный запас для работы станции при максимальной нагрузке. Деаэраторы являются важнейшим элементом оборудования электростанции и снабжаются устройствами для автоматического регулирования подачи пара 6 и воды 8, водоуказательными стеклами 5, сниженными указателями уровня, устройствами сигнализации нижнего уровня воды в аккумуляторном баке, предохранительными клапанами 7, устанавливаемыми на баках, регуляторами перелива, монометрами для измерения давления в деаэраторной колонке и самопишущими кислородомерами, показывающими содержание кислорода в воде при выходе из деаэратора.
5.1.1 Исходные данные: Таблица 13- Расход химически очищенной воды на подпитку по месяцам.
По данным таблицы видно, что максимальный расход приходится на сентябрь и составляет 210 т/ч.
Таблица 14- Общие данные
Таблица 15-Характеристика потоков воды и пара:
Продолжение таблицы 15
5.1.2 Тепловой расчет деаэратора Тепловой баланс деаэрационной установки составляется для определения полного расхода пара, подводимого к деаэратору. В зависимости от тепловой схемы энергоустановки в деаэратор вводится то или иное количество потоков воды и пара. Тепловые балансы должны рассматриваться для режимов работы деаэратора, указанных в технических заданиях на проектирование. В случае избытка тепла в деаэраторе (отрицательный расход пара) техническое задание на проектирование деаэратора подлежит уточнению, в ходе которого должны быть дополнительно проанализированы и проверены условия работы деаэратора в тепловой схеме установки. В общем виде уравнение теплового баланса деаэратора запишется как равенство потоков тепла, введенных в деаэратор и вышедших из него
Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8, (5.1)
где Q1 – тепло, внесенное с основным потоком греющего пара, ккал/ч; Q2 – тепло, внесенное с некипящими потоками воды, ккал/ч; Q3 - тепло, внесенное с кипящими потоками воды, ккал/ч; Q4 - тепло, внесенное с прочими потоками воды, ккал/ч; Q5 – тепло, отведенное с деаэрированной водой, ккал/ч; Q6 – тепло выпара, ккал/ч; Q7 – потеря тепла деаэратором в окружающую среду, ккал/ч; Q8 – тепло пара, отбираемого из деаэратора, ккал/ч. Уравнение теплового баланса деаэратора как смешивающего теплообменного аппарата имеет вид:
, (5.2)
где Dп- расход нагревающего пара, т/ч; - энтальпия греющего пара, ккал/кг; - энтальпия химически очищенной воды, ккал/кг; = 30 ккал/кг- принимаем по термодинамическим таблицам; η- коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду; принимаем в первом приближении η= 0,98; Gптс- общий расход воды на подпитку, т/ч; tптс- температура нагреваемой воды на выходе из деаэратора,0С; tхов- температура нагреваемой воды на входе в деаэратор, 0С. Определим расход греющего пара в первом приближении: т/ч. Расход химически очищенной воды на деаэратор: Gхов =Gптс- Dп=210- 25,97=184,03 т/ч. Тепло, подведенное с химически обработанной водой, Qхов,: Qхов = Gхов хов =184,03 30=5,52 Гкал/ч. Тепло, внесенное с холодными потоками воды Q2, Гкал/ч: Q2= Qхол= 5,52 Гкал/ч. Количество выпара Dвып принимаем из соотношения 1,5-2 кг на1 тонну деаэрированной воды по рекомендации руководящих указаний по проектированию термических деаэрационных установок. При производительности колонки 300 т/ч количество выпара составит 0,600 кг/ч. Тепло, отведенное с выпаром, Qвып , Гкал/ч:
Qвып= Dвып вып,(5.3)
где вып – энтальпия паровоздушной смеси выпара, может быть принята равной энтальпии насыщенного пара в деаэраторе, вып = iн. Qвып= 0,600 640,7=0,384 Гкал/ч. Тепло, отведенное с деаэрированной водой, Qд, Гкал/ч:
Qд = G д, (5.4)
где G- количество деаэрированной воды (производительность деаэратора), т/ч; д- энтальпия деаэрированной воды, определяемая по термодинамическим таблицам, ккал/кг. Qд = 300 104,4= 31,32 Гкал/ч. Количесво тепла, потребное на нагрев воды в деаэраторе, ∆Q, Гкал/ч: ∆Q= Qд- Qхол= 31,32 - 5,52= 25,8 Гкал/ч. Расход тепла на деаэратор ∑Q, Гкал/ч: ∑Q= ∆Q + Qвып = 25,8+0,384=26,184 Гкал/ч. Уточненное значение расхода пара на деаэратор, Dп, т/ч: , т/ч. Деаэратор АВАКС
Деаэратор «АВАКС» - вавкуумно-атмостферный кавитационно струйный предназначен для удаления из воды растворенных в ней газов, применяется в системах водопользования теплоэнергетических установок и теплоснабжения.
