Содержание
Введение
1. Технико-экономическое обоснование
2. Расчет тепловой схемы и выбор вспомогательного оборудования
3. Топливоподача
4. Водоподготовка
5. Безопасность и экологичность проекта
6. Экономический расчет
7. Электроснабжение
8. КИП и автоматика
Библиографический список
В проекте рассматривается производственная котельная ЗАО "Металлургический холдинг" завода РММЗ города Ревды. Во второй главе представлено технико-экономическое обоснование данного дипломного проекта. В третьей главе описана тепловая схема котельной, произведен ее расчет и выбрано вспомогательное оборудование. В 4 главе произведен расчет газоснабжения. В 5 главе рассматривается водоподготовка сырой воды. В главе 6 приведены мероприятия по безопасной работе персонала в котельной. Приведен расчет дымовой трубы и сведения о влиянии работы котельной на экологию района. Расчет себестоимости электроэнергии представлен в главе 7. В электрической части (8) произведен выбор электродвигателей к насосам, вентиляторам и дымососам. В девятой главе приведено назначение и описание основных регуляторов и сигнализаций.
Введение
Действующая котельная расположена в средней части территории Ревдинского Метизно-Металлургического Завода (РММЗ, расположенного в черте города Ревды). Рабочая площадка котельной имеет отметку + 4,7 м.
Котельная производственно-отопительная. В котельной установлено два паровых котла ДЕ-25-14ГМ. Тепловая мощность котельной 32 Гкал/ч.
Котельная вырабатывает тепло, идущее на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды предприятия.
Основным видом топлива в котельной является природный газ, резервным – мазут. Проектом предусмотрено газооборудование котельной, рассчитанное на три котла.
Тепловая сеть закрытая, 2-х трубная. Прокладка сети внутри завода воздушная, за территорией завода надземная.
Источником сырой воды является городской пруд. Для подготовки воды используется метод двухступенчатого Na-катионирования предварительно умягченной воды. На подпитку теплосетей воду берут из городского водопровода. Для подготовки воды используется метод одноступенчатого Na-катионирования.
Несмотря на то, что еще в 1968 году котельная была переведена на газовое топливо, проектировалась она на твердом. В 1974 - 1975 годах была произведена реконструкция котельной, в результате чего был демонтирован котёл ДКВР-10, а на его месте установлен ДЕ-25-14 ГМ. Химводоочистка из помещения центральной котельной была перенесена в другое, отдельно стоящее здание, а на её месте был установлен третий котёл ДЕ-25-14 ГМ.
1. Технико-экономические обоснование
Существующее положение.
Производственная площадка метизного производства ЗАО «НСММЗ» имеет следующие теплоэнергетические мощности:
Центральная котельная.
- два паровых котла ДЕ-25-14ГМ производительностью 16 Гкал/час каждый.
2.Внутренние энергоресурсы:
2.1. Мартеновский цех:
- два котла – утилизатора КУ-60-у производительностью 4,5 Гкал/час каждый;
- две установки СИО производительностью 3,2 Гкал/час каждая.
2.2. Прокатный цех:
- две установки СИО производительностью 2,5 Гкал/час каждая.
Максимально возможная суммарная выработка тепла по заводу – 52,2 Гкал/час.
В 2003 году к отопительному сезону были переведены на автономные источники теплоснабжения (миникотельные, ТГГ) следующие объекты предприятия:
Перечень объектов, переведённых на автономное теплоснабжение приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1
| Объект |
Марка котла, теплогенератора |
количество |
Общая мощность, Гкал/час |
| Оцинковальный цех |
ТГГ-250-01 |
5шт. |
1,980 |
| ШКУ АБК |
КВ2у-400 |
3шт. |
0,890 |
| АТП АБК и проходная |
КВ2у-150 |
3шт. |
0,439 |
| АТП гаражные боксы |
КВ2у-035 |
2шт. |
0,077 |
| АТП производ. помещения |
ТГГ-250-01 |
6шт. |
2,374 |
| Тарный цех АБК, столярный уч-к |
УКМ-1,0 ВГ (КВ2у-400) |
1шт. (4шт.) |
1,200 |
| Тарный цех таро-ремонтный уч-к |
ТГГ-250-01 |
1шт. |
0,396 |
| Заводоуправление, бытовые ЖДЦ |
УКМ-0,5ВГ (КВ2у-400) |
1шт. (2шт.) |
0,602 |
| РСЦ АБК |
КВ2у-150 |
2шт. |
0,292 |
| РСЦ столярный уч-к |
ТГГ-250-01 |
1шт. |
0,396 |
| Клуб |
КВ2у-400 |
2шт. |
0,593 |
| Шурупный цехпроизвод. помещения |
ТГГ-250-01 |
14шт. |
5,538 |
| Шурупный цех АБК,ЦЗЛ, КНС |
УКМ-1,0ВГ (КВ2у-400) |
1шт. (4шт.) |
1,200 |
| Центральная насосная станцияпроизвод. помещения |
ТГГ-250-01 |
1шт. |
0,396 |
| Депо АБК |
КВ2у-150 |
2шт. |
0,198 |
| Депоэкипировочный пункт |
Электрокотельная (ТЕРМ) |
1шт. |
0,039 |
| Депопроизвод. помещения |
ТГГ-250-01 |
2шт. |
0,791 |
| БОСпроизвод. помещения |
ТГГ-250-01 |
8шт. |
3,164 |
| Итого суммарное теплопотребление объектов автономного теплоснабжения |
20,565 |
Остальные объекты ЗАО «НСММЗ» остаются абонентами централизованного теплоснабжения.
В связи с расширением теплоэнергетическое хозяйство предприятия претерпевает следующие изменения:
1. Строительство новых производственных объектов – ввод новых теп-ловых нагрузок. В таблице 2.2 приведён перечень абонентов, привязанных к центральной котельной, новых производственных объектов и их нагрузок.
Таблица 2.2
| Перечень абонентов ЦК |
Нагрузка, Гкал/час |
Технологическая нагрузка (пар), Гкал/час |
Суммарная нагрузка по объекту, Гкал/час |
| Существующие производственные объекты: |
| Оцинковальный цех |
1,011 |
0,087 |
1,098 |
| Сталепроволочный цех |
11,129 |
4,914 |
16,043 |
| Гвоздильный цех |
3,809 |
3,809 |
| Мазутное хоз-во |
0,010 |
0,300+4,500(слив) |
0,310+4,500(слив) |
| Энергоцех |
0,34 |
0,700 |
1,04 |
| Компрессорная |
0,137 |
0,137 |
| Участок БОС |
0,694 |
| Прачечная |
0,476 |
| Главная распределительная станция |
0,014 |
0,014 |
| Насосная серной кислоты |
0,008 |
| Насосная соляной кислоты |
0,009 |
0,009 |
| Здравпункт |
0,013 |
0,013 |
| Пожарное депо |
0,074 |
0,074 |
| ЦРМО |
0,040 |
0,040 |
| Центральный склад |
0,148 |
0,148 |
| Экомет |
0,383 |
0,383 |
| Пристрой шурупного цеха |
2,256 |
0,700 |
2,256 |
| Существующий прокатный цех |
3,400 |
3,600 |
| Новые производ-ственные объекты: |
| Кисолородная станция |
1,000 |
1,000 |
| Насосная с градирней |
0,050 |
0,050 |
| ЭСПЦ-2 (полное развитие) |
2,920 |
2,920 |
| Бытовой корпус для ЭСПЦ-1 и для ЭСПЦ-2 |
2,900 |
2,900 |
| Новый прокатный цех |
2,000 |
2,000 |
| Итого |
31,673 |
7,879+4,5(слив мазута) |
39,552+4,5(слив мазута) |
2. Ликвидация мартеновского и прокатного цехов ведёт к закрытию тепловых мощностей:
2.1. Мартеновский цех.
- два котла – утилизатора КУ-60-у общей производительностью 9 Гкал/час;
- две установки СИО общей производительностью 6,4 Гкал/час.
2.2. Прокатный цех.
- две установки СИО общей производительностью 5 Гкал/час.
Суммарная производительность 20,4 Гкал/час.
В результате максимально возможная выработка тепла центральной котельной после ликвидации мартеновского и прокатного цехов будет
52,2 – 20,4 = 31,8 Гкал/час.
