Назначение процесса и описания его по структурной схеме.

Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

Водогрейные котлы применяются в основном для нужд теплоснабжения в частных домах, на котельных различной мощности и на ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины.

Котёл водогрейный газомазутный предназначен установки в отопительных котельных в качестве основного источника теплоснабжения для получения горячей воды температурой 150 °С, используемой в системах отопления, горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения.

Котел - прямоточный с П-образной сомкнутой компоновкой поверхностей нагрева. Топка котла полностью экранирована трубами Ø60x3 мм, расположенными с шагом S=64 мм, и оборудована четыремя газомазутными горелками СГМТ – 20 по две с каждой стороны. Котлы ПТВМ-50М предназначены для повышения температуры воды, используемого для технологических нужд промышленных предприятий, а также в качестве отопительных котлов; в системах вентиляции и горячего водоснабжения.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 220301.12.00.00ПЗ

Рисунок 1. Структурная схема технологического процесса.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 220301.12.00.00ПЗ

1.1.2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О ПЕРЕРАБАТЫВАЕМЫХ ВЕЩСТВАХ.

Природный газ

Основным компонентом природного газового топлива является метан-СН₄, содержание которого в отечественном природном газе может достигать 98-99% (по объему). Для метана Q_н составляет 8500 ккал/м³, а Q_в-9500 ккал/м³.

Кроме метана в составе газового топлива, в общем случае, могут содержаться: тяжелые углеводороды этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, пентан С₅Н₁₂, сероводород Н₂S, углекислый газ (диоксид углерода) СО₂, азот N₂. Азот и углекислый газ образуют негорючую часть газового топлива (балласт).

Основные свойства метана: метан не имеет цвета, вкуса, запаха, оказывает удушающее действие на организм человека, по токсикологической характеристике метан относится к веществам 4 класса опасности по ГОСТ12.1.007-76; плотность метана составляет 0,72-0,75 кг/м³ (т.е. меньше плотности воздуха, которая равна 1,29 кг/м³); температура воспламенения – составляет около 600°С и зависит от соотношения количества газа и воздуха в газовоздушной смеси, давление, под которым находится смесь, и других факторов; максимальная температура горения метана составляет 2000-2100°С; пределы воспламенения-минимальная или максимальная объемная концентрация метана в неподвижной смеси с воздухом (кислородом), достаточная для воспламенения её от источника зажигания – составляет: нижний предел 5% по объему, верхний – 15%.

По физико-химическим показателям природные горючие газы должны соответствовать требованиям и нормам ГОСТ5542-87 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения».

В газовое топливо вводят вещество с сильным характерным запахом, называемое одорантом, для обнаружения газа в воздухе по запаху. В качестве одоранта применяется этилмеркаптан – С₂Н₅SH. Этилмеркаптан по степени воздействия на организм человека относится ко 2 классу опасности (является высокоопасным веществом) по ГОСТ12.1.007-76.

По сравнению с другими видами топлива газовое топливо имеет преимущество: является наиболее благоприятным для смешения с воздухом, необходимым для горения, так как и топливо, и воздух находятся в одинаковом (газообразном) агрегатном состоянии; для доставки природного газа к потребителю не нужен транспорт, а также не требуется склад в пределах города для хранения газа; ; поскольку при сжигании газа не образуется шлак, то нужен транспорт для его вызова; условия труда обслуживающего персонала при использовании в котельных газа улучшаются, чище становятся территории вокруг котельных и воздушный бассейн в городах; газовое топливо не требует подготовки перед сжиганием, как твердое (дробление, сортировка) или жидкое (подогрев, перекачка к месту горения), и позволяет наилучшим образом организовать процесс горения и автоматизировать регулирование расхода газа; при сжигании газа уменьшаются потери от химического недожога и отсутствуют потери от физической неполноты сгорания (вынос тепла со шлаком), по этой причине КПД котла на газообразном топливе, по сравнению с котлом на твердом топливе при прочих равных условиях, оказывается выше. Основными недостатками газового топлива являются: повышенная взрывоопасность и пожароопасность газовоздушных смесей; природные газы оказывают удушающее действие на организм человека, а при неполном сгорании газа в продуктах сгорания образуется угарный газ (СО), который оказывает отравляющее действие на организм человека; газовое топливо обладает свойствами, которые определяют особые требования к конструкциям газового оборудования, устройству и установке горелок, правилам обслуживания газоиспользующих установок.

Мазут

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР. 220301.12.00.00.ТО

Жидким природным топливом является нефть - ценное сырье, идущее на переработку и получение бензина, керосина, дизельного топлива. Мазут представляет собой продукт прямой перегонки нефти или высокотемпературной переработки её промежуточных фракций (крекинг-процесс). По способу производства различают прямогонные и крекинговые мазуты. Прямогонный мазут представляет собой смесь тяжелых нефтяных остатков прямой перегонки нефти. Мазут относится к высококалорийному топливу (Q_н=9100 ккал/кг). По элементарному составу мазут характеризуется содержанием углерода С-87%, водорода Н-11%, кислорода О и азота N до 1%. По содержанию серы S мазут делят на два класса: малосернистый (с содержанием серы до 1%) и высокосернистый (2,5%). Мазут обычно содержит некоторое количество воды, которое увеличивается при разогреве в цистернах паром.

В соответствии с ГОСТ10585-99 мазут подразделяют на марки: Ф5, Ф12 (флотский мазут); М40, М100 (на котельных). Эти цифры означают вязкость в условных градусах наиболее вязкого мазута данного сорта при температуре

50°С. Мазут бывает маловязким и высоковязким с большим содержанием

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 220301.12.00.00ПЗ

смолистых веществ и парафина. Для поддержания вязкости мазута в пределах требований стандарта к тяжелому остатку подмешивают дистилляты. Мазут по степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности на ГОСТ12.1.007-76. Является резервным топливом.

