Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

«Проектирование производственно-отопительной котельной с котлами ДКВР 6,5-13»



Содержание

• Введение 4
• 1. Описание и расчет тепловой схемы котельной 5
• 1.1 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13 5
• 1.2 Описание тепловой схемы котельной 9
• 1.3 Расчет тепловой схемы котельной 11
• 1.4 Выбор числа устанавливаемых котлов 22
• 2. Выбор водоподготовительного оборудования 24
• 2.1 Состав природной воды 24
• 2.2 Показатели качества воды 25
• 2.3 Обработка воды для паровых котлов 27
• 2.4 Выбор схемы обработки исходной воды 32
• 2.5 Подбор натрий-катионитных фильтров 34
• 2.6 Подбор натрий-хлор-ионитных фильтров 38
• 2.7 Выбор солерастворителя 41
• 2.8 Выбор деаэратора 43
• 3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной 48
• 3.1 Выбор насосов 48
• 3.2 Выбор теплообменников 55
• 3.3 Выбор сепаратора непрерывной продувки 60
• 4. Расчет и подбор тягодутьевого оборудования 64
• 4.1 Описание схемы подачи воздуха и дымоудаления 64
• 4.2 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата 65
• 4.3 Выбор тягодутьевого оборудования 71
• 5. Топливоснабжение котельной 77
• 5.1 Описание газорегуляторной установки 77
• 5.2 Состав и функции оборудования ГРУ 78
• 6. Автоматика котельной 81
• 6.1 Общие требования к автоматизации 81
• 6.2 Параметры, подлежащие контролю 81
• 6.3 Автоматика безопасности котла 82
• 6.4 Сигнализация 83
• 6.5 Автоматическое регулирование 84
• 7. Описание архитектурно-строительной части котельной установки 85
• 8. Отопление и вентиляция помещения котельной 86
• Список использованных источников 87


Введение

В данной курсовой работе выполнен проект производственно-отопительной котельной, расположенной в г.Владимир на реке Клязьме. В качестве топлива используется природный газ второй нитки газопровода Ставрополь-Москва.

Котельная используется для снабжения паром промышленного предприятия и для отопления жилого района. Тепловые нагрузки на технологические нужды - 9 тонн пара в час; на отопление и вентиляцию - 16 ГДж/час; на ГВС - 8 ГДж/час.

С производства конденсат возвращается с температурой t_{конд.техн.}=75°С в количестве 65%

В котельной применяются котлы марки ДКВР-6,5-13 производства Бийского котельного завода.

Теплоснабжение района осуществляется по двухтрубной закрытой схеме. Расчетные параметрытеплоносителя: подающий трубопровод - 130°С; обратный трубопровод - 70°С.



1. Описание и расчет тепловой схемы котельной

1.1 Краткое описание котельного агрегата ДКВР-6,5-13

Вертикально-водотрубные отопительные котлы типа ДКВР предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 °С, имеют несколько типоразмеров в зависимости от рабочего давления пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительности 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч.

Отопительные котлы типа ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные отопительные котлы с естественной циркуляцией. По длине верхнего барабана отопительные котлы ДКВР имеют две модификации -- с длинным барабаном и укороченным. У котлов паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч (раннего выпуска) верхний барабан значительно длиннее нижнего. У котлов паропроизводительностью 10 т/ч последней модификации, а также 20 и 35 т/ч верхний барабан значительно укорочен. Комплекция котлов типа ДКВР теми или иными топочными устройствами зависит от вида топлива. Котлы ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 и ДКВР-6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.

Два барабана отопительного котла - верхний 2 и нижний 13 - изготовлены из стали 16ГС и имеют одинаковый внутренний диаметр 1 000 мм. Нижний барабан котла укорочен на размер топки. Отопительный котел имеет экранированную топочную камеру 1 и развитый кипятильный пучок труб 10. Топочные экраны и трубы кипятильного пучка выполнены из труб O51 х 2,5 мм. Топочная камера отопительного котла разделена кирпичной стенкой 75 на собственно топку и камеру догорания 8, устраняющую опасность затягивания пламени в пучок кипятильных труб, а также снижающую потери от химической неполноты сгорания.

Ход движения продуктов горения топлива в отопительных котлах разных типов схематично показан на рисунке 1.2, а-в. Дымовые газы из топки выходят через окно, расположенное в правом углу стены топки, и поступают в камеру догорания 8 (см. рисунок 1.1.1). С помощью двух перегородок 9, шамотной (первая по ходу газов) и чугунной, изнутри отопительного котла образуются два газохода, по которым движутся дымовые газы, поперечно омывающие все трубы конвективного пучка. После этого они выходят из котла через специальное окно, расположенное с левой стороны в задней стене котла.

Верхний барабан отопительного котла в передней части соединен с двумя коллекторами 16 трубами, образующими два боковых топочных экрана. Одним концом экранные трубы ввальцованы в верхний барабан, а другим приварены к коллекторам O108x4 мм. В задней части верхний барабан котла соединен с нижним барабаном пучком кипятильных труб, которые образуют развитую конвективную поверхность нагрева. Расположение труб - коридорное с одинаковым шагом 110 мм в продольном и поперечном направлениях. Коллекторы соединены с нижним барабаном с помощью перепускных труб.

Рисунок 1.1.1 - Паровой котел ДКВР-6,5-13



1-топочная камера; 2-верхний барабан; 3-манометр; 4-предохранительный клапан; 5-питательные трубопроводы; 6-сепарационное устройство; 7-легкоплавкая пробка; 8-камера догорания; 9-перегородка;

10-кипятильный пучок труб; 11-трубопровод непрерывной продувки; 12-обдувочное устройство;

13-нижний барабан; 14-трубопровод периодической продувки; 15-кирпичная стенка; 16-коллектор.

Питательная вода подается в паровой отопительный котел ДКВР по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) питательным трубопроводам 5 под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана отопительного котла поступает в коллекторы 16, а по боковым экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.

Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура являются трубы наименее обогреваемых последних рядов (по ходу газов) кипятильного пучка.

