Обескислороживание воды при помощи сталестружечных фильтров

Преимущество сталестружечных фильтров перед вакуум-деаэрацией состоит в том, что у первых нет разрыва струи водопроводной воды (вследствие чего полностью используется давление водопровода). Сталестружечные фильтры отличаются большой компактностью и простотой обслуживания. Принцип действия сталестружечных фильтров состоит в том, что деаэрируемая вода пропускается через резервуар, наполненный стальной стружкой, которая, окисляясь, поглощает из воды значительную часть растворенного в ней кислорода, а затем пропускается через второй фильтр, заполненный кварцевым песком или мраморной крошкой. Назначение второго фильтра - отфильтровать обескислороженную воду. Схема установки сталестружечных фильтров приведена на рис.3.46 [1].

Рис. 3.46. Схема установки сталестружечных фильтров:

1 – стружечный фильтр; 2 – механический фильтр

Фильтры устанавливают на трубопроводах горячей воды при температуре ее не менее 55-60 °С.

Количество и основные размеры фильтров определяют исходя из расхода воды и продолжительности ее контакта со стружкой. Эта продолжительность составляет 0,5 ч.

Чтобы уменьшить диаметр фильтра, можно устанавливать вместо одного два последовательно включенных сталестружечных фильтра. При принятом времени контакта воды со стружкой и высоте фильтра 2-2,5 м скорость движения воды будет 4-5 м/ч, а при последовательном включении двух фильтров при той же высоте - 8-10 м/ч.

Химическая деаэрация

Химические методы удаления из воды растворенных газов заключаются в связывании их в новые химические соединения.

Дегазация воды химическимспособом осуществляется путем введения в нагретую (до 80 °С) питатель­ную воду раствора сульфита натрия - Na₂SO₃. Этот способ по сравнению с термической дегазацией более дорогой и поэтому не получил широкого распространения.

Вспомогательное оборудование автономных котельных

Горелки

Горелочные устройства должны обеспечивать оптимальные условия для правильного смешения топлива с воздухом, горения смеси и передачи теплоты от факела к тепловоспринимающим поверхностям нагрева. К ним предъявляются следующие основные требования:

- длина горящего факела не должна превышать значения, определяемого размерами топочной камеры;

- значения коэффициента избытка воздуха должны выбираться такими, чтобы обеспечивалась минимальная потеря теплоты от химической неполноты сгорания, и при этом содержание токсичных и коррозионно-активных соединений в топочных газах не превышало предельно допустимых значений;

- температурные и скоростные поля в различных сечениях топки должны быть максимально выровнены с тем, чтобы не было локальных перегревов экранных поверхностей нагрева, вызываемых постоянным омыванием факелом отдельных экранных труб котла или чрезмерным приближением факела к экрану.

На жаротрубных котлах российского, а тем более западного производства (работающих «под наддувом»), в основном используются дутьевые горелки ведущих европейских производителей: «Вайсхаупт» (WEISHAUPT), «Зааке» (ZAAKE), «Гирш» (GIRSH) – Германия; «Элко» (ELKO) – Швейцария; «Чиб-Унигаз» (CHIB-UNIGAZ) (Ломбарджини) – Италия; «Ойлон» (OILON) – Финляндия [17].

На водотрубных котлах используются российские горелки типа «ГБЛ» - Старорусприбор, «ГГБ» - Гомельский завод газовой аппаратуры, «ГМГ» и «ГМП» - Мытищинский завод. В настоящее время западные компании «Вайсхаупт», «Зааке», «Ойлон», заинтересованные в российском рынке, наладили выпуск своих модифицированных горелок, подходящих под российские водотрубные котлы.

Типы горелок условно можно разделить по следующим основным признакам.

По типу сжигаемого топлива:

· газовые горелки, которые, в свою очередь, делятся на «надувные – с принудительной подачей воздуха»; длиннофакельные или короткофакельные; на инжекционные и подовые горелки;

· комбинированные горелки (сжигание природного газа или легкого моторного топлива);

· жидкотопливные горелки (сжигание мазута или солярки);

· двухгазовые горелки (сжигание природного газа и СУГ).

По способу регулирования мощности (подачи топлива):

· одно-, двухступенчатое регулирование;

· модулирующие (многоступенчатое) плавное регулирова- ние.

По характеру выбросов вредных веществ (в первую очередь СО и NO_x):

· стандартный размер выбросов (СО 100-120 мг/м³ и NO_x 120-200 мг/м³);

· с пониженным содержанием выбросов вредных веществ (СО 60-80 мг/м³ и NO_x 80-120 мг/м³).

Технические характеристики и данные фирм-производителей указаны в табл. 3.24 [17].

При выборе горелочных устройств необходимо учитывать следующее:

- тип сжигаемого топлива. Как уже отмечалось выше, горелки могут быть «чисто газовые», «чисто жидкотопливные» и «комбинированные»;

- геометрию топочной камеры, от которой зависит длина и диаметр факела горелки;

- разрешенное давление газового топлива для данного типа котельной.

Необходимо помнить, что:

1) для крышных котельных или пристраиваемых (встраиваемых) в жилые зда­ния разрешенное давление газа - до 0,005 МПа (50 мбар). (см. СНиП 11-35-76 с изм., и СНиП 42-101-2002);

2) для таких же котельных, но предназначенных для обеспечения админис­тративных зданий, разрешенное давление газа - до 0,3 МПа (3000 мбар) (см. СНиП 11-35-76 с изм., и СНиП 42-101 -2002).

