Перед расчетом в соответствии с заданием и исходными данными составляется принципиальная тепловая схема в виде чертежа. На ней условными обозначениями изображается всё основное и вспомогательное оборудование котельной, линии потоков пара и воды, записываются параметры и величины потоков (расходы) пара, воды и теплоты. Элементы оборудования располагают на схеме по определенной системе: котлоагрегаты и главный паропровод помещают в верхней части схемы, ниже группируют всё остальное, причём теплообменники и трубопроводы с большими давлениями и температурами изображают выше.
4. Алгоритм расчёта тепловой схемы котельной.
4.1 Расчет основного и вспомогательного оборудования
1. Расход насыщенного пара давлением Pн=0,6 МПа в бойлерной установке для подогрева сетевой воды, циркулирующей по тепловым сетям, кг/с (т/ч)
где - максимальный расход теплоты на отопление с учетом потерь в наружных сетях, кВт;
-энтальпия конденсата греющего пара после охладителя конденсата, кДж/кг;
=4,19*50=209,5 кДж/кг.
hп - коэффициент, учитывающий потери теплоты в бойлерной установке и принимаемый равным 0,98.
=0,52кг/с. (1,87т/ч)
2. Расход сетевой воды, направляемой в тепловую сеть, кг/с (т/ч)
,
где и - температуры сетевой воды в подающей и обратной ветвях тепловой сети, оС.
кг/с(44,68т/ч)
3. Потери сетевой воды (утечки) в тепловых сетях, согласно заданию принимаем 1,5% от расхода , кг/с (т/ч)
*
*12,41=0,186 кг/с(0,67т/ч)
Эти потери теплоносителя в нормальных условиях эксплуатации должны восполняться химически очищенной водой, подаваемой подпиточным насосом.
4. Общий расход насыщенного пара давлением Pн=0,6 МПа для приготовления горячей воды на производственно-технические нужды предприятия, для нагрева сетевой воды, циркулирующей в тепловых сетях, и для работы приточно-вытяжных вентиляционных систем предприятия составит, кг/с (т/ч)
кг/с(3,78т/ч)
В производственно-отопительных котельных небольшой мощности, вырабатывающих насыщенный пар невысокого давления (Pн < 4 МПа), понижение давления потребляемого пара из главной магистрали осуществляется простым дросселированием с помощью редукционного вентиля или клапана. Процесс дросселирования протекает при постоянной энтальпии пара h=const. В крупных котельных и ТЭЦ, когда котлоагрегаты дают перегретый пар достаточно высокого давления и температуры, для потребителей пара с меньшими давлениями и температурой приходится устанавливать редукционно-охладительные установки (РОУ).
В данном случае при давлении за котлом в главной паровой магистрали =2,3 МПа и температуре насыщенного пара °С, достаточно простого дросселирования пара до 0,6 МПа.
5. Общий отпуск пара всех параметров внешним теплопотребителям составит, кг/с (т/ч)
=3,33+1,07=4,4 кг/с(15,84т/ч)
6. Расход пара на собственные нужды котельной (подогреватель сырой воды, деаэратор), оценим предварительно 9% от отпуска пара внешним потребителям кг/с (т/ч).
0,09
0,09·4,4 =0,396 кг/с(1,426т/ч)
В первом приближении общая паропроизводительность котельной с учетом 3% потерь пара и конденсата внутри котельной составит, кг/с (т/ч)
D∑
D∑=4,94 кг/с (17,78т/ч)
Для уточнения расхода пара на собственные нужды котельной выполним тепловой расчет расширителя непрерывной продувки, подогревателя сырой воды и деаэратора.
7. Расчет расширителя (сепаратора) непрерывной продувки.
Схема использования теплоты продувочной воды с принятыми условными обозначениями показаны на рис.1. Отсепарированный в расширителе насыщенный пар давлением Pн=0,12 МПа подается в деаэратор, а горячая продувочная вода – в теплообменник для подогрева холодной сырой воды перед ХВО.
Рис:1 Схема использования теплоты непрерывной продувки
1- расширитель или сепаратор непрерывной продувки (РНП);
2– водо-водяной подогреватель сырой холодной воды (ВВП-1)
Уравнение теплового баланса расширителя
,
где - количество продувочной воды, поступающей из паровых котлов,
=0,03× D∑
=0,03×4,94 =0,144 кг/с(0,519т/ч)
- энтальпия продувочной воды при давлении 2,3 МПа, кДж/кг;
- коэффициент сохранения теплоты в расширителе, принимаем 0,98;
- количество пара, получаемого в расширителе, кг/с (т/ч);
и - энтальпии воды и насыщенного пара при давлении в расширителе Рн=0,12 МПа.