Баланс выработки и отпуска тепловой энергии центральной котельной приведен в таблице 2.3:
Таблица 2.3
| Произ-во тепловой энергии, Гкал/час |
Расход пара на технол. нужды, Гкал/час |
Расход тепла на отопление объектов ЦК, новых производственных объектов |
Расход пара сторонним организациям, Гкал/час |
Суммарный расход, Гкал/час |
Баланс, Гкал/час |
| 31,800 |
7,879+4,5(слив мазута) |
31,673 |
0,390 |
39,942+4,5(слив мазута) |
-8,142 |
Таким образом, на предприятии складывается отрицательный баланс тепловой энергии (с дефицитом тепловой энергии -8,142Гкал/час).
Существуют два пути дальнейшего развития теплоэнергетического хозяйства предприятия:
Централизованное теплоснабжение объектов.
Автономное теплоснабжение объектов.
Вариант 1. Развитие централизованного теплоснабжения объектов.
Предлагается установить 1 дополнительный котел ДЕ-25-14 ГМ с производительностью 16 Гкал/час.
Баланс выработки и отпуска тепловой энергии приведен в таблице 2.4:
Таблица 2.4
| Теплопроизводительные мощности |
Суммарные теплопроизводительные мощности, Гкал/час |
Суммарный расход, Гкал/час |
Баланс |
| наименование |
нагрузка, Гкал/час |
48 |
39,942 |
8,058 |
| ДЕ-25-14ГМ |
16 |
| ДЕ-25-14ГМ |
16 |
| ДЕ-25-14ГМ |
16 |
Таким образом, расчёт показывает, что при установке дополнительного котла ДЕ-25-14 ГМ создаётся положительный баланс тепловой энергии (с резервом по теплу 8,058Гкал/час); предприятие может обеспечить необходимыми энергоресурсами своих абонентов.
Технико-экономические показатели данного варианта:
1.Необходимые капитальные вложения.
Установка котла в центральной котельной согласно сметам 4-66495ТХ-СМ Уралгипромез 14.05.2003г. составит 10396 тыс.руб.:
- стоимость проектно наладочных работ – 350 тыс.руб.;
- стоимость котла ДЕ-25-14 ГМ заводской комплектации – 3580 тыс.руб.;
- монтаж котла ДЕ-25-14 ГМ – 6466 тыс.руб..
2. Строительная стоимость 1Гкал.
Тепловая мощность котла ДЕ-25-14 ГМ составляет 16Гкал/час,
тогда строительная стоимость 1Гкал
3. Затраты электроэнергии на выработку 1Гкал.
Для работы котла ДЕ-25-14 ГМ необходимы следующие тягодутьевые устройства (Таблица 2.5):
Таблица 2.5
| Назначение |
Количество, шт. |
Технические характеристики |
Мощность эл./двигателя, кВт |
| Производительность, м3/час |
Напор, кгс/м2 |
| Дымососы |
2 |
28700 |
330 |
47,2 |
| Вентиляторы |
2 |
39900 |
460 |
42,5 |
| Питательные насосы |
1100 |
100 |
45 |
| Подпиточные насосы |
100 |
80 |
3 |
| Итого суммарная потребляемая мощность, кВт |
137,7 |
Тепловая мощность котла ДЕ-25-14 ГМ 16 Гкал/час,
тогда затраты электроэнергии на выработку 1Гкал
4. Себестоимость 1Гкал.
С = 187,11руб./Гкал (расчёт приведён в приложении №1)
Вариант 2. Развитие автономного теплоснабжения.
В Таблице 2.6 приведён один из предполагаемых вариантов перевода объектов централизованного теплоснабжения и вновь строящихся объектов на автономное теплоснабжение.
Таблица 2.6
| Объекты предприятия |
Марка котла, теплогенератора |
Количество |
Общая мощность, Гкал/час |
Стоимость |
| Гвоздильный цех |
ТКУ-0,15 (КСТ-50-7)
ТГГ-250-01
|
1шт. (3шт.)
9шт.
|
3,896 |
4400тыс.руб. |
| Здание «ИнТехРемонт» (настоящий прокатный цех) |
ТКУ-0,25 (КВ-Г-0,25-95)
ТГГ-250-01
|
1шт. (3шт.)
7шт.
|
3,414 |
4130тыс.руб. |
| Компрессорная |
ГПВ-140
газовая колонка (для гвс)
|
1шт.
1шт.
|
0,120 |
626тыс.руб. |
| Пожарное депо |
КВ2у-035 |
3шт. |
0,090 |
802тыс.руб. |
| Экомет |
ТГГ-250-01 |
1шт. |
0,396 |
602тыс.руб. |
| Оцинковальный цех (производственные помещения) |
УКМ-1,0ВГ(КВ2у-400) |
1шт. (4шт.) |
1,200 |
3000тыс.руб. |
| Оцинковальный цех (бытовки) |
КВ2у-150 |
3шт. |
0,439 |
1500тыс.руб. |
| Центральный склад |
ТКУ-0,25 (КВ-Г-0,25) |
1шт. |
0,215 |
740тыс.руб. |
| Сталепроволочный цех |
Миникотельная (с водогрейными котлами SK 725)
ТГГ-250-01
|
1шт. (3шт.)
24шт.
|
12,904 |
11000тыс.руб. |
| ЭСПЦ-2 (полное развитие) |
Миникотельная (с водогрейными котлами SK 725) |
1шт. (3шт.) |
3,4 |
8977,2тыс.руб. |
| Бытовой корпус ЭСПЦ-1 и для ЭСПЦ-2 |
Миникотельная (с водогрейными котлами SK 725) |
1шт. (3шт.) |
3,4 |
8977,2тыс.руб. |
| Новый прокатный цех |
Миникотельная (с водогрейными котлами SK 725) |
1шт. (2шт.) |
2,064 |
7000тыс.руб. |
| Итого суммарная стоимость на установку автономного теплоснабжения |
51754,4тыс.руб |
Технико-экономические показатели данного варианта:
1. Необходимые капитальные вложения.
51754,4тыс.руб..
2. Строительная стоимость 1Гкал.
Суммарное тепловое потребление объектов, переведённых на автономное теплоснабжение 31,538Гкал/час.,
тогда строительная стоимость 1Гкал
3. Затраты электроэнергии на выработку 1Гкал.
На автономных котельных – 12,9кВт,
При передачи тепла от теплогенератора – 36кВт.
4. Себестоимость 1Гкал.
С = 346,20руб./Гкал (расчёт приведён в приложении №2)
Сравнительные показатели централизованного и автономного теплоснабжения объектов предприятия приведены в таблице 2.7.
Таблица 2.7
| Централизованное теплоснабжение |
Автономное теплоснабжение |
| Необходимые капитальные вложения |
| 10396 тыс.руб. |
51754,4тыс.руб. |
| Строительная стоимость 1Гкал |
| 649,75тыс.руб. |
1641,017тыс.руб. |
| Затраты электроэнергии на выработку 1Гкал |
| 8,6кВт |
Котельные – 12,9кВт
Теплогенераторы – 36кВт
|
| Себестоимость 1Гкал |
| 187,11руб. |
353,808руб. |
Приложение №1.
