Методические указания
Часть I: Расчет тепловой схемы и выбор вспомогательного оборудования
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
| Введение | |
| 1. Описание тепловой схемы отопительно-производственной котельной установки с закрытой системой теплоснабжения и паровыми котлами | |
| 2. Исходные данные для расчета тепловой схемы | |
| 2.1. Характерные режимы работы котельной | |
| 2.2. Максимальные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение | |
| 2.3. Расходы теплоты для промежуточных режимов | |
| 2.4. Расходы и параметры пара на технологические нужды | |
| 2.5. Дополнительные данные для расчета | |
| 3. Алгоритм расчета и расчет тепловой схемы для максимально-зимнего режима работы котельной | |
| 4. Выбор питательных, сетевых и подпиточных насосов | |
| 5. Определение диаметров основных трубопроводов | |
| Литература |
ВВЕДЕНИЕ
Важной составляющей проекта котельной установки является расчет ее тепловой схемы, позволяющий для заданных (или определенных в начале расчета) внешних тепловых нагрузок и расходов тепла на собственные нужды определить тепловые и массовые потоки воды и пара, необходимые для выбора основного оборудования - котлоагрегатов - и вспомогательного оборудования, выбора диаметров трубопроводов и арматуры. Результаты расчета тепловой схемы дают возможность определить годовой расход топлива, годовую выработку тепла, т.е. провести технико - экономическое обоснование данного варианта теплогенерирующей установки. При проектировании часто приходится рассматривать несколько вариантов тепловых схем и сравнивать их для выбора оптимальной для конкретных условий. Вместе с тем ведущие проектные институты страны разработали для теплогенераторов средней мощности КЕ, ДЕ и др. типовые тепловые схемы, которые технически и экономически обоснованы и рекомендованы для внедрения.
Тепловые схемы бывают принципиальные, развернутые и монтажные. В проекте рассматриваются принципиальные схемы, на которых указываются лишь главное оборудование (котлы, подогреватели, баки, деаэраторы, насосы и др.), главные трубопроводы воды и пара без арматуры и второстепенных трубопроводов, показываются расходы и параметры теплоносителей.
ОПИСАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫОТОПИТЕЛЬНО – ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ C ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМОЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
И ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ
Тепловая схема отопительно - производственной котельной установки с паровыми котлами, работающей на закрытую систему теплоснабжения, показана на рис. 1.
Установка производит пар, который используется двумя технологическими потребителями (непосредственно после котла и после редукционно - охладительной установки РОУ), идет на производство горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения, и на собственные нужды. Расход рабочего тела из котлов 9 в виде пара и продувочной воды восполняется питательной водой из деаэратора, которая является смесью нагретых паром обратного конденсата и вновь подготовленной химически очищенной воды.
Сырая вода из источника водоснабжения насосом сырой воды 1 подается в пароводяной подогреватель сырой воды 2 и нагревается до 30 
С (исходная температура 5 - 15 
С) перед химической водоочисткой ХВО. При очистке вода охлаждается на 2 - 3 С. Химоочищенная вода перед поступлением в деаэратор 7 подогревается питательной водой (104 С) в водоводяном подогревателе 4, продувочной водой из расширителя непрерывной продувки в водоводяном подогревателе 5, далее часть химоочищенной воды направляется прямо в деаэратор, а другая часть дополнительно подогревается в охладителе выпара 6 и лишь затем поступает в головку деаэратора. Выпар деаэратора отдает тепло химоочищенной воде и далее не используется, расход пара с выпаром достигает 2-5 кг на 1 т деаэрированной воды. В головку деаэратора поступает также конденсат, возвращаемый от внешних и внутренних потребителей.
Подогрев воды в атмосферном деаэраторе 7 осуществляется паром из котлов после РОУ 11 и паром из расширителя непрерывной продувки 10, где котловая продувочная вода частично испаряется вследствие снижения давления с 1,4 МПа до 0,15 МПа.
Продувочная вода после тепломассобменника 5 сбрасывается в дренаж 17.
Пар технологическим потребителем направляется непосредственно после теплогенераторов, а также после снижения давления и охлаждения пара в редукционно-охладительной установке 11. Пар для собственных нужд и производства горячей воды поступает после РОУ 11 в теплообменник 2, в сетевой подогреватель 12, в охладитель конденсата 13 и деаэратор 7.
Подпиточная вода в теплообменнике 4 охлаждается от температуры 104оС до 70 оС и направляется в бак подпиточной воды 15, откуда подпиточным насосом 16 закачивается в трубопровод обратной сетевой воды перед сетевым насосом 14.
Питательная вода из деаэратора (104оС) питательным насосом 8 подается в хвостовые поверхности котлов 9 и в РОУ 11 для охлаждения пара.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
Расчет тепловой схемы отопительно - производственной котельной установки с паровыми котлами средней мощности производится для трех режимов: максимально - зимнего, наиболее холодного месяца и летнего. Котельная работает на твердом топливе, снабжает паром технологических потребителей, горячей водой закрытую систему теплоснабжения для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, паром и водой обеспечивает собственные нужды.
