5. Подбор основного и вспомогательного оборудования котельной

5.1. Выбор количества и мощности котельных агрегатов

Количество котельных агрегатов определяется делением расчетных нагрузок на паро- или теплопроизводительность того или иного котельного агрегата. При выборе паро- или теплопроизводительности котельных агрегатов нужно стремится к укрупнению рекомендуется учитывать следующее:

1. Котельных агрегатов не должно быть меньше двух и больше четырех-шести (последнее количество относится к чугунным котлам).

2. Рекомендуется устанавливать однотипные котельные агрегаты с одинаковой производительностью.

3. Для котельных, обеспечивающих нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при выборе единичной производительности и количества котельных агрегатов необходимо учитывать работу в аварийном режиме, которая регламентируется требованиями п. 5.5 СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2003 (см. приложение 4).

4. В производственно-отопительных и производственных котельных резервные котлы устанавливают только в тех случаях, когда по условиям технологии производства перерывов в подаче энергоносителя допускать нельзя.

5. Изменение загрузки котельных агрегатов для отдельных режимов не должно, по возможности, выходить за пределы номинальной более чем на 25%.

6. Производительность котельных агрегатов отопительных котельных следует проверять на работу в летний период. Минимальная нагрузка на котельную в неотопительный период не должна быть меньше минимальной допустимой единичной тепловой мощности одного котельного агрегата. Если данные о минимальной допустимой единичной тепловой мощности одного котельного агрегата отсутствуют, то минимальную производительность котла в долях от номинальной можно принимать: для угольных котлов со слоевыми топками – 0,7; для угольных котлов с камерными топками – 0,4; для газовых и мазутный – 0,3.

7. При малоколеблющейся тепловой нагрузке предпочтение следует отдавать котельным агрегатам с большей единичной производительностью.

8. Для автономных котельных (пристроенных, встроенных или крышных) следует учитывать требования п. 5.5 СП 41-104-2000 «Автономные источники теплоснабжения» (см. приложение 4).

5.2. Водоподготовка теплогенерирующих установок малой и средней мощности

5.2.1. Расчет фильтров Na-катионирования

1. Исходные данные для расчета:

- расход обрабатываемой воды;

- результаты анализа исходной воды;

- требования к качеству питательной воды.

2. Требования к качеству питательной воды:

изложены в СП 89.13330.2012 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76*.

3. Остаточная жесткость после ХВО:

- одноступенчатое Na-катионирование – 0,1 мг-экв/л;

- двухступенчатое Na-катионирование – 0,01 мг-экв/л;

4. Подбор диаметров фильтров по скорости фильтрования:

- нормальная (при работе всех фильтров):

- максимальная (один из фильтров на регенерации):

где Q_Na - производительность фильтров, м³/ч;

а – количество фильтров (не менее двух, кроме резервного, который в расчете не учитывается);

f_{Na –} площадь фильтрования стандартного фильтра, м²;

Таблица 5.1 - Площади фильтрования стандартных фильтров

Диаметр Фильтра, мм	700	1000	1500	2000	2600	3000	3400
fNa, мм	0,39	0,76	1,72	3,1	5,2	6,95	9,1

Нормальная скорость фильтрования не должна превышать значения, приведенные в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Нормальная скорость фильтрования

Жесткость воды, мг-экв/л	Нормальная скорость не более, м/ч
Меньше или равно 5	25
5 – 10	15
Более 10	10

Максимально допустимая скорость не должна превышать верхний предел нормальной на 10 м/ч. Для мягких вод скорость фильтрования является определяющей при выборе диаметра фильтра. Для жестких вод число регенераций может быть недопустимо большим (более трех в сутки), в этом случае выбор диаметра и числа работающих фильтров зависит от числа регенераций.

5. Число регенераций в сутки:

,

где Ж₀ – жесткость воды, поступающей на фильтры, мг-экв/л;

Н_сл – высота слоя катионита, м. Для фильтров 1 ступени Н_сл =2-2,5 м, для фильтров 2 ступени Н_сл=1,5 м;

рабочая обменная емкость катионита, г-экв/л:

,

где g_уд – удельный расход воды на отмывку фильтров (на 1 м³ катионита), м³/м³.