Вода по опускным трубам отопительного котла поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для снижения солесодержания и влажности пара в верхнем барабане установлено сепарационное устройство 6 из жалюзи и дырчатого листа, улавливающее капли уносимой с паром котловой воды. При необходимости производства перегретого пара пароперегреватель устанавливают после второго или третьего ряда труб кипятильного пучка, заменяя часть его труб. Для отопительных котлов с давлением 1,4 МПа и перегревом 225... 250 °С пароперегреватель выполняют из одной вертикальной петли, а для котлов давлением 2,4 МПа - из нескольких петель труб O32 х 3 мм.

В нижней части верхнего барабана отопительного котла имеются патрубок, через который осуществляется непрерывная продувка котла с целью снижения солесодержания котловой воды и поддержания его на заданном уровне, а также две контрольные легкоплавкие пробки 7, сигнализирующие об упуске воды.

Нижний барабан отопительного котла является шламоотстойником; из него по специальному перфорированному трубопроводу 14 проводится периодическая продувка котла. Кроме того, в нижнем барабане имеются линия для слива воды и устройство для подогрева паром в период растопки котла.

На верхнем барабане отопительного котла установлены два водоуказательных стекла, манометр 3, предохранительные клапаны 4, имеется патрубок для отбора пара на собственные нужды, парозапорный вентиль. Для защиты обмуровки и газоходов от разрушения и предотвращения возможных взрывов отопительного котла в верхних частях топки и кипятильного пучка расположены взрывные предохранительные клапаны. Для очистки наружных поверхностей труб от загрязнений котел оборудуют обдувочным устройством 12 - вращающейся трубой с соплами. Обдувка выполняется паром. Рассматриваемый отопительный котел не имеет несущего каркаса, трубно-барабанная система его размещается на опорной раме, с помощью которой паровой отопительный котел ДКВР крепится к фундаменту. Паровые отопительные котлы производительностью 10; 20; 30 т/ч имеют рабочее давление 1,4; 2,4 и 3,9 МПа и выполняются как с пароперегревателем, так и без него.Обмуровка отопительных котлов типа ДКВР выполняется из шамотного и обыкновенного кирпича или облегченной из термоизоляционных плит. Все отопительные котлы типа ДКВР и особенно с повышенным рабочим давлением работают на химически очищенной и деаэрированной воде. При сжигании газа и мазута КПД этих котлов 90 %.



Таблица 1.1.1 - Основные характеристики котла ДКВр-6,5-13ГМ

Топливо	природный газ/мазут
Номинальная производительность	6,5 т/ч
Избыточное давление пара	13 кг/см2 (1,3 МПа)
Температура перегретого пара	194 °С
Температура питательной воды	100 °С
Расчетный КПД	87 %
Габариты компоновки (LхBхH)	8526х4695х5170 мм
Масса по компоновке, кг	11447

1.2 Описание тепловой схемы котельной

Принципиальная тепловая схема котельной приведена на рисунке 1.2.1

Исходная вода с температурой 5°С насосом 1 подается в теплообменник 2, в котором нагревается остаточной водой, загрязненной солями, поступающей из сепаратора непрерывной продувки (СНП) 5. Затем, подогретая исходная вода попадает в теплообменник 3, где нагревается паром до температуры 25-40°С. Нагрев до такой температуры необходим для обеспечения более эффективной работы катионитных фильтров и предотвращения конденсации водяных паров на трубах и оборудовании химводоочистки. Далее, вода поступает на химводоочистку 4, где происходит умягчение воды (удаление солей Ca и Mg) и, при необходимости, уменьшение солесодержания. Химически обработанная вода поступает в деаэратор 9, в котором из воды удаляются коррозионно-активные газы (O₂, CO₂). Часть воды из деаэратора питательным насосом 11 подается в паровой котел 6, другая часть подпиточным насосом 10 направляется на подпитку тепловой сети. Паровой котел 6 вырабатывает пар с давлением 1,4 МПа, часть которого без понижения давления подается на производство. Другая часть пара используется для подогрева воды, поступающей в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для собственных нужд котельной (подогрев воды перед ХВО, деаэрация).



Рисунок 1.2.1 - Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной

1-насос исходной воды; 2-охладитель непрерывной продувки; 3-подогреватель сырой воды;

4-химводоочистка; 5-сепаратор непрерывной продувки; 6-паровой котел; 7,8-редукционый клапан;

9-деаэратор; 10-подпиточный насос; 11-питательный насос; 12-сетевой подогреватель;

13-охладитель конденсата; 14-сетевой насос; 15-охладитель выпара.

Так как паро-водяные теплообменники по условию прочности рассчитаны на давление ?1МПа, давление пара перед ними снижается редукционным клапаном 7 до уровня 0,7МПа. Деаэратор атмосферного типа работает при давлении 0,12МПа, которое поддерживается редукционным клапаном 8.

Подогрев сетевой воды осуществляется следующим образом: Вода из обратного трубопровода тепловой сети насосом 14 подается в водо-водяной теплообменник 13, в котором нагревается конденсатом из паро-водяного теплообменника 12, а затем в теплообменник 12, где нагревается паром до необходимой температуры ~130-150°С.

Для использования теплоты продувочной воды в котельной устанавливают сепаратор непрерывной продувки (СНП) 5. Продувочная вода поступает в СНП с давлением, равным рабочему давлению в котле (1,4МПа), в сепараторе давление снижается до уровня 0,15МПа, что приводит к вскипанию воды и разделению ее на пар вторичного вскипания и остаточную, загрязненную солями воду. Пар вторичного вскипания подается в деаэратор, а остаточная вода поступает в теплообменник 2, где подогревает исходную воду, а затем сбрасывается в продувочный колодец.

Для использования теплоты выпара из деаэратора, устанавливается охладитель выпара 15, подогревающий поступающую в деаэратор химически очищенную воду.

Конденсат после паро-водяных теплообменников, а также конденсат с производства подаются в деаэратор.

1.3 Расчет тепловой схемы котельной

В общем случае основными целями расчета тепловой схемы котельной являются:

– определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды и потерь,

– определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,

– определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).

Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для 4-х характерных режимов с соответствующей наружного воздуха в г.Владимир для характерных режимов определяются по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» [1]:

1. максимально-зимнего (-28 °С),

2. средней температуры наиболее холодного месяца (-16 °С),

3. средней температуры за отопительный период (-3,5 °С),

4. летнего.

Заданные тепловые нагрузки котельной сведены в таблицу 1.3.1

Таблица 1.3.1 - Заданные максимальные тепловые нагрузки котельной установки.

