Расчет расхода дымовых газов

При тепловом расчете водогрейных котлов определяется теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания.

Определяем теоретический объем воздуха, необходимого для полного

сгорания, м³/кг :

. (3.46)

Подставим:

9,52 м³/кг

Теоретический объем азота в продуктах сгорания определяется, м³/кг:

. (3.47)

Подставим:

м³/кг.

Объем трехатомных газов равен, м³/кг:

(3.48) Подставим значения:

= 0,01*(0,8+(1*84,5+2*3,8+3*1,9+4*0,9+5*0,3)) = 1,037 м³/кг.

Определяем теоретический объем водяных паров, м³/ м³:

. (3.49) Подставим:

м3/ м3.

Определяем действительный объем водяных паров, м3/кг:

(3.50) Коэффициент избытка воздуха:

Тогда:

2,13 м³/кг.

Действительный суммарный объем продуктов сгорания, определяется по формуле, м³/ м³:

. (3.51)

Подставим:

м³/ м³.

ВЫБОР ДУТЬЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Для выбора дутьевого вентилятора необходимо знать количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива.

Производительность дутьевого вентилятора:

, (3.52) где t_возд – температура наружного воздуха (принять +8 ^оС), ^оС;

Вр – расход топлива, кг/ч или м³/ч;

a_Т – коэффициент избытка воздуха, a_Т=1,6.

.

Выбор дутьевого вентилятора осуществляется по ближайшей большей производительности.

Выбираем дутьевый вентилятор марки ВД-3,5. Электромотор мощностью 5,5 кВт, частота вращения 3000 об/мин.

ВЫБОР ДЫМОСОСА

Для выбора дымососа необходимо знать количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива.

Производительность дымососа:

, (3.53)

Тогда:

.

Выбор дымососа осуществляется по ближайшей большей производительности.

Выбираем дымосос марки ВН-10. Электромотор мощностью 11 кВт, частота вращения 1000 об/мин.Марка электродвигателя АИР160S6 производительностью 13,62 тыс.³/час и полным давлением 1150 Па.

3.6 РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Определение минимальной высоты дымовой трубы производим в такой последовательности.

, (3.54)

где -безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива и способа шлакозолоудаления на выход оксидов азота принимаем равным 1,4;

-коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов в зависимости от условий подачи их в топку, принимаем равным 0;

-коэффициент учитывающий конструкцию горелок, принимаем равным 0,8.

К-коэффициент характеризующий выход оксидов азота.

, (3.55)

где номинальная и действительная теплопроизводительность котла, Гкал/ч:

Тогда

.

Диаметр устья дымовой трубы:

, (3.56) где = = 0,2;

- скорость продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы принимаем 25м/с.

Тогда:

Предварительная минимальная высота трубы:

, (3.57)

где А - коэффициент зависящий от метеорологических условий местности, составляет 160;

предельно допустимые концентрации

предельно допустимые концентрации ;

Z – число дымовых труб устанавливаемых в котельной;

-разность температуры выбрасываемых газов и средней температуры воздуха;

.

Тогда

Определяем коэффициенты f и :

. (3.58)

Подставим:

. (3.59) Подставим:

Определяем коэффициент m в зависимости от параметра f:

. (3.60) Подставим:

Безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра , n=1,15.

Определяем минимальную высоту дымовой трубы во втором приближении

. (3.61) Подставим значения:

.

Т.к разница и Н больше 5% то выполняем второй уточняющий расчет.

. (3.62)

Определяем коэффициенты f ‘ и :

(3.63) Подставим значения:

. (3.64) Подставим значения:

Определяем коэффициент m в зависимости от параметра f:

. (3.65)

Подставим значения:

Безразмерный коэффициент n в зависимости от параметра n’=1,1:

Так как высота дымовой трубы должна быть не менее 20 м. то принимаем высоту дымовой трубы равной 20 метрам.

4 АВТОМАТИЗАЦИЯ

Автоматизация — это использование средств, необходимых для организации автономного функционирования компонентов той или иной системы без непосредственного участия оператора. Системы автоматизации применяются во многих отраслях промышленности и производства, что позволяет избавиться от необходимости постоянно контролировать процесс производства и состояние оборудования, повышает надежность и стабильность системы, положительно сказывается на производительности и экономичности труда.

Тепловая энергетика и отопление занимают одно из первых мест по степени автоматизированности. Тепловые пункты и котельные установки оснащаются самым широким спектром средств автоматического управления, позволяющих создать надежную, гибкую и безопасную систему отопления и горячего водоснабжения. Фактически, сегодня трудно представить себе полноценную котельную без целого комплекса автоматики.

