Орлов М.Е., Шарапов В.И. Расчет и проектирование вакуумной деаэрационной установки: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы

Подождите немного. Документ загружается.

8. ПРИМЕНЕНИЕ ВАКУУМНЫХ ДЕАЭРАТОРОВ

НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Вакуумные деаэраторы как вертикального, так и горизонтального

типов применяются на различных теплоэнергетических предприятиях: на

тепловых электростанциях, в водогрейных и промышленно-отопительных

котельных, в центральных тепловых пунктах. На ТЭС и в крупных

котельных применяются, как правило, деаэраторы горизонтального типа,

а в небольших котельных и центральных тепловых пунктах –

вертикального типа.

Расчет вакуумного деаэратора

является приближенным, поскольку

в нем используется ряд допущений и эмпирических зависимостей. В

связи с этим при выборе типа, единичной производительности и

количества вакуумных деаэраторов для предприятий теплоэнергетики

необходимо предусматривать достаточный запас деаэрационной

установки по производительности. Это позволит обеспечить работу

деаэраторов в более широком диапазоне технологических режимов, с

более высоким качеством

подпиточной воды и при меньших

температурах участвующих в деаэрации теплоносителей.

Отраслевыми рекомендациями по выбору схем

теплоэнергетических установок с вакуумными деаэраторами [6]

установлен минимальный запас по производительности: для установок с

деаэраторами вертикального типа 50%, а горизонтального типа 30%.

Рекомендуемый запас по производительности для этих аппаратов

составляет соответственно 100 и 50%.

Следует отметить, что применение вакуумных деаэраторов на

ТЭЦ

и в районных котельных имеет существенные различия. Их

применение на ТЭЦ обусловлено прежде всего стремлением получить

выигрыш в термодинамической эффективности процесса в

теплофикационных установках, т.к. температурный режим вакуумной

деаэрации существенно влияет на параметры пара отборов турбин,

используемого для подогрева теплоносителей перед деаэраторами, а

значит, и на экономичность ТЭЦ [7].

Применение вакуумных деаэраторов в водогрейных котельных

связано в основном с возможностью работы этих аппаратов без

источников пара. В качестве греющего агента для деаэрации

используется

перегретая относительно давления в деаэраторах сетевая

вода. Температурные режимы вакуумной деаэрации в малой степени

сказываются на тепловой экономичности таких котельных, в отличие от

ТЭЦ. Поэтому, как правило, в стоящих отдельно от ТЭЦ водогрейных

котельных для повышения качества деаэрации теплоносители перед

подачей в вакуумные деаэраторы должны подогреваться до максимально

возможной по

условиям эксплуатации температуры [8].

В центральных тепловых пунктах вакуумный деаэратор

предназначен для обработки воды, поступающей в систему горячего

водоснабжения. Традиционная схема включения вакуумного деаэратора

на ЦТП показана в [9].

Подробному исследованию вопросов применения вакуумных

деаэраторов для подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения и

питательной воды паровых котлов посвящены монографии [10, 11].

Технологии вакуумной деаэрации и тепловые

схемы теплоисточников,

где они применяются, приведены также в [2, 4, 7–12].

Приложение А

Варианты заданий на расчетно-графическую работу

Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Теплоисточник*

ПК ВК ТЭС ТЭС ЦТП ПК ВК ТЭС ЦТП ТЭС

Назначение деаэратора**

ПВТ ПВТ ПВТ ДПВ ГВС ДПВ ПВТ ПВТ ГВС ДПВ

Греющий агент (среда)

вода вода пар пар вода пар вода вода вода вода

Номинальное абсолютное

давление в деаэраторе р

кгс/см

0,22 0,23 0,24 0,25 0,21 0,23 0,25 0,22 0,24 0,21

Номинальная

производительность G

пр

, т/ч

100 150 300 300 50 100 75 300 25 150

Температура деаэрированной

воды t

дв

, °С

61 62 63 64 60 65 64 60 62 61

Содержание О

в исходной

воде

, мг/кг

6,0 7,0 5,0 4,0 8,0 6,0 7,0 5,0 4,0 8,0

То же, в деаэрированной

воде

дв

С , мг/кг

0,05 0,05 0,05 0,03 0,05 0,03 0,05 0,05 0,05 0,02

Содержание свободного СО

в исходной воде

СО

, мг/кг

20,0 20,0 18,0 20,0 20,0 20,0 19,0 20,0 20,0 18,0

То же, в деаэрированной

воде

СО

дв

С , мг/кг

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Расход исходной воды G

ив

т/ч

80 105 190 185 35 85 55 210 17 110

Температура воды перед

деаэратором t

ив

, °С

36 37 38 39 25 34 27 30 23 35

Температура греющей среды

, °С

73 75 100 110 70 105 83 85 69 80

* ПК – промышленно-отопительная котельная; ВК – водогрейная котельная;

ТЭС – тепловая электрическая станция; ЦТП – центральный тепловой пункт.

