Расчет принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми котлами

Расчет тепловой схемы котельной сводится, в основном, к определению потоков пара и воды через элементы схемы.

Рис. 10.1. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной

котельной

Расчет подогревателей сетевой воды

Рис. 10.2. Расчетная схема установки для подогрева сетевой воды.

1.  Расчетный расход прямой сетевой воды

, т/ч,                                                              (10.1)

где     - энтальпия прямой сетевой воды при t₁= 150 ^оС;

 - энтальпия сетевой воды при t₃; кДж/кг, t₃ определяют как температуру смешения обратной сетевой воды в количестве W_осв с температурой t₂ и подпиточной воды в количестве W_подп с температурой t_пв = 104 ^оС (в данной схеме котельной применен деаэратор атмосферного типа).

, ^оС.                                                    (10.2)

2.  Расход подпиточной воды

, т/ч.                                          (10.3)

Здесь потери воды в теплосетях с закрытой системой горячего водоснабжения принимаются на уровне 1,5…2 %.

3.  Количество обратной сетевой воды

, т/ч.                                                             (10.4)

4.  Расход пара на подогрев сетевой воды

, т/ч,                                                         (10.5)

где Q_отп – отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, ГДж/ч;

h_п -  энтальпия греющего пара, кДж/кг;

h_ксп – энтальпия конденсата сетевых подогревателей, кДж/кг; при двухступенчатой схеме подогрева сетевой воды t_ксп=t₃+(5…10) ^оС;

h = 0,98 – КПД сетевого подогревателя.

5. Количество конденсата сетевых подогревателей

D_ксп=D_сп, т/ч.                                                                          (10.6)

6.Паровая нагрузка котельной за вычетом расхода пара на деаэрацию, подогрев сырой воды, внутрикотельные потери

D=D_пр+D_сп+D_маз, т/ч,                                                             (10.7)

здесь D_маз – расход пара на мазутное хозяйство, т/ч. Можно определить D_маз для небольших котельных как D_маз=0,03 D_вн, т/ч; D_вн – потребление пара внешними потребителями, т/ч.

Расчет расширителя непрерывной продувки

Рис. 10.3. Расчетная схема расширителя непрерывной продувки.

1.  Количество продувочной воды, поступающей в расширитель

, т/ч,                                                                    (10.8)

где Р_пр – процент продувки котлов, % (задается с последующим уточнением после выполнения расчетов в разделе 11).

D – паровая нагрузка котельной, т/ч.

2.  Количество пара вторичного вскипания

, т/ч,                                                    (10.9)

где G_пр – количество продувочной воды, т/ч;

h_кв – энтальпия котловой (продувочной) воды, равная энтальпии воды на кривой насыщения при давлении в барабане, кДж/кг;

h - коэффициент, учитывающий потери тепла от наружного охлаждения, равен 0,98:

h_расш – энтальпия воды на кривой насыщения при давлении в расширителе, равном 0,15 МПа, кДж/кг;

х – степень сухости пара вторичного вскипания, равная 0,95;

 – энтальпия пара вторичного вскипания, кДж/кг.

3.  Количество воды, выбрасываемой из расширителя (солевой концентрат)

, т/ч.                                                             (10.10)

Расчет деаэратора

Рис. 10.4. Расчетная схема деаэратора.

1.  Расход воды на выходе из деаэратора

G_д=D+G_конц+W_ут+, т/ч,                                                   (10.11)

где  - внутрикотельные потери, равные 0,02 D, т/ч.

2.  Выпар из деаэратора

D_вып=(0,002…0,005) G_д, т/ч.                                                  (10.12)

Здесь выпар составляет от 2 до 5 кг на каждую тонну деаэарированной воды.

3.  Количество умягченной воды, поступающей в деаэратор (могут быть использованы результаты расчетов в разделе 11 для последующей корректировки)

, т/ч.   (10.13)

Количество умягченной воды определяет производительность водоподготовительной установки

G_хов = Q_впу

4.  Для определения суммарного потока воды в деаэратор необходимо определить расход пара на подогрев сырой воды (рис. 10.5), который определится следующим образом

Рис. 10.5. Расчетная схема подогревателя сырой воды.

, т/ч,                                                (10.14)

где G_св – расход сырой воды принять равным расходу химически очищенной воды G_хов;

t_1св и t_2cв – соответственно, температуры сырой воды на входе и выходе из подогревателя. Могут быть приняты t_1св =5 ^оС,  t_2cв =40 ^оС;

h_п.псв – энтальпия греющего пара, кДж/кг;

h_к.псв – энтальпия конденсата подогревателя сырой воды, определится по кривой насыщения при соответствующем давлении, кДж/кг.

5.  Количество конденсата подогревателя сырой воды

G_к.псв = D_псв, т/ч.                                                                     (10.15)

6.  Суммарный поток воды в деаэратор                                                                                                                                                                                                                                                                

G_д=D_ок+D_ксп+G_хов+G_к.псв, т./ч.                                                (10.16)

7.  Расход пара на деаэратор

, т/ч,                                  (10.17)

где G_д – суммарный поток воды в деаэратор, т/ч;

 - энтальпия воды на выходе из головки деаэратора (при Р=0,12 МПа);

 - средняя энтальпия деаэрируемой воды, кДж/кг

, кДж/кг.            (10.18)

8.  Полная паровая нагрузка котельной

D_полн=D+D_д+D_псв+, т/ч                                                    (10.19)

9.  Расчетный расход питательной воды

G_пв=G_д-W_ут, т/ч.                                                                     (10.20)

На основании приведенных выше расчетов выбираем число устанавливаемых в котельной котлоагрегатов n с последующим округлением

,                                                                              (10.21)

где D_ном – номинальная производительность котлоагрегата, т/ч.

Следует учитывать, что при выходе из строя котла в котельной первой категории оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты технологическим потребителям и на системы вентиляции в количестве минимально допустимом для данных потребителей, на отопление и горячее водоснабжение – в количестве определяемом режимом наиболее холодного месяца. В случае выхода из строя котла, независимо от категории котельной, количество теплоты, отпускаемой потребителям второй категории, не нормируется.

Приведенная тепловая схема содержит лишь минимальное количество оборудования. Студенту при выполнении им курсового проекта рекомендуется проанализировать работу данной схемы и предложить мероприятия, позволяющие повысить ее эффективность.

Выбор оборудования

После расчета баланса потоков пара, конденсата и воды в котельной необходимо выбрать следующее оборудование:

деаэратор;

питательные насосы:

сетевые насосы:

подпиточные насосы.

Деаэраторы выбираются по максимальной производительности из табл.10.1.

Емкость бака-аккумулятора деаэратора должна обеспечивать