Расчет нормируемых теплопотерь тепловыми сетями.(таблица 2.8)
Исходные данные для расчёта потерь трубопроводами системы отопления
Число часов в рассматриваемом периоде 5496
Ср. температура теплоносителя в тр./пр. прямой сетевой воды 79
Ср. температура теплоносителя в тр./пр. обратной сетевой воды 50
Исходные данные для расчёта потерь трубопроводами системы ГВС
Число часов в рассматриваемом периоде 3192
Ср. температура теплоносителя в тр. /пр. ГВС 65
Ср. температура теплоносителя в циркуляционном тр./пр. 50
Таблица 2.8
| Усл. диаметр тр./пр., мм |
Длина тр./пр., м |
Удельные теплопотери на прямом тр./пр., Вт/м |
Удельные теплопотери на обратном тр./пр., Вт/м |
Общие теплопотери, кВт |
| 400 |
370 |
68,4 |
49 |
43,44 |
| 350 |
58 |
62,4 |
45 |
6,23 |
| 219 |
456 |
43,1 |
30 |
33,33 |
| 150 |
380 |
35,4 |
24 |
22,57 |
| 100 |
155 |
28,3 |
19 |
7,.4 |
| 80 |
220 |
25,7 |
17 |
9,4 |
| Итого общие годовые теплопотери трубопроводами отопления 672,15 МВт/год (578,05Гкал/год) |
| Часовые теплопотери трубопроводами отопления 0,122 МВт/час (0,105Гкал/час) |
| 400 |
370 |
59,2 |
49 |
| 350 |
58 |
54 |
45 |
| 219 |
456 |
36,9 |
30 |
| 150 |
380 |
30 |
24 |
| 100 |
155 |
23,8 |
19 |
| 80 |
220 |
21,5 |
17 |
| Итого общие годовые теплопотери трубопроводами ГВС 357МВт/год (307Гкал/год) |
| Часовые теплопотери трубопроводами ГВС 0,112кВт/час (0,096Гкал/час) |
Приложение №2
Распределение затрат по переделу (таблица 2.9):
миникотельная.
Расчётные данные:
- Qрн=7900 ккал/м3;
- B=16500 м3;
- η=93 %;
работа круглосуточная, в работе два котла.
Месячная выработка тепла
Таблица 2.9
| Наименование статьи затрат |
Ед. изм. |
Кол-во единиц на 1Гкал |
Цена за единицу, руб. |
Стоимость единицы, руб. |
Кол-во единиц на выработанное число Гкал |
Стоимость выработанных Гкал |
| Топливо |
| газ |
тыс. м3 |
0,1361 |
1011,39 |
137,6502 |
16,5 |
16687,9350 |
| Энергетич. затраты |
| электроэнергия |
кВт |
12,9 |
0,9390 |
12,1131 |
1563,8154 |
1468,4227 |
| питьевая вода |
м3 |
5,2546 |
3,82 |
20,0726 |
637 |
2433,3400 |
| итого: |
3901,7627 |
| З/плата осн. рабочих |
руб. |
16,7401 |
2029,3354 |
| начисления на з/плату |
руб. |
6,3110 |
765,0573 |
| итого: |
руб. |
23,0511 |
2794,3927 |
| Цеховые расходы: |
| амортизация |
руб. |
67,3324 |
8162,4400 |
| текущий ремонт |
руб. |
13,4665 |
1632,4900 |
| аренда транспорта |
руб. |
1,6498 |
200,0000 |
| топливо (бензин) |
т |
0,00069 |
10900,00 |
7,52 |
0,084 |
911,7407 |
сервисное обслужива-
ние оборудования котельной
|
руб. |
8600,0000 |
| итого: |
19506,6707 |
| итого по переделу: |
42890,7611 |
Себестоимость 1 Гкал, выработанной миникотельной
3. Описание тепловой схемы.
В качестве теплоносителей в котельной приняты:
Вода с расчетной температурой
в прямой магистрали 150 ºC
в обратной магистрали 70 ºC;
2. Насыщенный пар на технологические нужды с давлением 1,4 МПа и температурой 194 ºC;
Центральная котельная Ревдинского Метизно-Металлургического завода питается от двух независимых источников воды. Исходная (сырая) вода из городского пруда с расходом 98,6 т/ч поступает на подогреватель сырой воды, подогревается до температуры 25ºC. Затем подогретая вода поступает в водоподготовительную установку ВПУ, где очищается, проходя через механические фильтры, умягчается по методу двухступенчатого Na-катионирования и поступает на теплообменник непрерывной продувки, где охлаждает продувочную воду из котла до температуры 40ºC. Далее продувочная вода поступает в продувочный колодец. После теплообменника непрерывной продувки ХОВ с температурой 35ºC поступает в охладитель выпара, где подогревается до температуры 41ºC и далее поступает в верхнюю часть питательного деаэратора. Выпар из деаэратора идет в охладитель выпара, охлаждается и поступает в продувочный колодец.
Из деаэратора питательная вода с температурой 104ºC поступает в охладитель деаэрированной воды. В охладителе деаэрированной воды питательная вода с температурой 104ºC охлаждается до температуры 70ºC, нагревая ХОВ до температуры 59ºC. После охладителя деаэрированной воды охлажденная питательная вода подается питательными насосами в котлы ДЕ-25-14ГМ. На выходе из котлов получаем пар с параметрами: Р=1,4 МПа, tS=198ºC. Пар от котлов поступает в паровой коллектор, а от туда распределяется по абонентам. Часть пара с расходом 21,6 т/ч идет на технологические нужды, часть, проходя через редукционную установку, идет на деаэраторы и сетевые подогреватели, часть пара (2 т/ч) идет к потребителю.
Для подпитки теплосети используется вода из городского водопровода.
Вода предварительно нагревается в теплообменнике, затем по методу одноступенчатого Na-катионирования умягчается и поступает подпиточные деаэраторы, предварительно нагреваясь в водоводяных подогревателях. Деаэрированная подпиточная вода с температурой 104ºC охлаждается в пароводяных подогревателях до температуры 70ºC, нагревая ХОВ до температуры 59ºC. Затем вода подается насосами в баки аккумуляторы, а оттуда на всас подпиточных насосов.
3. Расчет тепловой схемы и выбор вспомогательного оборудования
1.Определим температуру на входе в подогреватель сырой воды:
G с.в.- расход сырой воды (G с.в.=98,6 т/ч);
t с.в.- температура сырой воды;
t"- температура подогретой воды (t"=25ºС);
i'- энтальпия конденсата (Р=1,4 МПа, t=198ºС)
i'=830,1 кДж/кг;
i"- энтальпия пара (Р=1,4 МПа, t=198ºС)
i"=2788,4 кДж/кг.
D- расход пара на подогреватель сырой воды (D=3,95 т/ч);
η- КПД теплообменного аппарата;
С-теплоемкость воды (С=4,19 кДж/кг),
2. Определим расход ХОВ на теплообменник непрерывной продувки:
Dвып – расход пара на выпар (Dвып=0,2 т/ч);
i' – энтальпия конденсата (i'=435,95 кДж/кг);
i" – энтальпия пара (i"=2661,92 кДж/кг);
t'2 – температура ХОВ после подогревателя непрерывной продувки;
t"2 – температура ХОВ после охладителя выпара (t"2=41ºC).
3.Определим температуру воды продувочной воды:
Gпр – расход воды на продувку (Gпр=2,62 т/ч);
Gвпу – расход воды из ВПУ (Gвпу=18,07 т/ч);
t'1 – температура продувочной воды;
t"1 – температура охлажденной продувочной воды;
t'2 – температура ХОВ после ВПУ (t'2=25ºC);
t"2 – температура ХОВ после теплообменника (t"2=35ºC),
4. Расход пара на питательный деаэратор:
Gпиь –расход питательной воды (Gпит=103,2 т/ч);
Dвып – расход пара на выпар;
Gтех – расход воды на технические нужды котельной (Gтех=10,8 т/ч);
Dпрод – расход пара после сепаратора непрерывной продувки (Dпрод=0,58 т/ч);
Gвпу – расход ХОВ после ВПУ;
Gб - расход воды после охладителя конденсата (Gб=61 т/ч);
Gконд – расход конденсата из подогревателя исходной воды (Gконд=3,95 т/ч);
Gхов – расход ХОВ (Gхов=4,8 т/ч).
5. Определим расход питательной воды после деаэратора ГВС:
Gвпу – расход ХОВ после ВПУ на охладитель деаэрированной воды (Gвпу=80,71 т/ч);
t'1 – температура конденсата (t'1=70ºC);
t"1 – температура питательной воды (t"1=104ºC);
t'2 – температура ХОВ после ВПУ;
t"2 –температура ХОВ после охладителя деаэрированной воды (t"2=59ºC).
6. Определим расход ХОВ на охладитель деаэрированной воды:
Dхов – расход пара на подогреватель ХОВ (Dхов=4,8 т/ч);
t'2 – температура ХОВ воды после охладителя деаэрированной воды;
t"2 – температура воды после подогревателя ХОВ (t"2=89ºC);
i' – энтальпия конденсата;
i" –энтальпия пара.