Таблица 5.3 - Удельные расходы на отмывку фильтров

Загрузка	Для первой ступени gуд, м^3/м^3	Для второй ступени gуд, м^3/м^3
Сульфоуголь	5	6
Катионит	6	8

α_Na – коэффициент эффективности регенерации

Таблица 5.4 - Коэффициент эффективности регенерации

Удельный расход соли на регенерацию gс, г/г-экв (см. табл. 11)	αNa
100	0,62
150	0,74
200	0,81
250	0,86
300	0,9

β_Na – коэффициент снижения обменной емкости катионита по Ca и Mg вследствие влияния ионов Na+, содержащихся в исходной воде.

Таблица 5.5 - Коэффициенты снижения обменной емкости

СNa/Ж0	0,01	0,05	0,1	0,5	1	5	10
βNa	0,93	0,88	0,83	0,7	0,65	0,54	0,5

Содержание ионов Na+ в исходной воде принимается по данным

анализа исходной воды (в расчете принять С_Na/Ж₀=0,05). Полная обменная емкость катионита E_пол определяется по таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Полная обменная емкость катионита

Катионит	Крупность зерен, мм	Eпол, г-экв/м^3
сульфоуголь	0,3-0,8	550
сульфоуголь	0,5-1,1	500
Катионит КУ-2	0,8-1,2	1700

6. Расход 100% соли на одну регенерацию:

, кг

g_c – удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв.

Таблица 5.7 - Удельный расход соли на регенерацию

Жесткость воды, мг-экв/л	Удельный расход соли на регенерацию, gс, г/г-экв
Меньше или равно 5	100-120
10	120-150
15	170-250
20	275-300

7. Расход технической соли в сутки:

р- содержание NaCl в технической соли, %

- соль каменная по ТУ -113-13-35-85 – 75 %,

- соль техническая очищенная «Уралкалий» по ТУ-113-13-10-77-98% - соль техническая отходы «Уралкалий» по ТУ-113-13-5-75-93,5%

8. Расход воды на регенерацию фильтров включает в себя:

- расход на взрыхляющую промывку :

- расход на приготовление регенерационного раствора

,

- расход на отмывку катионита от продуктов регенерации и избытка NaCl

Расход воды на одну регенерацию:

.

Если отмывочные воды используются на взрыхление, то:

9. Среднечасовый расход на собственные нужды:

10. Время между регенерациями:

Время регенерации, мин:

- см. таблицу 5.8.

, мин;

, мин.

Таблица 5.8 - Характеристики регенерации

Показатель	Для первой ступени	Для второй ступени
Интенсивность промывки i при крупности зерен, л/(с·м^2) 0,5 – 1,1 0,8 – 1,2	4 5	4 5
Продолжительность взрыхления промывки, мин	20-30	20-30
Концентрация регенерационного раствора b, %	5-8	8-12
Плотность регенерационного раствора ρр.р, гр/мл b =5 % b =6 % b =7 % b =8 % b =9 % b =10 % b =12 %	1,0340 1,0413 1,0486 1,0559	1,0559 1,0633 1,0707 1,0857
Скорость пропуска регенерационного раствора , м/ч	3-4	3-5
Скорость отмывки ,м/ч	6-8	6-8

11. Количество одновременно регенерируемых фильтров:

, шт.

Установить количество совпадений регенераций фильтров, когда ,важно при автоматизации ХВО.

12. Потери напора в фильтрах первой ступени определяется по таблице 5.9.

Таблица 5.9 – Потери напора

Высота катионита Крупность зерен 0,5-1,1 мм (0,8-1,2 мм)	Потери напора в фильтре, м, при скорости фильтрования, м/ч
	5	10	15	20	25
2,0 м	4(5)	5(6)	5,5	6(7)	7(9)
2,5 м	4,5(5,5)	5,5(6,5)	6(7)	6,5(7,5)	7,5(9,5)

13. Расчет фильтров 2 ступени выполняется аналогично, только:

- жесткость исходной воды перед второй ступенью принимают равной Ж₀=0,1мг-экв/л;

- жесткость воды после второй ступени принимают равной 0,01мг-экв/л;

- скорость фильтрования до 40 м/ч;

- высота слоя катионита 1,5 м

- удельный расход соли на регенерацию 300-400 гр/гр-экв;

- E_пол =250-300_, г-экв/м³

- b = 8-12%;

- потерю напора в фильтрах 13-15 метров.

На ВПУ малой производительности с целью унификации оборудования на обеих ступенях устанавливают не менее 4-х фильтров 1 ступени, из них два работают как фильтры первой ступени, один – второй, один – резервный, который при регенерации фильтра второй ступени работает вместо него.