Источники и системы теплоснабжения / Литература источники / 0604236_50295_lyalikov_b_a_istochniki_i_sistemy_teplosnabzheniya_promyshle (1)

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Qгср – средний расход тепла на горячее водоснабжение в сутки наибольшего водопотребления;

Qтпср – величина тепловых потерь в тепловых сетях при транспорте сетевой воды.

При проектировании котельной, как правило, Qор , Qвр , Qгср заданы.

При отсутствии данных расчетные тепловые нагрузки определяются для каждого потребителя по укрупненным показателям.

2-й режим – при средней температуре наружного воздуха наиболее холодного месяца – tнср.х . Производится пересчет расчетной тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию района теплоснабжения и определяется Qотп для режима наиболее холодного месяца. По величине Qотп

для данного режима проверяется надежность котельной, а именно уточняется выбор типа и количества котельных агрегатов.

3-й режим – среднезимний – при средней температуре наружного воздуха за отопительный период – tнср.о . Пересчет тепловой нагрузки, как для второго режима.

4-й режим – летний, который характерен отсутствием нагрузки отопления и вентиляции. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

где tхл – температура холодной водопроводной воды в летний период (принимается 15 °С);

tх – температура холодной водопроводной воды в отопительный период (5 °С);

β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в летний период относительно зимнего; принимается для жилых районов – 0,8; для предприятий – 1,0; курортных и южных городов – 1,5.

При работе котельной на двухтрубные тепловые сети дополнительно необходимо определить тепловую нагрузку для зимнего режима при температуре воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды (для правильного выбора сетевых насосов).

Графики тепловой нагрузки суммарной, на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (часовые и по продолжительности) строятся для отопительного периода в диапазоне температур наружного воздуха от +8 °С до tор (см. разд. 2).

71

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

4.3. Выбор регулирования отпуска теплоты в тепловые сети

При проектировании котельной, как правило, расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе задана исходными данными. Однако в отдельных случаях необходимо эту температуру принимать на основе технических условий или определять на основе техникоэкономических расчетов.

В двухтрубных системах централизованного теплоснабжения от крупных центральных и районных котельных следует принимать рас-

четную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе t10р равной

150°С.

Вдвухтрубных системах теплоснабжения от небольших котельных

t10р может быть снижена до 130 °С.

При работе котельной на четырёхтрубные водяные тепловые сети, как правило, для жилых районов t10р принимается 95 °С, для предпри-

ятий − выше 95 °С (105, 110, 115 °С) с учетом доли тепловой нагрузки на вентиляцию.

Для двухтрубных водяных систем теплоснабжения с преобладающей нагрузкой отопления и вентиляции (среднечасовая нагрузка горячего водоснабжения не превышает 15 % от расчетного тепла на отопление) следует принимать центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке, которое ведется в закрытых и открытых сетях по отопительному графику температур. Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в центральных и индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП, ИТП), а также непосредственно на абонентских выводах.

При наличии значительной нагрузки ГВС (среднечасовая нагрузка горячего водоснабжения превышает 15 % от расчетного тепла на отопление) следует принимать центральное качественное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. В закрытых системах теплоснабжения жилых районов, когда не менее 75 % жилых зданий имеет системы ГВС с двухступенчатой последовательной схемой включения подогревателей, регулирование ведется по повышенному температурному графику. В открытых системах теплоснабжения, если не менее 60 % жилых зданий имеет соотношение нагрузки ГВС

и отопления, находящееся в пределах 0,15 ≤Qгср ≤ 0,3, предусматривает-

Qор

ся регулирование по скорректированному графику температур.

72

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

В основе выбора регулирования отпуска теплоты в двухтрубные тепловые сети лежит соотношение среднечасового расхода теплоты на

ГВС (Qгср ) и расчетного расхода теплоты на отопление (Qор ). При соот-

ношении Qгср ≤ 0,15 рекомендуется принимать центральное качествен-

Qор

ное регулирование по отопительной нагрузке. При других соотношениях рекомендуется принимать центральное качественное регулирование по совмещенной нагрузке (для крупных районных котельных).

Методика построения температурных графиков сетевой воды приводится в разд. 2.