7. Определим расход пара на охладитель выпара перед деаэратором ГВС:
Gвпу – расход ХОВ после ВПУ;
С – теплоемкость воды;
η – КПД теплообменника;
i' – энтальпия конденсата (i'=435,95 кДж/кг);
i" –энтальпия пара (i"=2661,92 кДж/кг);
t'2 – температура ХОВ;
t"2 – температура ХОВ после охладителя выпара (t"2=90ºC).
8. Определим расход пара на деаэратор ГВС:
Gд - расход питательной воды;
Dвып – расход пара на выпар;
Gвпу – расход ХОВ.
9. Определим расход сетевой воды :
Gб – расход конденсата после подогревателя сетевой воды;
t'1– температура конденсата после охладителя конденсата (t'1=80ºC);
t"1 – температура конденсата после подогревателя сетевой воды;
t'2 – температура обратной воды (t'2=70ºC);
t"2 – температура обратной воды после охладителя конденсата.
4 Топливоподача
В настоящем разделе рассматривается вопрос топливоснабжения центральной паровой котельной “РММЗ”.
По проекту устанавливается третий котел типа ДЕ 25-14 ГМ. Основное топливо – газ, резервное – мазут.
Газ берется из газопровода Ингрим-Серов. По газопроводу заводской сети газ подается к газорегуляторной установке (ГРУ). Выходное давление газа 3 кгс/см2. Расход газа на котел ДЕ 25-14 ГМ составляет 1900 нм3/ч (по данным Бийского котельного завода). На котле ДЕ 25-14 ГМ устанавливается одна горелка типа ГМП-16. Требуемое давление перед горелкой 0,25 кгс/см2.
Основное назначение ГРУ – снижение давления газа до заданного и поддержания его в контрольной точке постоянным (в заданных пределах) не зависимо от изменения входного давления и расхода газа. Кроме того в ГРУ осуществляется: очистка газа от механических примесей, контроль входного и выходного давлений, измерение расхода газа. ГРУ должно обеспечивать полное прекращение подачи газа к котлам в случае выхода за допустимые параметры выходного давления газа. ГРУ центральной котельной РММЗ расположено в здании котельной.
Оборудование ГРУ:
регулятор давления универсальный системы Казанцева;
механический фильтр;
предохранительный сбросной клапан;
средства измерения;
импульсные трубки;
сбросные и продувочные трубопроводы;
запорная арматура (задвижки, вентиля);
обводная линия (байпас).
Вентиляция в месте установки ГРУ должна обеспечивать не менее 3-х кратного воздухообмена в течение часа. Освещение ГРУ выполнено во взрывобезопасном исполнении. В зимнее время в месте установки ГРУ необходимо поддерживать температуру воздуха не ниже + 5 ºC.
Учет расхода газа производится с помощью диафрагмы и самопишущих дифманометров. Перед диафрагмой устанавливается технический термометр для замера температуры газа в газопроводе.
Аэродинамический расчет газопровода от котла ДЕ-25-14ГМ до регулятора давления.
Для расчета газопровода центральной паровой котельной выбираем наиболее удаленный от ГРУ котел № 3, к горелке которого подводится газ.
Проведем пересчет газа от нормальных условий (Pн = 760 мм.рт.ст.; Т = 0 оС или 273 оК;
) к рабочим условиям ( Р = 1,25 ата, Т = 20 оС или 293 о К).
V20 = 2,782,
м3/час
= 0,359,
кг/м3;
V20 – расход газа при данном давлении, м3/час;
Vн – расход газа в нм3/час;
Т – абсолютная температура газа в о К;
Р – давление газа в мм.рт.ст.
V20 = 2,782
= 1630 м3/час;
= 0,359
= 0,87 кг/м3
Для проведения аэродинамического расчета газопровода необходимо определить полную потерю давления в газопроводе, состоящую из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.
Робщ = Р тр + Рмест, кгс/м2;
Потеря давления на трение определяется по формуле:
Р тр =
, кгс/м2;
- безразмерный коэффициент;
D – диаметр газопровода, м;
l – длина газопровода, м;
W – скорость газового потока, м/сек;
g - 9,81 м/сек - ускорение свободного падения;
- плотность газа, (0,87 кг/м3)
При турбулентном характере газового потока:
;
Re - критерий Рейнольдса:
=
;
- кинематическая вязкость газа м2/сек (из справочника
= 14
);
Потеря давления в местных сопротивлениях определяется по формуле:
Рмест =
, кгс/м2
где
безразмерный коэффициент местного сопротивления;
W – скорость газового потока;
плотность газа, ( 0,87 кгс/м3)
Для проведения расчета трассу от ГРУ до котла ДЕ-25-14ГМ № 3
разбиваем на участки .
Участок № 1
От горелки ГМП-16 котла ДЕ-25-14ГМ № 3 до общего газопровода.
Диаметр газопровода D = 159
4,5.
Длина газопровода – 18м.
Скорость газа на участке № 1
, м/сек;
Площадь газопровода
м/сек;
(Скорость газа в трубопроводах обычно принимается 25-40 м/сек).
Потери в газопроводе:
Р1 = Р тр1 + Рмест1 + Рдиаф
Потери на трение:
, кгс/м2;
;
;
;
коэффициент
:
=
Р тр1 =
, кгс/м2
Потери давления в местных сопротивлениях
, кгс/м2
Сумма коэффициентов местного сопротивления для участка № 1 будет равна:
.
пер= 0,1 - коэффициент местного сопротивления перехода;
кр = 2 - коэффициент местного сопротивления крана;
кол = 0,5 - коэффициент местного сопротивления
крутозагнутого колена;
зас = 3,9 – коэффициент местного сопротивления заслонки.
Принимаем угол открытия
;
кл = 5 – коэффициент местного сопротивления клапана
ПКН-200;
зад = 0,25 – коэффициент местного сопротивление задвижки;
тр = 1,1 – коэффициент местного сопротивления тройника;
кгс/м2;
Сопротивление измерительной диафрагмы диаметром 150 мм (по данным КИП) равно 250 мм.вод.ст.
Общая потеря на участке № 1:
Робщ1 = Ртр + Рмест + Рдиаф = 50 + 590 + 250 = 890 кгс/м2;
Т.о. расчетное давление в основном газопроводе перед отводом на котел ДЕ-25-14ГМ № 3 должно быть не ниже:
Ргаз = Ргор + Робщ1 = 2500 + 890 = 3390, кгс/м2 или Ргаз = 1,34 ата;
Произведем пересчет характеристик газа при данном давлении:
V2 = 2,782
= 1521 м3/час;
= 0,359
= 0,936 кг/м3;
Участок № 2
Участок от отвода на котел №3 до отвода на котел №2. Участок прямой. Диаметр газопровода D2 = 273
7. Длина газопровода L2 = 8 м. Расход газа через газопровод на участке №2 1521 м³/час.
Скорость газа в газопроводе:
, м/сек;
Площадь газопровода:
;
м/сек;
Потеря давления:
Р2 = Р тр2 ;
Потерь на местные сопротивления нет. Потери на трение:
, кгс/м2;
;
;
;
коэффициент
:
=
;
кгс/м2;
Давление изменилось незначительно, дальнейший расчет ведем при тех же параметрах газа.
Участок № 3
Участок от отвода на котел №2 до отвода на котел №1. Участок прямой. Диаметр газопровода D2 = 273
7. Длина газопровода L2 = 8 м. Расход газа через газопровод на участке №2 3042 м³/час.
Скорость газа в газопроводе:
, м/сек;
Площадь газопровода:
;
м/сек;
Потеря давления:
Р3 = Р тр3 + Рмест3;
Потери на трение:
, кгс/м2;
;
;
;
коэффициент
:
=
;
Р тр3 =
, кгс/м2;
, кгс/м2;
отв = 0,28 – отвод на котел ДЕ-25-14ГМ № 2;
кгс/м2;
Робщ3 = 5,2 + 3,5 = 8,7 кгс/м2
9 кгс/м2;
Давление изменилось незначительно. Дальнейший расчет ведем при тех же параметрах газа.
Участок № 4
Участок от отвода на котел ДЕ-25-14ГМ № 1 до ГРУ. Диаметр газопровода D4 = 273
7. Длина участка № 4 l4 = 33 м.