В этих деаэраторах используется принцип вихревой центробежной интенсификации массообмена. Вода подается в деаэратор, приобретая сильное вращательное движение. При этом действие центробежных сил на периферии выше, чем в середине вихря, из-за чего в центре образуется область пониженного давления, куда Архимедова сила выталкивает из жидкости пузырьки выделяющегося газа. Чем глубже вакуум, тем ниже температура кипения. Обычно вакуумные деаэраторы работают при температуре 60-800 С, оптимальной с точки зрения затрат на поддержания вакуума и температурного режима. Вакуумно-атмосферные деаэраторы типа АВАКС имеют следующие основные особенности: 1) Деаэрация производится без подвода греющего пара. 2) АВАКС производит деаэрацию воды при t = (60 – 95) ºС. 3) Давление деаэрированной воды на выходе из деаэратора превышает атмосферное, несмотря на то, что выпар удаляется эжектором. 4) В традиционных деаэраторах осуществляется только термическая струйная и барботажная деаэрация. В вакуумно-атмосферных деаэраторах АВАКС кроме термической деаэрации использованы процессы дросселирования, кавитации, турбулентной диффузии, центробежной сепарации, что позволило увеличить скорость деаэрации ориентировочно в 300 раз. Это дало возможность уменьшить объем деаэратора в 250 раз, рабочую массу в 30 раз (масса АВАКС 30-40 кг.). 5) Малые габариты деаэратора обуславливают высокую точность его изготовления и сборки в заводских условиях, обеспечивают возможность полного контроля и управления деаэрацией, гарантируют получение стабильно высоких (О 2 < 20 мкг/дм3) результатов деаэрации. 6) Затраты на монтаж деаэратора АВАКС ориентировочно в 100 раз меньше, чем для других вакуумных деаэраторов, так как не требуется монтаж вышки и прокладки внешних коммуникаций. 7) Запуск деаэратора АВАКС и вывод его на рабочий режим осуществляется в течение двух минут. 8) Не требуется регистрация деаэратора АВАКС в органах Госэнергонадзора и Госгортехнадзора. 9) Конструкция вакуумного деаэратора АВАКС настолько совершенна и проста, что его эксплуатация сведена только к его пуску и выключению. В комплект поставки деаэрационной установки входит: 1) Деаэратор АВАКС в сборе с ответными фланцами1 шт. 2) Эжектор типа «ЭВ» в сборе с ответными фланцами1 шт. 3) Кран шаровой Ду 25 в комплекте со штуцерами 1 шт. 4) Стекло смотровое Ф 32 мм 1 шт. 5) Шланг соединительный Ф 32 мм 1 комп. 6) Хомут Ф 50 мм4 шт. 5.2.1 Устройство и принцип работы Принципиальная схема деаэратора «АВАКС» приведена на рисунке 2. Деаэратор состоит из следующих основных частей: завихрителя 1; корпуса 2; обтекателя 3.
Поток воды, поступающий под давлением в деаэратор, раскручивается завихрителем до определенных скоростей. Раскрученный поток за счет центробежных сил прижимается к стенкам корпуса, образуя вакуумную полость, в которой происходит испарения воды и выделение растворенного газа. Парогазовая смесь (выпар) удаляется из деаэратора с помощью эжектора через газоотводящую трубку. Продеаэрированная вода проходит обтекатель и уходит на слив.
1- центробежный завихритель; 2- корпус; 3- обтекатель Рисунок 2- Принципиальная схема деаэратора АВАКС
Проектируемая схема деаэрации подпиточной воды представлена на рисунке 3. Вода на деаэрацию поступает с ХВО-3 с температурой 300С. Перед подачей в деаэрационную установку необходим подогрев воды до 600С в теплообменном аппарате. Давление на входе деаэратора должно быть 3,5 кгс/см2. Для поддержания этого давления устанавливаем насос подачи недеаэрированной воды. Выход деаэрированной воды осуществляем трубопроводом Ду 70 и Ду 100 в существующий корпус деаэрационного бака от колонки ДС-300.
