Определение расчетной производительности котельной и предварительный выбор числа котлов

Расчетная производительность котельной определяется по формуле:

где - расход пара для обеспечения тепловых нагрузок в паре и горячей воде внешних потребителей (ВП);

- расход пара на собственные нужды котельной.

3.1.Определение величины

На рис. 4.1 показаны следующие потоки пара:

- - расходы пара высокого (Р_В) и низкого (Р_Н) давления на производственные нужды промпредприятий;

- - расход пара на подогреватель сетевой воды (ПСВ);

- - расход пара на подогреватель сырой воды для подготовки подпиточной воды тепловой сети (ТС);

- - расход пара на деаэратор подпиточной воды ТС.

3.1.1. Величина определяется из теплового баланса подогревателя сетевой воды (ПСВ) и охладителя конденсата (ОК)

где , - расчетные тепловые нагрузки на отопление и горячее водоснабжение жилого микрорайона и промузла;

, - расчетные тепловые нагрузки на вентиляцию жилого микрорайона и промышленного узла;

- расчетные потери теплоты с утечками в тепловой сети;

- расчетные потери теплоты через тепловую изоляцию трубопроводов ТС;

- расчетный поток теплоты, вводимой в сетевую воду с подпиточной водой.

3.1.1.2. Величина (МВт) определяется по формуле:

МВт

где с – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4, 186 кДж/кг ⁰С;

- расчетные потери сетевой воды с утечками в тепловой сети, т/ч, принимается в соответствии с рекомендациями [7], раной 0, 75% от фактического объема воды (м³) в тепловых сетях и в местных системах теплопотребления непосредственно присоединенных к тепловым сетям по зависимой схеме (V_СЦТ). V_СЦТ, при отсутствии точных данных, принимается [7] из расчета 65 м³ на 1 МВт суммарной расчетной тепловой нагрузки , равной сумме расчетных нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, учитываемых в п. 3.1.1.

т/ч кг/с

м³

Для закрытой системы при установке баков-аккумуляторов подпиточной воды в котельной определяется:

МВт

где , - коэффициенты суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения жилого микрорайона и промузла; , - среднечасовая за отопительный период нагрузка горячего водоснабжения жилого микрорайона и промузла (см. исходные данные).

Величину К_С рекомендуется принимать [1]:

- для жилого микрорайона = 1, 2;

- для промузла = 1, 0;

- коэф. часовой неравномерности нагрузки горячего водоснабжения жилого микрорайона =2, 4 при m> 20 тыс. чел.;

- коэф. часовой неравномерности нагрузки горячего водоснабжения промузла =1.

- расчетная температура холодной воды, поступающей в котельную для компенсации утечек, принимаемая равной 5 ⁰С.

- расчетная температура потока воды с утечкой из тепловой сети, ⁰С; рекомендуется принимать равной для обеспечения необходимого запаса тепловой производительности котельной в том случае, когда утечка сетевой воды произойдет в максимально зимнем режиме только из подающего трубопровода ⁰С

После определения величины рекомендуется определять её долю от суммарной расчетной тепловой нагрузки потребителей теплоты, присоединенных к водяным тепловым сетям от котельной, по формуле:

3.1.1.3. Величина зависит от величины и от протяженности тепловых сетей. При отсутствии данных рекомендуется принимать величину следующим образом:

МВт

где - доля тепловых потерь через тепловую изоляцию трубопроводов, которую, при отсутствии данных, допускается при более 50 МВт – 0, 05

3.1.1.4. Расчетный поток теплоты с подпиточной водой определяется по формуле:

МВт

где - температура подпиточной воды, которую рекомендуется принимать равной 70⁰С; - расчетный расход подпиточной воды. Величина определяется по формуле:

где - расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, для закрытой системы; = 0.

= 43, 34 кг/с

3.1.1.5. Определение :

кг/с = 437, 472т/ч

=

энтальпия пара в ПСВ при заданных параметрах пара :

-давление, МПа, Р_н - 1, 3

-температура, ⁰С, - 200

2792, 069 кДж/кг

энтальпия конденсата после (ОК), рекомендуется принимать при температуре конденсата 80⁰С:

334, 949 кДж/кг

0, 98 - КПД подогревателя

3.1.2. Определение расходов пара на подогреватель сырой воды Д_ПСТС и на деаэратор подпиточной воды тепловой сети Д_ДПТС

Величина Д_ПСТС рассчитывается по формуле:

где - энтальпия конденсата в подогревателе, принимается равной энтальпии конденсата на линии насыщения при Р = 0, 12 МПа:

439, 299 кДж/кг

где - температура сырой воды после подогревателя принимается по рекомендациям [5] равной 30 ⁰С;

- температура сырой воды до подогревателя принимается равной = = 5 ⁰С.

