Принципиальные тепловые схемы котельных и их расчет. Суммарный расход топлива котлами в котельной на производство тепловой энергии

1.2. Принципиальные тепловые схемы котельных

и их расчет

Принципиальная тепловая схема (ПТС) отражает существо основного технологического процесса преобразования энергии и характеризует совершенство этого процесса и экономичность данной котельной установки теплоты рабочего тела.

ПТС представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединяемого (линиями) трубопроводами рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке. Схема характеризует техническое совершенство и тепловую экономичность данной установки.

Разработка ПТС состоит из трех основных этапов:

1 этап. При разработке ПТС для надежной и экономичной работы на основе тепловых нагрузок потребителей и технико-экономических расчетов определяются тип установки (паровая, водогрейная или иная котельная, теплоэлектроцентраль), вид и марки основного и резервного топлива, вид и параметры теплоносителя.

2 этап. Проводится расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования.

3 этап. Разрабатывается: способ и схемы подготовки воды для питания котельных агрегатов и для подпитки тепловых сетей; схемы отпуска теплоты технологическим и коммунально-бытовым потребителям; схемы сбора и очистки конденсата, возвращаемого от потребителей; схемы использования теплоты от продувки КА, выпара из деаэраторов и от других частей установки.

Таким образом общая ПТС источника теплоснабжения получается в итоге объединения многих частных схем, взаимно связанных друг на друга.

Оценка тепловой эффективности разработанной ПТС котельной может быть выполнена по КПД нетто котельной

h^н = h^бр  -  (åN_сн +åN_эл.д.)/(В×Q^р_н)                           (1.1)

h^бр = åN/ (В× Q^р_н)                                                      (1.2)

где h^бр – КПД брутто, рассматриваемой котельной; åN_сн- суммарный расход теплоты на собственные нужды котельной (подогрев и деаэрацию добавочной воды, подогрев топлива, обдувку и очистку поверхностей нагрева, на отопление вспомогательных помещений и другие нужды), МВт;

åN_эл.д- суммарный расход электроэнергии на привод сетевых и других насосов, подготовку и подачу топлива, удаления золы и шлака; на дутьевые вентиляторы и дымососы, вентиляцию, освещение, автоматику и другие нужды котельной, МВт;

В—суммарный расход топлива котлами в котельной на производство тепловой энергии, кг/с, (м3/с);

теплота сгорания топлива, МДж/кг (МДж/м3);

åN—суммарная выpaбoткa тепловой энергии всеми КА при расчетной тепловой мощности котельной, МВт.

åN_от =åN — åN_сн                                                     (1.3)

åN_от - количество отпущенного тепла, МВт.

Тогда КПД нетто котельной можно записать:

h^н = (åN_от - åN_эл.д.)/(В×Q^р_н)                                       (1.4)

Обычно расход теплоты на собственные нужды котельной составляет 7—17% отпуска теплоты потребителям и зависит от параметров и вида теплоносителя; вида и качества топлива; типа системы теплоснабжения (закрытая или открытая); способа нагрева теплоносителя (паровые или водогрейные КА); системы деаэрации питательной воды (атмосферная, вакуумная); величины возврата конденсата от потребителей и от сложности принципиальной тепловой схемы.

Расход электроэнергии на собственные нужды связан с видом топлива (твердое, жидкое, газообразное); типом системы теплоснабжения (закрытая, открытая) и видом котельной (отопительная, отопительно-производственная и производственная); количеством возвращаемого потребителем конденсата и единичной мощности КА.

Исходные данные необходимые для составления и расчета ПТС: назначение данной котельной; теплоноситель; вид и качество топлива; характеристика системы теплоснабжения; величина и характеристика тепловых нагрузок и параметров теплоносителя; количество или доля возвращаемого конденсата; температура воды, поступающей в котельную и идущей на водоподготовку.

Расход теплоты:  на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха Q_о.в.; на горячее водоснабжение Q_гвс; на технологические нужды Q_т определяется при выполнении соответствующих расчетов систем отопления, вентиляции, кондиционирования, ГВС и технологических производств.

По этим данным проводят расчет ПТС, который состоит из нескольких этапов:

- выбор или ориентировочное определение параметров рабочего тела на разных участках тепловой схемы;

- составление уравнений материальных балансов для потоков теплоносителя и рабочего тела;