Расчет тепловой схемы котельной

При значительных расходах теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и относительно малых расходах пара на технологические нужды, обычно проектируются котельные с паровыми и водогрейными котлами. При разработке тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейными котлами возможны два варианта: двухступенчатый и одноступенчатый подогрев воды. При двухступенчатом подогреве сетевая вода подогревается сначала в пароводяных подогревателях, а затем в водогрейных котлах. При одноступенчатом подогреве горячая вода вырабатывается водогрейными котлами, а пар паровыми. При одноступенчатой схеме вследствие отсутствия пароводяных подогревателей уменьшаются капитальные затраты, но возникают значительные затруднения в эксплуатации, так как в случае остановки одного из водогрейных котлов приходиться ограничивать потребителей горячей воды даже при наличии излишков пара у работающих или резервных паровых котлов. Поэтому в настоящее время применяют схемы, в которых возможен одно и двухступенчатый подогрев сетевой воды, т.е. при установке водогрейных котлов устанавливают ещё и пароводяные подогреватели.

Таблица 4. Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной (рис. 1) с паровыми и водогрейными котлами, работающей на открытую систему теплоснабжения

Физическая величина	Обозна­чение	Обоснование	Максимально- зимний режим работы котельной
Расход пара на технологические нужды давлением 1,4 МПа, температурой 250 °С, т/ч		Задан	2,5
Расход пара на технологические нужды давлением 0,6 МПа, температурой 180 °С, т/ч		»
Расчетная температура наружного воздуха для г. Казани, °С на отопление на вентиляцию		Табл. 9.1   Табл. 9.1	-32   -19
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию	Ко.в	Ф-ла (10.1)
Расход теплоты на отопление и вентиляцию, МВт	Qо.в	Задан	8,71
Расход теплоты на горячее водоснабжение, МВт	Q гв	»	0,65
Суммарный расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт	Qт.с	»	9,36
Температура внутри помещений, °С	tвн	Задана
Температурный график теплосети: температура воды в подающей линии, °С то же в обратной линии, °С	τ01 τ02	Ф-ла (10.2) Ф-ла (10.3)
Расчетная температура горячей воды в месте водоразбора, °С	tгв	СНиП II-34-76
Возврат конденсата технологическими потребителями, %	β	Задан
Непрерывная продувка котлоагрегатов, %	Рпр	Принята
Температура сырой воды, °С	tс.в	»
Температура воды перед химводоочисткой, °С	tхво	»

Продолжение таблицы4

Продолжение таблицы4

Расчет для максимально-зимнего режима

1. Расход воды на горячее водоснабжение:

(20)

где Q_г.в = 0,65 МВт – расход теплоты на нужды горячего водоснабжения;

t_г.в = 60 ºС – расчётная температура воды для системы горячего водоснабжения;

t_с.в = 5 ºС – температура сырой воды.

2. Утечка воды из теплосетей:

(21)

где К_ут = 0,5% – утечка воды, процентного объёма тепловых сетей;

V_т.с - объём тепловых сетей.

(22)

V_уд = 7,2 м³·ч/ГДж. - удельный объем воды в отопительно-вентиляционных системах жилых районов равным.

3. Количество подпиточной воды, необходимое для покрытия нужд горячего водоснабжения и утечек тепловой сети:

(23)

4. Количество теплоты внесённое с подпиточной водой:

(24)

где t_подп = 70 ºС – температура подпиточной воды.

5. Тепловая нагрузка водоподогревательной установки:

(25)

где Q_т.с – суммарный расход теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС в максимально-зимнем режиме работы:

6. Расход пара на деаэратор подпиточной воды, направляемой в теплосеть:

(26)

где = 2815 кДж/кг – энтальпия пара под давлением 0,6 МПа и температурой 150 ºС;

= 336 кДж/кг – энтальпия химически очищенной воды после подогревателя;

= 437 кДж/кг – энтальпия питательной воды на выходе из деаэратора при температуре 104 ºС.

7. Расход химически очищенной воды на деаэратор подпиточной воды:

(27)

8. Температура химически очищенной воды после охладителя подпиточной воды:

(28)

где = 294 кДж/кг – энтальпия подпиточной воды после охладителя;

η = 0,98 – КПД охладителя подпиточной воды.

9. Расход пара на подогреватель химически очищенной воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды:

(29)

где = 264 кДж/кг – энтальпия химически очищенной воды перед подогревателем;

= 2815 кДж/кг – энтальпия греющего пара;

=669 кДж/кг – энтальпия конденсата греющего пара.