Расход газа на участке:
V4 = 3
1521 = 4563 м3/час;
Скорость газа в газопроводе:
, м/сек;
Площадь газопровода:
;
= 19 м/сек;
Потеря давления:
Р4 = Р тр4 + Рмест4;
Потери на трение:
, кгс/м2;
;
;
;
коэффициент
:
=
;
Р тр4 =
, кгс/м2;
, кгс/м2;
Сумма коэффициентов местного сопротивления для участка № 4 будет равна:
;
отв = 0,28 – отвод на котел ДЕ-25-14ГМ № 1;
кол = 0,5 - коэффициент местного сопротивления крутозагнутого колена;
пер= 0,1 - коэффициент местного сопротивления перехода;
зад = 0,25 – коэффициент местного сопротивление задвижки;
;
кгс/м2;
Сопротивление измерительной диафрагмы диаметром 150 мм (по данным КИП) равно 250 мм.вод.ст.
Общая потеря на участке № 4:
Робщ4 = Ртр4 + Рмест4 + Рдиаф = 28,5 + 68,9 + 250 = 347,4 кгс/м2;
Потеря давления по всей трассе проектируемого газопровода составит:
Рсумм = Ргаз + Робщ2 + Робщ3 + Робщ4;
Рсумм = 3390 + 1,5 + 9 + 347,4 = 3747,9 кгс/м2.
Таким образом, на выходе из ГРУ давление газа должно быть равным: Р = 1,3931 ата.
Принимаем давление за регулятором 1,4 ата. Рабочее давление для горелки уточняется при наладке котла в эксплуатационном режиме.
5 Водоподготовка
В данном разделе необходимо проверить обеспечит ли существующая ВПУ расширенную котельную химочищенной водой в необходимом количестве с требуемым качеством:
Для этого произведем следующие расчеты:
Выбор схемы ВПУ;
Выбор марки и количества деаэраторов;
Выбор марки и количества фильтров;
Расчет процесса регенерации.
Основной задачей водоподготовки является борьба с коррозией и накипью.
Коррозия поверхностей нагрева котлов, подогревателей и трубопроводов тепловых сетей вызывается кислородом и углекислотой, которые проникают в систему с питательной водой.
При нагреве и испарении воды из нее выпадают различные растворенные соли, часть из которых осаждаются на поверхностях нагрева в виде плотного слоя с низкой теплопроизводительностью – накипи, что приводит к снижению КПД устройств и агрегатов.
Деаэрация воды основана на повышении её температуры до кипения, при котором происходит выделение газов из воды.
Химводоподготовка предназначена для обеспечения питательной водой паровых котлов ДЕ-25-14ГМ, систем испарительного охлаждения (СИО) мартеновского и прокатного цехов, котлов-утилизаторов мартеновского цеха.
По данным завода и проведенным расчетам потребность в питательной воде составит:
где Gкот = 75 т/час – производительность котельной;
Gсм = 12 т/час – производительность СИО мартена;
Gсп = 10 т/час – производительность СИО прокатного цеха;
Gку = 15 т/час – производительность КУ;
Gгв = 30 т/час – расход воды на горячее водоснабжение;
Gпод = 5 т/час – среднечасовая подпитка сети.
k1 и k 2 = 1,08 и 1,05 соответственно коэффициенты продувки и потери в сетях;
Таким образом:
из них расход воды:
а) на блок № 1 ~ 30 м3/час
б) на блок № 2 – 170-30=140 м3/час
Описание схемы питательной установки
Схема питательной установки состоит из двух блоков:
блок № 1 для покрытия нужд горячего водоснабжения:
блок № 2 для покрытия нужд паропроизводящих установок
завода и подпитки тепловых сетей .
ХОВ по двум раздельным трубопроводам подается к блокам № 1 и № 2.
В состав блока № 1 входят:
Деаэратор (в комплектной поставке) производительностью 50 т/час.
Пароводяные теплообменники.
Баки аккумуляторы горячей воды.
Насосы горячей воды.
Редуционная установка производительностью Q = 16 т/час.
Насосы горячего водоснабжения.
В состав блока № 2 входят:
Два деаэратора ДА-100, производительностью по 100 т/час.
Питательные насосы котлов ДЕ-25-14ГМ, котлов утилизаторов и систем испарительного охлаждения.
Пароводяные теплообменники.
Редуционная установка, общая с блоком № 1.
Установка сбора конденсата.
Баланс тепла деаэратора блока №2.
1. Пар от редуционной установуи. Dр = х1
Теплосодержание редуцированного пара i״р = 666 ккал/кг
2. Пар из сепаратора непрерывной продувки. Dс.н.п. = 0.77 м3/час
Теплосодержание пара сепаратора (при Р=3ата) iс.н.п = 651 ккал/кг
3. Конденсат от подогревателя сырой воды. Dк=8.0 м3/час
Теплосодержание = 80 ккал/кг iк = 80 ккал/кг
Химочищенная вода. конденсата
а) теплосодержание х.в.о. без установки паро- Dх.о = х2
водяных теплообменников за деаэратором iх.о = 40 ккал/кг
б) с установкой пароводяных теплообменников iх.о = 80 ккал/кг
Составляем уравнение теплового баланса
где: с учетом расхода на горячее водоснабжение расход питательной воды на блок № 2 будет
;
Необходимое количество х.в.о. поступающей в деаэратор и количество редуцированного пара идущего на деаэрацию определяется решением этих двух уравнений. В расчете рассмотрим 2 варианта:
а) Вариант с установкой теплообменников.
б) Вариант без установки теплообменников.
Подставляя данные и решая уравнения теплового баланса имеем:
а) вариант с установкой теплообменников
принимаем 126 т/ч
б) вариант без установки теплообменников.
берем 118 м3/час
Для дальнейшего расчета оборудования х.в.о. принимаем вариант с установкой пароводяных теплообменников.
Таким образом принимаем, что для питания блока № 2 потребуется 126 т/ч х.в.о.
С учетом расхода х.в.о. на блок № 1 общий расход х.в.о. составит
С учетом собственных нужд цеха х.в.о. принятых 20 % от общей производительности потребность в осветленной воде составит
Запроектированная схема по принципу работы не имеет изменения. Однако ввиду увеличения производительности х.в.о. добавляется количество устанавливаемых механических и Na-катионитных фильтров и проводятся необходимые расчеты для выбора вспомогательного оборудования.
Исходные данные для выбора оборудования химводоподготовки.
Расчетная производительность х.в.о. по осветленной воде составляет:
Анализ воды Ревдинского пруда (по данным лаборатории завода):
жесткость общая (в течении года) от 1,5-2,3 (мг-экв)/л;
щелочность – 0,82 мг/л;
жесткость карбонатная – 1,5 (мг-экв)/л;
жесткость некарбонатная – 0,8 (мг-экв)/л;
сухой остаток в течении года – 80-150 мг/л.
Норма качества питательной воды для паровых котлов при докотловой обработке согласно указаниям “Правил котлонадзора”:
жесткость воды общая – 0,2 (мг-экв)/л;
- содержание кислорода – 0.03 (мг-экв)/л;
содержание железа – 0,2 мг/л;
содержание масла – 3 мг/л.
значение pH: 8,5-10,5
Расчет основного оборудования установки химводоподготовки.
Фильтры осветлительные.
Основные расчетные показатели.
Расчетная скорость фильтрования (при осветлении воды без отстойников):
а) нормальный режим 5 м/час
б) форсированный режим 7 м/час
2. Длительность работы фильтра от промывки до промывки (при указанных скоростях)
а) 9 часов
б) 18 часов
3. Расчетное сопротивление фильтра перед промывкой – 10 мм вод. ст.
4. Расчетная интенсивность промывки (снизу вверх) – 15 л/сек м²
5. Длительность промывки фильтра водой – 6 мин
6. Расход осветленной воды на 1 промывку – 5,4 м³/м ² .
7. Расчетный удельный расход осветленной воды на собственные нужды осветлительных фильтров , % от количества фильтрата.
8. Продувка сжатым воздухом (перед промывкой)
а) напор воздуха – 1 кг/см²;
б) интенсивность продувки 20 л/сек м²;
в) длительность продувки 6 мин.;
г) расход воздуха – 3,6 м³/м ²
Общая площадь фильтрования
где
производительность х.в.п. с учетом собственных нужд
скорость фильтрования.