Количество отсепарированного пара, кг/с (т/ч)
.
Количество горячей воды, выходящей из расширителя, кг/с (т/ч)
.
Количество отсепарированного пара
=0,031кг/с. (0,112 т/ч)
Количество продувочной воды на сливе РНП
=0,144-0,031 =0,113 кг/с(0,407т/ч)
8. Расход сырой воды в котельной на восполнение всех потерь с паром и конденсатом через химводоочистку, кг/с (т/ч).
8.1. Потери от невозврата конденсата пара с производства
0,999 кг/с (3,596 т/ч);
8.2. Потери пара и конденсата в котельной
=0,03×4,94 =0,148 кг/с (0,533 т/ч);
8.3. Потери конденсата в подогревателях горячей воды для производственно-технических нужд, отопления и вентиляции (2 % от общего расхода пара в них)
=0,02×1,07=0.021 кг/с (0,076 т/ч);
8.4. Потери котловой воды при продувке по формуле =0,113 кг/с
8.5. Суммарные потери конденсата и котловой воды, которые необходимо восполнять питательной водой с ХВО
0,999+0,148+0,021 +0,113 =1,281 кг/с (4,612 т/ч);
8.6. Расход химически очищенной воды с учетом восполнения потерь воды в тепловых сетях
=1,467 кг/с (5,281 т/ч)
Учитывая расход воды на собственные нужды химводоочистки в размере 20% от полезной производительности ХВО, общий расход сырой воды
1,2×1,467 =1,760 кг/с (6,334т/ч)
9. Расчет температуры сырой воды за водо-водяным подогревателем (ВВП-1) расширителя непрерывной продувки. Данная температура определяется из теплового баланса подогревателя
Уравнением
Или
°С.
10. Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды.
Для подогрева сырой воды перед химводоочисткой от температуры = 8,98 °С до = tхво = 30°С за ВВП-1 установлен пароводяной подогреватель поверхностного типа ПВП-2. Греющим теплоносителем этого теплообменника является редуцированный пар давлением Pн=0,12 МПа.
Из уравнения теплового баланса ПВП-2
расход пара составит
или
кг/с (0,253т/ч)
11. Количество конденсата от подогревателя ПВП-2, поступающего в деаэратор с учётом 2 % потери составляет
=0,98×
= 0,98·0,07=0.0686 кг/с (0,247т/ч)
12. Расчёт деаэратора.
Расчетом деаэратора определяется расход пара, необходимого для подогрева в нем воды до температуры 104,8оС.
Сведем в таблицу 1 характеристики потоков воды и пара, поступающих в деаэратор, а в таблицу 2 – потоки питательной воды из деаэратора:
Таблица 1. Потоки, поступающие в деаэратор
|
№ п/п |
Наименование потоков, поступающих в деаэратор |
Обозначение |
Расчёт, кг/с |
Температура, °С |
Энтальпия, кДж/кг |
|
1 |
Возврат конденсата пара с производства |
μDпр = = 0,7 · 3,33 = 2,331 |
68 |
284,9 |
|
|
2 |
Конденсат пара из вентиляционной установки |
0,98=0,98·0,55= =0.539 |
158,8 |
670,4 |
|
|
3 |
Конденсат из подогревателя сетевой воды отопления посёлка |
0,98=0,98·0,52= =0,51 |
50 |
209,5 |
|
|
4 |
Конденсат из подогревателя горячей воды для производства |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
Конденсат из пароводяного подогревателя сырой воды ПВП-2 |
0,0686 |
104,8 |
439,1 |
|
|
6 |
Химически очищенная вода с ХВО |
1,467 |
30,0 |
125,7 |
|
|
7 |
Добавочный пар для подогрева воды в деаэраторе |
Искомая величина |
104,8 |
2683,8 |
Таблица 2. Потоки питательной воды
|
№ п/п |
Наименование потоков, выходящих из деаэратора |
Обозначение |
Расчёт, кг/с |
Температура, °С |
Энтальпия кДж/кг |
|
1 |
Питательная вода для котлов |
4,94 |
104,8 |
439,1 |
|
|
2 |
Подпиточная вода для тепловых сетей |
0,186 |
104,8 |
439,1 |
Для определения добавочного расхода пара на деаэрацию питательной воды составим уравнение теплового баланса деаэратора. Потери теплоты в деаэраторе учтем КПД =0,98.
Подогретая в деаэраторе вода с температурой 104,8°С подается питательным насосом в паровые котлы и подпиточным насосом в тепловые сети для восполнения утечек теплоносителя у потребителей.
(2,331×284,9+0,539×671+0,51×209,5+0+0,0686×439,4+1,467×125,7+2683,8)×
