4.1 Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами

Рисунок 4.1 Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами.

1 — паровой котел; 2 — деаэратор питательной воды; 3 — деаэратор

42

подпиточной воды; 4 — охладитель выпара; 5 — насос сырой воды; 6 — насос питательный; 7 — насос подпиточный; 8 — насос сетевой; 9 — насос конденсатный; 10 — бак конденсатный; 11 — охладитель продувочной воды; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — подогреватель химически очищенной воды; 14 — охладитель подпиточной воды; 15 — охладитель конденсата; 16 г-подогреватель сетевой воды; 17 — РОУ; 18 — сепаратор непрерывной про-дувки.

В качестве примера приводится расчет принципиальной тепловой схе-мы котельной с паровыми котлами (см. рис. 5.5), со следующими исходными данными и условиями эксплуатации.

Котельная предназначена для отпуска пара технологическим потреби-телям и для подогрева горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Система теплоснабжения — закрытая. Пар, вырабатываемый в паровых котлах, расходуется на техноло-гические нужды: с параметрами 14 кгс/см², 250° С—10 т/ч; с параметрами 6 кгс/см², 190°С—103 т/ч; на подогреватели сетевой воды с параметрами 6 кгс/см², 190 °С (расчетная тепловая нагрузка в виде горячей воды 15 Гкал/ч), а также на собственные нужды и восполнение потерь в котельной. Темпера-турный график тепловых сетей для жилого района 150—70 °С. Расчетная ми-нимальная температура наружного воздуха —30 °С. Для расчетов принима-ется температура сырой воды зимой 5 °С, летом 15 °С, подогрев воды перед водоподготовительной установкой до 20 °С. Деаэрация питательной и подпи-точной воды осуществляется в атмосферных деаэраторах при температуре 104 °С; питательная вода имеет температуру 104 °С, подпиточная 70 °С.

Возврат конденсата от технологических потребителей пара 50% и его температура 80°С. Предусматривается непрерывная продувка паровых кот-лов с использованием отсепарированного пара в деаэраторе питательной во-ды. По характеру работы котельная является производственной. Отопитель-ная нагрузка невелика, продолжительность стояния минусовых температур: —30° С — 10ч; —20° С — 150 ч;

8

1510

Q

^G

о.в

1

^ i i₂ ^150  70 ^188т/ч;

^G

D    25,7т/ч,

1





^{(i i}₂ ⁾ 188(150 70)10^{3 п.с.в} (i_РОУ i_к ) _под (675,6 80)0,98

Суммарный расход свежего пара на внешних потребителей, т/ч,

_Т

  

D D



T



i i

675,6 104

 _T D_РОУ, где D 10ò /÷- расход свежего пара.

^D

 



РОУ п.в

^{РОУ  DРОУ} iРОУ iп.в ^128,7 699 104 ^123,5т/ч;

i_п.в — энтальпия питательной воды, ккал/кг; i_РОУ—энтальпия свежего пара, ккал/кг.

Подставив указанные величины, получим:

43



G  D



i i

D_т= 10+ 123,5= 133,5 т/ч.

К

 

оличество воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ, при получе-нии редуцированного пара для внешних потребителей, определяем по фор-муле

i_РОУ i_РОУ РОУ РОУ

РОУ п.в



699104

128,7 ^699675,6  5,2т/ч;

При расчете редукционной - охладительной установки потери теплоты в окружающую среду из-за их незначительности не учитываются. Расход па-ра на другие нужды котельной предварительно, с последующим уточнением, принимается в размере 5 % внешнего потребления пара:

D_c.н = 0,05D_T — 6,7 т/ч.

Суммарная паропроизводительность котельной с учетом потерь, при-нимаемых равными 3%, и расхода пара на другие нужды котельной:

D

0,97

^{133,5 6,7} 144,5т/ч.

Потеря конденсата с учётом 3% его потерь внутри котельной будет: G_к.пот 0,5(10310)  0,03144,560,9т/ч.

Расход химически очищенной воды при величине потерь воды в тепло-вых сетях 2% общего расхода сетевой воды равен сумме потерь конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей:

G_ХОВ 60,9 0,218864,7т/ч.

Принимая расход воды на собственные нужды водоподготовительной установки равным 25% расхода химически очищенной, получим расход сы-рой воды:

G_С.В 1,25G_ХОВ 1,2564,7 80,9т/ч.

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды может быть определён после уточнения температуры сырой воды за охладителем про-дувочной воды паровых котлов.

Количество воды, поступающей от непрерывной продувки,

G

p D

пр

100

_пр  ₁₀₀  ^3144,5  4,4т/ч,

где р_пр=3 % — принятый процент продувки котлов, определяемый в за-висимости от качества исходной воды и способа химводоподготовки.

К

 

оличество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки по формуле

^G

D    0,78т/ч,

_пр ⁽ⁱ_пр ^i_пр ⁾ 4,4(197,3104,4

^п

 

^р х(i_пр i_пр ) 0,98(640,7 104,4)

где х: — степень сухости пара, выходящего из расширителя. Количество воды на выходе из расширителя

G



_пр  4,40,783,62т/ч.