Воздух

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов следующего состава, в % (по объему): азот N₂ - 78%, кислород О₂ - 21%, инертные газы (аргон, неон, гелий, углекислый газ и др.) – 1%. Вблизи крупных промышленных городов в воздухе могут находиться и другие примеси, в том числе и вредные.

Азот и кислород не имеют цвета, вкуса и запаха. Азот не горит и горение не поддерживает. Кислород легко вступает в реакцию и является основным окислителем, обеспечивающим горение всех видов топлива. Плотность воздуха при 0°С и 760 мм рт.ст. равна 1,26 кг/м³. С ростом температуры плотность воздуха уменьшается.

В воздухе содержатся также водяные пары, количество которых меняется в зависимости от атмосферных условий. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит окружающий воздух. Каждому значению температуры соответствует максимальное количество водяных паров, которое может содержаться в воздухе, и определенное парциальное давление (давление газа (пара) в смеси, которое он оказывал бы при данной температуре, если бы он один занимал объем смеси) этих паров.

Температура, при которой начинается конденсация избыточного количества водяных паров, называется температурой «точки росы», а воздух, в котором начинается конденсация, называется насыщенным. Содержащиеся в воздухе водяные пары являются сильно перегретыми. Конденсация водяных паров происходит на поверхностях труб или сосудов, температура которых значительно ниже температуры окружающего воздуха. По этой причине температура воды на входе в экономайзер и в водогрейный котёл не должна быть меньше 70°С, т.к., в противном случае, водяные пары, содержащиеся в продуктах сгорания (отходящих газах), будут конденсироваться на поверхностях труб, что приведет к их коррозии (низкотемпературная коррозия).

Температура «точки росы» для отходящих газов находится в пределах от 50 до 60°С. Для организации процесса горения к каждой грелке помимо топлива

должен поступать и воздух, предварительно очищенный от пыли и влаги. Воздух может использоваться для горения метана. Он берется из помещения котельной зимой и из окружающей среды летом. Подача воздуха к котлу осуществляется при помощи дутьевого вентилятора. Забор холодного воздуха производится в верхней части котельной. В зимний период воздух подогревается с помощью калориферов, установленных в коробах вентиляторов.

Вода

По химическому составу вода представляет собой соединение водорода – 11% и кислорода – 89%. Химическая формула воды – Н₂О. Очищенная от всех примесей, вода является жидкостью без цвета, запаха и вкуса.

Вода обладает хорошей теплопроводностью и относительно низкой стоимостью. Она имеет большую теплоёмкость. Так, в системах теплоснабжения расчетная температура воды на выходе из котельной может быть 150°С, а на входе 70°С. Следовательно, 1 кг воды «переносит» 80 ккал. Удельную теплоёмкость воды, с достаточной для практических расчетов точностью, принимают равной 1ккал/(кг*°С) или 4,2 кДж/(кг*К). Малая вязкость воды обеспечивает небольшие, по сравнению с другими жидкостями, расходы энергии на ее перемещение. Она является практически несжимаемой жидкостью. Наименьший объем вода занимает при 4°С. Плотность воды составляет 1000 кг/м³.

Вода характеризуется наличием растворенных примесей и способностью расширяться при нагревании и замерзании.

Расширение воды при нагревании учитывают в системах трубопроводов установкой специальных устройств – мембранных расширительных баков закрытого типа.

Температура замерзания воды - 0°С. Замерзание воды в системах водоснабжения отопления при несоблюдении правил эксплуатации этих систем может явиться причиной разрыва труб и нагревательных приборов.

В зависимости от участка трубопроводов котельной, по которому проходит вода, она имеет разные параметры (температуру и давление), химический состав и название.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 220301.12.00.00ПЗ

Исходная вода – от источника городской воды (водопровод, река, озеро и др.).

Питательная вода – вода, прошедшая через систему водоподготовки и предназначенная для подачи в паровой котёл.

Водоподготовка включает в себя очистку воды от механических примесей, взвешенных частиц (песка, глины, остатков растений и др.) в резервуарах – отстойниках фильтрах, а также с помощью коагуляции. Кроме того, она предусматривает умягчение воды и деаэрацию (дегазацию). Для умягчения воды с целью предотвращения образования накипи используются ионитные натрий – катионитовые фильтры ХВО, а для удаления из воды коррозионно – активных газов (кислород, углекислый газ) применяется термическая деаэрация воды в специальных установках – деаэраторах.

Котловая вода – вода, циркулирующая по контурам котла и предназначенная для получения пара или горячей воды.

Продувочная вода – вода, удаляемая при продувке котла с целью поддержания заданного солесодержания котловой воды (содержит шлам и растворы солей). Продувкой называется отвод из котла части котловой воды и замена ее питательной.

Подпиточная вода – вода, используемая для восполнения потерь в теплосети.

Сетевая вода – вода, циркулирующая в теплосети.

Конденсат – вода, полученная в результате охлаждения пара в теплообменниках.

Основные показатели качества воды для котельных и тепловых сетей: прозрачность, жёсткость, окисляемость, щёлочность, сухой остаток, концентрация водородных ионов (рН), содержание кислорода и диоксида углерода.

Качество используемой в котельной воды должно обеспечивать работу котлов и тепловых сетей без отложений накипи и шлама, без коррозионных повреждений и получение пара и горячей воды с содержанием в них вредных примесей, не превышающих допустимых норм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

220301.12.00.00.ТО