Вид тепловой нагрузки	Расчетные тепловые нагрузки	Характеристика теплоносителя
	Зима	Лето
Отопление и вентиляция, ГДж/ч	16	нет	Вода 130/70С
Горячее водоснабжение, ГДж/ч	8	8	Вода 130/70С
Пар на технологические нужды т/ч	9	9	Пар 1,4МПа

Исходя из заданных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для всех характерных режимов определяются:

Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию:

(1.3.1)

где - расчетная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию кДж/ч,

- расчетная температура внутри помещений, принимается +18°С,

- температура наружного воздуха, [1] °С,

- температура наружного воздуха при максимально-зимнем режиме, [1] °С.

Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию:

(1.3.2)



Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе:

(1.3.3)

где - расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С.

Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе:

(1.3.4)

где - расчетная температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С.

Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

(1.3.5)

где -тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию, кДж/ч;

, - температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах, °С,

- теплоемкость воды.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

(1.3.6)

где -тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, кДж/ч;

Общий расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети:



(1.3.7)

Расход пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

(1.3.8)

(1.3.9)

где - энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды, кДж/кг (давление 0,07 МПа); - энтальпия конденсата на выходе из подогревателей воды, кДж/кг

;

- КПД подогревателя, принимаем

Определяем выработку пара для внешних потребителей:

где - расход пара на технологические нужды, т/ч.

Тогда, максимальная паропроизводительность котельной установки:

(1.3.11)

Где, - расход пара на собственные нужды котельной, т/ч. Принимаем ; - потери пара внутри котельной, т/ч. Принимаем Определяем расход питательной воды, подаваемой в котел



(1.3.12)

Где - расход продувочной воды, т/ч. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], для котлов с давлением до 1,4МПа включительно, расход питательной воды должен быть не более 10% от . Принимаем

Определяем расход пара и расход остаточной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки. Для этого составим уравнение материального и теплового баланса сепаратора.

, отсюда:

(1.3.13)

(1.3.14)

где - расход остаточной воды на выходе из сепаратора, т/ч; - энтальпии насыщенного пара и воды на выходе из СНП при давлении 0,15МПа, кДж/кг ?С. ; - энтальпия насыщенного пара при давлении 1,4МПа, кДж/кг?С. . Потери конденсата технологическими потребителями:



(1.3.15)

Где - возврат конденсата технологическими потребителями,

Расход подпиточной воды, согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», принимается как 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения.

(1.3.16)

Где - объем воды в системе теплоснабжения, м³.

(1.3.17)

Где - удельный объем воды в системе, м³/МВт. Для закрытых систем =65 м³/МВт; - тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию МВт; - тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, МВт.

Выпар из деаэратора:

(1.3.18)

Где - расход деаэрированной воды, т/ч

Количество воды, которое должно подвергнуться умягчению:

(1.3.19)

Действительный расход сырой воды, которая подается в котельную, будет несколько больше, т.к. часть воды используется для регенерации фильтров: , т/ч.



(1.3.20)

Определяем температуру исходной воды на выходе из теплообменника 2. Из уравнения теплового баланса теплообменника 2:

где, - температура исходной воды. Принимаем для зимнего периода и для летнего периода;

- температура продувочной воды на выходе из сепаратора. Принимается равной температуре насыщения при давлении 0,15МПа. ;

- температура продувочной воды на выходе из теплообменника. Принимаем

Расход пара на подогрев исходной воды:

(1.3.21)



Где - температура воды, необходимая для эффективной химводоочистки. Принимаем

- температура конденсата после паро-водяного теплообменника. Принимаем .

Найдем температуру воды на выходе из охладителя выпара (на входе в деаэратор):

(1.3.22)

где - температура конденсата после охладителя выпара. Принимаем .

Определяем расход пара на деаэрацию воды:



(1.3.23)

Расчетное значение расхода пара на собственные нужды котельной:

(1.3.24)

Относительная погрешность расчета:

(1.3.25)

При ?<20% считается, что учебный расчет выполнен с необходимым приближением и не требует пересчета.

Температура на входе всетевой подогреватель:

(1.3.26)

Температура конденсата на выходе из охладителя конденсата:



(1.3.27)

Результаты расчета приведены в таблице 1.3.2

Таблица 1.3.2 - Расчет тепловой схемы котельной

№ п/п	Наименование величин	Режимы
		Максимально-зимний (min t наиболее холодной пятидневки)	Средняя температура наиболее холодного месяца	Средняя температура за отопительный период	Летний
1	Температура наружного воздуха tн.в., °С	-28	-16	-3,5	-
2	Температура внутри отапливаемых помещений tв.н., °С	18	18	18	18
3	Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию Qо.в., ГДж/ч	16,00	11,83	7,48	-
4	Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Qг.в., ГДж/ч	8,00	8,00	8,00	8,00
5	Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию Ко.в.	1,00	0,74	0,47	-
6	Текущая температура сетевой воды в подающем трубопроводе t1, °С	130,00	100,78	70,35	70,00
7	Текущая температура сетевой воды в обратном трубопроводе t2, °С	70,00	56,43	42,30	38,35
8	Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию Gо.в., т/ч	63,70	63,70	63,70	-
9	Расход сетевой воды на горячее водоснабжение Gг.в., т/ч	31,85	43,09	68,15	60,38
10	Расход воды внешними потребителями в подающей магистрали тепловой сети Gс, т/ч	95,56	106,80	131,85	60,38
11	Энтальпия пара, подаваемого на подогреватели воды hп, кДж/кг (давление 0,7МПа)	2763,00
12	Энтальпия конденсата после паро-водяных теплообменников hк, кДж/кг	398,05
13	КПД подогревателя	0,98
14	Расход пара на отопление и вентиляцию Dо.в., т/ч	6,90	5,10	3,23	-
15	Расход пара на ГВС Dг.в., т/ч	3,45	3,45	3,45	3,45
16	Выработка пара для внешних потребителей Dвн, т/ч	21,29	19,31	17,25	13,70
17	Расход пара на собственные нужды котельной Dс.н., т/ч	2,13	1,93	1,72	1,37
18	Потери пара внутри котельной Dпот, т/ч	0,43	0,39	0,34	0,27
19	Максимальная паропроизводительность котельной установки , т/ч	23,85	21,63	19,32	15,34
20	Расход питательной воды, подаваемой в котел Gпит, т/ч	26,23	23,79	21,25	16,87
21	Расход пара на выходе из СНП Dс, т/ч	0,38	0,35	0,31	0,25
22	Расход остаточной воды на выходе из СНП G'пр, т/ч	2,00	1,81	1,62	1,29
23	Потери конденсата технологическими потребителями Gпк, т/ч	3,15
24	Объем воды в системе теплоснабжения Vсист, м3	433,33
25	Расход подпиточной воды Gподп, т/ч	3,25
26	Выпар из деаэратора Dвып, т/ч	1,47	1,35	1,22	1,01
27	Количество воды, подвергаемое умягчению Gхво, т/ч	9,92	9,60	9,28	8,72
28	Расход сырой воды Gисх, т/ч	10,91	10,56	10,21	9,59
29	Температура исходной воды на выходе из теплообменника 2 t'ив	14,41	13,82	13,15	21,89
30	Расход пара на подогрев исходной воды Dив, т/ч	0,49	0,49	0,49	0,31
31	Температура конденсата после охладителя выпара tд, °С	121,06	116,76	111,98	102,93
32	Температура воды на входе в сетевой подогреватель?'2, °С	76,57	61,29	45,37	41,81
33	Температура конденсата после охладителя конденсата t'к, °С	105,77	105,77	105,77	105,77
34	Расход пара на деаэрацию Dд, т/ч	1,52	1,43	1,34	1,20
35	Расчетный расход пара на собственные нужды котельной , т/ч	2,02	1,92	1,82	1,51
36	Невязка расхода пара на собственные нужды котельной ?, %	-5,50	-0,44	5,39	9,11
37	Уточненная максимальная паропроизводительность котельной , т/ч	23,73	21,62	19,41	15,48

