7.3 Определение расходов теплоносителя

Цель расчета тепловой схемы – определить паропроизводительность котельной, потоки воды и пара в отдельных точках схемы, а по ним выбрать основное и вспомогательное оборудование.

Расчет тепловой схемы котельной выполняется методом последовательных приближений, поэтому коэффициент К в первом приближении принимается 0,08 – 0,15 с последующим уточнением. Величина К∙D_п выражает расход пара котельной на собственные нужды, а сумма D_п + D_сп + K ∙ D_п = D_к – паропроизводительность котельной в первом приближении, кг/с.

Сначала определяем расходы сетевой воды по всем абонентам, начиная с самого удаленного от источника теплоснабжения.

Расход воды в кг/с, к рассматриваемому абоненту складывается из расходов воды на отопление, вентиляцию и технологические нужды

G_р^зим= Q_р^зим/[c(τ’₁– τ’₂)], (7.1)

Расход воды на отопление и вентиляцию будет равен

G_р^зим = 3444,72/[4,19(145 – 70)] = 10,961 кг/с

на горячее водоснабжение, кг/с,

G_гвс = (0,9 –1,25)∙Q^ср_гвс /[с(t_г – t_х )] (7.2)

на горячее водоснабжение

G_гвс = (0,9…1,25)∙10,961/[4,19·(60 – 5)] = 0,059 кг/с

Расчетный расход воды только к этому абоненту равен их сумме

G_р = (G_р^зим+ G_гвс )/η_тр, (7.3)

где Q^max_о,в – сумма максимальных тепловых мощностей на отопление и вентиляцию данного абонента, кВт.

Q^ср_гвс – среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение того же абонента, кВт.

η_тр – КПД транспорта тепловой энергии по водяным тепловым сетям (принимается 0,93−0,97).

τ’₁ и τ’₂ – температуры в прямом и обратном трубопроводах сети при расчетной наружной температуре воздуха, °С.

Расчетный расход воды только к этому абоненту равен

G_р = (10,961 + 0,059 ))/0,97 = 11,36 кг/с.

7.4 Расчет тепловой схемы

1.Определение расхода пара на сетевые подогреватели. Для этого сначала определим температуру обратной сетевой воды на входе в котельную

(7.4)

Находим расход пара на сетевые подогреватели

2.Определим энтальпию в кДж/кг, конденсата греющего пара после охладителя

=4,19 · ( ) (7.5)

Находим энтальпию

=4,19 ·( кДж/кг

где температура охлажденного конденста – ∆t_ок

Δt – недоохлаждение конденсата до температуры обратной сетевой

воды в охладителе (принимается 10°С);

η – КПД подогревателя г. в. с. на ЦТП, принимается 0,98 (98 %).

Температура насыщения в сетевом подогревателе

t_нас = τ′₁ + Δt₁

где Δt₁– недогрев сетевой воды в сетевом подогревателе до температуры насыщения, принимается 10°С.

Энтальпия i″_сп и давление в сетевом подогревателе находятся по температуре насыщения (кипения) из таблиц состояния воды.

3.Расход пара на сетевые подогреватели в кг/с, определяется из уравнения теплового баланса

(7.6)

Находим расход пара на сетевые подогреватели

где η_сп – КПД сетевого подогревателя, принимается 0,98 (98 %).

Q_р^зим= Q_о,в^max + Q_гвс^ср + Q_тн , кВт максимальная тепловая мощность всех потребителей на отопление и вентиляцию и среднесуточная на горячее водоснабжение (г. в. с.)

4. Расход промышленного пара теплопотребителем в кг/с

(7.7)

Расход промышленного пара теплопотребителем равен

где Q_р^зим - расчётная тепловая нагрузка на котельную в зимний период;

i″п – энтальпия пара, кДж / кг;

t_к – температура возвращаемого конденсата, принимается 95°С;

β – доля возврата конденсата от теплопотребителя к источнику.

5.Находим паропроизводительность котельной

D_к = D_п + D_сп + K ∙ D_п

где D_п – расход промышленного пара, кг/c;

D_сп – расход пара на сетевые подогреватели, кг/c;

D_cн – расход пара на собственные нужды котельной (деаэраторы подпиточной D_п1 и химически умягченной D_п2 воды и мазутное хозяйство Dмх=0,03 D_п) кг/c

D_к = 1,147+ 1,54 + 0,03 ∙ 1,147 =2,721 кг/с

6. Найдем расход продувочной воды из СНП в кг/с, уходящей в канализацию, из решения системы уравнений материального и теплового балансов СНП (сепаратора непрерывной продувки)

, (7.8)

где – энтальпия продувочной воды из барабана котла, определяется по давлению воды в барабане котла из таблиц состояния воды.

i″_пр и i′_пр – энтальпии пара и кипящей воды на выходе из СНП. Находим из технических характеристик котла по давлению 0,12 МПа в деаэраторе питательной воды, с которым СНП связан паропроводом (см. рис. 7.1).

кг/c.

