Р2 = 0,025+0,00825+0,000326= 0,033

Принимаем к установке регулятор давления РДУК-2В.

Определяем пропускную способность V, м3/ч, регулятора давления

, (141)

где f - площадь седла клапана, см2, f = 68,5;

б - коэффициент расхода, согласно источника, = 0,49;

ц - коэффициент, зависящий от отношения давлений Р2/Р1.

, (142)

где к - показатель адиабаты, для природного газа к = 1,32.

1.8 Расчет водоподготовки

Водоподготовка предназначена для котельной, оборудованной паровыми котлами ДЕ, и должна восполнять потери пара и конденсата, связанные с технологией обслуживаемого производства и эксплуатацией котельной. Расчет производим по формулам источника [5].

Исходными данными являются: производительность котельной, равная D=48 т/ч при давлении 1,4 МПа.

Конденсат, возвращаемый с производства в количестве 85 % при температуре 80 0С, имеет следующую характеристику:

- щелочность.....................Щкон = 0,1 мг -- экв/кг;

- сухой остаток..................Sкон = 10 мг /кг;

- общая жесткость............Жкон = 0.

Исходная вода, восполняющая потери конденсата, поступает из водопровода в количестве 15 % общего количества питательной воды:

- общая жесткость....Жи.в = Жн.к + Жк= 0,5+3 = 3,5 мг--экв/кг;

- сухой остаток..........Sи.в = 600 мг/кг;

- щелочность.............Щи.в = 3мг-экв/кг (без анализов щелочность принимается эквивалентной карбонатной жесткости).

По приведенным характеристикам отдельных компонентов определяем характеристику питательной воды.

Общая жесткость Жп.в, мг -- экв/кг, питательной воды

Жп.в. = Жкон · 0,85 + Жи.в · 0,15 (145)

Жп.в. = 0 · 0,85 + 3,5 · 0,15 = 0,525

Сухой остаток Sп.в, мг/кг , питательной воды

Sп.в = Sкон · 0,85 + Sи.в · 0,15 (146)

Sп.в =10 · 0,85 + 600 · 0,15 = 98,5

Щелочность Щп.в , мг -- экв/кг , питательной воды

Щп.в = Щкон · 0,85 + Щи.в·0,15 (147)

Щп.в = 0,1 · 0,85 + 3 · 0,15 = 0,535

Обойтись без водоподготовки нельзя. Проверяем возможность применения наиболее простой схемы докотловой водоподготовки, т.е. схемы натрий -- катионирования. Как было сказано ранее, эта схема требует определенных требований:

- по величине продувки по сухому остатку;

- по относительной щелочности котловой воды;

- по содержанию углекислоты в паре.

Величина относительной щелочности Що.к, %, находится по формуле

(148)

Содержание углекислоты СО2, в паре определяем по формуле

СО2 = 22 Щхх · 1,5 (149)

СО2 = 22·3·0,15·1,5 = 14,85 мг/кг < 20 мг/кг

Следовательно, для данной котельной установки схема натрий-катионирования может быть принята. Однако, поскольку котлы ДЕ относятся к котлам экранированным, то для достижения нормативной жесткости питательной воды (0,02 мг - экв/кг) придется применить двухступенчатое натрий-катионирование.

Общее количество устанавливаемых фильтров примем равным четырем, из которых два будут выполнять работу фильтров 1 ступени, один фильтр - работу фильтра 2 ступени и четвертый будет резервным для обеих ступеней.

Производительность химической водоподготовки с учетом продувки и собственных нужд равна расходу сырой воды, м3/ч,

Dвод = Gсв = 11,18.

В качестве катионита используем сульфоуголь с обменной способностью Е = 300 мг--экв/кг. Число регенераций каждого фильтра не должно быть более трех в сутки (т.е. одного раза в смену). Высоту загрузки сульфоугля примем равной 2000 мм. Все устанавливаемые фильтры примем одного диаметра (d = 1500 мм), тогда площадь фильтрации каждого будет, м,

(150)

Скорость фильтрации в фильтрах 1 ступени, м/ч, будет равна

В фильтре 2 ступени будет равна

и находится в допустимых пределах.

