Подбор оборудования газорегуляторной установки котельной

Для снижения давления газа до заданного уровня и поддержания его на заданном уровне в период работы котлов в котельной размещена газорегуляторная установка. В состав оборудования газорегуляторной установки входят: газовый фильтр, предохранительно-запорный клапан, регулятор давления, предохранительно-сбросной клапан, байпас, отключающие устройства и контрольно-измерительные приборы.

Так как фильтр, предохранительно-запорный клапан и регулятор работают на входном давлении – то для дальнейших расчетов расход газа котельной пересчитаем, приведя его к абсолютному значению входного давления 0,3 МПа: В_{котельной} ^{вход давлен} = 168,3*0,1/0,3 = 56,1 м³/ч.

1. Выбор газового фильтра. Для очистки газа от механических примесей устанавливаем сетчатый фильтр типа ФС-25. Так как при данном входном давлении газа максимально допустимая величина потерь давления газа на фильтре (2500 Па) [xvii] будет соответствовать расходу газа 143 м³/ч [xviii], то при расходе газа 56,1 м³/ч установленный фильтр по величине потерь давления на нем будет являться незагрязненным, следовательно газовый фильтр выбран верно.

2. Выбор предохранительно-запорного клапана. Для отключения подачи газа к регулятору давления газа при нарушении параметров газа на линии редуцирования устанавливаем предохранительно-запорный клапан типа ПКН-50.

Верхний предел настройки давления срабатывания клапана определяется, Па:

Р_ср^ПЗК = 1,25 * Р_вых.^рег. (4.8)

где Р_вых.^рег. – давление на выходе за регулятором, находим, Па:

Р_вых.^рег. = Р_п.гор. + ΔР_ф*l_р + ΔР (4.9)

Р_вых.^рег. = 1220 + 405,08 + 147,4 = 1772,5 Па.

Р_ср^ПЗК = 1,25 * 1772,5 = 2215,6 Па

Нижний предел настройки давления срабатывания клапана принимаем на 10% меньший величины Р_вых.^рег.: 1772,5 – 1772,5*0,1 = 1595,2 Па.

3. Выбор регулятора давления газа. К установке принимаем регулятор давления газа типа РДБК 1-25. Регулятор устойчиво работает в пределах загрузки 10÷80% от своей максимальной пропускной способности, следовательно требуемая максимальная пропускная способность регулятора составит, м³/ч:

V_р.д. = В_{котельной}^{вход давлен} / 0,2 (4.10)

(число 0,2 учитывает перспективу расширения котельной)

V_р.д. = 56,1 / 0,2 = 280,5 м³/ч

Максимальная пропускная способность регулятора давления газа определяется по формуле, м³/ч

V_р.д. = 1595 * f * φ * K * P₁ * √(1/ρ_н.) (4.11)

где f – площадь седла клапана, см² (см. прил. Л);

φ – коэффициент, зависящий от отношения Р₂ / Р₁, принимаем равным 0,47;

Р₁ – абсолютное давление газа на входе в регулятор;

Р₂ – абсолютное давление газа на выходе из регулятора, МПа;

K – коэффициент расхода (см. прил. Л);

ρ – плотность используемого газа при нормальных условиях, кг/м³.

Следовательно требуемое абсолютное давление газа на входе в регулятор составляет, МПа:

P₁ = V_р.д. / (1595 * f * φ * K * √(1/ρ))(4.12)

P₁ = 280,5 / (1595 * 2,67 * 0,47 * 0,66 * √(1/0,74))= 0,183 МПа

По результатам расчета питающего газопровода фактическое давление газа на входе в регулятор составляет 2,52 ата (0,252 МПа). Максимальная пропускная способность регулятора составит при этом, м³/ч:

V_р.д. = 1595 * 2,67 * 0,47 * 0,66 * 0,252 * √(1/0,74) = 387 м³/ч

Определяем фактическую нагрузку на регулятор, %:

(В_{котельной} ^{вход давлен}/ V_р.д.)*100

(56,1 / 387)*100 = 14,5%

Избыточное давление газа на входе в регулятор равно: 0,252 – 0,1 = 0,152 МПа, - и согласно заданию находится в диапазоне значений среднего давления газа (от 0,005 до 0,3 МПа).