7. Расход вторичного пара из СНП, идущего в питательный деаэратор в кг/с

Промышленные паровые котлы выпускаются на стандартный ряд абсолютных давлений 1; 1,4; 2,4 и 4 МПа. Давление за котлом выбирают по давлению промышленного пара Рп.

Определим расход водопроводной воды в кг/с на входе в котельную для восполнения потерь

(7.9)

где (1 - β) Dп – невозврат конденсата с производства;

Gпод.в – потеря воды в тепловых сетях;

0,03 Dп – потеря конденсата и воды внутри котельной.

8. Найдем из уравнения теплового баланса охладителя непрерывной продувки котлов температуру водопроводной воды после охладителя в °С

(7.10)

где t_охл – температура воды после охладителя, удаляемой в канализацию, принимается 50°С;

t_х – температура холодной водопроводной воды, принимается 5°С;

η = 0,98 – коэффициент теплопотерь охладителя;

t′_пр –температура воды, уходящей из СНП, равна 105°С.

,˚С.

9. Расход пара на подогреватель водопроводной воды в кг/с, находится из уравнения теплового баланса подогревателя

D_п1=G_вв (7.11)

где t″_в.в – температура водопроводной воды за подогревателем перед ХВО (принимается 30°С для нормальной работы химводоочистки);

i″_п и i′_к – энтальпии пара, поступающего на сетевые подогреватели и собственные нужды и конденсата. Определяются из таблиц по давлению пара в сетевых подогревателях (использовано ранее).

D_п1=24.766 кг/с.

10. Определим расход пара в кг/с на деаэратор подпиточной воды из уравнения теплового баланса

, (7.12)

где G_под.в (см. исходные данные для расчета);

i″_g, i′_g – энтальпия пара и конденсата в деаэраторе, кДж / кг.

i″_g – находится по давлению после РОУ2 в сетевых подогревателях;

i′_g – по давлению в деаэраторе 0,12 МПа;

t* = t_н - 20 – температура химочищенной воды на входе в головку деаэратора,°С;

t_н – температура насыщения (кипения) в деаэраторе, находится из таблиц по давлению в деаэраторе 0,12 МПа, °С.

=2,236 кг/с.

11. Найдем расход химочищенной воды в кг/с, на входе в головку подпиточного деаэратора

, (7.13)

= 2,236 – 0,077 = 2,159 кг/с.

12. Расход химочищенной воды на входе в головку питательного деаэратора в кг/с

, (7.14)

= кг/с.

13. Определим расход водяного пара на подогреватель химочищенной воды, поступающей в деаэратор питательной воды в кг/с

. (7.15)

где t_хов – температура воды за химводоочисткой, принимается 27°С;

t* = t_н - 20°С (использовалось ранее).

D_п2= 17,65 ∙ 4,19 ∙ кг/с.

14. Из системы уравнений теплового баланса и сохранения массы найдем расход пара на питательный деаэратор в кг/с

, (7.16)

где t_к – температура конденсата, возвращаемого с производства

(принимается 95°С). Все остальные символы использовались ранее.

15. Производительность питательного деаэратора в кг/с

, (7.17)

G_g2=4,997+17,65+0,21+4,997+0,9+1,545+0,604+0,5·30=45,903 кг/с

16. Уточненный расход на собственные нужды в кг/с

(7.18)

.

(Ранее принимался в первом приближении Dсн = К·Dп, где К = 0,08 - 0,15).

17. Найдем расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ1, при получении редуцированного промышленного пара из уравнения теплового баланса РОУ1

(7.19)

G_роу1=30 5,37 кг/с

где i″_к – энтальпия пара за котлом, определяется по давлению и температуре пара за котлом из таблиц [1]. Параметры пара за котлом определяются из [7].

i″_п – энтальпия пара, отпускаемого на промышленные нужды, находится по давлению и температуре промышленного пара (см.исходные данные для расчета);

i′_пв – энтальпия питательной воды передкотлом, равна i′_g, кДж/кг (см. ранее).

18. Расход питательной воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ2 при получении пара, идущего в сетевые подогреватели и отпускаемого на собственные нужды котельной в кг/с

, (7.20)

G_роу2= (1,545+8,282) .

где i″_сп – энтальпия пара, поступающего в сетевые подогреватели и на собственные нужды, кДж/кг.

19. Уточненная паропроизводительность котельной в кг/с

(7.21)

=30+8,282+1,545-(5,37+12,78)=21,677 кг/с

20. Результат сравниваем с предварительно принятой паропроизводительностью, кг/с, в первом приближении

, (7.22)

(К=0,08-0,15)

Dк = 30+1,545+0,1·30=34,545 кг/с

Расхождение должно быть не более 2 %. В противном случае необходимо перезадать

К* = 0,5(К + К* )

где К* = D_сн / D_п и повторить расчеты.

Далее проверяется материальный баланс котла,

, (7.23)

Расход питательной воды равен расходу пара, продувки из котла и расходу питательной воды в РОУ1 и РОУ2 (небаланс 2 %).