** ПВТ – деаэрация подпиточной воды теплосети; ДПВ – деаэрация добавочной

питательной воды паровых котлов; ГВС – деаэрация воды, поступающей на

горячее водоснабжение.

Продолжение прил. А

Варианты заданий на расчетно-графическую работу

Номер варианта 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Теплоисточник*

ПК ВК ТЭС ТЭС ЦТП ПК ЦТП ВК ТЭС ВК

Назначение деаэратора**

ПВТ ПВТ ПВТ ДПВ ГВС ПВТ ГВС ПВТ ДПВ ПВТ

Греющий агент (среда)

вода вода пар вода вода пар вода вода пар вода

Номинальное абсолютное

давление в деаэраторе р

кгс/см

0,23 0,25 0,27 0,29 0,26 0,24 0,22 0,20 0,28 0,21

Номинальная

производительность G

пр

, т/ч

100 50 300 150 25 75 15 25 300 150

Температура деаэрированной

воды t

дв

, °С

61 62 63 64 60 65 60 63 64 62

Содержание О

в исходной

воде

, мг/кг

5,0 4,0 8,0 6,0 7,0 5,0 8,0 4,0 7,0 6,0

То же, в деаэрированной

воде

дв

С , мг/кг

0,05 0,05 0,05 0,02 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,05

Содержание свободного СО

в исходной воде

СО

, мг/кг

19,0 19,0 19,0 18,0 20,0 19,0 20,0 20,0 19,0 19,0

То же, в деаэрированной

воде

СО

дв

С , мг/кг

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Расход исходной воды G

ив

т/ч

75 30 230 120 18 60 8 15 220 110

Температура воды перед

деаэратором t

ив

, °С

36 37 38 39 25 31 45 40 35 42

Температура греющей среды

, °С

73 75 110 85 70 100 80 70 115 90

* ПК – промышленно-отопительная котельная; ВК – водогрейная котельная;

ТЭС – тепловая электрическая станция; ЦТП – центральный тепловой пункт.

** ПВТ – деаэрация подпиточной воды теплосети; ДПВ – деаэрация добавочной

питательной воды паровых котлов; ГВС – деаэрация воды, поступающей на

горячее водоснабжение.

Окончание прил. А

Варианты заданий на расчетно-графическую работу

Номер варианта 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Теплоисточник*

ЦТП ПК ВК ВК ПК ПК ТЭС ВК ЦТП ТЭС

Назначение деаэратора**

ГВС ДПВ ПВТ ПВТ ПВТ ПВТ ДПВ ПВТ ГВС ПВТ

Греющий агент (среда)

вода вода вода вода вода пар вода вода вода пар

Номинальное абсолютное

давление в деаэраторе р

кгс/см

0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,29 0,27 0,25 0,21 0,23

Номинальная

производительность G

пр

, т/ч

25 50 100 150 25 75 150 300 50 300

Температура деаэрированной

воды t

дв

, °С

60 63 65 66 67 68 60 62 61 64

Содержание О

в исходной

воде

, мг/кг

6,0 7,0 4,0 8,0 5,0 4,0 5,0 8,0 6,0 7,0

То же, в деаэрированной

воде

дв

С , мг/кг

0,05 0,03 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,05 0,05 0,05

Содержание свободного СО

в исходной воде

СО

, мг/кг

20,0 20,0 17,0 20,0 20,0 19,0 18,0 20,0 20,0 18,0

То же, в деаэрированной

воде

СО

дв

С , мг/кг

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Расход исходной воды G

ив

т/ч

15 30 60 100 18 50 85 170 27 160

Температура воды перед

деаэратором t

ив

, °С

43 44 45 41 42 36 37 40 39 34

Температура греющей среды

, °С

83 85 80 85 67 100 82 71 65 110

* ПК – промышленно-отопительная котельная; ВК – водогрейная котельная;

ТЭС – тепловая электрическая станция; ЦТП – центральный тепловой пункт.