4. Выбор предохранительно-сбросного клапана. Для сброса излишков давления газа, которые могут возникнуть перед горелкой котла, за регулятором давления газа размещаем предохранительно-сбросной клапан.

Определяем давление срабатывания ПСК, Па:

Р_ср.^ПСК = 1,15 * Р_вых.^рег. (4.13)

Р_ср.^ПСК = 1,15 * 1772,5 = 2038,4 Па

Определяем требуемую площадь сечения клапана F_кл. [xix], мм²:

F_кл. = √ρ * V_ПСК / (5,04 * k_р.г.* В * √Р_вх. )(4.14)

где ρ – плотность газа при нормальных условиях, ρ = 0,74 кг/м³;

V_ПСК – необходимая пропускная способность ПСК, V_ПСК находят по формуле[xx], м³/ч:

V_ПСК = 2 * D_седла / ρ (4.15)

где D_седла – диаметр седла клапана регулятора давления газа (см. прил. Л), мм:

V_ПСК = 2 * 21 / 0,74 = 56,8 м³/ч

k_р.г. – коэффициент расхода газа клапаном ПСК, для каждой конструкции клапана определяется экспериментально проектной организацией (заводом-изготовителем) (см. прил. Л);

В – коэффициент, зависящий от показателя адиабаты К и перепада давления на ПСК, для систем газоснабжения[xxi] В = 0,472 (при показателе адиабаты К = 1,3),

Р_вх. – максимальное избыточное давление перед ПСК, Р_вх = Р_вых.^рег. = 0,0017725 МПа.

F_кл. = √0,74 * 56,8 / (5,04 * 0,6* 0,472 * √0,0017725) = 813,1 мм²

Требуемый диаметр седла ПСК составляет[xxii], мм:

d_седла = 1,13*√ F_кл. (4.16)

d_седла = 1,13*√ 813,1 = 32,2 мм

Диаметр седла клапана, выбранного в результате расчетов, должен быть по возможности равным или большим расчетного значения d_седла, но никак не меньшим его. Определив требуемые диаметр седла d_седла и давление срабатывания клапана, по табличным данным выбираем наиболее подходящий ПСК.

Принимаем к установке предохранительно-сбросной клапан типа ПСК-50Н с диаметром клапана 50 мм (при требуемом 32,2 мм) и пределом настройки 1÷5 кПа (при требуемом 2,04 кПа).

5. Выбор газового счетчика. Для учета расхода газа за регулятором перед ПСК размещают газовый счетчик. По величине расхода газа котельной В_{котельной} = 168,3 м³/ч и номинальному расходу газа через счетчик (см. прил. Л) выбираем счетчик типа Elster RVG G-160. Так как расход газа отличается от номинального (168,3 ≠ 160 м³/ч), то методом интерполяции вычисляем потери давления газа при рабочем расходе: 145,7 Па. Потери давления газа на счетчике при рабочем расходе, плотности и давлении газа составят, Па:

ΔР = 3,689 * ΔР_табл.* ρ_н.* Р_вх. / (273 + t) (4.17)

где ΔР_табл. – потери давления, Па, табличные данные (или их пересчет), ΔР_табл. = 145,7 Па;

ρ_н. – плотность измеряемого газа при нормальных условиях, кг/м³;

Р_вх. – абсолютное давление газа на входе в счетчик, кПа (атмосферное давление следует принять равным 101,3 кПа) Р_вх. = 103÷104 кПа;

t – температура газа перед счетчиком, t = 5˚С [xxiii].

ΔР = 3,689 * 145,7* 0,74* 103 / (273 + 5) = 147,4 Па

По результатам расчетом газорегуляторную установку котельной оборудуем:

а) газовым фильтром типа ФС-25;

б) предохранительно-запорным клапаном типа ПКН-50 (верхний и нижний пределы срабатывания соответственно равны 2215,6 и 1595,2 Па);

в) регулятором давления газа типа РДБК 1-25 (нагрузка на регулятор составит 14,5%); давление газа на входе в регулятор 0,152 МПа, на выходе – 1772,5 Па;

г) предохранительно-сбросным клапаном типа ПСК-50Н с давлением срабатывания 2038,4 Па;

д) газовым счетчиком типа Elster RVG G-160 с номинальной пропускной способностью 160 м³/ч.