1.4 Выбор числа устанавливаемых котлов

В соответствии со СНиПII-35-76 “Котельные установки” [2], расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей, требующихся потребителям отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при максимально-зимнем режиме. При определении мощности котельной должны также учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях. Количество котлов, устанавливаемых в котельной, следует выбирать по режиму наиболее холодного месяца:

(1.4.1)

где - коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию, рассчитанный по режиму наиболее холодного месяца. Ориентировочно принимаем 4 котла. Производительность одного котла в максимально-зимний период в таком случае будет равна:

(1.4.2)

По условиям надежности количество котлов должно быть таким, чтобы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечили расчетную тепловую нагрузку котельной при средней темп. наиболее холодного месяца.



(1.4.3)

Для обеспечения требуемой паропроизводительности принимаем к установке четыре котла типа ДКВр-6,5-13ГМ.

При летнем режиме для обеспечения выработки пара на технологические нужды и горячего водоснабжения потребителей достаточно двух котлов, при этом еще один котёл должен находиться в резерве на случай выхода из строя работающего котла.



2. Выбор водоподготовительного оборудования

Надежная и экономичная работа котельной установки в значительной степени зависит от качества воды, применяемой для питания котлов.

Источниками водоснабжения для питания котлов могут служить пруды, реки, озера (поверхностный водозабор), а также грунтовые или артезианские воды, городской или поселковый водопровод. Природные воды, обычно содержат примеси в виде растворенных солей, коллоидные и механические примеси, поэтому непригодны для питания котлов без предварительной очистки.

2.1 Состав природной воды

Твердые вещества, содержащиеся в воде, разделяют на механически взвешенные примеси, состоящие из минеральных и иногда органических частиц, коллоидно-растворенные вещества и истинно растворенные вещества. Количество вещества, растворенного в единице раствора (воде), определяет концентрацию раствора и обычно выражается в миллиграммах на килограмм раствора (мг/кг).

Вода, как и всякая жидкость, может растворять только определенное количество того или иного вещества, образуя при этом насыщенный раствор, а избыточное количество вещества остается в нерастворенном состоянии и выпадает в осадок.

Различают вещества, хорошо и плохо растворимые в воде. К веществам, хорошо растворимым в воде, относят хлориды (соли хлористоводородной кислоты) СаС₁₂, МgС₁₂, КаС₁, к плохо растворимым -- сульфиды (соли серной кислоты) СаSО₄, МgSО₄, N₃SO₄ и силикаты (соли кремниевой кислоты) СаSiO₃, МgSiO₃. Присутствие сульфидов и силикатов в воде приводит к образованию твердой накипи на поверхности нагрева котлов.

Растворимость веществ зависит от температуры жидкости, в которой они растворяются. Различают вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, например СаС₁₂, МgС₁₂, Мg(NO₃)₂, Са(NO₃)₂, и у которых уменьшается, например СаSО₄, СаSiO₃, МgSiO₃.

2.2 Показатели качества воды

Качество воды характеризуется прозрачностью (содержанием взвешенных веществ), сухим остатком, жесткостью, щелочностью, окисляемостью.

Сухой остаток содержит общее количество растворенных в воде веществ: кальция, магния, натрия, аммония, железа, алюминия и др., которые остаются после выпаривания воды и высушивания остатка при 110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на килограмм или в микрограммах на килограмм.

Жесткость воды характеризуется суммарным содержанием в воде солей кальция и магния, являющихся накипеобразователями. Различают жесткость общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).

Общая жесткость представляет собой сумму величин временной и постоянной жесткости и характеризуется суммой содержания в воде кальциевых и магниевых солей: сернокислых (СаSО₄ и МgSО₄), хлористых (СаС₁₂ и МgС₁₂), азотнокислых (Са(NО₃)₂ и Мg(NО₃)₂), кремнекислых (СаSiO₃ и МgSiO₃), фосфорнокислых (Са₃(РО₄)₂ и Мg(РО₄)₂), двууглекислых (Са(НСО₃)₂ и Мg(НСО₃)₂).

Временная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния Са(НСО₃)₂ и Мg(НСО₃)₂. Постоянная жесткость обусловливается содержанием указанных выше солей кальция и магния, за исключением двууглекислых.

Для определения величины жесткости в настоящее время установлена единица показателя жесткости -- миллиграмм-эквивалент на 1 кг раствора (мг-экв/кг) или микрограмм-эквивалент на 1 кг раствора (мкг-экв/кг); 1 мг-экв/кг жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/кг иона кальция Са ⁺ или 12,16 мг/кг иона магния Мg^{2 +}.