После прохождения через фильтр 1 ступени вода практически снижает свою первоначальную жесткость до 0,2 -- 0,1 мг--экв/кг, поэтому общее количество солей жесткости, поглощаемое в фильтрах 1 ступени, г--экв/сутки, составит

А1 = (Жобщ - 0,2) Dвод 24

А1 = 3,3·11,18·24 = 885,5

Объем сульфоугля в каждом фильтре, м3, находим

(152)

Число регенераций натрий--катионитовых фильтров 1 ступени в сутки будет, рег/сутки ,

(153)

Каждого фильтра 1 ступени, рег/сутки ,

(154)

То есть, межрегенерационный период равен, ч,

(155)

Жесткость воды поступающей на фильтры 2 ступени, была принята равной Жоб = 0,2 мг--экв/кг, а ее содержание на выходе из фильтра считаем равной нулю, следовательно, количество солей жесткости, поглощаемое в фильтре 2 ступени, будет, г -- экв/сутки ,

А2 = Жоб ·Dвод ·24 (156)

А2 = 0,2 · 11,18 · 24 = 53,66

Число регенераций фильтров 2 ступени в сутки, рег/сутки ,

 (157)

Межрегенерационный период работы фильтра, ч,

(158)

Таким образом, регенерация фильтра 2 ступени должна производиться примерно раз в 20 дней.

Расход соли на одну регенерацию, кг/рег , определяем по формуле

(159)

где а -- удельный расход соли, принимается 200--235 г/г--экв обменной способности катионита.

Объем 26-процентного раствора соли на одну регенерацию, м3, определим из формулы

(160)

где -- плотность раствора соли при t = 200C;

р -- содержание соли в растворителе в %.

Расход технической соли на регенерацию фильтров в сутки, кг/сут ,

Gсут = Gc (R1 + R2) (161)

Gсут = 212 (0,836+0, 051) = 188,04

Расход соли на регенерацию в месяц, т,

Резервуар мокрого хранения соли принимаем из расчета месячного расхода с запасом в 50 % согласно указаниям строительных норм и правил, м3, т.е.

Vрег = 1,5 Gмес (162)

Vрег = 1,5 · 5,64= 8,46

Устанавливаем железобетонный резервуар Vрег = 10,0 м3 с размерами 2,5х2,0х2,0 м. Емкость мерника раствора соли принимаем по расходу соли на регенерацию фильтров с запасом в 30 %, м3, т.е.

Vмер = 1,3 Vc (163)

Vмер = 1,3 · 0,68 = 0,884.

Высоту мерника принимаем равной 2,0 м, а диаметр мерника определяем равным 550 мм.

Принимаем к установке Na-катионитовые фильтры ФИПа I-1,5-0,6-Na в количестве 4 штук.

1.9 Описание схемы автоматики котельного агрегата

Автоматизация ? это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности. Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации. По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

- обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,

- приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

- увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,

- повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

- увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла, главным образом, сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег. Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле.

Регулирование соотношения «топливо - воздух» необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с топливом посредством дутьевого вентилятора.

При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки.

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения. При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла, физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например, при упуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция и вызван пережег труб. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела. Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются на: действующие на остановку парогенератора; снижение нагрузки парогенератора; выполняющие локальные операции.

Схема автоматизации регулирования и контроля парового котлоагрегата предусматривают следующие системы:

- система автоматического регулирования и контроля тепловой нагрузки котла,

- система автоматического регулирования и контроля питания котла,

- система автоматического регулирования и контроля соотношения «газ-воздух»,

- система автоматического регулирования и контроля разрежения в топке котла,

- система автоматического контроля давления,

- система автоматического контроля температуры,

- система автоматической отсечки топлива.

Система автоматического регулирования и контроля тепловой нагрузки работает следующим образом.

Регулятор тепловой нагрузки работает от двух параметров:

- перепад давления, пропорциональный расходу пара создается на диафрагме, установленной на паропроводе, преобразуется измерительным преобразователем в унифицированный токовый сигнал и подается на регулятор РС и на вторичный прибор.

