Тема 6. Допоміжні пристртої котельних установок

1. Водопідготовка.

2. Тяго-дуттьові пристрої.

Водопідготовка

Пара, яка виробляється у котлі, надходить до споживачів і конденсується. Конденсат, з різних причин, повертається до котла не повністю - внаслідок забруднення і втрат, передбачених технологічним процесом виробництва готової продукції. Втрати пари мають місце при підігріванні і розпиленні мазуту, при продуванні котла з метою вилучення шламу, обдуванні поверхонь нагріву для усунення шлаку, деаерації і при витіканні через нещільності. Виникає необхідність компенсувати втрати додатковою водою. Природна вода (річок, озер, ставків) крім механічних домішок має розчинені мінеральні солі кальцію, магнію, натрію, заліза, алюмінію, а також розчинені гази: кисень, вуглекислоту, азот і таке інше. Іншими словами, чистої води, тобто речовини, що складається тільки із молекул H₂O, у природі не існує. Солі кальцію і магнію погано розчиняються у воді і при нагріванні можуть утворювати накип на поверхні труб. Накип на поверхні труб зменшує коефіцієнт теплопередачі, що призводить до зростання витрат палива. Розчинені у воді кисень та вуглекислота можуть призвести до корозії труб котла. З цих причин природну воду подавати в котел неможливо. Перед тим, як попасти в котел, природна вода проходить спеціальну обробку – водопідготовку. Природна вода, яка потрапляє до котла після хімічної і термічної обробки, називається додатковою. Суміш додаткової води та конденсату від зовнішніх споживачів, котру направляють на живлення котла, називають живильною водою.

Показники якості води. До головних показників якості води відносяться: сухий залишок, загальний солевміст, жорсткість, лужність, вміст корозійно активних газів (кисню, вуглекислоти) та кремнієвої кислоти, водневий показник та інші.

Сухий залишок характеризує вміст розчинених і колоїдальних твердих домішок в мг/кг. Він визначається таким чином – спочатку вода фільтрується через щільний паперовий фільтр, потім випаровується і залишок висушують при 110 ^оС до сталої ваги.

Загальний солевміст характеризує вміст розчинених мінеральних речовин у воді в мг/кг. Він менший за сухий залишок оскільки не включає колоїдно- дисперсні речовини.

Некарбонатна (постійна) жорсткість обумовлена наявністю у воді солей кальцію та магнію (CaSO_4, CaCl₂,CaSiO_2, Ca(NO₃)₂, Ca₃(PO₄)₂, MgSO_4,, MgCl₂, MgSiO_2, Mg(NO₃)₂, Mg₃(PO₄)₂). Карбонатна (тимчасова) жорсткість обумовлена наявністю бікарбонатів кальцію Ca(HCO₃)₂ та магнію Mg(HCO₃)₂. Загальна жорсткість води визначається сумарним вмістом катіонів кальцію і магнію і вимірюється у міліграм-еквівалентах на 1кг води (мг-екв/кг); 1 мг-екв/кг відповідає вмісту

20,04 мг/кг катіонів кальцію і 12,16 мг/кг катіонів магнію

,

де , - концентрація у воді катіонів кальцію і магнію у .

Карбонатна (тимчасова) жорсткість

,

де - концентрація у воді аніонів , .

За величиною жорсткості воду умовно поділяють на: м’яку - загальна жорсткість до 3 мг-екв/кг, середньої жорсткості від 3 до 6 мг-екв/кг та жорстку – більше, ніж 6 мг-екв/кг.

Лужність води характеризує вміст у ній лужних сполук. Сюди відносять гідрати, наприклад, NaOH - їдкий натр, карбонати, зокрема, Na₂CO₃ - кальцинована сода, бікарбонати NaHCO₃ та інші. Лужність води в деякій мірі корисна, тому що нейтралізує шкідливий вплив кисню і вуглекислоти щодо корозії поверхні труб. Надмірна лужність води викликає спінювання котлової води і часткове викидання її разом з парою, тим самим підвищується солевміст пари і можливість осідання накипу на трубах теплообмінників споживачів пари. Лужність води додатково характеризується водневим показником pH. При дисоціації вода розпадається на іони . При температурі 22^оC добуток концентрацій цих іонів дорівнює 10 ^-14 . Для нейтрального середовища концентрація обох видів іонів однакова , для кислого середовища більша концентрація , для лужного - . Домовились замість величин концентрацій іонів користуватися їх від’ємними логарифмами та . Отже, , тоді при середовище буде нейтральним, при - кислим і при - лужним.

Пом’якшення води. Воду, перед тим як подати до котла, необхідно приготувати, тобто провести водопідготовку. Відповідно до вимог до живильної води приймають той чи інший спосіб її обробки. Водопідготовка повинна забезпечити просвітлення води та вилучення із неї замулених речовин, пом’якшення її, зниження лужності, а також вилучення розчинених газів(O2,CO2).

Завислі і колоїдні домішки вилучають коагуляцією, для цього додають у воду спеціальні речовини-коагулянти (сірчанокислий алюміній та залізо).

