Результаты расчетов занесём в таблицу 3.
Таблица 3 - Сводная таблица тепловых нагрузок
|
Потребитель теплоты |
Тепловая нагрузка, кВт |
|||
|
Максимальный зимний |
Холодного месяца |
Средне- отопительный |
Летний |
|
|
Отопление |
12376,83 |
10042,23 |
5938,35 |
- |
|
Вентиляция |
158,24 |
137,56 |
100,49 |
- |
|
ГВС |
2887,94 |
2887,94 |
2887,94 |
1848 |
|
Итого |
15423 |
13067,73 |
8926,78 |
1848 |
3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
3.1 Расчётная тепловая схема котельной
Рисунок 1 – Принципиальная схема котельной с паровыми котлами
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Система теплоснабжения закрытая.
Температурный график 150-70;
Расход пара Dп = 5,8 кг/с;
давление пара Р = 0,7 МПа;
Температура пара tп = 180 0С;
Доля возврата конденсата β = 0,73;
Температура возвращаемого конденсата tк =95 ºС.
Нагрузка микрорайона 15423 кВт
Дросселирование пара только для собственных нужд и на сетевые подогреватели до давления 6 МПа и слабо перегретый пар 190ºС.
Расход сетевой воды, , кг/с
, (3.1)
где i11, i12 – энтальпии воды в подающей и обратной магистрали тепловой сети;
кг/с
Расход пара на подогреватели сетевой воды, , кг/с
, (3.2)
где i¢¢р – энтальпия редуцированного пара, при р = 0,6 МПа, t = 190 ºC, i¢¢р = 2867 кДж/кг (слабо перегретый пар);
i¢к – энтальпия конденсата после сетевых подогревателей, i¢к = 80С, i¢к = 335,2 кДж/кг
кпд подогревателей ()
кг/с
Суммарный расход свежего пара до редуцирования на внешних потребителей, , кг/с
, (3.3)
, (3.4)
, (3.5)
где i¢р – энтальпия свежего пара, при р = 0,7 МПа, tп = 180 ºС i¢р = 2798,83 кДж/кг;
кг/с
кг/с
кг/с
Расход пара на собственные нужды, кг/с, предварительно принимается в размере 5 % от внешнего потребления пара
, (3.6)
кг/с
Потери внутри котельной принимаем 2-5% от общего расхода пара. Принимаем потери пара 3%.
, (3.7)
кг/с
Общая паропроизводительность котельной будет:
(3.8)
кг/с
Количество потерянного на производстве конденсата, , кг/с
, (3.9)
кг/с
Количество возвращаемого конденсата тогда будет кг/с
(3.10)
= 12,772-6,11-0,59-0,372-1,566 = 4,134 кг/с.
Потери конденсата с учётом 3% его потерь внутри котельной, , кг/с
, (3.11)
кг/с
Расход химически очищенной воды при величине потерь в тепловой сети 2% от общего расхода сетевой воды, , кг/с
, (3.12)
кг/с
Расход на собственные нужды ВПУ принимаем равным 25% от расхода химически очищенной воды, получим расход сырой воды, , кг/с
, (3.13)
кг/с
Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды, , кг/с
, (3.14)
кг/с
Количество воды поступающей от непрерывной продувки,, кг/с
Продувка может составлять 2-10% номинальной производительности котла. Если Gпр > 0,28 кг/с необходимо устанавливать расширитель продувки. Примем размер продувки 5%.
; (3.15)
кг/с
Расширитель продувки необходим.
3.2 Расчёт расширителя продувки
Рисунок 2 - Схема потоков расширителя продувки
Количество пара, полученного в расширителе продувки, , кг/с
, (3.16)
где i¢пр – энтальпия воды при давлении в котле 0,7 МПа;
i¢¢пр – энтальпия воды при давлении в расширителе продувки 0,12 МПа;
i¢п – энтальпия пара при давлении в расширителе продувки;
х – степень сухости пара, выходящего из расширителя;
i¢пр = 4,19×195 = 817,1 кДж/кг;
i¢¢пр = 4,19×104 = 435,8 кДж/кг;
i¢п = 2684,5 кДж/кг;
x = 0,98 кг/кг;
кг/с
3.3 Расчёт подогревателя химически очищенной воды
Подогрев химически очищенной воды после ВПУ производится в водоводяном теплообменнике за счет охлаждения подпиточной воды для тепловой сети после деаэратора со 104 до 70оС.
Рисунок 3 - Схема работы теплообменника для подогрева ХОВ
Температура химически очищенной воды, поступающей в деаэратор, определяется из уравнения теплового баланса , оС
, (3.17)
ºС
Энтальпия ХОВ, поступающей в деаэратор:
кДж/кг
3.4 Расчёт деаэратора
Рисунок 4 – Схема потоков, поступающих в деаэратор
Параметры потоков:
конденсат с производства – Gк = 4,134 кг/с; tкп = 95 0С; iкп = 398 кДж/кг;
конденсат из подогревателей сырой воды – Dсв = 0,174 кг/с; iк// = 670,5 кДж/кг
пар из расширителя продувки – Dпр = 0,11 кг/с; i/п = 2683 кДж/кг;
конденсат сетевых подогревателей – Dпсв = 6,21 кг/с; iк/ = 335,2 кДж/кг; tк/ = 80 0C;
ХОВ – Gхов = 2,858 кг/с; t//хов = 40,9 0C; i/хов = 171,37 кДж/кг;
греющий пар – iр// = 2867 кДж/кг.