Для установки выбираем фильтр типа 2,6-6.
Техническая характеристика выбранного осветлительного фильтра.
Тип 2,6-6
Диаметр – 2,6 м
Давление – рабочее 6 кг/см², пробное 9 кг/ м2
Площадь фильтрования – 5,3 м²
Высота фильтрующего слоя – 1 м
Объем фильтрующей загрузки – 7,86 м³
Вес фильтрующей загрузки 10,28 т
Вес конструкции фильтра – 3,755 т
Вес арматуры – 0,375 т
Нагрузочный вес фильтра – 28 т
Удельное давление на фундамент – 6,8 кг/см²
12. Оптовая цеха 40 руб.
13. Изготовитель – Таганрогский завод “Красный котельщик”
Расчетное количество рабочих фильтров
принимаем 6 фильтров
общая площадь фильтрования
площадь фильтрования 1 фильтра
Режим работы осветительного фильтра.
В расчете рассматриваем 2 режима работы фильтров:
а) нормальный предусматривающий работу фильтров при периодическом одного фильтра на ремонт;
б) форсированный – при ремонте одного фильтра и при отключении другого фильтра на промывку.
а) нормальный режим
где q – среднечасовой расход воды на собственные нужды м³/час
принимаем 15 м³/час
где d – расход воды на одну промывку при взрыхляющей промывке взрыхленной водой, м³
(5,4 показатели фильтра)
n = 6 число рабочих фильтров принятых к установке (седьмой резервный)
r = 2 число промывок фильтра в сутки (принято по технической характеристике фильтра)
б) форсированный режим
где 2 – число отключенных фильтров (один в ремонте, один в промывке).
Ввиду того, что расчет произведен на зимний период при максимальной производительности х.в.о. рабочие скорости фильтров при среднем режиме работы будут меньше.
На основании расчета к установке принимаем 8 фильтров, из них;
а) 6 фильтров ø 2,6 м рабочих
б) 1 – резервный
в) один существующий фильтр ø 2,5 м использовать как перегрузочный.
Расход осветленной воды на нужды механических фильтров в сутки составит
Часовой расход
Взрыхляющая промывка механических фильтров требует интенсивного расхода воды i = 15 т/сек м², что составляет в час
с учетом общего расхода воды цеха х.в.п. 184 т/час пропускная способность подающей сети составит
По условиям водоснабжения завода такой расход по водопроводной сети недопустим. Поэтому с целью уменьшения одновременного расхода осветленной воды из трубопровода проектом предусматривается установка промывочных баков.
Баки устанавливаются на корпусе здания х.в.о. в помещении деаэраторов на отметке 12 м.
Емкость баков для промывки определяется по формуле:
где а = 2 коэффициент запаса емкости.
К установке принимаем 2 бака, емкостью по 30 м³
Na – катионирование воды.
Проектом оставлено ранее принятое решение двухступенчатой обработки воды.
Исходными данными для расчета Na-катионитных фильтров являются:
а) их производительность
б) общая жесткость воды
в) остаточная жесткость фильтрата (после Na -катионирования).
Исходная жесткость обрабатываемой воды из Ревдинского пруда составляет 1,5-2,3 мг-экв/л.
В фильтрах I ступени производится умягчение воды до остаточной жесткости 0,1 мг-экв/л. После этого обрабатываемая вода поступает на Na-катионитные фильтры II ступени.
Согласно рабочего проекта для заказа заводу выбраны Na-катионитные фильтры ø 2000 мм.
Ввиду значительного увеличения мощности х.в.п. проведен перерасчет на новую мощность, для выявления необходимого количества указанного оборудования. Диаметр фильтров оставлен 2,0 м.
Основные показатели для расчета Na-катионитных фильтров приведены в таблице 5.1.
Расчетно-технологические показатели
Таблица 5.1
| Наименование |
Един. изм. |
Сульфоуголь |
Примечания |
| мелкий |
крупный |
| Высота слоя |
м |
2,2-2,8 |
2,2-2,8 |
| Крупность зерен |
мм |
0,3-0,8 |
0,5-1,1 |
| Полная обменная способность |
гр/экв м³ |
550 |
500 |
| Расчетная обменная способность |
гр/экв м³ |
340 |
310 |
| Скорость фильтрования воды в зависимости от общей жесткости воды до 3 мг-экв/л |
м/ч |
25-50 |
25-50 |
| Удельный расход поваренной соли на регенерацию сульфоугля при общей жесткости до 3 мг-экв/л с учетом работы совместно фильтров I и IIступени |
г/г-экв |
110 |
110 |
| Крепость регенерационного раствора через сульфоуголь |
% |
5-8 |
5-8 |
| Скорость фильтрования регенерационного раствора через сульфоуголь |
м/ч |
3-4 |
3-4 |
| Взрыхление сульфоугля перед регенерациейа) интенсивностьб) длительность |
л/м²секмин |
2,812 |
3,012 |
| Скорость фильтрования осветленной отмывочной воды через сульфоуголь после регенерации |
м/ч |
6-8 |
6-8 |
| Удельный расход осветленной воды на отмывку |
м³/ м³ |
4 |
4 |
| Общая длительность регенерации Na -катионитного фильтраВ том числе:а) взрыхлениеб) пропуск регенерационного растворав) отмывка |
ЧасМинМинМин |
212-1515-3030-50 |
212-1515-3030-50 |
| Общий удельный расход осветленной воды на регенерациюа) без использования промывочной воды для взрыхленияб) с использованием промывочной воды на взрыхления |
м³/ м³м³/ м³ |
5,85,0 |
5,85,0 |
| Температура обрабатываемой воды |
°С |
20-30 |
20-30 |
Техническая характеристика фильтра I ступени
1. Давление:
а) рабочее – 6 кг/см²
б) пробное – 9 кг/см²
2. Площадь фильтрования – 3,14 м²
3. Диаметр фильтра – 2000 мм
4. Высота фильтрующего слоя – 2,5 м
5. Фильтрующая загрузка (объем) – 7,85 м³
6. Вес сульфоугля (ζ = 0,7 т/ м³) – 5,5 т
7. Вес конструкции фильтра – 2,59 т
8. Вес арматуры фильтра – 0,116 т
9. Нагрузочный вес фильтра – 15 т
10. Удельное давление на фундамент – 6 кгс/см²
11. Оптовая цеха – 1040 руб.
12. Изготовитель – Таганрогский завод “Красный котельщик”.
Расчеты по оборудованию Na-катионирования
Расчет Na-катионитных фильтров I ступени
Количество Na-катионитных фильтров I ступени (при круглосуточной работе) принимают не менее 2-х, кроме того один резервный. Рекомендуемые скорости фильтрования принимают 25-50 м/час.
Количество осветленной воды поступающей на –Na-катионитные фильтры равно
Необходимая общая площадь фильтрования при принятой для расчета скорости 25 м/час будет:
Площадь фильтра ø 2,0 и
Расчетное количество фильтров будет:
принимаем 2 фильтра
К установке принимаем 3 фильтра типа ФИПа 1-2,0-6 два рабочих, один резервный.
Фильтры изготовления Таганрогского завода “Красный котельщик”.
Рабочие скорости фильтрования при:
а) нормальном режиме
б) форсированный режим
Резервный фильтр при необходимости может использоваться не только при ремонте одного из фильтров, но и при регенерации.
Расчет произведен при максимальной производительности паропроизводящих установок (т.е. на зимний период). При усредненном расходе х.в.о. скорости соответственно будут меньше. Количество солей жесткости удаляемых в Na-катионитных фильтрах I ступени за сутки составляет:
где
- 0,1 жесткость фильтруемой воды удаляемая в фильтрах первой ступени
Число регенераций каждого фильтра в сутки
в сутки
где:
площадь фильтра
высота загрузки катионита в фильтр
рабочая объемная способность сульфоугля
количество солей жесткости удаляемых в сутки.
Межрегенерационный период фильтра определяется по формуле
где: tрег час – время регенерации Na-катионитyого фильтрах принимают 2 часа.
Количество одновременно регенерируемых фильтров определяется по формуле.
где: Q = 2 шт количество одновременно работающих фильтров.