4.4. Выбор принципиальной тепловой схемы котельной

На принципиальной тепловой схеме котельной графически условно показывается основное (котлы) и вспомогательное оборудование (подогреватели, деаэраторы, насосы) с основными трубопроводами без арматуры и вспомогательных устройств. Однотипное оборудование показывается один раз, независимо от его количества. На схеме должны быть представлены расходы и параметры всех потоков пара и воды для максимально зимнего режима.

4.4.1. Паровые котельные

Паровыми котлами комплектуются два типа котельных:

•производственные котельные для отпуска пара технологическим потребителям.

•производственно-отопительные котельные для отпуска пара технологическим потребителям и для отпуска теплоты с сетевой водой на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

В паровых котельных, как правило, устанавливаются паровые котлы низкого давления – 1,4 МПа и 2,4 МПа. Для отпуска пара нефтехимическим предприятиям возможна установка паровых котлов повышенного давления – 4,0 МПа.

На выбор тепловой схемы котельной влияют следующие факторы:

•тип парового котла, параметры вырабатываемого пара – давление и температура;

•ориентировочная паропроизводительность котельной;

•система теплоснабжения – открытая или закрытая;

•вид тепловых сетей – двухтрубные или четырёхтрубные;

•параметры пара, отпускаемого технологическим потребителям, – давление и температура;

•системапароснабжения– свозвратомилибезвозвратаконденсата.

73

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Общая характеристика тепловой схемы паровой котельной

Тепловая схема паровой котельной состоит из следующих основных элементов:

•схемы отпуска теплоты с сетевой водой в тепловые сети;

•схемы отпуска технологического пара;

•схемы использования теплоты продувочной воды котлов;

•схемы подогрева сырой исходной воды перед химводоочисткой;

•схемы подогрева химочищенной воды перед деаэратором;

•схемы деаэрации питательной воды паровых котлов;

•схемы деаэрации подпиточной воды теплосети.

Схема отпуска тепла с сетевой водой в тепловые сети, как правило,

представлена блоком сетевых подогревателей: сетевые подогреватели для подогрева сетевой воды и охладители конденсата греющего пара из сетевых подогревателей. Через охладители конденсата пропускается сетевая вода полностью или частично. Необходимость включения охладителя обусловлена требованием снижения температуры конденсата греющего пара перед атмосферным деаэратором питательной воды котла до 80−95 °С. В схеме предусмотрены сетевые насосы для обеспечения циркуляции сетевой воды в системе теплоснабжения. Греющий пар на сетевые подогреватели поступает непосредственно из котла через РОУ или РУ (редук- ционно-охладительная установка, редукционная установка).

Схема отпуска технологического пара котельной состоит из РОУ

(если котлы вырабатывают перегретый пар) или РУ (если вырабатывается насыщенный пар).

Схема использования теплоты продувочной воды предусматривает использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов и может состоять из сепаратора непрерывной продувки и охладителя продувочной воды. Включение в схему сепаратора продувки целесообразно при величине продувочной воды Gпр ≥ 0,5 т/ч, а при Gпр ≥ 1,0 т/ч рекомендуется дополнительная установка охладителя продувки.

Схема подогрева исходной воды, поступающей в котельную, может быть одноступенчатой и двухступенчатой. При одноступенчатой схеме подогрев воды ведется в пароводяном теплообменнике. При двухступенчатой схеме: первая ступень – водоводяной теплообменник (например, охладитель продувки), вторая ступень – пароводяной теплообменник. Подогрев исходной воды перед химводоочисткой рекомендуется до 20−30 °С.

Схема подогрева химочищенной воды предусматривает нагрев воды после химводоочистки перед поступлением в атмосферный деаэратор

74

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

питательной воды до 60−85 °С. Обязательной ступенью подогрева является пароводяной подогреватель, дополнительно в схему могут быть включены вспомогательные теплообменники – охладители выпара деаэраторов, охладители деаэрированной воды.

Схема деаэрации питательной воды паровых котлов включает де-

аэратор атмосферного типа ДА (Рд = 0,12 МПа) с температурой деаэрированной воды 104 °С. В схемах с паровыми котлами на параметры Ро = 1,4 и 2,4 МПа деаэрированная вода с температурой tпв = 104 °С является питательной водой паровых котлов. В схемах с паровыми котлами на параметры Ро = 4,0 МПа после деаэратора атмосферного типа дополнительно устанавливается подогреватель (пароводяной) для повышения температуры питательной воды от 104 °С до 140−145 °С. Температура питательной воды зависит от давления пара (Ро) в паровых котлах.

