Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной (стр. 2 из 6)

Точность расчета тепловой схемы зависит от числа последовательных приближений величин полученных при расчете, к величинам, которыми предварительно задавались. В инженерной практике проектирования котельных точность расчета должна находиться в пределах не более 2…3 %.

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

Составим принципиальную тепловую схему производственно-отопительной котельной промышленного предприятия, и выполним её расчет при следующих условиях: котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу пара и горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жилого поселка.

В результате расчета тепловой схемы определим необходимую максимальную паропроизводительность (мощность) котельной, выберем тип и количество котлоагрегатов, другого основного и вспомогательного оборудования и рассчитаем электрические мощности для их привода.

Вариант задания тепловых нагрузок котельной для курсовой работы возьмем в прил. 1. Нагрузки соответствуют максимальному зимнему режиму самой холодной пятидневки года с учетом потерь теплоты во внешних трубопроводах.

2.1 Тепловые нагрузки внешних потребителей

1) Расход пара на производственно-технологические нужды составляет

= 5,55 кг/с. Параметры отпускаемого пара: давление = 2,3 МПа, пар имеет температуру . Возврат конденсата с производства составляет μ = 65% от расхода пара . Температура возвращаемого с производства конденсата = 86°С. Вид топлива – природный газ.

2) Расход горячей воды на производственно-технологические нужды

= 1,389 кг/с при температуре = 90°С. Подогрев горячей воды производится в пароводяном подогревателе, насыщенным паром давлением 0,6 МПа, поступающим из главного паропровода через редукционный клапан. Вся горячая вода расходуется на производстве и в котельную не возвращается.

3) Для обеспечения вентиляционной нагрузки производственных помещений расходуется насыщенный пар давлением 0,6 МПа в количестве

D_вен = 2 т/ч = 0,556 кг/с.

4) Расход теплоты на отопление жилого поселка и служебных зданий предприятия равен Q_от= 4200 кВт. Температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети равна, соответственно,

=150 ⁰С и =70 ⁰С.

Подогрев сетевой воды производится в пароводяном теплообменнике (бойлере) насыщенным паром давлением 0,6 МПа. Образующийся конденсат во избежание последующего вскипания в деаэраторе охлаждается до t_к^от = 75°С в водо-водяном теплообменнике – охладителе конденсата. Таким образом, обратная сетевая вода до поступления в основной пароводяной подогреватель нагревается, проходя через охладитель конденсата. Потери сетевой воды потребителями принимаем равными 1,5 % от её общего расхода G_сет.

5) Потери теплоты в поверхностных пароводяных и водо-водяных подогревателях принимаем равными 2% или коэффициент сохранения теплоты (тепловой КПД подогревателей) считаем равным η_п=0,98. Потери конденсата греющего пара в пароводяных подогревателях принимаем равными 2% от расхода пара.

Потери всех теплоносителей восполняются через химводоочистку и деаэратор котельной.

6) Расчетную температуру сырой воды для зимних условий принимаем равной t_с.в = 5°С.

2.2 Тепловые нагрузки собственных нужд котельной

Собственные нужды котельной складываются из расхода пара на подогрев воды в деаэраторе, подогрев сырой воды перед химводоочисткой, расход теплоты с продувкой котлов, с утечками пара и питательной воды, прочие неучтенные потери.

1) Деаэрация питательной и подпиточной сетевой воды происходит в смешивающем подогревателе – деаэраторе атмосферного типа. Греющий теплоноситель – насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

2) Перед химводоочисткой сырая вода должна быть подогрета до температуры t_хво = 30°С. Расход пара на подогреватель сырой воды определяется расчетом. Для подогрева используется насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

3) Расход пара на другие собственные нужды котельной (обдувка поверхностей нагрева котлоагрегата, неучтенные потери и т.д.) принимаем равным 3 % от паропроизводительности котельной (от общего расхода пара на внешние потребители и собственные нужды).

4) Расход котловой воды на непрерывную продувку котлоагрегата принимаем равным 3 % от его паропроизводительности.

Продувочная вода поступает в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. Образующийся насыщенный пар давлением 0,12 МПа подается в коллектор пара или непосредственно в деаэратор. Горячая вода, выходящая из расширителя, пропускается через подогреватель сырой воды, который является первой ступенью подогрева сырой холодной водопроводной воды. Охлажденная до t_сл = 45^оС продувочная вода сливается в канализацию или используется для технических целей.

Необходимые для расчёта параметры пара и горячей воды в зависимости от варианта задания определим по таблицам приложений 2 и 3 или специальным компьютерным программам.

После расчёта вычисленные значения расходов и параметры теплоносителей нанесем на принципиальную тепловую схему котельной, которую рекомендуется выполнить с помощью графических редакторов на формате А3. При нанесении расчетных расходов будем обращать внимание на то, что для каждого элемента (узла) схемы суммы входящих и исходящих потоков могут отличаться не более чем на 2…3 %. Заданная точность вычислений достигается соблюдением изложенного ниже расчёта, основанного на методе последовательных приближений.

3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ

3.1. Расчет основного и вспомогательного оборудования

3.1.1 Расход пара на подогреватель горячей воды для производственных нужд предприятия определяется по формуле, кг/с (т/ч),

,

где

- расход горячей воды на производство, кг/с (т/ч); с_в - удельная теплоемкость воды, с_в = 4,19 кДж/кг·град; и - температуры горячей и холодной воды, °С; - энтальпия греющего пара давлением Р_н = 0,6 МПа, кДж/кг; - энтальпия конденсата при Р_н = 0,6 МПа, кДж/кг; - коэффициент, учитывающий потерю теплоты в подогревателе, = 0,98.

После подстановки в формулу заданных величин

= кг/с (0,871 т/ч)

3.1.2 Расход насыщенного пара давлением p_н = 0,6 МПа в бойлерной установке для подогрева сетевой воды, циркулирующей по тепловым сетям, кг/с (т/ч),

,

где

- максимальный расход теплоты на отопление с учетом потерь в наружных сетях, кВт; - энтальпия конденсата греющего пара после охладителя конденсата, кДж/кг; в нашем примере = 4,19×75 = 314,25 кДж/кг; h_п - коэффициент, учитывающий потери теплоты в бойлерной установке и принимаемый равным 0,98.

Подставив в формулу численные значения согласно варианту задания, получим:

= 1,754 кг/с (6,314 т/ч).

3.1.3 Расход сетевой воды, направляемой в тепловую сеть, кг/с (т/ч),

,

где

и - температуры сетевой воды в подающей и обратной ветвях тепловой сети, ^оС.

Подставив заданные величины:

кг/с (45,1 т/ч).

3.1.4 Потери сетевой воды (утечки) в тепловых сетях, согласно заданию принимаем 1,5 % от расхода

:

= 0,015×12,53 = 0,188 кг/с (0,67 т/ч).

Эти потери теплоносителя в нормальных условиях эксплуатации должны восполняться химически очищенной водой, подаваемой подпиточным насосом.