Расход 100% соли на одну регенерацию одного фильтра будет:
где:
– удельный расход соли на регенерацию.
Расход насыщенного раствора соли (26 %) на регенерацию одного фильтра
где: g = 1.2 г/ м³ - удельный вес 26 % раствор
Расход технической соли на регенерацию фильтров первой ступени в сутки.
где: 96,5 – содержание NaCl в технической соли
Расход воды на регенерацию Na-катионитного фильтра слагается из:
а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра
б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли
где: b = 8 % - концентрация регенерационного раствора
gвзр = 1,056 т/ м³ - уд. вес регенерационного раствора
в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации
где: qот - удельный расход воды на отмывку катионита, для сульфоугля принимается 4 м³/ м³
Общий расход воды на регенерацию Na-катионитного фильтра I ступени составит:
а) без учета использования отмывочной воды на взрыхляющую промывку
б) с учетом использования отмывочной воды на взрыхляющую промывку
Расход воды на регенерацию фильтров I ступени в сутки будет:
а) без учета использования отмывочных вод
б) с учетом использования отмывочных вод
где: m = 1,6 , а = 2
Часовой расход на собственные нужды фильтров первой ступени
Расчет Na-катионитных фильтров II ступени
Исходные данные
Q = 154 т/ч – максимальный расход воды подлежащий обработке
H¢0 = 0,1 мг-экв/литр – жесткость воды поступающая на фильтры II
ступени после обработки воды фильтрах I ступени
Расчетные показатели Na-катитонитных фильтров II ступени приведены в таблице 5.2.
Расчет начинают с подбора диаметра, обеспечивающего рекомендуемый скоростной режим фильтрования.
К установке принимаем фильтры типа ФИПа II-2.0-6
Расчетно-технологические показатели Na-катионитных фильтров II ступени
Таблица 5.2
| Наименование |
Един. изм. |
Численное значение |
Примечания |
| Высота сульфоугля |
м |
1,5 |
| Крупность зерен сульфоугля |
мм |
0,5-1,1 |
| Полная обменная способность |
гр/экв м³ |
500 |
| Расчетная обменная способность |
гр/экв м³ |
300 |
| Скорость фильтрования воды:а)нормальнаяб) максимально кратковременная |
м/ч |
4080 |
| Удельный расход поваренной соли на регенерацию (при общем солесодержании до 3 мг-экв/л с учетом работы фильтров I ступени) |
г/г-экв |
250 |
| Крепость регенерационного раствора поваренной соли |
% |
8-12 |
| Взрыхление сульфоугля перед регенерациейа) интенсивностьб) длительность |
л/м²секмин |
312 |
| Скорость фильтрования осветленной отмывочной воды через сульфоуголь после регенерации |
м/ч |
6-8 |
| Удельный расход осветленной воды на отмывку |
м³/ м³ |
4 |
| Общая длительность регенерации фильтра |
Час |
2 |
| Общий удельный расход осветленной воды на регенерацию сульфоугляа) без использования промывочной воды для взрыхленияб) с использованием промывочной воды на взрыхления |
м³/ м³м³/ м³ |
6,55,0 |
| Температура обрабатываемой воды |
°С |
20-30 |
На второй ступени катионирования устанавливают обычно 2 фильтра, с высотой слоя катионита 1,5 м.
Техническая характеристика фильтра 2N-2,0 II ступени
1. Давление:
а) рабочее – 6 кг/см²
б) пробное – 9 кг/см²
2. Площадь фильтрования – F = 3,14 м²
3. Диаметр фильтра – d = 2000 мм
4. Высота фильтрующего слоя – H = 1,5 м
5. Oбъем сульфоугля – V = 4,7 м³
6. Вес сульфоугля (ζ = 0,7 т/ м³) – P = 3,3 т
7. Вес конструкции фильтра – 2,116 т
8. Вес арматуры фильтра – 0,291 т
9. Нагрузочный вес фильтра – 13,1 т
10. Удельное давление на фундамент – 5,1 кгс/см²
11. Оптовая цеха 1000 руб.
12. Изготовитель – Таганрогский завод “Красный котельщик”.
Рабочие скорости фильтрования при:
а) нормальном режиме
б) форсированный режим
Число регенераций каждого фильтра в сутки
в сутки
где:
Расход 100 % поваренной соли на одну регенерацию Na-катионитного фильтра
где:
– удельный расход NaCl на I регенерацию.
Расход насыщенного раствора 26 % раствора NaCl на I регенерацию
Расход технической соли в сутки на I регенерацию фильтров второй ступени составит:
Расход воды на регенерацию Na-катионитного фильтра слагается из:
а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра
i = 3 л сек м2; tвзр= 12 мин.
б) расхода воды на приготовление 8 % раствора
в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации
где: qот = 4 м³/ м³ удельный расход воды на отмывку катионита
Общий расход воды на регенерацию натрий-катионитных фильтров II ступени составит:
а) без учета использования отмывочной воды на взрыхляющую промывку
б) с учетом использования отмывочной воды на взрыхляющую промывку
При наличии двух работающих фильтров (каждый из них в сутки регенерируется 0,127 раз).
Общий расход воды на регенерацию в сутки будет:
а) с использованием отмывочной воды =
б) без использования отмывочной воды
Расход воды по цехам х.в.о. для технологических нужд.
В сутки:
1. На механические фильтры – 348 м³/сутки
2. На Na-катионитные I ступени – 111 м³/сутки
3. На Na-катионитные II ступени – 5,35 м³/сутки
Итого – 465 м³/сутки
В пересчете на час –
Выбор бака мерника
В ступенях двухступенчатого Na-катионирования емкость баков мерников выбирают по фильтрам II ступени, т.к. расход соли на одну регенерацию этих фильтров больше чем на регенерацию фильтров I ступени.
а) расход соли на одну регенерацию фильтров первой ступени равен
б) то же, на фильтры второй ступени
Бак мерник установим с учетом проведения регенераций фильтров I и II ступени.
Общий расход соли на I регенерацию фильтров
Для получения 8 % раствора NaCl необходимое количество воды на 648 кг соли будет
8 кг – 92 л.
655 – х
Емкость бака мерника
К установке оставляем бак мерник с
а) рабочей емкостью
б) геометрической емкостью
Резервуары мокрого хранения соли.
Суточный технической соли на нужды технологии для Na-катионитных фильтров I и II ступени, согласно расчету составляет
Объем резервуара мокрого хранения соли рассчитывается по формуле
где: 1,5 – расчетный объем баков мокрого хранения на1 т реагента, м³
b = 10 – 30 – необходимый запас количество суток в зависимости от способа доставки
P = 5 – 10 – остаток соли на 5 – 10 суток предусматриваемый перед поступлением основного запаса .
К выполнению разработанные рабочие чертежи мокрого хранения соли с резервуарами объемом ~ 140 м³, т.к. по условиям стесненности территории разместить хранилище большой емкости не представляется возможным.
Подогреватель сырой воды.
Согласно схеме проекта вода при входе в здание х.в.о. подогревается до 30 °С. Подогрев сырой воды производится в пароводяном теплообменнике установленном в блоке с охладителем конденсата. Пар в подогреватель подается из РУ 13/6 ата. Расчет теплообменника произведен для зимнего режима работы паропроизводящих установок завода, т.е. при максимальной производительности химводоподготовки по осветленной воде равной 186 т/час. Для выбора оборудования подогрева сырой воды произведен расчет.
Исходные данные для расчета.
Общее количество тепла передаваемое паром в установке теплообменников составляет:
где:
– расход сырой подогреваемой воды
– температура нагретой воды
– температура поступающей воды.
Параметры пара поступающего в пароводяной теплообменник
- давление пара от РУ
- температура пара
- теплосодержание пара
Расход пара на подогрев воды
где:
- теплосодержание конденсата на выходе из водо-водяного теплообменника
- то же, пара поступающего в пароводяной теплообменник
С каждого кг пара в установке используется тепла
Техническая характеристика пароводяного подогревателя выпуска таганрогского завода.