В результаті відбувається укрупнення частинок природних колоїдів у воді та подальше їх вилучення при фільтрації. Для усунення жорсткості воду пом’якшують. Пом’якшення води здійснюється методами іонного обміну або катіонування. Вода поступає до катіонних фільтрів і проходить через шар катіоніту, де відбувається обмін катіонів кальцію та магнію із води на катіони натрію, водню або амонію, які містяться у катіоніті фільтра. Фільтри заповнюють глауконітом, сульфовуглем або синтетичними смолами. При натрій-катіонуванні відбуваються наступні реакції:

де символом R позначена складова частина катіонітового матеріалу.

Солі натрію, які залишаються у воді, не випадають в осад. У процесі катіонування жорсткість зменшується до 0,02-0,01 . Оскільки катіони кальцію і магнію заміщуються у воді еквівалентною кількістю катіонів натрію, сумарний солевміст після катіонування не зменшується, а може навіть збільшитись. Лужність води при натрій-катіонуванні суттєво зростає внаслідок

розкладання бікарбонату натрію:

.

Регенерацію фільтрів здійснюють два-три рази на добу, 5-8 – процентним розчином кухонної солі, який пропускається через катіоніт фільтра. При цьому відбуваються наступні реакції

Існують одно- і двоступінчаста схеми включення Na -катіонних фільтрів. При одноступінчастій схемі фільтри включають паралельно, кінцева жорсткість становить 0,03-0,05 . При двоступінчастій схемі кінцева жорсткість становить 0,01 . Якщо вода має велику карбонатну жорсткість, застосовують водневе катіонування. При цьому відбуваються наступні реакції:

Для регенерації фільтра застосовують 1-1,5 - процентний розчин сірчаної кислоти. На практиці застосовують послідовне і паралельне H-Na катіонування. При паралельній схемі вода рухається двома паралельними потоками. Аналогічно, існують дві схеми NH₄ –Na – катіонування. Вибір схеми катіонування залежить від того, які солі містяться у вихідній воді. За нормами якості загальна жорсткість живильної води для водотрубних котлів не повинна перевищувати 0,02 .

Деаерація. Після катіонних фільтрів вода подається в деаератор, де із неї вилучаються розчинені гази. Принцип термічної деаерації заснований на тому, що розчинність газів у воді прямує до нуля за досягненням водою температури насичення. В деаераторі воду нагрівають парою низького тиску. Для збільшення поверхні контакту води і пари її роздроблюють (душ). Краплі води рухаються зверху до низу, пара рухається у протилежному напрямку.

На рис. 17 показана принципова схема установки для водопідготовки. Сира вода насосом 1 подається на розподільник 2, де вона розділяється на два потоки. Один потрапляє на підігрівач води 3, потім у відстійник 5. Другий потік проходить через витискувач коагулянту 4 і разом з розчиненим коагулянтом надходить у відстійник 5. Потім вода потрапляє в проміжний бак 6, звідки насосом 7 подається на фільтри механічної очистки 8.

Рис 17

В катіонітових фільтрах 9, 10 відбувається перетворення солей, які погано розчиняються у воді, у солі, які добре розчиняються. У деаераторній колонці 11 вода звільняється від розчинених газів і живильним насосом 12 подається в котел.

Продування. У процесі роботи парових котлів в них безперервно надходять солі разом з живильною водою, виходить пара, яка майже не містить солей, в результаті збільшується концентрація солей у котловій воді. Щоб виключити можливість утворення накипу, необхідно здійснювати продування котла (випуск котлової води). Солі накопичуються у воді у вигляді шламу (дрібні завислі кристалики солей у воді). Продування може бути неперервним або періодичним. Періодичне продування проводять через кожні 8-16 годин з місць з великою концентрацією шламу - нижніх точок нижнього барабана, колекторів екранних труб через перфоровані труби. Неперервне продування здійснюють поряд з періодичним з верхнього барабану котла. Величину продування d_пр визначають у відсотках від паропродуктивності котла:

,

де - витрати продувальної води, кг/с.

- відповідно солевміст живильної і котлової води визначається в лабораторії котельної.

Якщо необхідно здійснювати безперервне продування, а при , треба установлювати розширювач продування і підігрівник сирої води для утилізації теплоти продувальної води.

Під час роботи котла із верхнього барабана волога насичена пара виносить солі разом з краплинками рідини вони відкладаються на трубах пароперегрівача або теплообмінних апаратах споживачів. Це призводить до ряду ускладнень при експлуатації, а в деяких випадках до аварії устаткування. Для зменшення вологості пари у верхньому барабані котлів малої потужності установлюють сепараційні пристрої різних типів рис. 18 – перфоровані листи 1 перед трубами для відведення пари, відбійні щитки 3, жалюзійні решітки 2 і т.і.