Щелочность воды характеризуется содержанием в ней щелочных соединений. Сюда относят гидраты, например NаОН -- едкий натр, карбонаты Nа₂СО₃ -- кальцинированная сода, бикарбонаты NаНСО₃, Na₃РО₄ и др. Величина щелочности воды равна суммарной концентрации в ней гидроксильных, карбонатных, бикарбонатных, фосфатных и других анионов слабых кислот, выраженной в эквивалентных единицах (мг-экв/кг или мкг-экв/кг). В зависимости от преобладающего наличия в воде анионов тех или иных солей различают щелочность: гидратную (концентрация в воде гидроксильных анионов ОН), карбонатную (концентрация карбонатных анионов CO3??) и бикарбонатную (концентрация бикарбонатных анионов НСОз??.).

Окисляемость воды характеризуется наличием в воде кислорода и двуокиси углерода, выраженных в миллиграммах или микрограммах на килограмм.

Таблица 2.2.1. - Химический состав воды р.Клязьма при отборе пробы в г.Владимир.

Взвешенные вещества, мг/кг	Сухой остаток, мг/кг	Щелочность, мг-экв/кг	Жесткость, мг-экв/кг	Содержание катионов и анионов в воде, мг/кг
			карбонатная	общая	Ca2+	Mg2+	Na+	Fe3+	HCO3-	SO42-	Cl-	NO3-	SlО32-
8	347	2,6	2,6	3,2	47	10,3	34,7	-	158,7	52,7	21,7	1,2	16,6



Вода, подготовленная для питания котельной установки, не должна давать отложений шлама и накипи, разъедать стенки котла и его вспомогательные поверхности нагрева, а также вспениваться.

2.3 Обработка воды для паровых котлов

Исходными данными для выбора оборудования предварительной водоочистки является:

– величина продувки котла;

– содержание углекислоты в паре;

– относительная щелочность котловой воды.

Обработка воды для водогрейных котлов включает в себя следующие основные этапы:

– удаление взвешенных частиц;

– удаление железа;

– умягчение, предотвращение накипеобразования;

– предотвращение коррозии (удаление кислорода и углекислого газа из питающей воды с помощью деаэраторов различных конструкций. Применение деаэратора позволяет существенно снизить содержание свободного кислорода (до 0,02 мг/кг), остальное же количество должно связываться химическим способом).

Удаление механических примесей с помощью фильтров

Для удаления осаждаемых (песок, окислы железа, соли CaCO₃ и другие тяжелые частицы) и взвешенных частиц (мелкая глина, грязь и органические вещества) используются механические фильтры различных конструкций.

При незначительных механических загрязнениях (до 5,0 мг/кг), можно устанавливать компактные фильтры картриджного типа (сменные или промывные), основные достоинства которых - малые габариты, высокие скорость и глубина фильтрации.

При содержании в воде взвешенных частиц более 15 мг/л, целесообразно осуществлять фильтрацию на напорных фильтрах с комбинированным слоем (песок + антрацит).

Отфильтрованные частицы, по мере необходимости, удаляются из слоя противоточной промывкой.

Для проектируемой котельной применяем напорные фильтры с комбинированным слоем, т.к. применение картриджных фильтров нецелесообразно (содержание взвешенных веществ в осветляемой воде 8,0мг/кг).

Умягчение воды методом ионного обмена

Наиболее распространенным способом очистки воды для ее последующего использования в качестве теплоносителя являются методы ионного обмена. Сущность этих методов заключается в том, что вода фильтруется через специальный материал, называемый ионитом. Этот материал имеет способность изменять ионный состав воды в нужном направлении. С электрохимической точки зрения молекулы ионита представляют собой твердый электролит. В зависимости от того какой заряд несет диффузионный слой, иониты разделяются на катиониты и аниониты.

Наиболее распространенными катионитами являются: сульфоуголь и ионообменные смолы КУ 1, КУ 2. Наиболее распространенные аниониты: АН-31, АВ-17, АВ-18. В зависимости от качества исходной воды и требований к качеству обработанной воды в практике применяют следующие методы ионного обмена: натрий-катионирование, водород-катионирование, хлор-ионирование, аммоний-катионирование.

Na-катионирование - наиболее распространенный метод обработки воды. Заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего обменный ион натрия.

При этом протекают следующие реакции:



Са(НСО)₃ + 2NaR СаR₂ + 2NaНСО₃

Mg(НСО)₃ + 2NaR MgR₂ + 2NaНСО₃

CaCl₂ + 2NaR СаR₂ + 2NaCl

MgSO₄ + 2NaR MgR₂ + Na₂SO₄

Как видно из приведенных реакций, кальциевые и магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с катионитом, замещая в нем натрий и, тем самым, умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Следовательно, солесодержание при обработке воды не снижается, а несколько увеличивается. Щелочность воды и анионный состав при Na-катионировании не изменяются.

Эксплуатация катионитного фильтра сводится к последовательному проведению следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.

Основная операция процесса - умягчение. При умягчении происходит реакция обмена катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ на катионы Na⁺. По мере прохождения ионного обмена катионит истощается и уплотняется, обменные реакции замедляются вплоть до проскока катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в обработанную воду. Для восстановления обменной способности катионита его взрыхляют и регенерируют. Взрыхление осуществляется обратным потоком воды, подаваемой из бака, расположенного выше фильтра, или с помощью насоса. Регенерация осуществляется раствором поваренной соли NaCl. Последней операцией является отмывка (промывка) катионита от остаточных продуктов регенерации.

В практике применяются две схемы умягчения воды по методу Na-катионирования: одноступенчатая и двухступенчатая.

Одноступенчатым Na-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0,1 мг-экв/кг. При необходимости более глубокого умягченния воды (до 0,01 - 0,02 мг-экв/кг) следует применять двухступенчатое (последовательное) Na-катионирование.

Число ступеней катионирования определяется требованиями к обработанной воде; так для паровых экранированных котлов, где требуется глубокое умягчение воды, целесообразно применение схемы двухступенчатого Na-катионирования; для горячего водоснабжения, требуется частичное умягчение воды, достаточно одной ступени катионирования.