Производительность – 200 т
Поверхность нагрева – 31,2 м2
Расчетные параметры:
по греющему пару:
давление – 1,2 ата
температура – 104,2 °С
по воде:
давление – 8 ата (к расчету принимаем в ата)
температура на входе – 5 °С
на выходе - 40 °С
Рабочие параметры:
по греющему пару:
давление (до) – 8 ата
температура (не более) – 180 °С
по воде:
давление – 8 ата
температура на входе (не менее)– 5 °С
Пробное гидравлическое давление:
парового пространства – 10 кгс/см2
водяного пространства - 10 кгс/см2
Расчет на расчетном режиме:
воды – 200 т/час
пара – 13,40 т/час
Количество трубок – 312
Размер трубки:
диаметр - 16 мм
толщина стенки – 1 мм
длина – 2000 мм
Число ходов воды – 2
Вес подогревателя:
без воды – 0,900 т
полностью заполненный водой – 1,298 т
Распределение тепла в блоке теплообменников:
а) в паровом теплообменнике
б) в водоводяном
В процентном отношении к расходу общего тепла это составит:
передается в водоводяном блоке теплообменника
то же, в пароводяном теплообменнике
Температура нагрева воды в водоводяном теплообменнике будет
Т.о. на выходе из водоводяного теплообменника температураводы поступающая в пароводяной теплообменник будет
Принимаем к установке пароводяной подогреватель производительностью 200 т/ч.
Выбор схемы водоподготовительной установки.
Основные критерии выбора схемы обработки воды для паровых котлов:
Величина продувки котла П
10 %;
Содержание углекислоты в паре Ссо2
20 мг/кг;
Величина относительной щелочности котловой воды
%;
Величина продувки котла:
где Sкв, Sпв и Sп – солесодержание котловой воды, питательной воды и пара (величиной Sп можно пренебречь). Sов – сухой остаток обработанной воды, мг/кг;
- доля обработанной воды в питательной.
6. Безопасность и экологичность проекта
Котельная расположена в средней части территории Ревдинского Метизно-Металлургического Завода (РММЗ, расположенного в черте города Ревда). Котельная сжигает природный газ. Котельная относится к предприятиям с непрерывным производственным процессом. Обслуживание осуществляется имеющимся персоналом (таблица 6.1).
Таблица 6.1
| № п/п |
Должность |
1-я смена |
2-я смена |
3-я смена |
4-я смена |
Всего в сутки |
Примечание |
| 1. |
Начальник котельной |
1 |
- |
- |
- |
1 |
| 2. |
Мастер смены |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| 3. |
Оператор котельной |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
| 4. |
Дежурный оператор ХВО |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
| 5. |
Лаборант-химик |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| 6. |
Дежурный слесарь |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
| 7. |
Дежурный электрик |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| 8. |
Табельщица и нормировщик |
2 |
- |
- |
- |
- |
| 9. |
Уборщица |
1 |
- |
- |
- |
- |
| Всего |
13 |
9 |
9 |
9 |
40 |
Обеспечение безопасности рабочих.
Котельная полностью автоматизирована, в ней имеются административно – бытовые помещения, операторская.
Управление котельной ведется из операторской комнаты. Оператор должен следить за работоспособностью оборудования. Согласно штатному расписанию в операторской комнате должны постоянно находиться 2 оператора, поочередно сменяя друг друга на пульте управления.
Операторская комната является защитой сразу от нескольких вредных производственных факторов. Она отделяет рабочее место оператора от опасных движущихся и вращающихся механизмов. Оборудование рабочего места выполнено в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91. На ограждениях установлены сигнальные таблички с надписью «ОПАСНО» сгласно ГОСТ 12.4.026-01 ССБТ.
Электроснабжение осуществляется от сети 380 В с изолированной нейтралью. По степени опасности поражения людей электрическим током площадка, на которой располагаются котлы (в том числе и операторская комната), относится к категории «Особо опасное помещение».
Операторы – осуществляют свою работу, руководствуясь «Правилами эксплуатации электроустановок потребителей, 1992 г.», «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, 1995 г.».
Размеры проходов для обслуживания основного и вспомогательного оборудования соответствуют требованиям правил Госгортехнадзора.
Для безопасной работы оператора в котельной предусмотрены следующие мероприятия:
рабочее и аварийное освещение для эксплуатации технологического оборудования котельной;
места постоянного пребывания оператора (щитовые, КиП) отгорожены в отдельно изолированные от шума помещения;
устройства зануления для защиты оператора от повреждения электрическим током;
Котлы и вспомогательное оборудование оснащены необходимыми средствами защиты, отключающими котел при возникновении аварийных режимов работы и осуществляющими звуковую и световую сигнализацию при отклонении технологических параметров от нормы.
Все технические устройства: технологические установки и оборудование систем теплоснабжения имеют технические паспорта и сертифицированы в соответствии требованиям промышленной безопасности в установленном Законодательством порядке. Все химические вещества. Применяемые в качестве водоумягчителей и стабилизирующих средств солевых отложений в системах водоснабжения имеют санитарно – гигиенические сертификаты Госсанэпиднадзора Минздрав России выпускаются, по техническим условиям, утвержденным Министерством промышленности России.
Для удобного и безопасного обслуживания и ремонта оборудования в котельной предусматривается:
постоянные площадки и лестницы;
соединительные площадки по нескольким основным отметкам между соседними колами;
применение ручных и электрических талей, местных кранов;
применение холодильников для отбора проб насыщенного и перегретого пара, а также котловой и питательной воды;
обеспечение свободного доступа к мазутным форсункам котлов для обслуживания и ремонта;
расположение вентилей, регулирующих подачу мазута к форсункам, в стороне от отверстий для установки форсунок, с целью предотвращения ожогов в случае обратного удара пламени;
применение зонально – защитных устройств для розжига горелок.
Для уменьшения вредного воздействия на человека вышеперечисленных факторов и предупреждения несчастных случаев предусматриваются следующие мероприятия:
все тепловыделяющие поверхности имеют тепловую изоляцию, температура на поверхности тепловой изоляции не превышает 48ºС при теплоносителе с температурой выше 500ºС и 45ºС при теплоносителе с меньшей температурой, температура неизолированных частей оборудования не превышает 45ºС;
вращающиеся части оборудования имеют ограждения и кожухи;
на щите управления установлены системы кондиционирования, для поддержания температуры воздуха согласно СНиП 2.04.05.86;
предусмотрено систематическое проведение контроля за содержанием в воздухе водорода и других газов, путем отбора проб;
лестницы, переходы и площадки оборудованы перилами высотой 1 м и бортовыми ограждениями высотой 100 мм, угол наклона лестниц не превышает 60º;
предусмотрена автоматизация основных производственных процессов, защиты и блокировки для безопасного вывода оборудования из работы в случае нарушения нормального режима работы и аварийных ситуациях, световая и звуковая сигнализации, контрольно- измерительные приборы.
Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 микроклимат на рабочем месте оператора соответствует нормам приведенным в таблицах 6.2 и 6.3, и достигается вентиляцией помещения. Рабочее место находится в отдельном изолированном помещении котельной. Приборы находятся в пределах видимости и досягаемости.
Таблица 6.2
| Параметр микроклимата |
Оптимальные в теплый период года |
Оптимальные в холодный период года |
| Температура воздуха, ºС |
22-25 |
20-22 |
| Относительная влажность воздуха,% |
40-60 |
40-60 |
| Скорость движения воздуха не более, м/с |
0,1 |
0,1 |
Работа оператора котла относится к категории 1б. К этой категории работ по уровню энергозатрат 1б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 140-174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся физическим напряжением.
Допустимые условия микроклимата (для категории 1б):
изменение температуры воздуха по горизонтали в течении смены не должно превышать 4ºС;
перепад температуры по высоте должен быть не более 3ºС.
Допустимые величины показателей микроклимата на рабочем месте:
Таблица 6.3
| Параметр микроклимата |
Допустимые в теплый период года |
Допустимые в холодный период года |
| Температура воздуха, ºС |
Диапазон выше оптимальных величин |
24-28 |
23-24 |
| Диапазон ниже оптимальных величин |
20-22 |
19-20 |
| Относительная влажность воздуха, % |
15-75 |
15-75 |
| Скорость движения воздуха не более, м/с |
Для диапазона выше оптимальных величин |
0,1 |
0,1 |
| Для диапазона ниже оптимальных величин |
0,2 |
0,3 |
содержание ..
193
194
195 ..
|
|