Местные отопительные котельные, работающие на газе и жидком топливе, относятся к наиболее сложным идам инженерного оборудования, на которых занято большое количество эксплуатационного персонала. В настоящее время невозможно представить работу подобного оборудования вне рамок комплексной автоматизации , если не преследуется цель обеспечит качество, надежность и высокую эффективность эксплуатации отопительных котельных. Высшей ступенью развития автоматизированных систем, призванных решить поставленную задачу, является создание систем централизованного контроля и управления за работой отопительных котельных без постоянно присутствующего обслуживающего персонала, т.е.диспетчеризации котельных .

Для подавляющего числа автоматизированных теплоцентров (отопительных

котельных, теплогенераторов и т.д.) характерной является комплексная автоматизация, при которой введение всех технологических процессов возлагается на автоматические регуляторы и системы защиты, а наблюдение за режимом работы и исправностью регуляторов поручается постоянному обслуживающему персоналу . Кроме комплексной автоматизации отопительных котлов и агрегатов возможна частичная автоматизация – оборудование с автоматическими регуляторами и устройствами защиты отдельных наиболее важных узлов установки.

Система автоматизации газомазутных водогрейных котельных агрегатов типа КВ-ГМ построена на базе комплекта КСУ и обеспечивает: автоматический пуск (останов котла) с выводом его на заданный режим и автоматическим включением регуляторов разрежения, соотношения «топливо — воздух», а также температуры воды за котлом или до котла; автоматическое поддержание и контроль основных параметров в рабочих и пусковых режимах; сигнализацию выполнения опе­раций при пуске и аварийном отклонении параметров при рабочих режимах; защиту котла при возникновении предаварийной ситуации; работу котла без постоянного дежурного персонала.

Комплект автоматики КСУ функционально включает регулирующую часть, предназначенную для автоматической стабилизации рабочих параметров, и логическую, осуществляющую автоматическое выполнение операций пуска, останова, защиты, сигнализации, блокировки.

Питание комплекта производится переменным током 380/220 В и 50 Гц.

Температура воды за котлом (или до него) в заданных пределах поддерживается регулятором, изменяющим подачу топлива в топку. В качестве датчика температуры воды используется термометр сопротивления, устанавливаемый на трубопроводе при выходе воды из котла (на входе воды в котел).

Оптимальное соотношение топлива и воздуха при работе котла обеспечивается регулятором смеси, входными сигналами для которого служат расходы топлива и воздуха (давление воздуха перед горелкой). Регулятор изменяет расход вторичного воздуха, воздействуя на направляющий аппарат вентилятора, и поддерживает избыток воздуха в топке в соответствии с расходом топлива и режимной картой. В регуляторе предусмотрена возможность введения дополнительного корректирующего сигнала по содержанию кислорода в дымовых газах.

Заданное разрежение в топке котла поддерживается регулятором разрежения , воздействующим на изменение положения направляющего аппарата дымососа. Регулирование расхода воды через котел производится регулятором расхода воды, который управляет регулирующим клапаном за насосом рециркуляции, установленным на линии «прямая вода — обратная вода».

Необходимая температура воды на входе в тепловую сеть поддерживается регулятором температуры, изменяющим расход холодной воды с помощью перепускного регулирующего клапана, установленного на перемычке.

Входным сигналом регулятора служит сигнал от термометра сопротивления, установленного на трубопроводе прямой воды.

В системе автоматизации используются электрические, исполнительные механизмы. Регуляторы основных параметров обеспечивают пропорционально-интегральное регулирование, позволяющее с высокой точностью поддерживать заданные величины регулируемых параметров во всех установившихся режимах работы котла.

Давление газа перед горелкой регулируется регулятором РДУК. Регулирующим органом основной горелки (поворотной заслонкой) и запальником установлены по два быстродействующих клапана–отсекателя, между которыми на свече безопасности имеются электромагнитные продувочные клапаны. Открытие клапанов-отсекателей перед основной горелкой производится автоматически за 45 с, а закрытие — практически мгновенно.

Контроль за наличием факелов запальника и основной горелки осуществляется запально-защитным устройством (ионизационным датчиком для факела запальника и фото датчиком для основного факела).

При аварийных отклонениях параметров в процессе работы котла обеспечивается автоматическая защита его в следующих случаях:

- отсутствие факела запальника (в пусковой период);

- погасание факела основной горелки;

- падение давления первичного и вторичного воздуха перед горелкой;

- повышение давления газа перед регулирующим органом и понижение давления его перед отсечным клапаном основной горелки;

– снижение давления и температуры жидкого топлива перед регулирующим краном;

– повышение температуры жидкого топлива;

– уменьшение или увеличение давления в топке котла;

– снижение расхода воды через котел;

– снижение давления за котлом;

– повышение давления и температуры воды за котлом;

– падение напряжения в цепях защиты и сигнализации;

– открытие форсунки и повышение тока ее электропривода (при работе жидком топливе).