10. Расход сырой воды на химводоочистку для подпитки тепловой сети:

(31)

где 1,25 – увеличение расхода сырой воды в связи с расходом её на собственные

нужды химводоочистки.

11. Расход пара на подогреватель сырой воды, направляемой на химводоочистку для подпитки теплосети:

(32)

где = 126 кДж/кг – энтальпия воды перед ХВО при температуре 30 ºС;

= 21 кДж/кг – энтальпия сырой воды при температуре 5 ºС.

12. Суммарный расход редуцированного пара внешними потребителями:

(33)

13. Суммарный расход свежего пара внешними потребителями:

(34)

где = 2,5 т/ч – расход пара на технологические нужды давлением 1,4 МПа и температурой 250 ºС;

= 2934 кДж/кг – энтальпия пара давлением 1,4 МПа и температурой 250 ºС.

14. Расход пара на собственные нужды котельной:

(35)

где К_с.н = 16% – расход пара на собственные нужды, процент суммарного расхода свежего пара внешними потребителями.

15. Паропроизводительность котельной по предварительной оценке с учётом потерь теплоты в цикле:

(36)

где К_к = 3% – потери пара в цикле котельной установки.

16. Количество котловой воды, поступающей в расширитель с непрерывной про

дувкой:

(37)

где р_пр = 3% – непрерывная продувка.

17. Количество пара, образовавшегося в расширителе:

(38)

где = 829 кДж/кг – энтальпия котловой воды;

= 2691 кДж/кг – энтальпия пара расширителя непрерывной продувки;

х = 0,98 – степень сухости пара.

18. Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки:

(39)

19. Потери конденсата в цикле котельной установки:

(40)

где β = 55% – возврат конденсата техническими потребителями.

20. Потери конденсата в цикле котельной установки:

(41)

где К_к = 3% – коэффициент потери пара в цикле котельной установки.

21. Расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор питательной воды:

(42)

22. Расход сырой воды, поступающей на химводоочистку паровых котлов:

(43)

23. Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки:

(44)

где = 210 кДж/кг – энтальпия воды расширителя непрерывной продувки.

24. Расход пара на подогреватель сырой воды, поступающей на ХВО паровых котлов:

(45)

где = 126 кДж/кг – энтальпия сырой воды после подогревателя определена при температуре 30 ºС;

= 28,7 кДж/кг – энтальпия сырой воды перед подогревателем, определена при температуре 6,85 ºС.

25. Расход пара на подогреватель химически очищенной воды, установленный перед деаэратором питательной воды:

(46)

где = 118 кДж/кг – энтальпия химически очищенной воды перед подогревателем, определена при температуре 28 ºС (снижение температура химически очищенной воды принято равным 2 ^оС);

= 336 кДж/кг – энтальпия химически очищенной воды после подогревателя, определена при температуре 80^оС.

26. Количество конденсата, возвращаемого внешними производственными потребителями:

(47)

27. Суммарное количество воды и пара, поступающего в деаэратор питательной воды, за вычетом пара, поступающего в деаэратор:

(48)

28. Средняя температура воды в деаэраторе:

(49)

29. Расход пара на деаэратор питательной воды:

(50)

где = 2815 кДж/кг – энтальпия греющего пара, подаваемого на подогреватель сетевой воды; = 437 кДж/кг – энтальпия питательной воды;

30. Расход редуцированного пара на собственные нужды:

(51)

31. Расход свежего пара на мазутное хозяйство:

32. Расход свежего пара на собственные нужды:

(53)

33. Действительная паропроизводительность котельной с учётом расхода на собственные нужды и потери пара в котельной:

(54)

34. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной:

(55)

35. Суммарный расход редуцированного пара (внешними потребителями и на собственные нужды котельной):

(56)

36. Количество воды, впрыскиваемое в редуцированно-охладительную установку:

(57)

где = 2934 кДж/кг – энтальпия пара давлением 1,4 МПа и температурой 250ºС;

= 2815 кДж/кг – энтальпия греющего пара, подаваемого на подогреватель сетевой воды;

= 437 кДж/кг – энтальпия питательной воды.

Расчёт тепловой схемы закончен, так как невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной меньше 3%.

Таблица 5. Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейными котлами, работающими на открытую систему теплоснабжения