44

В

 



ыполненные расчеты позволяют определить температуру сырой воды после охладителя продувочной воды

_t



G 80,9

с.в _ ^G_пр ⁽ⁱ_пр ^i_охл ⁾ _{ t}С.В _ 3,62(104,40,9850) _{ 5 7,8С,} С.В

где i_охл = 50 ккал/кг – энтальпия продувочной воды после охладителя. Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды определяется

п





о формуле:

^D

i i

20  7,8

ВП В



 

 )

^С.В (i_РОУУ i_к С. _под ^80,9 (675,6 159,3)0,98 ^{1,95т/ч.} Подогрев химической очищенной воды производится:

- в водоводяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счёт охлаждения воды от 104 ˚С до 70 ˚С.

- в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за счёт теплоты редуцированного пара.

П



 

одогрев химически очищенной воды в охладителях выпара из деаэра-торов в данном случае незначителен и не учитывается, так как практически не сказывается на точности расчёта схемы. Температура воды, поступающей в деаэратор за теплообменником для охлаждения подпиточной воды, опреде-ляется из уравнения теплового баланса теплообменника:

t

 

подп

3,5

G

_ХОВ t_ХОВ  ^{Gподп(iподп iподп) подп} 18 ^{3,8(104  70)0,98} 54,2С,

ХОВ

г

хов

де t^”_хов= 18 ˚С – температура воды после ВПУ; G_подп = 188 · 0,02 = 3,8 т/ч – расход подпиточной воды; G^подп = 3,5 т/ч – предварительно принятый

расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор для подпитки тепловых сетей.

Р

 

D    0,33т/ч.



 

асход пара на деаэратор подпиточной воды _подп ^G_подп⁽ⁱ_подп ^i_ХОВ ⁾ 3,8(10454,2)0,98 ^Д (i_РОУ i_подп) _подп (675,6104)0,98

С учетом количества пара, идущего на подогрев воды, фактический расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор для подпиточ-ной воды, будет

G

Хов п Д

^факт  G _одп D^подп  3,80,33  3,47т/ч,

что мало отличается от предварительно принятой величины в 3,5 т/ч. Расход пара на пароводяной подогреватель химически очищенной во-

д

 

ы, поступающей в деаэратор питательной воды, определен аналогично предыдущему:

G

пит

D    7,2т/ч.

 



i

_ХОВ (i_ХОВ i_ХОВ ) 60,9(8018) ^ХОВ (i_РОУ  _к ) _подп (675,6159,3)0,98

Г

хов

де G^пит = Gк.пот = 60,9 т/ч – расход химически очищенной воды, идущей в подогреватель; i^”_хов – энтальпия воды после подогревателя, ккал/кг;

Суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор для пи-тательной воды, за вычетом греющего пара

45

G

ХОВ к к к к

_Д G^пит  G^пр  G^ХОВ  G^С.В  G^п.с.в  D_пр  60,9  56,5  7,2 1,95 25,7  0,78 153,03т/ч,

средняя температура будет равна:

_t

Д

159,3

_{ } 60,956,5807,2159,31,95159,325,7800,78640,7 _{87,5С.}

Э

 

ти расчеты позволяют определить расход пара на деаэратор питатель-ной воды

_п

D    4,33т/ч.

 



_ит ^G_Д ⁽ⁱ_пит ^i_Д ⁾ 153,03(104 87,5) ^Д (i_РОУ i_пит) _подп (675,6 104)0,98

Тогда суммарный расход редуцированного пара внутри котельной для собственных нужд

G

ре пи по

_с.и^д  D_Д ^т  D_Д ^дп  D_С.В  D_ХОВ  4,33 0,331,95 7,2 13,81т/ч,

или свежего пара

D

699 104

_С.Н 13,81^{675,9 104} 13,3т/ч.

Паропроизводительность котельной с учетом внутренних потерь:



1 1

Т

D (D  D_С.Н ) _0,97  (133,513,3) _0,97 151,2т/ч.

Расхождение с величиной D, принятой в предварительном подсчете, равно 7,3 т/ч, что составляет 4,8 %, поэтому следует уточнить расчет, прини-мая увеличенный расход пара на собственные нужды котельной.

У



точненный расход пара

D

р п по

_РОУ  D_Т^ед  D_П.С.В  D_С.В  D_ХОВ  D_д^ит  D_Д ^дп

103 25,7 1,95  7,2  4,33 0,33142,51т/ч;

D

 

i i

675,6 104

 

 

РОУ пит

_РОУ  D_{РОУ i}^РОУ _i^пит 142,51 _{699 104} 136,8т/ч.

G

699 104

_РОУ 136,8^{699  675,6} 5,44т/ч;

D 10136,8 (0,03146,8) 151,2т/ч.

Расчёт тепловой схемы котельной для других режимов производится аналогично рассмотренному.

Для установки в котельной, с учётом коэффициента совпадения макси-мумов потребностей пара К = 0,95 – 0,98 принимаются три паровых котла паропроизводительностью по 50 т/ч со следующими параметрами: давление 14 кгс/см², температура 250 ˚С.

Такие котлы выпускает белгородский завод «Энергомаш».

46

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5