- сигнал по изменению давления в барабане котла преобразуется в токовый сигнал и поступает на регулятор и на вторичный прибор. В регуляторе происходит сравнивание сигналов с преобразователей с заданным значением. Если эти величины равны, то регулятор не оказывает воздействия на объект. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал, который воздействует на исполнительный механизм МЭО, вал которого через систему тяг и рычагов сочленен с регулирующим органом, изменяющим подачу топлива в топку котла.

Регулятор питания котла работает по трехимпульсной схеме, используется три приема: расход питательной воды; расход пара; уровень в барабане котла. Расход питательной воды и расход пара измеряются методом переменного перепада. Перепад давления пропорциональный расходу питательной воды, создаваемый на диафрагме, и перепад давления пропорциональный расходу пара, создаваемый на диафрагме измеряются и преобразуются преобразователями в унифицированные токовые сигналы, с выхода измерительных преобразователей сигналы подаются на вторичные приборы и на выход регулятора РС. Уровень в барабане котла измеряется преобразователем и преобразуется в унифицированный токовый сигнал, который подается на вторичный прибор и на вход регулятора РС. В случае отклонения одного из указанных параметров регулятор РС воздействует с помощью усилителя на механизм, который приводит в действие регулирующий орган, установленный на трубопроводе питательной воды.

Измерение расхода топлива и воздуха производится методом переменного перепада. Перепад давления на диафрагме измеряется преобразователе. Сигнал с преобразователя поступает на вторичный прибор и на регулятор РС. В регуляторе РС происходит суммирование двух поступающих сигналов, а затем сравнение их с заданным значением. Если регулируемый параметр отклоняется от заданного значения, то на входе электронного блока регулятора появляется сигнал рассогласования. При этом на выходе регулятора вырабатывается импульсный сигнал, который подается на усилитель. Усилитель управляет исполнительным механизмом МЭО, который с помощью регулирующего органа изменяет подачу воздуха.

Давление в топке котла измеряется при помощи преобразователя. Сигнал с преобразователя поступает на вторичный прибор и на регулятор РС. В случае отклонения регулируемого параметра, регулятор РС, который с помощью усилителя запитывает электродвигатель механизма исполнительного МЭО, изменяющего положения направляющих аппаратов дымососа.

Давление газа, воздуха, а также воды измеряется манометрами.

Измерение температуры производится с помощью термоэлектрических термометров. Сигнал с термоэлектрических термометров поступает на вторичный регистрирующий и показывающий прибор.

Отсечка топлива производится:

- при повышении давления пара на выходе из парогенератора, а так же при отключении давления топлива или воздуха перед горелками, для чего - проектом предусмотрены датчики давления;

- по наличие пламени в топке котла с помощью прибора контроля пламени;

- при снижении температуры пара на выходе из парогенератора с помощью термоэлектрического термометра и регистрирующего прибора;

- при перепитке парогенератора водой и упуске воды из барабана с помощью сигнализатора уровня.

Для оповещения используется световая и звуковая сигнализация. Для опробования и снятия звуковой сигнализации предназначены кнопки.

Компоновкой называется общий вид щита и размещенные на нем приборы и средства автоматизации. Компоновка аппаратуры должна обеспечить удобство пользования ими. Щиты выполнены в соответствии с типовыми проектами котельных и предназначены для автоматизации котлов, сжигающих природный газ или мазут. Щит и комплект аппаратуры, предназначенный для работы с ним, обеспечивают:

- автоматическое регулирование давления пара и уровня воды в барабане котла, расхода воздуха к горелкам, разрежения в топке;

- оперативный контроль разрежения в топке, напора воздуха за дутьевым вентилятором, температуры дымовых газов по тракту и силы тока электродвигателя дымососа, установленными на щите приборами;

- светозвуковую сигнализацию при отклонении давления топлива давления воздуха, давления пара, разрежения в дымоходе, отклонении уровня в барабане котла, погасании факела и аварийная остановка котла.