Срабатывание защиты сопровождается световым (красным) и звуковыми сигналами с фиксацией первопричины (при этом имеется возможность дистанционной подачи на диспетчерский пункт аварийного сигнала без расшифровки причины аварии).

Пусковая и рабочая сигнализация в системе управления (зелёный световой сигнал) дает информацию: о наличии электропитания элементов комплекта; включении котла в работу; нормальной работе вентилятора первичного и вторичного воздуха, дымососа, двигателя ротационной горелки, электрозадвижек на входе и выходе из котла и на линии рециркуляционного насоса; наличии факела основной и запальной горелок; достижение номинального значения давления воды в напорном патрубке рециркуляционногонасоса и заданного значения температуры воды на выходе из котла; исходном (закрытом) состоянии клапанов-отсекателей подачи топлива, шибера первичного воздуха и мазутной форсунки.

Автоматический розжиг газомазутного водогрейного котла происходит, если выполнены следующие условия: давление газа перед отсеченными клапанами не менее 10 КПа (1000 кгс/м²); расход воды через котел отличается не более чем 7 % от номинального значения; давление воды после котла не менее 1,0 МПа

(10 кгс/см²); получена информация о закрытии клапанов отсекателей, регулирующего органа подачи топлива, направляющих аппаратов дымососа и вентилятора вторичного воздуха и форсунки (от концевых выключателей); поступил сигнал об открытии задвижки на линии нагнетания циркуляционного насоса.

Автоматический пуск котла предусматривает выполнение ряда операций в следующей последовательности. После нажатия кнопки «Автоматический пуск» через 30 с включается дымосос, а через 60 с пускается вентилятор вторичного

воздуха и одновременно включается регулятор разрежения. Как только открытие направляющего аппарата вентилятора вторичного воздуха достигнет 60 %, включается защита по минимально допустимому давлению вторичного воздуха и минимально допустимому разрежению.

Открывание направляющего аппарата начинается через 30 секунд после включения вентиляторов. В течение 10 минут осуществляется предварительная

вентиляция топки и газоходов котла, затем она отключается, и через 5 секунд после закрытия направляющего аппарата вторичного воздуха подается сигнал автоматическое включение трансформатора зажигания. Спустя 5 секунд подаётся сигнал на открытие двух клапанов-отсекателей запальника и на закрытие свечи безопасности. Если через 5 секунд после этой команды не поступит сигнал от ионизационного датчика о наличии пламени на запальнике, то автоматически закрываются клапаны, открывается свеча безопасности, выключается трансформатор зажигания, и повторяется команда на повторение предыдущей операции. После розжига запальника через 5 секунд включается защита по факелу на нем, и по истечении еще 10 секунд регулирующий орган на топливной магистрали и направляющий аппарат вторичного воздуха автоматически переводятся в положение, соответствующее пусковой нагрузке котла. Затем при работе на газе автоматически открывается два главных клапана–отсекателя. Вместе с этим переводится в дистанционный режим регулятор разрежения и блокируется датчик по минимальному разрежению в топке.

Включение защит по основному пламени, давлению газа перед основной горелкой и регулирующим органом происходит через 5 секунд после начала открытия запорного органа — основного клапана–отсекателя подачи топлива. Спустя 30 секунд после включения этих защит, начинается открытие регулирующего органа подачи топлива и направляющего аппарата вентилятора вторичного воздуха до положения, соответствующего 30%-ной нагрузке котла, одновременно с этим включается в автоматический режим регулятор разрежения.

При достижении регулирующим органом подачи топлива указанного положения включаются регулятор соотношения «топливо — воздух» (через 30 секунд в автоматический режим), защита по максимальному и минимальному разрежению в топке котла и автоматически отключается запальник, закрываются его клапаны–отсекатели и открывается свеча безопасности). Регулятор температуры воды на выходе из котла включается после достижения заданных значений температуры воды. После завершения перечисленных выше действий оператором дистанционно включается регулятор температуры воды, поступающей в тепловую сеть.

Отключение котла производится кнопкой «Стоп» и автоматически в аварийных ситуациях. Одновременно автоматически переводятся в положение «Дистанционно» регуляторы температуры воды на выходе из котла и поступающей в сеть, а также регулятор соотношения «топливо — воздух»; открывается свеча безопасности (при работе на газе); регулирующий орган подачи топлива переводится в положение полного закрытия; направляющий аппарат вентилятора вторичного воздуха в положение 20%-го открытия.

Останов котла завершается 10-минутной послеостановочной вентиляцией топки, переводом регулятора разрежения в положение «Дистанционно», закрытием направляющих аппаратов дымососа и вентилятора и отключением их электродвигателей. Регуляторы расхода воды через котел и температуры поступающей в теплосеть воды переводятся оператором в дистанционный режим.