7. Тепловая схема котельной

Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды.

Рассмотрим принципиальную тепловую схему водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети показана на (рис. 3). Вода из обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Сюда же насосами ПН подается подпиточная вода в количестве Q_пп = Q_пп.н Исходная вода для подпитки сети поступает из водопровода, проходит через подогреватель 6, фильтры химводоочистки 4, подогреватель химически очищенной воды 3 и вакуумный деаэратор 2. В этом деаэраторе поддерживается вакуум 0,03 МПа за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйным эжектором 1. Часть воды Q_п_ep после сетевых насосов перепускается в обвод котлов 5 и смешивается с водой, нагретой в котлах, регулируя температуру в подающей магистрали на уровне, соответствующем температурному графику сети.

Рис. 3. Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети:

1 – эжектор; 2 – деаэратор; 3 – подогреватель химически очищенной воды; 4 – фильтр химической водоочистки; 5 – котел; 6 – подогреватель исходной воды; ЭН, ПН, РН и СН – насосы соответственно эжекторный, подпиточный, рециркуляционный и сетевой.

Для поддержания температуры воды на входе в котел t_вх на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды в количестве Q_рец рециркуляционным насосом РН возвращается в напорный коллектор сетевых насосов. Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях 6 и 3.

При расчете тепловой схемы водогрейной котельной определяют температуры воды на входе и выходе из котла и в линии рециркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и рециркуляции.

Порядок расчета тепловой схемы следующий.

1. Температуру воды перед сетевыми насосами t_см определяют из уравнения теплового баланса точки смешения А:

Q_oc_pt_oρ_o + Q_ппc_pt_ппρ_пп = Q_пc_pt_смρ_см, (39)

где Q_п – расход воды в подающей магистрали, определяется по формуле (26); Q_пп – расход воды в линии подпитки – по формуле (27); Q_o=Q_п – Q_пп – расход воды в обратной магистрали, м³/ч; с_р = 4,19 кДж/(кг • ºС); t_о – температура воды в обратной магистрали, ºС; t_пп – температура подпиточной воды, ºС; принимается равной температуре горячей воды (t_пп ⁼ 60...70 °С), разбираемой потребителями непосредственно из сети; ρ_пп – плотность подпиточной воды, кг/м³; Q_п – расход воды в подающей магистрали, м³/ч; t_см - температура смешанной воды, ºС; ρ_см – плотность смешанной воды, кг/м³; принимают ρ_см= ρ_о.

2. Расход воды на перепуск Q_пер по линии обвода котла находим из уравнения теплового баланса при смешении потоков в точке Б:

Q_перc_pt_смρ_см + (Q_п – Q_пер)c_pt_выхρ_вых = Q_пc_pt_пρ_п, (40)

где t_вых – проектная температура воды за котлом (для чугунных водогрейных котлов 115 ºС); ρ_вых и ρ_п – плотность воды на выходе из котла и в подающей магистрали, кг/м³; t_п — температура воды в подающей магистрали, ºС.

3. Расход воды в линии рециркуляции Q_рец для предварительно принятого значения t_рец перед поступлением воды в напорный коллектор сетевых насосов

Q_рецc_p(t_вых – t_рец)ρ_рецη_п = Q_добc_p(t_г – t_х)ρ_доб, (41)

где ρ_рец и ρ_доб – плотность воды рециркулируемой (для принятого значения t_рец) и добавочной (при температуре t_х), кг/м³; η_п – КПД подогревателя (η_п = 0,97...0,98); Q_доб -расход добавочной воды с учетом потерь в тепловой схеме самой котельной, м³/ч (Q_доб = 1,05 Q_пп); t_г – температура воды, подаваемой в деаэратор (t_г = 70 ºС); t_х – температура холодной воды (t_х = 5 °С).

4. Температура воды на входе в котел t_вх определяется из уравнения теплового баланса точки смешения В:

Q_рецc_pt_рецρ_рец + (Q_о + Q_пп – Q_пер)c_pt_смρ_см =

= (Q_рец + Q_о + Q_пп – Q_пер)c_pt_вхρ_вх, (42)

где ρ_вх – плотность воды на входе в котел, кг/м³.

Температура t_вх должна быть не менее 65 ºС, если топливо – газ, и 50 °С, когда топливо – уголь или мазут. В случае невыполнения этого условия следует повторить расчет пп. 3 и 4, приняв другое значение t_рец и соответствующее ему значение Q_рец.

5. Расход воды через котлы Q_к (м³/ч) с учетом необходимости подогрева добавочной воды

, (43)

где Ф_р.в – расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем - водой, Вт; ρ_вых – плотность воды при температуре t_вых, кг/м³.

Полученное значение должно соответствовать с точностью до 1 % значению Q_к найденному из выражения

Q_к = (Q_п – Q_пер) + Q_рец (44)

При невыполнении этого требования следует повторить расчет, приняв новое значение t_рец и соответствующее ему значение Q_рец (см. п. 3).

Решение балансовых уравнений (39)...(42) упрощается, если принять ρ_пп = ρ_см = ρ_вх = ρ_о. Тогда получим следующие расчетные формулы для определения температуры и расхода воды в различных элементах тепловой схемы:

t_см = (Q_оt_о + Q_ппt_пп)/Q_п; (45)

; (46)