Суммарное количество воды и пара, поступающего в деаэратор без учета расхода греющего пара, , кг/с
, (3.18)
кг/с
Средняя энтальпия смеси в деаэраторе, , кДж/кг
кДж/кг
Температура смеси , оС
,
оС
Расход пара на деаэратор, , кДж/кг
, (3.19)
где iпв – энтальпия питательной воды, кДж/кг;
кг/с
Суммарный расход редуцированного пара для собственных нужд внутри котельной, , кг/с
, (3.20)
кг/с
Расход свежего пара на собственные нужды, , кг/с
, (3.21)
кг/с
Паропроизводительность котельной, т/ч, с учетом внутренних потерь 3 %
, (3.22)
кг/с = 46 т/ч
Расхождение:
% < 3 %
3.5 Выбор основного оборудования
Принимаем для установки газомазутные котлы марки ДЕ–6,5–14ГМ производительностью 6,73 т/ч каждый. Принимаем к установке 8 котлов, общая паропроизводительность:
т/ч, запас 14,56%.
Проверим соответствие условию надёжности: в случае выхода из строя одного большого котла, оставшиеся должны покрывать нагрузку холодного месяца, т.е. паропроизводительность котельной должна быть не меньше 44,1 т/ч:
, (3.23)
кг/с
, (3.24)
кг/с
, (3.25)
кг/с
, (3.26)
5,7 = 10,87 кг/с
; (3.27)
кг/с = 42,53 т/ч;
В случае выхода из строя одного из котлов общая паропроизводительность будет:
т/ч > 42,53 т/ч – условие выполняется.
Принципиальная схема котельной с паровыми котлами представлена на формате А3 (Лист 2).
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков теплосети и падение давления в них. Поскольку в начале расчета неизвестен ряд требуемых величин, то задачу решают методом последовательных приближений.
Расчет начинают с магистральных участков и ведут от самого дальнего участка в направлении источника.
Задают удельное линейное падение давления. Для магистральных участков трубопроводов принимается Rл = 80 Па/м, в ответвлениях по расчету, но должно выполняться условие Rл ≤ 300 Па/м.
Расход сетевой воды в трубопроводах G, кг/с, определяется по формуле
, (4.1)
где Q – тепловая нагрузка расчетного участка, кВт;
с – теплоемкость воды, с = 4,187 кДж/(кг×град);
t 1, t2 – температуры сетевой воды в подающей и обратной линиях.
Рассчитывают необходимый диаметр трубопровода d, м, по формуле
d = А G0.38 / R, (4.2)
где А= 117 ∙ 10-3 м0,62 / кг0,19 при kэ = 0,0005 м.
Затем округляют его до стандартного и уточняют значение Rл по формуле:
= А G2 / d5.25 , (4.3)
где А = 13,62 ∙ 10-6 м3,25 кг, если kэ = 0,0005 м.
Полное падение давления на участке , Па
ℓ(1+α), (4.4)
где α – коэффициент местных потерь давления;
α =, (4.5)
где Z – опытный коэффициент, принимаем .
Потери напора на участке , м
, (4.6)
где ρ – плотность воды при средней температуре теплоносителя, кг/м3.
Произведём расчёт второго участка.
Участок 1.
,
кг/с
м, стандартный принимаем d1 = 0,082 м
Па/м
Па
м.
Аналогичным образом рассчитываются остальные участки магистралей. Затем переходят к ответвлениям. Ответвления рассчитывается как транзитный участок с заданным падением давления. Падение давления в ответвлении равно сумме падений давления на участках, расположенных от места ответвления к абоненту до конца главной магистрали, Па:
(4.7)
Определяется предварительное удельное линейное падение давления в ответвлении:
(4.8)
По этому значению рассчитывается предварительный диаметр, далее он округляется до стандартного, затем уточняется значение удельного линейного падения давления, определяются потери давления и напора аналогично расчету главной магистрали.
Произведём расчёт тринадцатого участка.
Участок 13:
Па;
кг/с;
Па/м
м, стандартный принимаем d14 = 0,07 м;
Па/м
Па
м.
Аналогичным образом рассчитываются все остальные ответвления. Затем определяются суммарные потери напора от котельной до рассматриваемого абонента SDН. Полученные результаты занесены в таблицу 6.
Необходимо, чтобы суммарные потери давления по магистральным линиям расходились не более чем на 15 %.
% < 15 %.