Н-катионирование. Обработка воды методом Н-катионирования состоит в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода. Протекающие в водородном фильтре реакции сводятся к замене катионов Ca²⁺ и Mg²⁺ и Na⁺ на катион водорода. При этом протекают следующие химические реакции:

Ca(HCO₃)₂ + 2НR СаR₂+ 2Н₂O + СО₂

Mg(HCO₃)₂ + 2НRMgR₂+ 2Н₂O + СО₂

CaCl₂ + 2НR CaR₂ + 2HCl

MgSO₄+2НR MgR₂ + H₂SO₄

NaCl + НR NaR + HCl

Na₂SO₄ +2НR 2NaR + H₂SO₄

2HR + Na₂SiO₃ 2NaR + H₂SiO₃

Следовательно, присутствующие в воде соли (сульфаты, хлориды и др.) превращаются в процессе ионного обмена в кислоты (серную, соляную и др.), т.е. обработанная вода имеет кислую реакцию (рН7), что недопустимо. Поэтому Н-катионирование всегда совмещается с Na-катионированием, которое обуславливает щелочную реакцию обработанной воды.

Принцип работы Н-катионитного фильтра аналогичен работе Na-катионитного фильтра. Регенерация фильтра производится раствором серной кислоты.

Различают следующие схемы Н-Na-катионирования:

- Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров;

- параллельное Н-Na-катионирование;

- последовательное Н-Na-катионирование;

- совместное Н-Na-катионирование.

Н-Na-катионирование с «голодной» регенерацией фильтров применяется для обработки вод с повышенной карбонатной жесткостью при сравнительно малом содержании солей натрия.

Параллельное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда вода, поступающая на фильтры, имеет Жк 0,5 Жо;

и когда необходимо получить умягченную воду с заданной остаточной щелочностью не выше 0,35 мг-экв/кг.

Последовательное Н-Na-катионирование применяется для обработки сильно минерализованных вод с солесодержанием выше 1000 мг/кг при Жк < 0,5 Жо и при

Совместное Н-Na-катионирование применяется в тех случаях, когда сумма анионов сильных кислот в воде, поступающей на фильтры, не превышает 3,5 мг-экв/кг и когда получаемая по этой схеме щелочность (Щост= 1 - 1,3 мг-экв/кг) не вызовет заметного увеличения продувки котлов сверх установленных норм.

Na-Cl-ионирование. Na-Cl-ионитный метод основан на умягчении воды с одновременным снижением щелочности и осуществляется путем последовательного фильтрования обрабатываемой воды через Na--катионитный фильтр первой ступени, Cl-анионитный фильтр и затем Na- катионитный фильтр второй ступени.

Вторую ступень Na-катионирования, как правило, совмещают в одном фильтре с Cl-ионированием, при этом внизу загружается катионит, а сверху сильноосновный анионит типа АВ - 17.

В этом методе катионит и анионит регенируются поваренной солью NaCl (Na+ регенерирует катионит, Cl- - анионит). В фильтрах первой ступени происходит умягчение воды по реакциям. Во второй ступени (в совмещенном Na-Cl-ионитном фильтре) в слое анионита происходит обмен анионов SO₄^2-, NO^3-, NO^2-, HCO^3-, содержащихся в воде, на хлор, а в слое катионита «проскочившие» катионы жесткости обмениваются на Na⁺.

При этом в анионите протекают следующие реакции:

Na₂SO₄ + 2АнCl АнSO₄ + 2NaCl

NaNO₃ + АнCl АнNO₃ + NaCl

NaНСO₃ + АнCl АнНСO₃ + NaCl

Методом Na-Cl-ионирования воды можно снизить жесткость воды до 0,01 мг-экв/кг и щелочность до 0,2 мг-экв/кг.

2.4 Выбор схемы обработки исходной воды

Выбор схемы обработки воды для котлов обуславливается:

– Качеством исходной воды;

– Требованиями к качеству пара, котловой и питательной воды.

Для выбора схемы обработки определим основные показатели водно-химического режима парового котла:

Величина продувки котла

(2.4.1)

Где - сухой остаток обработанной воды, мг/кг.

Для Na-катионирования ;

- доля обработанной воды в питательной;

- сухой остаток котловой воды, мг/кг

(2.4.2)

Где - расход химобработанной воды, м³/ч;

- расход питательной воды воды, м³/ч;

Относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности обработанной воды и определяется по формуле:

(2.4.3)

Где - относительная щелочность обработанной воды, мг-экв/кг. Для схемы натрий-катионирования принимается равной щелочности исходной воды мг-экв/кг.

Содержание углекислоты в паре при использовании деаэратора с барботажем определяется по формуле:



(2.4.4)

Где - доля разложения Na₂CO₃ в котле =0,7;

- доля разложения Na₂CO₃ в котле =0,4

При ; и оптимальным способом очистки воды является натрий-хлор-ионирование. В качестве первой ступени ХВО выступает Na-катионитный фильтр, в качестве второй - Na-Cl-ионитный.

2.5 Подбор натрий-катионитных фильтров

Расчет и выбор Na-катионитных фильтров ведется на основе следующих данных:

– производительность установки G_хво, м³/ч;

– общая жесткость воды, поступающей на фильтры Ж_о, г-экв/ м³;

– остаточная жесткость воды после фильтров Ж_ост, г-экв/ м³.

Технологические данные для расчета Na-катионитных фильтров приведены в таблице 2.5.1.

Таблица 2.5.1 - Технологические данные для расчета натрий-катионитных фильтров

Показатель	Фильтр первой ступени	Фильтр второй ступени
Высота слоя катионита, м	2 - 2,5	1,5
Крупность зерен катионита, мм	0,5 - 1,1	0,5 - 1,1
Скорость фильтрования, м/ч, нормальная, в скобках максимальная (при регенерации одного из фильтров), при жесткости, мг-экв/л: до 5 до 10	25 (35) 15 (25)	40 (50)
Взрыхляющая промывка катионита: Интенсивность, кг/(м2с), при крупности зерен катионита, мм 0,5 - 1,1 0,8 - 1,2 продолжительность2, мин	4 5 30 (15)	4 5 30 (15)
Удельный расход поваренной соли на регенерацию сульфоугля, г/г-экв, при двухступенчатом натрий-катионировании и жесткости обрабатываемой воды, мг-экв/л: до 5 до 10	100 - 120 120 -200	300 - 400
Концентрация регенерационного раствора, %	5 - 8	8 - 12
Скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч	3 - 4	3 - 5
Отмывка катионита от продуктов регенерации: скорость пропуска отмывочной воды через катионит, м/ч удельный расход отмывочной воды, м3/м3, при загрузке фильтра: сульфоуглем катионитом КУ-2	6 - 8 4 6	6 - 8 6 8

Подберем диаметр фильтра по скорости фильтрования. Рассчитаем живое сечение фильтра:

(2.5.1)

где - скорость фильтрования. Принимаем ;

- производительность фильтра, м³/ч;

a - количество фильтров. Количество фильтров принимаем равное трем, один из которых является резервным и в расчете не участвует.