Схема деаэрации подпиточной воды теплосети включает деаэра-

тор подпиточной воды, который может быть атмосферного ДА (Рд = 0,12 МПа) и вакуумнго ДВ (Рд = 0,02÷0,03 МПа) типа. От давления в деаэраторе зависит температура подпиточной воды, которая составляет: после атмосферных деаэраторов tподп = 104 °С, после вакуумных деаэраторов tподп ≈ 68 °С. Подпитка закрытых тепловых сетей допускается деаэрированной водой 104 °С, подпитка открытых тепловых сетей – водой температурой не выше 70 °С. Следовательно, в случае установки атмосферного деаэратора дополнительно предусматривается охладитель деаэрированной воды. Кроме того, в схеме подпитки открытых тепловых сетей необходима установка центральных баков-аккумуляторов (ЦБА) для покрытия пиковой нагрузки горячего водоснабжения тепловых сетей и уменьшения расчетной производительности химводоочистки и расхода подпиточной воды. В закрытых тепловых сетях подпитка может осуществляться из атмосферного деаэратора – общего для питательной и подпиточной воды.

На принципиальной схеме показываются основные насосы: сетевые, питательные, подпиточные, сырой воды, конденсатные.

В схему также включается группа РОУ на собственные нужды котельной: пароводяные теплообменники, деаэраторы.

Если котельная работает на четырёхтрубные тепловые сети, то в схеме предусмотрен деаэратор горячего водоснабжения с циркуляционными насосами и баками воды.

Примеры принципиальных тепловых схем паровых котельных

В Прил. 4 (см. рис. П.4.1) приведена схема паровой производствен- но-отопительной котельной, работающей на двухтрубные закрытые те-

75

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

пловые сети, при установке паровых котлов с давлением пара Ро = 1,4

и2,4 МПа. Особенность схемы − установка общего атмосферного деаэратора ДА для питательной воды паровых котлов и подпиточной воды теплосети.

Установка общего деаэратора для деаэрации и питательной воды,

иподпиточной воды обусловлена незначительным расходом воды на подпитку закрытых тепловых сетей, который определяется только утечками воды из водяных тепловых сетей.

Тепло с выпаром из деаэратора не используется.

Предусмотрено использование тепла непрерывной продувки паровых котлов с установкой охладителя продувочной воды ОП, после которого охлажденная продувочная вода либо сбрасывается в канализацию, либо подается в бак подпиточной воды. Допускается использовать продувочную воду для подпитки закрытых тепловых сетей, если общая жесткость смеси продувочной воды из деаэратора не > 0,05 мг-экв/кг. Температура

питательной и подпиточной воды деаэратора составляет 104 °С.

На рис. П.4.2 приведена схема паровой отопительной котельной, работающей на двухтрубные открытые тепловые сети, при установке паровых котлов с давлением пара Ро = 1,4 и 2,4 МПа. В схему включены раздельные деаэраторы: деаэратор питательной воды паровых котлов и деаэратор подпиточной воды теплосети, оба деаэратора атмосферного типа.

Так как подпитка открытых тепловых сетей допускается водой с температурой не выше 70 °С, в схеме после атмосферного деаэратора подпитки установлен охладитель деаэрированной подпиточной воды (ОД).

Схемой предусмотрена установка паровых котлов, вырабатывающих насыщенный пар, поэтому предусмотрено только понижение острого пара (без его охлаждения) в редукционной установке РУ или редукционном клапане.

Согласно нормам проектирования в котельной, работающей на открытые тепловые сети, должны быть установлены центральные бакиаккумуляторы ЦБА для покрытия пиковой типовой нагрузки горячего водоснабжения. Установка ЦБА позволяет сократить расход деаэрированной воды, поступающей на подпитку тепловой сети.

Аналогичной будет схема паровой производственно-отопительной котельной, работающей на двухтрубные открытые тепловые сети. В такой котельной предусмотрен отпуск пара на технологию и частичный возврат конденсата с производства. Большей частью в таких котельных устанавливаются паровые котлы, вырабатывающие перегретый пар.

На рис. П.4.3 приведена схема паровой производственноотопительной котельной, работающей на четырёхтрубные закрытые тепловые сети. Особенность схемы − наличие двух деаэраторов атмо-

76

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

сферного типа – питательной воды паровых котлов и горячего водоснабжения ДГВС. Через ДГВС пропускается химочищенная вода только для горячего водоснабжения. Подпитка тепловых сетей для отопления и вентиляции осуществляется из ЦБА горячего водоснабжения. В схему дополнительно включены перекачивающий насос ПРН для подачи горячей воды из ДГВС в ЦБА и циркуляционный насос ЦГВ для обеспечения циркуляции воды в системе горячего водоснабжения.

Приведенные схемы паровых производственно-отопительных котельных могут служить основой для выбора тепловых схем котельных паропроизводительностью Dо ≥ 5 т/ч. С уменьшением паропроизводительности и снижением давления пара схема паровой котельной упрощается.

Следует отметить, что в схеме паровой производственной котельной, отпускающей только пар на технологию, будут отсутствовать элементы, предназначенные для отпуска тепла в тепловые сети, – блок сетевых подогревателей, сетевые и подпиточные насосы.

В паровой котельной, вырабатывающей перегретый пар давлением Ро = 4,0 МПа, в схему дополнительно устанавливается паровой подогреватель питательной воды котлов для повышения ее температуры от

104 до 145 °С.

4.4.2. Водогрейные котельные

Отопительные котельные, отпускающие только тепло на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение зданий, являются, как правило, водогрейными. Комплектуются водогрейные котельные стальными водогрейными котлами, производящими нагрев сетевой воды от 70 до

150 °С.

Тепловая схема водогрейной котельной (по сравнению с паровой) имеет ряд особенностей, обусловленных режимом работы водогрейных котлов.

Одним из условий надежной работы водогрейных котлов является постоянный расход воды через котел, независимо от изменения тепловой нагрузки потребителей. Поэтому регулирование отпуска теплоты в тепловые сети ведется изменением температуры воды на выходе из котлов.

Для уменьшения интенсивности наружной коррозии труб поверхностей нагрева стальных водогрейных котлов необходимо поддерживать температуру воды на входе в котел выше температуры точки росы дымовых газов. Минимально допустимая температура воды на входе

вкотлы зависит от вида сжигаемого топлива:

–для природного газа ≥ 60 °С;

77

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

–для малосернистого мазута ≥ 70 °С;

–для высокосернистого мазута ≥ 110 °С.

При этом следует учитывать, что в водогрейный котел поступает сетевая вода из обратной тепловой сети, температура которой почти всегда ниже 60 °С.

Условия надежности водогрейных котлов должны учитываться при составлении тепловой схемы котельной.

Таким образом, тепловая схема водогрейной котельной имеет следующие особенности:

а) теплоносителем является горячая котловая вода; б) наличие линии рециркуляции для повышения температуры воды

на входе в котел, что осуществляется подмешиванием горячей котловой воды к обратной сетевой с помощью рециркуляционных насосов (РЦН); в) наличие линии перепуска между трубопроводами подающей и обратной тепловой сети для регулирования температуры сетевой воды в соответствии с температурным графиком. Это обусловлено тем, что для сокращения расхода воды на рециркуляцию температура ее на выходе из

котла поддерживается выше температуры воды в подающей теплосети. На выбор тепловой схемы водогрейной котельной влияют следую-

щие факторы:

а) система теплоснабжения – открытая или закрытая; б) вид сжигаемого топлива.

Общая характеристика тепловых схем водогрейных котельных

Тепловая схема водогрейной котельной состоит из следующих основных элементов:

•схемы подогрева сырой воды перед химводоочисткой;

•схемы подогрева химочищенной воды перед деаэратором;

•схемы деаэрации подпиточной воды котлов;

•схемы линии рециркуляции;

•схемы линии перепуска.

Так как в водогрейных котельных подпитка тепловых сетей и водогрейных котлов осуществляется из одного контура, в схемах как для закрытых, так и открытых тепловых сетей предусматривается установка общего деаэратора.

Необходимо отметить, что в схемах водогрейных котельных преимущественно применяются вакуумные деаэраторы (ДВ). Подогрев сырой и химочищенной воды ведется котловой водой.

78

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Примеры принципиальных тепловых схем водогрейных котельных

На рис. П.4.4 приведена схема водогрейной котельной, работающей на двухтрубные закрытые тепловые сети. В схему включен вакуумный деаэратор с абсолютным давлением Рд = 0,02÷0,03 МПа и температурой подпиточной воды 68 °С. Вакуум в деаэраторе обеспечивается водоструйными эжекторами Э. Рабочая вода для эжекторов циркулирует по замкнутому контуру: бак рабочей воды БРВ, рабочий насос РН, эжектор Э и обратно в бак совместно с конденсатом паровоздушной смеси из деаэратора.

Химочищенная вода подается в головку вакуумного деаэратора с температурой 75−80 °С, т. е. на 5−10 °С выше температуры кипения в деаэраторе (68 °С), чтобы обеспечить самовскипание воды.

Подогреватели сырой и химочищенной воды включены в независимый контур подогрева котловой водой, что рекомендуется при небольших расходах греющей котловой воды в подогревателях.

При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально зимнего, часть воды после сетевых насосов СН, минуя котлы, подается по линии перепуска ЛП в подающую тепловую сеть.

Во всасывающий патрубок сетевого насоса подается три потока воды: обратная сетевая вода из тепловой сети, подпиточная из деаэратора и охлажденная котловая вода после подогревателей сырой и химочищенной воды.

Рециркуляционными насосами РЦН котловая вода подается на вход водогрейных котлов, где смешивается с обратной сетевой водой, повышая температуру воды на входе в водогрейные котлы.

На рис. П.4.5 приведена тепловая схема водогрейной котельной, работающей на двухтрубные открытые тепловые сети. В схеме предусмотрена установка ЦБА для деаэрированной подпиточной воды. Подпиточные насосы используются одновременно как для подпитки тепловых сетей, так и для зарядки баков-аккумуляторов в ночное время, когда разбор воды из сети на горячее водоснабжение незначителен.

Подогреватели сырой и химочищенной воды включены в контур рециркуляции водогрейных котлов.

4.4.3.Пароводогрейные котельные

Впроизводственно-отопительных котельных общей теплопроизводительностью более 50 МВт, при условии, что тепловая нагрузка с сетевой водой превышает паровую нагрузку, характерна установка как паровых, так и водогрейных котлов.

Таким образом, тепловая схема пароводогрейной котельной состоит из паровой и водогрейной частей. Схемы паровой и водогрейной час-

79

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ти содержат все основные элементы, характерные для схем паровой и водогрейной котельных.

Характерные особенности схем:

а) общая химводоочистка для паровой и водогрейной части; б) общий подогрев сырой воды;

в) основным теплоносителем и для водогрейной части является пар.

Пример принципиальной тепловой схемы пароводогрейной котельной

На рис. П.4.6 приведена схема пароводогрейной котельной, работающей на двухтрубные закрытые тепловые сети:

а) паровая часть: паровые котлы, редукционная установка (РУ), деаэратор питательной воды атмосферного типа с охладителем выпара, питательный насос, деаэратор подпиточной воды атмосферного типа с охладителем выпара, сепаратор непрерывной продувки, охладитель продувочной воды, пароводяной подогреватель сырой воды, насос сырой воды;

б) водогрейная часть: водогрейные котлы, насос рециркуляционный, сетевой насос, подпиточный насос, подогреватели горячего водоснабжения для летнего периода.

Все потоки конденсата поступают в деаэратор питательной воды. В водогрейную часть котельной химочищенная вода поступает после 1-й ступени водоподготовки, вода для питания паровых котлов проходит через две ступени водоподготовки.

В летний период, когда водогрейные котлы не работают, нагрев воды для горячего водоснабжения ведется паром в пароводяных подогревателях (ПГВ).

На рис. П.4.7 приведена схема пароводогрейной котельной, работающей на двухтрубные открытые тепловые сети.

Схема отличается дополнительным включением баковаккумуляторов (ЦБА) и отсутствием пароводяных подогревателей горячего водоснабжения для летнего режима. Отсутствие подогревателей в летний период обусловлено тем, что при нагрузке горячего водоснабжения в летний период, близкой к минимально допустимой теплопроизводительности водогрейного котла, используется водогрейный котел.

4.5. Расчет принципиальной тепловой схемы котельной

Расчет тепловой схемы котельной производится с целью определения расхода пара и воды для отдельных узлов (элементов) при характерных режимах работы котельной и составления общего материально-

80