Таблица 6 – Гидравлический расчет трубопроводов
|
№ участка |
Q, кBт |
G, кг/с |
l, м |
предварительный расчёт |
окончательный расчёт |
|||||||||
|
P, Па |
Rл, Па/м |
d, мм |
d, мм |
Rл, Па/м |
|
P, Па |
H, м |
H, м |
||||||
|
1 |
388,7 |
1,547 |
42 |
- |
80 |
60 |
51 |
199,9 |
0,049 |
8807 |
0,936 |
8,625 |
||
|
2 |
777,4 |
3,094 |
164 |
- |
80 |
78 |
82 |
65,75 |
0,07 |
11537 |
1,22 |
7,329 |
||
|
3 |
2212,6 |
8,807 |
222 |
- |
80 |
116 |
125 |
58,22 |
0,118 |
14449 |
1,536 |
6,109 |
||
|
4 |
4341,8 |
17,282 |
190 |
- |
80 |
150 |
150 |
86,07 |
0,166 |
19067 |
2,027 |
4,573 |
||
|
5 |
6471 |
25,758 |
186 |
- |
80 |
174 |
184 |
65,42 |
0,203 |
14638 |
1,557 |
2,546 |
||
|
6 |
8600,2 |
34,233 |
100 |
- |
80 |
194 |
207 |
62,26 |
0,234 |
7682 |
0,817 |
0,989 |
||
|
8 |
233,9 |
0,931 |
152 |
- |
80 |
49 |
51 |
72,42 |
0,038 |
11426 |
1,21 |
8,485 |
||
|
9 |
1011,3 |
4,025 |
352 |
- |
80 |
86 |
82 |
111,2 |
0,08 |
42273 |
4,49 |
7,275 |
||
|
10 |
1643,8 |
6,543 |
126 |
- |
80 |
103 |
100 |
103,69 |
0,102 |
14397 |
1,531 |
2,785 |
||
|
11 |
3097,1 |
12,328 |
62 |
- |
80 |
132 |
150 |
43,8 |
0,140 |
3095 |
0,329 |
1,254 |
||
|
12 |
4550,4 |
18,113 |
64 |
- |
80 |
153 |
150 |
94,55 |
0,170 |
7079,9 |
0,753 |
0,925 |
||
|
13 |
13152 |
52,35 |
28 |
8807 |
80 139,9 |
229 |
259 |
44,89 |
0,289 |
1620 |
0,172 |
0,172 |
||
|
14 |
388,7 |
1,547 |
60 |
54 |
70 |
37,72 |
0,049 |
2374 |
0,252 |
7,581 |
||||
|
15 |
1064,6 |
4,237 |
38 |
20344 |
300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
11634,9 |
1,237 |
7,346 |
||
|
16 |
370,6 |
1,475 |
190 |
20344 |
102,1 |
56 |
70 |
34,29 |
0,048 |
6831 |
0,726 |
6,835 |
||
|
17 |
1064,6 |
4,237 |
36 |
34793 |
300 300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
11022 |
1,172 |
5,745 |
||
|
18 |
1064,6 |
4,237 |
50 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
15309 |
1,628 |
6,201 |
||||
|
19 |
1064,6 |
4,237 |
42 |
53860 |
300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
12859 |
1,367 |
3,913 |
||
|
20 |
1064,6 |
4,237 |
52 |
53860 68498 |
300 300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
15921 |
1,693 |
4,239 |
||
|
21 |
1064,6 |
4,237 |
42 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
12859 |
1,367 |
2,356 |
||||
|
22 |
1064,6 |
4,237 |
52 |
68498 |
300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
15921 |
1,693 |
2,682 |
||
|
23 |
388,7 |
1,547 |
60 |
11426 |
181,5 |
51 |
70 |
37,7 |
0,049 |
2372 |
1,338 |
8,613 |
||
|
24 |
388,7 |
1,547 |
44 |
11426 53698 |
247,5 300 |
48 |
51 |
199,9 |
0,049 |
9226 |
0,981 |
8,256 |
||
|
25 |
388,7 |
1,547 |
44 |
46 |
51 |
199,9 |
0,049 |
9226 |
0,981 |
3,776 |
||||
|
№ участка |
Q, Bт |
G, кг/с |
l, м |
предварительный расчёт |
окончательный расчёт |
|||||||||
|
P, Па |
Rл, Па/м |
d, мм |
d, мм |
Rл, Па/м |
|
P, Па |
H, м |
H, м |
||||||
|
26 |
243,8 |
0,970 |
168 |
53698 |
300 |
39 |
40 |
284,7 |
0,039 |
49694 |
5,285 |
8,07 |
||
|
27 |
1064,6 |
4,237 |
96 |
68095 68095 |
300 300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
29393 |
3,126 |
4,38 |
||
|
28 |
388,7 |
1,547 |
76 |
46 |
51 |
199,9 |
0,049 |
15936 |
1,695 |
2,949 |
||||
|
29 |
1064,6 |
4,237 |
96 |
71190 |
300 |
68 |
70 |
282,9 |
0,082 |
29393 |
3,126 |
4,051 |
||
|
30 |
388,7 |
1,547 |
44 |
71190 |
300 |
46 |
51 |
199,9 |
0,049 |
9226 |
0,981 |
1,906 |
||
