Дипломная работа: Разработка автоматической системы управления водогрейным котлом КВГМ-100
Вакуумный деаэратор ДВ-100 (см. рис. 4) иначе термический деаэратор работают под давлением ниже атмосферного, что составляет –0,8 кгс/см2 .
Термическая деаэрация воды основана на использовании закона Генри (закон о растворимости газов в жидкости). Согласно этому закону концентрация какого-либо газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально зависит от концентрации газа в парогазовой смеси над жидкостью. Таким образом, если концентрация газа в парогазовой смеси падает до нуля, то и растворимость его в жидкости также снижается до нуля.
Концентрация газа в смеси определяется его парциальным давлением, т.е. давлением, которое он имел бы, если бы один занимал весь рассматриваемый объем. В итоге можно выразить закон Генри так: растворимость газа в воде прямо пропорциональна его парциальному давлению над водой.
Кипение жидкости происходит при такой температуре, при которой давление паров жидкости по величине равно полному давлению над кипящей водой, и тогда парциальные давления газов в парогазовой смеси над кипящей водой практически близки к нулю, т.е. согласно закону Генри, растворимость газов в кипящей воде равна нулю.
Нулевая растворимость газов может быть достигнута при любой температуре кипения, а значит и при температуре кипения ниже 1000 С. Таким образом, деаэрацию воды можно осуществить при давлении ниже атмосферного, т.е. в вакууме.
В вакуумном деаэраторе 90-95 % кислорода выделяются из воды в виде пузырьков, остальная часть – путем диффузии.
Большая часть пара, около 70-90 %, поступающего в вакуумный деаэратор, расходуется на нагрев воды и конденсируется. Конденсат смешивается с основным поток воды, остальная часть пара проходит через всю колонку. Этот пар вентилирует колонку и сдувает с поверхности воды выделяющиеся газы. Парогазовая смесь отсасывается из деаэратора вакуумными насосами. Деаэратор представляет собой цилиндр, расположенный вертикально, в котором имеются две ступени дегазации: струйная и барботажная.
Химочищенная вода по трубе поступает в колонку деаэратора на дырчатую тарелку. Затем вода через отверстия стекает на перепускную тарелку, откуда через отверстие в виде сегмента поступает на барботажный лист. Греющий пар подается под барботажный лист, образуя паровую подушку, и, проходя через щели листа и слой воды, подвергает воду обработке. Пар, прошедший барботажный лист, движется в верхнюю часть колонки, пересекая струйный поток между тарелками нагревает и деаэрирует воду. При этом некоторая часть его конденсируется и только после прохождения охладителя выпара вся остальная часть полностью конденсируется. Конденсат из охладителя выпара сливается самотеком в колонку деаэратора. Выделившиеся газы удаляются через трубу. Деаэрированная вода отводится из колонки через трубу.
Рис.4 Схема деаэратора
Вакуумные водокольцевые насосы предназначены для создания вакуума в закрытых аппаратах. Для работы насосов не требуется очистка поступающего в них воздуха и газа, а также допускается попадание в насос жидкостей с засасываемым воздухом.
Вверху внутренняя поверхность водяного кольца касается ступицы колеса и препятствует проникновению воздуха с нагнетательной стороны на всасывающую сторону.
На первом полуобороте рабочего колеса внутренняя поверхность водяного кольца постепенно удаляется от ступицы. Образующийся между лопатками насоса свободный объем заполняется воздухом из всасывающего патрубка через всасывающее окно в торцевой крышке корпуса насоса.
На протяжении второго полуоборота колеса внутренняя поверхность приближается к ступице. Воздух, находящийся между лопатками, сжимается и вытесняется в нагнетательный патрубок через специальное окно в корпусе насоса.
В водокольцевых насосах перемещение воздуха из всасывающего патрубка в нагнетательный совершается непрерывно.
Так как газ, выходящий из нагнетательного патрубка, выбрасывает и воду, причем в том же количестве, которое поступило в насос из водопровода, то для отделения воды от газа и сбора ее предусмотрен водоотделитель. Водоотделитель представляет собой небольшой бак, в верхней части которого предусмотрено отверстие для отвода воздуха наружу, в нижней же части приварена сливная труба для воды.
1.1.3.3 Работа котла КВГМ-100
Деаэрированная вода при температуре 7000 С подается в водогрейный котел КВГМ-100, где нагревается до 1500 С и поступает в теплосеть ОЭМК.
Устройство котла
Газомазутный котел теплопроизводительностью 100Гкал/ч выполнен по П-образной схеме (см. рис. 5) и может быть использован как в отопительном режиме (70-1500 С), так и в пиковом (100-1500 С).
Рис.5 Схема котла КВГМ-100
Топочная камера котла и задняя стена конвективной шахты закрыты экранами (см. рис. 6) из труб диаметром 60x3 мм с шагом 64 мм. Конвективная поверхность нагрева котлов состоит из трех пакетов. Каждый пакет набирается из U-образных ширм, выполненных из труб диаметром 28x3 мм. Ширмы в пакетах расположены параллельно фронту котла и расставлены таким образом, что их трубы образуют шахматный пучок. Боковые стены конвективной шахты закрыты трубами диаметром 83х3,5 мм с шагом 128 мм, служащими одновременно стояками ширм. Стояки сдвинуты относительно друг друга на 64 мм, что обеспечивает возможность размещения ширм в плане шахты в виде гребенок с шагами шахматного конвективного пучка. Все трубы, образующие экранные поверхности котла, вварены непосредственно в коллекторы диаметром 273х11 мм.
Рис. 6 Схема движения воды и расположения экранных труб котла КВГМ-100
Для удаления воздуха из трубной системы при заполнении котла водой на верхних коллекторах установлены воздушники. Взрывные предохранительные клапаны установлены на потолке топочной камеры.
Для удаления наружных отложений с труб конвективных поверхностей нагрева котел оборудован дробеочистительной установкой.
Котел выполнен бескаркасным. Нижние коллекторы фронтового, промежуточного и заднего экранов, а также боковых стен конвективной шахты опираются на портал. Опора, расположенная в середине нижнего коллектора промежуточного экрана, является неподвижной. Нагрузка от боковых экранов топочной камеры передается на портал через переднюю и заднюю стенки котла и частично через специальную ферму, установленную на портале. Помосты котла крепятся к стойкам, опирающимся на кронштейны портала.
На фронтовой стенки котла устанавливаются три газомазутные горелки с ротационными форсунками.
Функционирование котла КВГМ-100.