Рис.18

2. Тяго-дуттьові пристрої

Для згоряння палива в топку котельного агрегату подається повітря дуттьовим вентилятором. Вилучення димових газів із котельного агрегату здійснюється димососом. Димосос утворює розрідження, яке необхідно для подолання димовими газами аеродинамічного опору газового тракту від топки до димової труби. Підбір дуттьового вентилятора і димососа з каталога здійснюється за двома основними параметрами продуктивність та напір. Продуктивність дуттьового вентилятора становить

димососа

де - коефіцієнти запасу, приймаються рівними 1,05-1,1;

- теоретичні об'єми повітря і димових газів визначені при нормальних умовах м³/кг(м³);

- розрахункові витрати палива кг(м³)/с;

- відповідно коефіцієнти надлишку повітря перед топкою і перед димососом;

- відповідно температури холодного повітря і димових газів перед димососом;

- поправки, які враховують зміну об'ємів повітря і газів за температурою;

- поправка, яка враховує зміну об'ємів повітря і газів за атмосфер-ним тиском;

В – атмосферний тиск, мм рт. ст.

Напір, який має дуттьовий вентилятор повинен бути більший за аероди-намічний опір повітряного тракту, а напір димососу – більшим за аеродинамічний опір газового тракту. Визначення цих напорів здійснюється у процесі аеродинамічного розрахунку повітряного і газового трактів.

Взагалі розрізняють два види аеродинамічних опорів.

Опір тертя

Па

Місцевий опір

Па

де , кг/м³ - густина рідини або газу;

w, м/с - швидкість потоку;

l, м - довжина каналу;

d, м - діаметр каналу,або еквівалентний діаметр;

- коефіцієнт опору тертя, який залежить від форми каналу, режиму руху, ступеня шорсткості і числа Рейнольдса Re;

- коефіцієнт тертя;

- коефіцієнт місцевого опору, який залежить від виду місцевого опору коліна, зміни площі поперечного перерізу, пальник, форсунка і т.і., визначають за довідковими даними.

Швидкість потоків повітря і димових газів визначають за формулами

, м/с

, м/с

 

де - площі живих перерізів для повітря та димових газів відповідно, м².

В котельних агрегатах немає таких елементів, в яких обидва види опорів мають однаковий порядок, у більшості випадків один із видів опору суттєво перевищує другий, тому найменший не враховують у розрахунках.

Опір тертя має суттєве значення тільки при русі газів у підігрівниках повітря, газоходах котла, лежаках великої довжини, димовій трубі і довгих повітроводах, де місцеві опори відсутні.

Місцеві опори враховують тільки в колінах, трійниках, при зміні площі перерізу, в пальниках, форсунках, де вони перевищують опір тертя.

 

Рис. 19

1- забірне вікно; 2- коліно; 3- коліно; 4- вентилятор; 5- коліно; 6 – паль -ник; 7 – котел; 8 – коліно; 9 - коліно; 10 – коліно; 11 - дифузор; 12 – економай -зер; 13 – конфузор; 14 – коліно; 15 – коліно; 16 – димосос; 17- димова труба.

Для розрахунку аеродинамічного опору котельної установки складають схему повітряного і газового трактів, яку розбивають на окремі ділянки. Потім визначають опір окремих ділянок, а також опір повітряного і газового трактів в цілому. На рис. 19 наведена схема повітряного і газового трактів котла типу ДKBр і показані окремі ділянки, на які вони розбиваються.

Сумарний аеродинамічний опір повітряного тракту

де - опір i -ого елемента повітряного тракту відповідно рис. 19

Повний напір дуттьового вентилятора становить

де ÷ 1,1 коефіцієнт запасу;

- розрідження в топці котла;

- відстань по вертикалі між місцем входу повітря в топку і середи-ною вихідного вікна.

Сумарний аеродинамічний опір газового тракту

де - опір i -ого елемента газового тракта відповідно рис. 19.

Самотяга димової труби висотою Н

,

де –густини повітря і димових газів.

Динамічний тиск, потрібний для утворення необхідної вихідної швидкості газів з димової труби

,

де - коефіцієнт місцевого опору виходу газів з димової труби.

Опір тертя димової труби

,

де i=0,02 - середній уклін внутрішніх стінок димової труби.

Корисна тяга димової труби

Розрахунковий повний напір димососу

За напором і продуктивністю по каталогу підбирають тип дуттьового вентилятора і димососа.

Питання для самоперевірки

1. Призначення водопідготвки.

2. Які процеси відбуваються у катіонних фільтрах?

3. Які процеси відбуваються у термічних деаераторах?

4. Що розуміють під жорсткістю води?

5. Схема водопідготовки.

6. Призначення продування. Процент продування.

7. Сепарація пари.

8. Мета аеродинамічного розрахунку котельного агрегату.

9. Димосос. Призначення. Основні параметри і їх визначення.

10. Дуттьовий вентилятор. Призначення. Основні параметри і їх

визначення.

11. Як визначається опір тертя газового тракту?

12. Як визначається місцевий опір газового тракту?

Література: [5], с. 234 – 254; 267 –286.

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться:

Читайте также:

Вопрос № 31. Опишите сущность и область применения защитного заземления и зануления, действующих электроустановок; приведите электрические схемы
Конструкції і принцип дії котельних агрегатів малої потужності
Постановка задачі. Позначення. Допоміжні відомості.
Расчет искусственного освещения. Эксплуатация осветительных установок
Тема № 2 Урок математики у допоміжній школі

Воспользуйтесь поиском по сайту: