3.2 Опис теплової схеми котельної

Принципова теплова схема котельної приведена на малюнку 3.1

Початкова вода з температурою 5°С насосом 1 подається в теплообмінник 2, в якому нагрівається теплотою води безперервної продувки до температури 25-40°С. Нагрівання до такої температури, необхідне для забезпечення ефективнішої роботи катіонітных фільтрів і запобігання конденсації водяної пари на трубах і устаткуванні хімводоочистки, далі вода поступає на хімводоочистку 4, де відбувається пом'якшування води (видалення солей Ca і Mg) і, при необхідності, зменшення солевмісту. Хімічно оброблена вода поступає в деаератор 9, в якому з води видаляються корозійно-активні гази (O₂, CO₂). Частина води з деаератора живильним насосом 11 подається в паровий котел 6, інша частина підживлювальним насосом 10 прямує на підживлення теплової мережі.

Паровий котел 6 виробляє насичену пару з тиском 1,4 МПа, пара використовується для підігріву води, що поступає в системи опалювання, вентиляції, гарячого водопостачання і для власних потреб котельної (деаерація).

Оскільки паро-водяні теплообмінники по умові міцності розраховані на тиск до 1МПа, тиск пари перед ними знижується редукціонним клапаном 7 до рівня 0,6МПа. Деаератор атмосферного типу працює при тиску 0,12МПа, яке підтримується редукціонним клапаном 8.

Підігрів мережевої води здійснюється таким чином: вода із зворотного трубопроводу теплової мережі насосом 14 подається у водо-водяний теплообмінник 13, в якому нагрівається конденсатом з паро-водяного теплообмінника 12, а потім в теплообмінник 12, де нагрівається пором до необхідної температури ~120-130°С.

Для використання теплоти випару з деаератора, встановлюється охолоджувач випару 15, що підігріває хімічно очищену воду що поступає в деаератор. Конденсат після паро-водяних теплообмінників подають у деаератор.

Рисунок 3.2 Принципова теплова схема виробничо-опалювальної котельної

1-насос початкової води; 2-охладитель безперервного продування (підігрівач сирої води); 4-хімводоочистка; 5-водомір хімочищеної води; 6-паровий котел; 7,8-редукціонний клапан; 9-деаератор;10-підживлювальний насос; 11-живильний насос; 12-мережевий підігрівач;13- охолоджувач конденсату; 14-мережевий насос; 15-охолоджувач выпару.

3.3 Розрахунок теплової схеми котельної

У загальному випадку основними цілями розрахунку теплової схеми котельної є:

• визначення загальних теплових навантажень, що складаються із зовнішніх навантажень і витрати пари на власні потреби;

• визначення всіх теплових і масових потоків;

• визначення початкових даних для подальших техніко-економічних розрахунків (річних вироблень тепла, затрати палива і так далі).

Розрахунок теплової схеми дозволяє визначити сумарну продуктивність котельної установки при декількох режимах її роботи. Розрахунок проводиться для 3-х характерних режимів за відповідною температурою зовнішнього повітря в м. Одеса- для характерних режимів, що визначаються по СНіП 23-01-99 «Будівельна кліматологія» [1]:

1. максимально-зимового (-18 °С)

2. середньої температури найбільш холодного місяця (-8 °С)

3. середньої температури за опалювальний період (+5°С)

Задані теплові навантаження котельною зведені в таблицю 1.3.1

Таблиця 3.2 Максимальні теплові навантаження котельної установки.

Вид теплового навантаження	Розрахункові теплові навантаження			Характеристика теплоносія
	Зима	Літо
Опалювання, вентиляція і гаряче водопостачання ГДж/год	14	немає	Вода 120/60°С

Виходячи із заданих теплових навантажень на опалювання, вентиляцію та гаряче водопостачання для всіх характерних режимів визначаються: теплове навантаження на опалювання,вентиляцію та гаряче водопостачання:

, кДж/год,

де – розрахункове теплове навантаження на опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання, у максимально холодний зимній період, кДж/год;

– розрахункова температура усередині приміщень, приймається +18°С;

- температура зовнішнього повітря [1] °С;

- температура зовнішнього повітря при максимальному тепловому навантаженні на систему, °С.

Коефіцієнт зниження витрати теплоти на опалювання і вентиляцію та ГВС:

.

Поточна температура мережевої води в подаючому трубопроводі:

,°С,

де – розрахункова температура теплоносія в подаючому мережевому трубопроводі, °С.

Поточна температура мережевої води в зворотному трубопроводі:

,°С,

де – розрахункова температура теплоносія в зворотному мережевому

трубопроводі, °С.

Витрата мережевої води на опалювання і вентиляцію, ГВС:

, т/год,

де – теплове навантаження на опалювання і вентиляцію, кДж/год;

– температура мережевої води в прямому і зворотному мережевих трубопроводах, °С;

Св=4,19 кДж/(кг∙°С) - теплоємність води.

Загальна витрата води зовнішніми споживачами (ті що споживають тепло, отримане у котельній) в подаючій магістралі теплової мережі:

, т/год.

Витрата пари на опалювання, вентиляцію, гаряче водопостачання:

, т/год,

де – ентальпія пари, що подається на підігрівачі води після редуційного-охолоджувального клапану, кДж/кг (тиск 0,6 МПа);

– ентальпія конденсату на виході з підігрівачів води, кДж/кг:

4,19 кДж/(кг∙°С) ∙90°С=378 кДж/кг;

– ККД підігрівача;

приймаємо =0,98.

Визначаємо вироблення пари для зовнішніх споживачів:

, т/год.