** ПВТ – деаэрация подпиточной воды теплосети; ДПВ – деаэрация добавочной

питательной воды паровых котлов; ГВС – деаэрация воды, поступающей на

горячее водоснабжение.

Приложение Б

Основные технические характеристики струйно-барботажных вакуумных деаэраторов вертикального

типа конструкции ЦКТИ

Обозначение деаэраторов

Наименование показателей

ДВ-5 ДВ-15 ДВ-25 ДВ-50 ДВ-75 ДВ-100 ДВ-150 ДВ-200

ДВ-300

Номинальная

производительность, т/ч

5 15 25 50 75 100 150 200 300

Рабочее абсолютное давление,

МПа

0,0075 – 0,05

Температура деаэрированной

воды, °С

40 – 80

Высота колонки, мм

2400 2400 2500 2600 2600 2600 2670 2670 2730

Диаметр и толщина стенки, мм

616×8 716×8 816×8 1016×8 1016×8 1216×8 1420×10 1620×10 2020×10

Температура греющего

теплоносителя, °С

70 – 180

Масса колонки, кг 475 534 680 1094 1094 1375 1910 2275 2990

Масса колонки, заполненной

водой, кг

1115 1424 1780 3050 3050 4200 4770 6675 11150

Пробное абсолютное

гидравлическое давление, МПа

0,3

Допускаемое повышение

абсолютного давления при

работе защитного устройства,

МПа

0,17

Поверхность охладителя

выпара, м

2 8 16

Приложение В

Геометрические характеристики струйно-барботажных вакуумных деаэраторов конструкции ЦКТИ – ЧМЗ

Производительность вакуумных деаэраторов, т/ч Наименование

Обозна-

чение

5 15 25 50 75 100 150 200 300

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Общая высота колонки, мм

2400 2400 2500 2600 2600 2600 2670 2670 2730

Диаметр корпуса деаэратора, мм 2R

616×8 716×8 816×8 1016×8 1016×8 1216×8 1420×10 1620×10 2020×10

Диаметр верхней тарелки, мм D

520 600 700 900 900 1100 1300 1500 1900

Число отверстий на верхней

тарелке (диаметром 6 мм), шт.

n 87 234 378 710 924 1210 1710 2560 3750

Диаметр горловины для

прохода пара, мм

2r 280 320 420 600 600 700 850 1000 1200

Центральный угол выреза в

перепускной тарелке, град

10 15 20 27 30 27 27 27 27

Ширина порога на барботаж-

ном листе, мм

a 284 320 375 480 460 560 630 755 940

Диаметр водоподводящей

трубы, мм

под

57×3,5 76×3,5 89×4,5 108×4,5 133×4,5 159×6 219×8 219×8 273×8

Диаметр отводящей трубы, мм d

отв

76×3,5 89×4,5 108×4,5 133×4,5 159×4,5 219×8 273×8 325×8 325×8

Диаметр трубы отсоса смеси,

мм

см

133×4,5 159×6 159×6 325×8 325×8 325×8 377×9 377×9 426×9

Размер отверстий в

перепускных трубах вверху, мм

30×140 40×140 40×170 60×140 100×140 140×140 200×160 160×200 250×200

Размер отверстий в

перепускных трубах внизу, мм

40×70 50×70 50×70 90×170 100×170 140×170 190×240 240×200 300×250

Диаметр трубы для подвода

пара, мм

пар

89×4,5 133×4,5 159×6 219×8 219×8 219×8 273×8 325×10 377×9

Окончание прил. В

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Число отверстий во внутрен-

нем секторе верхней тарелки,

шт.

вн

30 66 114 240 308 415 570 750 1310

Число отверстий на барботаж-

ном листе (диаметром 6 мм),

шт.