Рисунок 3- Проектируемая схема деаэрации
Выпар из трубки деаэратора засасывается потоком рабочей воды в эжекторе типа ЭВ, предлагаемого в поставке от Кинешимского машиностроительного завода. Подача рабочей воды на эжектор осуществляется насосом К100-65-200. Пароводяная смесь попадает в общий коллектор Ду 150 и в охладитель выпара, находящийся на нулевой отметке. 5.2.2 Проектирование схемы Принимаем к установке шесть деаэраторов трех типов:
Таблица 16 – Выбор деаэраторов
Деаэраторы устанавливаем на металлической площадке, сваренной над баком-аккумулятором. Стойки над баком-аккумулятором свариваем из двух швеллеров №16 при вертикальной нагрузке до 3 тонн, скрепленных перьями вовнутрь. Швеллеры скрепляем пластинами из листа №6(6мм). Сечение стойки-250 мм(расстояние между полочками). Через каждые 0,5 м навариваем накладки из листа №6 размером 220×150мм. Высота стоек 4м, пролет между стойками при уклоне 0,0002 до 8,5м. Деаэраторы устанавливаются на горизонтальном участке трубопровода. В целях обеспечения удобства обслуживания деаэраторов и монтажа эжектора и емкостного оборудования расстояние между горизонтальной осью деаэратора и нулевой отметкой (пола) рекомендуется принять 1,5…2 метра.
Таблица 17– Характеристика насоса К100-65-200.
5.2.3 Расчет теплообменного аппарата
Таблица 18- Исходные данные:
1) Тепловая мощность подогревателя
, (5.5)
где G – количество подогреваемой воды с – теплоёмкость воды, с=4,19 кДж/(кгК), - температура воды при выходе из подогревателя, - температура воды при входе в подогреватель. кДж/ч=7332,5 кДж/с=6,3 Гкал/ч 2) Часовой расход обогревающего пара, D, кг/ч, находится из уравнения теплового баланса
, (5.6)
где - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при выходе из подогревателя, - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при входе в подогреватель, - КПД бойлера, учитывающий потери в окружающую среду. кг/ч 3) Соотношение числа ходов греющего пара и нагреваемой воды
, (5.7)
где живое сечение одного межпластинчатого канала; Принимаем тип пластины 0,5 Пр, для этого типа пластины
Рисунок 4-Принципиальная схема пластинчатого теплообменного аппарата Таблица 19- Технические показатели пластины
Принимаем ; Плотность воды определяется по средней температуре воды , для Принимаем 4) Общее живое сечение каналов в пакете 5) Скорость воды , 6) Скорость пара 7) Эквивалентный расход потока по пару 8) Эквивалентный расход потока по воде 9) Число ступеней подогрева
где удельный параметр пластины, ; безразмерная удельная тепловая нагрузка; , (5.8) где максимально возможный температурный перепад; Принимаем 1 ход в теплообменнике (симметричная компоновка). 10) Средняя разность температур Принимаем температуру конденсата 70˚С ˚С 11) Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке пластины
, (5.9)
где критерий Нуссельта, коэффициент теплопроводности конденсата, при ; эквивалентный диаметр канала пластины, Для вертикальной стенки при конденсации пара на ней критерий Нуссельта определяется: , (5.10) критерий Прандтля, где критерий конденсации, , здесь - критерий Галилея, , здесь - вязкость конденсата, ; , здесь - теплота испарения, , - теплоёмкость конденсата, =4,2 кДж/(кг*˚С), 12) Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к воде
,
где А – коэффициент пластины, А=0,492. 13) Коэффициент теплопередачи - толщина стенки трубы, =0,6*10-3 м, - теплопроводность стали, =60 Вт/(м2*˚С), 14) Тепловой поток 15) Площадь нагрева 16) Действительная поверхность нагрева всего подогревателя 17) Количество пластин при площади поверхности одной пластины fпл=0,5м2 18) Выбор теплообменного аппарата Принимаем к установке пластинчатый теплообменный аппарат фирмы «APV» разборный с резиновыми прокладками типа N50 с поверхностью нагрева пластины 0,5м2. Материал пластин AISI 304, материал прокладок EPDM. Масса установки не более 460 кг. Гидравлический расчёт пластинчатого теплообменника 1) Потери давления для нагреваемой воды
, (5.11) где - коэффициент, учитывающий накипеобразование, при отсутствии опытных данных принимаем ; Б – коэффициент, зависящий от типа пластины, Б = 3,0, /4,с.50/ 2) Потеря давления в пластинчатом теплообменнике, ∆Рс, Па, /2, с.275/:
, (5.12)
где - потеря давления во всех ступенях одного канала; - потеря давления в присоединительном штуцере. , здесь - коэффициент гидравлического сопротивления канала; - приведённая длина канала, = 0,8 м; - эквивалентный диаметр канала; - средняя скорость теплоносителя; - число последовательно соединённых ступеней. , здесь с – эксплуатационный коэффициент, учитывающий загрязнения пластин, а также их деформацию вследствие разности давлений в теплообменивающихся средах; а – постоянная величина, зависящая от типа пластины, а=15; Re – число Рейнольдса, зависящее от режима потока теплоносителя. , здесь - скорость теплоносителя в штуцере; - коэффициент гидравлического сопротивления в штуцере, , /2,с.275/
Охладитель выпара Охладитель выпара предназначается для конденсации пара, содержащегося в выпаре, с целью сохранения конденсата этого пара. В качестве охлаждающей среды следует применять рабочую техническую воду, имеющую среднегодовую температуру 100С. Конденсат из охладителя выпара подается на всас насоса подачи рабочей воды на эжекторы, а перелив сливается в сборные баки нижних точек. Обязательным элементом деаэрационной установки является охладитель выпара, который является групповым (один охладитель выпара на группу деаэраторов), поверхностного (трубчатого) типа.