2.1. Характерные режимы работы котельной
Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования теплогенерирующих установок определяются, как минимум, для трех характерных режимов:
а) максимально-зимнего - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку. Для города Тюмени эта температура (расчетная для отопления) tро = -38оС;
б) наиболее холодного месяца - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц. Для г. Тюмени эта температура (расчетная для вентиляции) tрв = -24оC;
в) за летний режим принимают такой, при котором отсутствуют расходы теплоты на отопление и вентиляцию.
2.2. Максимальные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
(максимально-зимний режим).
Обычно в техническом задании на проектирование котельной максимальные нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение указываются. Если таких данных нет, следует воспользоваться данными о жилой и общественной площади снабжаемого теплом района и его численностью:
а) определяется максимальный расход теплоты на нужды отопления:
на отопление жилых и общественных зданий
где q0, Вт/м2 - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий (СНиП - 2.04.07-86*, прил. 2, стр. 27);
F, м2 - общая площадь зданий;
К1 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление (при отсутствии данных К1 = 0,25);
б) максимальный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий
где К1, q0, F -см. выше;
К2 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию (при отсутствии данных К2 = 0,4);
в) максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:
где 
- средний расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий;
qгв, Вт/чел - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека (СНиП - 2.04.07-86*, прил. 3, стр. 28);
m, человек - число человек;
г) при наличии в районе снабжаемых от котельной теплом на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение производственных зданий следует выполнить соответствующие расчеты.
2.3. Расходы теплоты для промежуточных режимов
а) Расход теплоты на отопление для режима наиболее холодного месяца:
где tвн, оС - расчетная температура воздуха внутри зданий.
б) Расход теплоты на вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:
в) Средний расход теплоты на горячее водоснабжение в летний период:
где tхл = 15оС - температура водопроводной воды в летний период;
tхз = 5оС - температура водопроводной воды в отопительный зимний период;
= 0,8 (1) - коэффициент (при отсутствии данных = 0,8).
2.4. Расходы и параметры пара на технологические нужды
Расходы и параметры пара на технологические нужды задаются с учетом падения температуры и давления в паропроводах на пути к потребителю.
а) Насыщенный пар после котлов (свежий пар):
Dт, т/час - расход свежего технологического пара (задается),
Pн = 1,4 МПа - абсолютное давление пара,
tн = 194,1оС - температура пара и котловой воды,
h 
= 2789 кДж/кг - энтальпия пара,
h 
= 826 кДж/кг - энтальпия котловой воды.
б) Насыщенный пар после РОУ:
Dтроу, т/час - расход редуцированного пара технологического (задается),
Pроу = 0,7 МПа - абсолютное давление редуцированнного пара,
tроу = 164,2 С - температура пара,
h 
= 2763 кДж/кг - энтальпия пара.
в) Возврат конденсата технологическими потребителями:
, % (задается).
2.5. Дополнительные данные для расчета
а) Питательная вода (атмосферный деаэратор):
tпв = 104 С - температура питательной воды,
h 
= 437 кДж/кг - энтальпия питательной воды.
б) Расширитель и охладитель непрерывной продувки:
П = 5 % - величина непрерывной продувки,
Pp = 0,15 МПа - давление в расширителе продувки,
tp = 111 С - температура пара и воды в расширителе,
h 
= 2693 кДж/кг - энтальпия пара в расширителе,
x = 0,98 - степень сухости пара,
h 
= 465 кДж/кг - энтальпия воды в расширителе,
tпох = 50 С - температура воды после охладителя непрерывной продувки,
h 
= 209 кДж/кг - энтальпия воды после охладителя продувки.
в) Подпиточная вода:
tподп = 70 С - температура подпиточной воды,
h 
= 293 кДж/кг - энтальпия подпиточной воды.
г) Сетевая вода:
tпрям =150 С - температура прямой горячей воды,
h 
= 632 кДж/кг - энтальпия прямой воды,
tобр = 70 С - температура обратной воды,
h 
= 293 кДж/кг - энтальпия обратной воды.
д) Конденсат, возвращаемый от внутренних и внешних потребителей:
tкон = 80 С - температура возвращаемого от потребителей конденсата,
h 
= 336 кДж/кг - энтальпия возвращаемого конденсата.
е) Температура сырой воды:
tcв = 5 С - температура сырой воды в отопительный период,
h 
= 21 кДж/кг - энтальпия сырой воды,
tcв = 15 С - температура в летний период,
h = 63 кДж/кг - энтальпия сырой воды летом.
ж) Температура химически очищенной воды:
перед химводоочисткой
после химводоочистки