130 406 486 980 1550 1780 2300 2760 4390

Граница отверстий во внутрен-

нем секторе верхней тарелки, мм

420 450 500 570 650 670 820 900 1260

Площадь отверстий на барбо-

тажном листе, м

отв

0,0037 0,0113 0,0137 0,0277 0,0437 0,0500 0,0649 0,0779 0,1240

Разность квадратов радиусов

для перепускной тарелки, м

–r

0,070 0,097 0,116 0,160 0,160 0,234 0,305 0,385 0,634

Площадь между верхней

тарелкой и корпусом, м

0,070 0,102 0,108 0,149 0,149 0,180 0,215 0,247 0,300

Разность квадратов диаметров

в горловине перепускной

тарелки для прохода пара, м

–d

0,0686 0,0890 0,1690 0,3480 0,3420 0,4650 0,6730 0,9520 1,3650

Общая площадь сечения пере-

пускных труб, м

пер

0,0059 0,0103 0,0103 0,0230 0,0363 0,0490 0,0970 0,0970 0,1550

Фактическая площадь барбо-

тажного листа, м

бар

0,240 0,330 0,424 0,652 0,652 0,914 1,193 1,623 2,538

Диаметр коллектора для под-

вода воды, мм

хов

57×3,5 57×3,5 76×5 76×5 89×4,5 108×4,5 108×4,5 133×4,5 133×4,5

Диаметр трубы для подвода

конденсата, мм

кон

57×3,5 57×3,5 76×5 76×5 89×4,5 108×4,5 133×4,5 159×6 159×6

Приложение Г

Основные технические характеристики струйно-барботажных

вакуумных деаэраторов горизонтального типа конструкции

ЦКТИ – СЗЭМ

Показатель ДВ-400 ДВ-800 ДВ-1200

Номинальная производительность, т/ч

400 800 1200

Рабочее абсолютное давление, кгс/см

0,075 – 0,5

Температура деаэрированной воды, °С

40 – 80

Диаметр и толщина стенки, мм

3 032 516

Длина, мм

1192 3968 5950

Температура греющего

теплоносителя,°С

70 –180

Масса колонки, кг

6900 11 700 16 700

Масса колонки, заполненной водой, кг

21 000 40 000 60 000

Пробное абсолютное гидравлическое

давление, кгс/см

3 3 3

Допускаемое повышение абсолютного

давления при работе защитного

устройства, кгс/см

1,7 1,7 1,7

Число 3-ступенчатых пароструйных

эжекторов типа ЭП-3-25/75 ХТЗ в

комплекте, шт.

1 1 2

Приложение Д

Пример расчета струйно-барботажного вакуумного деаэратора

вертикального типа

Задание: Необходимо спроектировать вакуумный деаэратор по

следующим исходным данным:

- номинальное абсолютное давление в деаэраторе р

= 0,03 МПа;

- номинальная производительность G

пр

= 200 т/ч;

- температура деаэрированной воды t

д.в

= 68,7 °С; содержание кислорода

в деаэрируемой воде

С = 6,0 мг/кг;

- содержание кислорода в деаэрированной воде

вд

С = 0,03 мг/кг;

- содержание диоксида углерода в деаэрируемой воде

СО

С = 20,0 мг/кг;

- содержание диоксида углерода в деаэрированной воде

СО

вд

–

отсутствие;

- расход химически умягченной воды G

и.в

= 191,1 т/ч; температура

химически умягченной воды t

и.в

= 44 °С;

- температура греющего пара t

= 68,7 °С.

Таблица Д1

Результаты расчетов вакуумного деаэратора

Результат для

нагрузки деаэратора

Наименование

показателей

Расчетная формула или способ

определения

30 % 100 % 120 %

1 2 3 4 5

1. Тепловой баланс

Количество химически

умягченной воды G

и.в

, т/ч

По техническому заданию 57,1 191,1 229,4

Энтальпия химически

умягченной воды i

и.в

ккал/кг

По термодинамическим

таблицам [4]

44,0 44,0 44,0

Теплота, подведенная с

химически умягченной

водой Q

и.в

, Гкал/ч

вививи

iGQ

...

2,51 8,40 10,10

Количество выпара G

вып

, т/ч 5 кг на 1 т деаэрированной

воды

0,3 1,0 1,2

Энтальпия выпара i

вып

ккал/кг

По термодинамическим

таблицам [4]

626,8 626,8 626,8

Отведено теплоты с

выпаром Q

вып

, Гкал/ч

выпвыпвып

iGQ =

0,19 0,63 0,75

Количество деаэрирован-

ной воды (производитель-

ность) G

пр

, т/ч

По техническому заданию 60 200 240

Энтальпия деаэрированной По термодинамическим 68,66 68,66 68,66