Таблица 20- Исходные данные:
Объем выпара движется в межтрубном пространстве, а рабочая вода- по охлаждающим трубкам диаметром 17/19 мм. Материал трубок латунь Л68. Корпус охладителя выполнен из стальной трубы диаметром 1020×10 мм.
5.3.1 Тепловой расчет Уравнение теплового баланса охладителя выпара (без учета потери тепла в окружающую среду и при энтальпии выпара, равной энтальпии насыщенного пара):
, (5.13)
где Dвып—расход (кг/ч); iвып — энтальпия насыщенного пара, содержащегося в выпаре перед охладителем при давлении в деаэраторе ккал/кг; Gв — расход охлаждающей воды, кг/ч; i 2, i 1 — энтальпия воды при выходе из аппарата и входе в него, ккал/кг; G к — расход конденсата пара из выпара, кг/ч; i к — энтальпия конденсата, ккал/кг. Поскольку относительное содержание воздуха в выпаре незначительно, можно принять: . Отсюда при отсутствии переохлаждения конденсата пара из выпара расход охлаждающей воды, Gв, кг/ч:
, (5.14)
где — теплота парообразования при давлении в деаэраторе, ккал/кг.
кг/ч.
Поверхность охладителя выпара трубчатого типа, Fох, м2, определяется по формуле:
,(5.15)
где ∆ t — среднелогарифмическая разность температур, °С; k — коэффициент теплопередачи, ккал/м2*ч*град; b — коэффициент запаса. Значение коэффициента bвыбирается в зависимости от материала трубок, в том числе для латуни b = l,2-l,3. Среднелогарифмическая разность температур, ∆t,0С, находится из выражения:
, (5.16)
где t 01, t 02 — температуры охлаждающей воды до и после охладителя выпара, °С; t н — температура выпара, принимаемая равной температуре насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, °С. 0С. Коэффициент теплопередачи, k, ккал/м2*ч*град, определяется по формуле:
, (5.17) где — коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубки, ккал/м2*ч*град; δ — толщина стенки трубок, м; λ — коэффициент теплопроводности металла трубок, ккал/м*ч*град; — коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждающей среде, ккал/м2* ч* град. Значения следует принимать в зависимости от начального содержания кислорода в поступающей в деаэратор воде и степени извлечения пара из выпара согласно таблице 21. Таблица 21- Коэффициенты теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждающей воде, αв, ккал/м2* ч* град, рекомендуется определять из выражения:
, (5.18)
где z — множитель, зависящий от температуры охлаждающей воды; —скорость охлаждающей воды, м/сек; d — внутренний диаметр трубки, м.
Таблица 22-Значения z для воды на линии насыщения
Скорость охлаждающей воды в трубках выбирается в зависимости от материала трубок и допустимой потери давления. При латунных трубках рекомендуется принимать не выше 2,5 м / сек. ккал/м2* ч* град. м2*ч*град/ккал. ккал/м2*ч*град. м2 Число трубок в охладителе выпара, n:
,(5.19)
где - удельный объем жидкости, м3/кг. Длина трубок охладителя выпара, , м: ; м. Шаг между трубками,m, мм: мм. 5.3.2 Гидравлический расчет В объем гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов и сопротивления движению воды в охладителе с.прилегающими к нему трубопроводами. Диаметр трубопровода выпара dвып, м:
, (5.20)
где — удельный объем выпара, принимаемый равным удельному объему насыщенного пара при давлении в деаэраторе, м3/кг; — скорость выпара в отводящем трубопроводе, м/сек. Скорость выпара принимается в деаэраторах атмосферного давления 50—60 м/сек. м. Диаметр трубопровода охлаждающей воды и присоединительных штуцеров рассчитывается по скорости воды, принимаемой равной 1,0—2 м/сек. Сопротивление движению воды в охладителе складывается из суммы местных сопротивлений входа и выхода (присоединительных штуцеров), поворотов (число ходов) итрения на прямых участках труб. Местные сопротивления, ∆рм, Па, определяются по формуле:
,(5.21)
где - коэффициент сопротивления, принимается по данным справочников. кПа Сопротивление трения,∆ртр, Па, определяется по формуле:
, (5.22)
где — коэффициент трения; l — длина прямых участков трубы, м; d — диаметр трубопровода или эквивалентный диаме
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|