При определении максимально разрешенного давления на вводе в ко­тельную необходимо помнить, что в случае установки редуцирования газа перед котельной предохранительный запорный клапан (ПЗК) и сбросной клапан (ПСК) имеют определенные пределы настройки. ПЗК ± 10 %, ПСК +15 %. Из этого следует, что для жилого дома максимальное давление после устройства редуцирования на вводе в котельную должно быть выше 500 х 0,85 = 425 мм вод. ст.;

- тип котла. Каждая фирма-изготовитель котлов рекомендует опреде­ленный тип и производителя горелочных устройств.

Таблица 3.24

Технические характеристики горелочных устройств

Для жаротрубных котлов подбор горелок, независимо от фирм-производителей, почти не отличается и сводится к следующему:

1) мощность горелки должна быть выше мощности котла на величину, равную КПД котла с учетом коэффициента (f), зависящего от высоты установ­ки котельной над уровнем моря (Q_{горелки}=Q_котла /(КПД х f), это объясняется снижением содержания кислорода в воздухе. Допускается принимать для ко­тельных, располагаемых на высоте до 500 м от уровня моря, коэффициент f = 1. Для остальных отметок значение f условно можно принять равным 0,89 - от 500 до 1000 м, и 0,79-0,72 - от 1000 до 1500 м);

2) по полям характеристик горелок подбирают наиболее подходящую горелку по мощностному ряду с условием обеспечения как минимально допустимой, так и расчетной теплопроизводитель-

ности котла. Рабочая точка должна находиться впоследней трети рабочего поля горелки. При этом определяют минимальное и максимальное допустимое давление топлива перед горелкой. При определе­нии допустимого давления учитывают аэродинамическое сопротивление котла и дымоотводящего тракта. При установке шумопоглащающих кожухов на горел­ку необходимо прибавлять дополнительное сопротивление, около 2 мбар.

Необходимо помнить, что теплотехнические характеристики котла и го­релки должны совпадать. Желательно запросить у поставщиков/изгото­вителей горелок и котлов протокол о возможной совместимости работы оборудования [17].

Рассмотрим пример подбора горелки немецкой фирмы «Weishaupt» [17].

Пример.Имеется крышная котельная для жилого дома с трехходовыми газовыми котлами «Viessmann». Максимальная мощность котла 975 кВт. Минимальная нагрузка 360 кВт. Котельная располагается в г. Новгороде. Установлена на отметке +26,40. Топливо - природный газ. Давление газа на вводе в котельную 42,5 мбар. По­теря давления газового тракта до последней по ходу газа горелки 15 мбар.

Подбор.Для подбора горелки нам необходима дополнительно следующая информация:

- КПД котла - по данным завода-изготовителя КПД котла = 94 %;

- сопротивление топочной камеры - по данным завода-изготовителя = 5,5 мбар;

- шумопоглащающий кожух устанавливается =2,0 мбар.

Определяем минимальную и максимальную теоретически необходимую мощность горелки с учетом КПД котельной:

1) 360 : 0,94 = 382 кВт;

2) 975 : 0,94 =1037 кВт.

Определяем теоретическое сопротивление в камере котла с учетом шумопоглащающего кожуха:

3)5,5 + 2,0 = 7,5 мбар.

По максимальной теоретически необходимой мощности горелки и значению теоретического сопротивления с помощью графика рабочих полей горелок выбранной фирмы-производителя (в данном примере выбираем горелку фирмы «Weishaupt») определяем рабочую точку (точка А). Эта точка должна попасть в последнюю треть зоны рабочего поля горелки. Для данного примера указанному условию удовлетворяет горелка типа G7/1-D (см. ниже).

Существующее в котельной давление газа перед горелкой с учетом потерь давления в газовом тракте будет 42,5 -15 = 27,5 мбар.

По табл.3.25 мощности выбранной горелки (дается фирмой производителем) определяем допустимое минимальное давле­ние перед горелкой и диаметр подводящего газопровода. Таблица составлена для газа с теплотворной способностью 37,26 МДж/м³. Поэтому для газа с другой теплотворной способностью необходимо величины, взятые из таблицы, умножить на поправочный коэффициент.

Тип горелки G7/1-D

Тип пламенной головы

G7/1a-213-110

Мощность, кВт, природный газ

300-1750

Мощность, кВт, сжиженный газ

300-1750

Пересчитываем теплотворную способность нашего топлива в МДж/м³ (на­пример, 8500 x 4187/ 1000000 = 35,6 МДж/м³).

Поправоч­ный увеличивающий коэффициент будет равен 37,26/35,6 = 1,05.

Для определения минимально допустимого давления газа перед горелкой необходимо к полученному по таблице минимальному давлению газа прибавить сопротивление камеры сгорания в мбар. Следует учесть, что полученное значение не должно превышать давление газа перед горелкой.

Таблица 3.25

Допустимое минимальное давление перед горелкой

В нашем примере подходит горелка G7/1-D исполнением LN с диаметром газопровода на вводе в горелку 89 х 3,5 мм .

Минимально допустимое давление газа перед горелкой 13 х 1,05 + 7,5 = 21,15 мбар.

Данный принцип подбора справедлив для всех надувных горелок как россий­ских, так и западных производителей.

При определении минимально допустимого давления газа перед горел­кой необходимо учитывать сопротивление газового тракта от точки вво­да газа в котельную до последней по ходу газа горелки.