Исходя из рассчитанного живого сечения, выбираем стандартный фильтр с ближайшим сечением, диаметром D_у=700мм с площадью фильтрования . Это фильтр ФИПа I-0,7-0,6-Na производства саратовского завода энергетического машиностроения. Габаритные размеры фильтра приведены на рисунке 2.5.1.

– по нормальной скорости (когда оба фильтра в работе):



(2.5.2)

– по максимальной скорости (когда один из фильтров регенерируется):

Нормальная и максимальная скорости лежат в рекомендуемых и допустимых пределах соответственно.

Количество солей жесткости, удаляемое в Na-катионитных фильтрах:

(2.5.3)

где - общая жесткость воды, поступающей на фильтр, г-экв/м³;

Число регенераций натрий-катионитного фильтра в сутки:

(2.5.4)

Где - высота слоя катионита, м. Принимаем ;

- рабочая обменная способность катионита. Принимаем.

Следовательно, регенерацию натрий-катионитного фильтра необходимо проводить два раза в сутки.

Расход соли на одну регенерацию определяется по выражению:



(2.5.5)

Где - удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв обменной способности катионита. Принимаем .

Учитывая, что регенерация проводится 8% раствором соли, количество воды на одну регенерацию:

(2.5.6)

Рисунок 2.5.1 - Габаритные размеры фильтра ФИПа I-0,7-0,6-Na



2.6 Подбор натрий-хлор-ионитных фильтров

Расчет Na-Cl-ионитных фильтров ведется на основе следующих данных:

– производительность натрий-хлор-ионитных фильтров G_хво, м³/ч;

– остаточная щелочность обрабатываемой воды Щ_ост, мг-экв/л;

– качественный состав исходной воды (таблица 2.2.1).

Технологические данные для расчета фильтров приведены в таблице 2.6.1.

Таблица 2.6.1 - Технологические данные для расчета хлор-ионитных фильтров

Показатель	Смешанный Na-Cl-ионитный фильтр
Высота слоя, м: анионита катионита	0,5-2,0 0,5 - 2,0
Крупность зерен анионита, мм	0,35 - 1,2
Скорость фильтрования, м/ч: допустимая рекомендуемая	4-30 15 - 20
Взрыхляющая промывка анионита: интенсивность, л/(см2) продолжительность, мин	3 15
Отмывка анионита: скорость отмывки, м/ч расход воды на отмывку анионита, м3/м3	6 - 8 4

Подберем диаметр фильтра по скорости фильтрования. Рассчитаем живое сечение фильтра:

(2.6.1)



где - скорость фильтрования. Принимаем ;

- производительность фильтра, м³/ч;

a - количество фильтров. Количество фильтров принимаем равное трем, два фильтра работают попеременно, третий является резервным.

Исходя из рассчитанного живого сечения, выбираем ближайший стандартный фильтр диаметром D_у=1500мм с площадью фильтрования . Это фильтр саратовского завода энергетического машиностроения марки ФИСДВр-1,5-0,6. Габаритные размеры фильтры приведены на рисунке 2.6.1.

Проверяем выбранный типоразмер фильтра

– по нормальной скорости (при параллельной работе она же является максимальной):

(2.6.2)

Нормальная скорость лежит в допустимых пределах.

Количество удаляемых ионов HCO₃:

(2.6.3)

где - щелочность исходной воды, г-экв/м³;

- остаточная щелочность после хлор-ионирования, г-экв/м³. Остаточная щелочность определяется по формуле:

(2.6.4)



Число регенераций хлор-ионитного фильтра в сутки:

(2.6.5)

Где - высота слоя анионита, м. Согласно данным завода-изготовителя;

- рабочая обменная способность анионита АВ-17 по иону HCO₃. В расчетах принимают .

Следовательно, регенерацию хлор-ионитного фильтра необходимо проводить 1 раз в 3 суток.

Расход соли на одну регенерацию определяется по выражению:

(2.6.6)

Где - удельный расход соли на 1м³ анионита, кг.

Регенерация проводится 12% раствором соли, следовательно количество воды на одну регенерацию:

(2.6.7)



Рисунок 2.6.1 - Габаритные размеры фильтра ФИСДВр-1,5-0,6

2.7 Выбор солерастворителя

котел деаэратор паровой тепловой

Солерастворитель предназначен для приготовления раствора NaCl, использующегося в процессе регенерации Na-катионитных и Na-Cl-ионитных фильтров водоподготовительной установки. Солерастворитель выбираем исходя из массы соли, которая может быть загружена для приготовления раствора M_NaCl, кг. В целях надежности и исключения ошибок при приготовлении регенерационных растворов, для Na-катионитных и Na-Cl-ионитных фильтров используем отдельные солерастворители.



- для Na-катионитных фильтров;

- для Na-Cl-ионитных фильтров;

Для обоих случаев выбираем однотипные солерастворители марки С-0,5-0,7 производства Саратовского завода энергетического машиностроения

Габаритные размеры солерастворителей представлены на рисунке 2.7.1.

Рисунок 2.7.1 - Габаритные размеры солерастворителя С-0,5-0,7



2.8 Выбор деаэратора

Деаэраторы предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения. Процесс деаэрации выда основан на повышении ее температуры до кипения, при котором из воды выделяются растворенные газы.

В производственно-отопительных котельных используются деаэраторы атмосферного типа. Процесс деаэрации в них происходит при давлении, близком к атмосферному (0,12 МПа). Кипение в них достигается за счет нагрева воды паром, отбираемым после парового котла и поступающим в колонку деаэратора.

Содержание кислорода в сетевой воде для паровых котлов не должно превышать 0,03мг/кг.

Выбор деаэратора осуществляем по двум параметрам: номинальной производительности и емкости бака. Номинальная производительность должна быть не меньше расхода деаэрированной воды в котельной при максимально-зимнем режиме:

(2.8.1)

Емкость бака деаэратора должна быть не менее 50% от часовой паропроизводительности котельной .

Исходя из этих условий выбираем деаэратор атмосферного типа марки ДА-25/15 производства Саратовского завода энергетического машиностроения.

Основные параметры деаэратора приведены в таблице 2.8.1, габаритные размеры деаэратора указаны на рисунке 2.8.1.



Таблица 2.8.1 - Параметры деаэратора ДА-25/15

Деаэратор	Производительность номинальная, т/ч	25
	Диапазон производительности, %	30…120
	Диапазон производительности, т/ч	7,5…30
	Давление рабочее избыточное, МПа	0,02
	Давление макс. При срабатывании защитного устройства, избыточное, МПа	0,07
	Температура деаэрированной воды,°C	104,25
	Средний нагрев воды в деаэраторе, °С	10...50
	Удельный расход выпара, кг/т.д.в	1,5...2
Колонка	Обозначение колонки деаэраторной	КДА-25
	Масса сухая, кг	427
Бак	Обозначение бака деаэраторного	БДА-25
	Полезная емкость бака, м3	15
	Масса сухая, кг	3720
Охладитель	Обозначение охладителя выпара	ОВА-2
	Площадь поверхности теплообмена охладителя выпара, м2	2
	Масса сухая, кг	232
Предохранительное устройство	Обозначение предохранительного устройства	ДА-25
	Масса сухая, кг	277

Рисунок 2.8.1 - Устройство и габаритные размеры деаэратора ДА



1-Бак деаэраторный; 2-колонка деаэрационная; 3-охладитель выпара; 4-устройство предохранительное;

5-регулятор уровня; 6-регулятор давления; 7-холодильник отбора проб; 8-барботажное устройство;

9-барботажная тарелка; 10-перепускная тарелка; 11-верхняя тарелка; 12-пароперепускное устройство;

13-указатель уровня; 14-люк-лаз.

В состав деаэратора ДА-25/15 входят:

- деаэрационная колонка;

- деаэраторный бак;

- охладитель выпара;

- комбинированное предохранительное устройство для защиты от аварийного повышения давления и уровня.

В деаэраторе ДА-25/15 применена двухступенчатая схема дегазации: две ступени размещены в деаэрационной колонке первая ступень - струйная, вторая - барботажная. В деаэраторном баке размещена третья, дополнительная ступень, в виде затопленного барботажного устройства.

Вода, подлежащая деаэрации, подается в колонку (2) через штуцеры (А, 3, И, Г). Здесь она последовательно проходит струйную и барботажную ступени, где осуществляется ее нагрев и обработка паром. Из колонки вода струями стекает в бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора через штуцер (Ж).

Основной пар подается в бак деаэратора через штуцер (Е), вентилирует паровой объем бака и поступает в колонку. Проходя сквозь отверстия барботажной тарелки (9), пар подвергает воду на ней интенсивной обработке (осуществляется догрев воды до температуры насыщения и удаление микроколичеств газов). При увеличении тепловой нагрузки срабатывает гидрозатвор пароперепускного устройства (12), через которое пар перепускается в обвод барботажной тарелки. При снижении тепловой нагрузки гидрозатвор заливается водой, прекращая перепуск пара.

Из барботажного отсека пар направляется в струйный отсек. В струях происходит нагрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения, удаление основной массы газов и конденсация большей части пара. Оставшаяся парогазовая смесь (выпар) отводится из верхней зоны колонки через штуцер (Б) в охладитель выпара (3) или непосредственно в атмосферу. Процесс дегазации завершается в деаэраторном баке (1), где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газов за счет отстоя. Часть пара может подаваться через штуцер в размещенное в водяном объеме бака барботажное устройство (8), предназначенное для обеспечения надёжной деаэрации (особенно в случае использования воды с низкой бикарбонатной щёлочностью (0,2...0,4 мг-экв/кг) и высоким содержанием свободной углекислоты (более 5 мг/кг) и при резко переменных нагрузках деаэратора.

Конструкция внутренних устройств деаэрационной колонки обеспечивает удобство внутреннего осмотра. Перфорированные листы внутренних устройств изготавливаются из коррозионно-стойкой стали.

Охладитель выпара поверхностного типа состоит из горизонтального корпуса и размещенной в нем трубной системы (материал трубок - латунь либо коррозионно-стойкая сталь).Химически очищенная вода проходит внутри трубок и направляется в деаэрационную колонку через штуцер (А). Парогазовая смесь (выпар) поступает в межтрубное пространство, где пар из нее практически полностью конденсируется. Оставшиеся газы отводятся в атмосферу, конденсат выпара сливается в деаэратор или дренажный бак.

Для обеспечения безопасной эксплуатации деаэраторов предусматривается их защита от опасного повышения давления и уровня воды в баке с помощью комбинированного предохранительного устройства.Устройство подключается к деаэраторному баку через штуцер перелива. Устройство состоит из двух гидрозатворов, один из которых защищает деаэратор от превышения допустимого давления, а другой от опасного повышения уровня, объединенных в общую гидравлическую систему, и расширительного бака. Расширительный бак служит для накопления объёма воды (при срабатывании устройства), необходимого для автоматической заливки устройства (после устранения нарушения в работе установки), т.е. делает устройство самозаливающимся. Диаметр парового гидрозатвора определён исходя из наибольшего допустимого давления в деаэраторе при работе устройства 0,07 МПа и максимально возможного в аварийной ситуации расхода пара в деаэратор при полностью открытом регулирующем клапане и максимальном давлении в источнике пара.

Бак деаэратора имеет антикоррозийное покрытие, деаэрационная колонка и бак имеют наружную теплоизоляцию.

Полный назначенный срок службы деаэратора - 20 лет.

Средний ресурс до капитального ремонта - не менее 24000 ч.



3. Расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной

3.1 Выбор насосов

Питательные устройства являются ответственными элементами котельной установки, обеспечивая безопасность ее эксплуатации.

Питательные устройства должны иметь паспорт завода-изготовителя и обеспечивать необходимый расход питательной воды при давлении, соответствующем полному открытию рабочих предохранительных клапанов, установленных на паровом котле.