Максимальне паровироблення котельної установки:

, т/год,

де – витрата пари на власні потреби котельної, т/год;

приймаємо =0,1;

– втрати пари усередині котельній, т/год;

приймаємо =0,02.

Визначаємо витрата живильної води, що подається у котел:

, т/год,

де – витрата продувальної води, т/год. Згідно СНіП II-35-76 «Котельні установки»[2], для котлів з тиском до 1,4 МПа включно, витрата живильної води повинна бути не більше 10% від ;

приймаємо =0,1=0,1∙3,45=0,35 , т/год.

Витрата підживлювальної води, згідно СНіП 2.04.07-86 «Теплові мережі» [3], приймається як 0,75% від об'єму води в системі теплопостачання.

=0,0075, т/год,

де – об'єм води в системі теплопостачання, м³:

=, м³,

де питомий об'єм води в системі, м3/МВт, для закритих систем:

=65 м3/МВт.

Визначаємо витрату випару з деаератора:

, т/год,

де – витрата деаерованої води, т/ч.

Кількість води, яка повинна піддатися пом'якшуванню:

, т/год.

Дійсна витрата сирої води, яка подається в котельну, буде дещо більше, оскільки частина води використовується для регенерації фільтрів:

т/ч;

Визначаємо температуру сирої води на виході з теплообмінника 2:

З рівняння теплового балансу теплообмінника 2:

, °С,

де, - температура початкової води;

приймаємо = 5°С для зимового періоду;

– температура продувальної води.

приймається рівній температурі насичення при тиску 1,3 МПа;

°С;

- температура продувальної води на виході з теплообмінника.

Приймаємо °С.

Після охолодження у теплообміннику 2, продувальна вода зливається у дренаж, адже із-за її засолення її не можна використовувати далі у технології.

Знайдемо температуру хімочищеної води на виході з охолоджувача выпару (на вході в деаератор):

, °С,

де - температура конденсату після охолоджувача выпара

приймаємо = 95°С.

Визначаємо витрату пари на деаерацію води:

, т/год.

Розрахункове значення витрати пари на власні потреби котельної:

, т/год.

Відносна погрішність розрахунку:

,%.

При <10% для середньосезонного режиму вважається, що розрахунок виконаний з необхідним наближенням і не вимагає перерахунку.

Температура на вході в мережевий підігрівач:

, т/год.

Температура конденсату на виході з охолоджувача конденсату:

, т/год.

Результати розрахунку приведені в таблиці 3.3

Таблиця 3.3 Розрахунок теплової схеми котельної

№ п/п	Найменування величин	Режими
		Максимально-зимовий (min t найбільш холодної п'ятиденки)	Середня температура найбільш холодного місяця	Середня температура за опалювальний період

1	2	3	4		5
1	Температура зовнішнього повітря tн.в., °С	-15	-5		5
2	Температура усередині опалювальних приміщень tв.н., °С	18	18		18
3	Теплове навантаження на опалювання і вентиляцію Qо.в.г.в., ГДж/год	14	9,75		5,51
4	Коефіцієнт зниження витрати теплоти на опалювання і вентиляцію Ко.в.	1	0,69		0,39
5	Поточна температура мережевої води в подаючому трубопроводі t 1, °С	120	89,1		58,2
6	Поточна температура мережевої води в зворотному трубопроводі t2 , °С	60	47,3		34,5
7	Витрата мережевої води на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання Gо.в.г.в. ,т/год	55,56	55,56		55,56
8	Витрата води зовнішніми споживачами в подаючій магістралі теплової мережі Gс, т/год	55,56	55,56		55,56
9	Ентальпія пари, що подається на підігрівачі води hп, кДж/кг (тиск 0,6МПа)	2756
10	Ентальпія конденсату після паро-водяного теплообмінника hк, кДж/кг	378
11	ККД підігрівача	0,98
12	Витрата пари на опалювання, вентиляцію, гаряче водопостачання Dо.в., т/год	6,01	4,19		2,37
13	Вироблення пари для зовнішніх споживачів Dвн, т/год	6,01	4,19		2,37
14	Витрата пари на власні потреби котельної Dс.н., т/год	0,3	0,21		0,16
15	Втрати пари усередині котельній Dпот, т/год	0,12	0,08		0,05
16	Максимальна паропроизводительность котельної установки, т/год	6,72	4,68		2,65
17	Витрата живильної води, що подається у котел Gпит, т/год	7,4	5,15		2,91
18	Об'єм води в системі теплопостачання Vсист, м3	180
19	Витрата подпиточной води Gподп, т/год	1,35
20	Випар з деаератора Dвып, т/год	0,43		0,32		0,21
21	Кількість води, що піддається зм'якшуванню Gхво, т/год	2,14		1,9		1,67
22	Витрата сирої води Gисх, т/год	2,35		2,09		1,82
23	Температура початкової води на виході з теплообмінника 2 t'ив , °С	44		33		25
24	Температура конденсату після охолоджувача выпара tд, °С	104		102		100
25	Температура води на вході в мережевий підігрівач t’2, °С	64		50		36
26	Температура конденсату після охолоджувача конденсату t’к,°С	99		99		98
27	Витрата пари на деаерацію Dд, т/год	0,23		0,2		0,16
28	Розрахункова витрата пари на власні потреби котельної, т/год	0,23		0,2		0,16
29	Нев'язність витрати пари на власні потреби котельної, %	28		4,3		1,4
30	Уточнене максимальне паровиробництво котельної, т/год	6,41		4,5		2,57