- расход сырой воды на подпитку тепловой сети, определяется по формуле:

где - коэффициент потерь сырой воды в ХВО, принимается по данным [5] равным 0, 25;

- расход химочищенной воды для подпитки тепловых сетей, определяется из уравнений материального и теплового баланса ДПТС:

При решении этих уравнений являются известными следующие величины:

а) температура подпиточной воды после ДПТС , которая принимается равной температуре насыщения при давлении в ДПТС 0, 12 МПа, т.е. 104 ⁰С;

б) температура химочищенной воды перед ДПТС, которая принимается на 10 ⁰С меньше температуры в ДПТС, т.е. = 104 – 10 = 94 ⁰С;

в) энтальпия пара на входе в ДПТС, которая принимается равной энтальпии пара перед РУ при заданных параметрах пара после РОУ; при дросселировании пара в РУ до 0, 6 МПа и в РУ до 0, 12 МПа энтальпия пара не изменяется.

г) расход подпиточной воды, определенный выше.

В результате решения уравнений материального и теплового баланса ДПТС определяются величины Д_ДПТС и .

В итоге определяется искомая величина Д_ПСТС

кг/с

кг/с = 6, 84 т/ч

кг/с

кг/с = 8, 46 т/ч

3.1.3.1. Из расчетной схемы определяется величина :

т/ч = 161, 88 кг/с

3.1.3.2. Определение величины из уравнений материального и теплового балансов РОУ:

При решении уравнений известны следующие величины:

а) энтальпии пара перед и после РОУ, которые определяются по заданным параметрам пара во внешних паропроводах высокого и низкого давления;

б) энтальпия охлаждающей воды перед РОУ, которая принимается равной энтальпии питательной воды после ДПВ, т.е равной энтальпии конденсата на линии насыщения при давлении в ДПВ, равном 0, 12 МПа.

Температура охлаждающей

-давление, МПа, Р_н - 1, 3

-температура, ⁰С, - 200

2797, 1 кДж/кг

-давление, МПа, Р_в - 3, 1

-температура, ⁰С, - 370

3162, 7 кДж/кг

439, 299 кДж/кг

кг/с = 516, 75 т/ч

т/ч

3.1.3.3. Из расчетной схемы в п. 3., находится искомая величина

т/ч

3.2. Определение величины :

где - коэффициент, показывающий долю расхода пара от котлов на собственные нужды котельной:

Так как величина , зависящая от , пока неизвестна, необходимо задаться значением в диапазоне 0.1-0.4 и определить предварительное значение ()´

3.2.1. Предварительное определение :

Предварительно задается

т/ч

3.2.1.1. Определение уточненного значения на основе определения расходов пара на собственные нужды котельной методом последовательных приближений (метод итераций)

На 1-й итерации вместо величины

Величина включает в себя следующие расходы пара и питательной воды на собственные нужды котельной:

а) питательная вода на обеспечение непрерывной продувки котлов

б) пар на подогрев сырой воды для подготовки добавочной воды для котлов

в) пар на подогрев ХОВ для котлов

г) пар на подогрев мазута

д) пар на бытовые тепловые нагрузки котельной (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение)

е) пар на подогрев питательной воды котлов в ПВД

ж) пар на калорифер для подогрева воздуха для котлов

з) пар на ДПВ

1-е приближение

3.2.2. Расход питательной воды для обеспечения непрерывной продувки котлов определяется по формуле:

т/ч

где принимается по данным [5] равным 0, 03.

3.2.3. Определения расхода пара на подогрев сырой воды для подготовки добавочной воды котлов Д_П.С.К определяется из уравнения теплового баланса:

где - расход сырой воды для подготовки добавочной воды котлов;

= 30 ⁰С;

- температура сырой воды перед подогревателем (см. ниже)

3.2.3.1. Величина определяется аналогично величине при = 0, 25 по величине .

Расход химочищенной воды для подготовки добавочной воды котлов () должен восполнить потери конденсата в тракте паровых котлов и определяется по формуле:

где - расход сбросной продувочной воды после расширителя непрерывной продувки котлов;

- расход пара на ДПТС;

- потери пара и конденсата с утечками в котельной;

- потери конденсата у внешних потребителей пара.

Величина определяется из уравнений материального и теплового баланса расширителя непрерывной продувки (РНП), при решении которых известны следующие величины:

а) расход непрерывной продувки

б) энтальпия продувки, принимаемая равной энтальпии конденсата на линии насыщения при давлении в барабане котла, которое допускается принять на 10% выше давления пара после котла;

в) энтальпия вторичного пара на выходе из РНП, принимаемая равной энтальпии сухого насыщенного пара при давлении в РНП, которое принимается равным 0, 2 МПа для обеспечения подачи пара из РНП в ДПВ.

г) энтальпия сбросной продувочной воды принимается равной энтальпии конденсата на линии насыщения при давлении в РНП.

В результате решения системы уравнений материального и теплового балансов РНП определяются: расход вторичного пара ; расход сбросной продувочной воды .

Величина принимается по данным [5] равной 3% от . Величина определяется по исходным данным. В итоге определяется величина .

т/ч

т/ч

Величина определяется из материального и теплового баланса расширителя продувки РНП где:

МПа = 1042, 6 кДж/кг

МПа кДж/кг

МПа кДж/кг

т/ч

т/ч

После этого найдём величину и величину

т/ч

т/ч

3.2.3.2. Определение величины :

Величина определяется из теплового баланса охладителя сбросной продувочной воды.

В этом уравнении температура греющей (сбросной) воды после охладителя принимается, в соответствии с требованиями нормативов по охране окружающей среды, не выше 40 ⁰С. Температура нагреваемой воды перед охладителем равна = 5 ⁰С.

кДж/кг = 120, 21 ⁰С

⁰С

3.2.3.3. Определение :

т/ч

3.2.4. Расход пара на подогрев мазута () для угольных котельных принимается по данным [5] в размере 2, 5% от .

= т/ч

3.2.5. Расход пара на бытовые нагрузки котельной () рекомендуется принимать при отсутствии данных в размере 5% от

т/ч

3.2.6. Расход пара на ПВД (в случае установки ПВД) определяется из теплового баланса ПВД:

где - расход питательной воды на входе в котел;

- температура питательной воды на входе в котел, которая принимается по характеристикам котла (как правило, при установке ПВД – 145 ⁰С;

- температура питательной воды перед ПВД, которая принимается равной температуре конденсата на линии насыщения при давлении в деаэраторе ⁰С (В ДПВ Р = 0, 12 МПа)

Величина определяется по выражению:

т/ч

где = 0, 03

т/ч

где кДж/кг (Р = 0, 6 МПа; конденсат)

3.2.7. Расход пара на калориферы для подогрева дутьевого воздуха определяется по формуле:

т/ч

где - доля расхода пара на калорифер для подогрева дутьевого воздуха.

При отсутствии соответствующих данных из теплового расчета котлов для калориферов с давлением пара 0, 6 МПа величину допускается принимать, по рекомендациям [5], равной 0, 048

Определяется только для паровых котлов производительностью 50 т/ч и выше.

3.2.8. Определение расхода пара на подогреватель ХОВ перед ДПВ

где определен выше

принимается на 10 ⁰С ниже температуры насыщения при давлении в ДПВ;

⁰С

- температура химочищенной воды перед подогревателем следует принимать равной температуре ХОВ после охладителя конденсата, которую следует определить из уравнения теплового баланса этого охладителя.

Для определения неизвестных температур греющей и нагреваемой воды после охладителя конденсата применяется метод последовательных приближений, при котором расчет выполняется в два этапа. На первом этапе следует задаться температурой ХОВ после охладителя конденсата равной 94 ⁰С.

Затем следует определить температуру греющего потока конденсата после охладителя .

Если полученное значение будет удовлетворять условию

> ,

то это значение можно использовать для дальнейших расчетов и величина будет равна заданному значению 94⁰С;

⁰С

122, 89 > 94+10, условию удовлетворяет;

В дальнейших расчетах принимаем значения =122, 89 ⁰С и = 94 ⁰С;

т/ч

т/ч

т/ч

3.2.9. Расход пара на ДПВ определяется из уравнений материального и теплового баланса ДПВ

3.2.9.1. Для составления этих уравнений рекомендуется подготовить расчетную схему (см. рис. 4.2).

В уравнениях материального и теплового баланса ДПВ должны быть известны следующие величины:

а) Расход и температура химочищенной воды перед ДПВ (см. п.п. 3.2.3.1 и 3.2.8)

б) Расход и энтальпия пара вторичного вскипания из РНП, равная энтальпии сухого насыщенного пара при давлении в РНП (см. п. 3.2.3.1)

в) Суммарный поток конденсата из конденсатоочистки и температура этого потока; величина этого потока определяется по выражению:

т/ч

где - расходы конденсата, возвращаемого в котельную от потребителей пара Р_В и Р_Н, определяются по исходным данным

⁰С

г) Расход () и температура конденсата от мазутохозяйства, которую рекомендуется принимать, при отсутствии данных, равной 80 ⁰С; величину принимают равной (см. п. 3.2.4)

д) Расход и температура конденсата от ПСВ (см. п. 3.1.1)

е) Суммарный расход () и температура конденсата от подогревателей с давлением пара 0, 6 МПа, т.е. из коллектора 4.3;

Величина определяется как сумма расходов конденсата от калорифера дутьевого воздуха , от ПВД и от подогревателя, обеспечивающего бытовые нагрузки котельной ; величины этих расходов конденсата равны соответствующим расходам пара;

т/ч

3.2.9.2.При закрытой системе теплоснабжения определение температуры суммарного потока конденсата из коллектора 4.3 и расхода пара на подогрев ХОВ перед ДПВ определены в п.3.2.8.

Температура химочищенной воды после охладителя подпиточной воды 3.5 () из уравнения теплового баланса охладителя:

⁰С

где = 30 – 2 = 28 ⁰С (температура химочищенной воды на выходе из ХВО, т.е. до охладителя подпиточной воды, которая принимается на 2 – 3 ⁰С ниже температуры сырой воды перед ХВО)

⁰С (температура греющей воды до охладителя (см. п. 3.1.2))

⁰С (после охладителя, принимаемая равной 70⁰ С)

ж) Суммарный расход () и температура конденсата от подогревателей с давлением пара 0, 12 МПа, т.е. из коллектора 4.4;

Величина определяется как сумма расходов конденсата от подогревателей сырой и химочищенной воды, т.е. как сумма соответствующих расходов пара Д_ПСТС (см. п. 3.1.2), Д_П.С.К. (см. п. 3.2.3), Д_{П.ХОВ.ТС} (см. ниже) и Д _П.ХОВ.К (см. п. 3.2.8); температура потока конденсата принимается равной температуре конденсата на линии насыщения при давлении 0, 12 МПа.

3.2.9.2. Определения расхода пара на подогреватель ХОВ перед ДПВ

т/ч

т/ч

3.2.9.3. В результате решения системы уравнений материального и теплового балансов ДПВ определяются две неизвестных величины:

- расход пара на ДПВ (Д_ДПВ);

- расход питательной воды на выходе из деаэратора, равный сумме расхода питательной воды, проходящей через ПВД в экономайзеры котлов, и расхода охлаждающей воды на РОУ ()

1.

= кг/с

2. кг/с

3. 19, 62 кг/с=70, 63т/ч

4. т/ч

3.2.10. Расход охлаждающей воды на РОУ () и расход пара на РОУ из паропровода после котлов Д_РОУ определяется путем повторного (уточняющего) решения уравнений материального и теплового балансов РОУ которые составляются с использованием ПТС котельной (рис. 3.1) и расчетной схемы на рис. 4.1.

При решении этой системы уравнений должны быть известны следующие параметры:

а) энтальпия охлаждающей воды, которая принимается равной энтальпии конденсата на линии насыщения при давлении в ДПВ;

б) энтальпия пара перед РОУ, которая определяется по параметрам пара на выходе из котла;

в) энтальпия пара после РОУ, которая принимается по заданным параметрам пара во внешнем паропроводе;

г) расход пара низкого давления после РОУ (), который определяется как сумма следующих расходов пара:

1) расход пара низкого давления после РОУ для обеспечения тепловых нагрузок в паре и горячей воде внешних потребителей ();

2) расход пара на подогреватель сырой воды для подготовки добавочной воды для котлов (Д_ПСК);

3) расход пара на подогрев химочищенной воды перед ДПВ ();

4) расход пара на бытовые нагрузки котельной ();

5) расход пара на ПВД (Д_ПВД);

6) расход пара на калориферы дутьевого воздуха (Д_КАЛ);

7) расход пара на ДПВ (Д_ДПВ);

8) расход пара на подогрев химочищенной воды перед ДПТС.

В результате решения уравнений теплового и материального балансов РОУ определяются расходы охлаждающей воды () и пара на РОУ (Д_РОУ):

кг/с=124, 51т/ч

т/ч

3.2.11. Расход питательной воды определяется как разность величин

( + ) и , определенных выше

т/ч

3.2.12. По величине находим уточненное значение ()' при = 0, 03 по формуле:

‹ 5 % нужно принять большее значение т/ч = 343, 9 кг/с

3.2.13. По уточненной величине определяются:

а) уточненное значение коэффициента собственных нужд паровой котельной по расходу пара от котлов по видоизмененной формуле:

б) значение коэффициента собственных нужд паровой котельной по расходу теплоты по формуле:

3.2.14. Значение коэффициента собственных нужд паровой котельной по расходу теплоты

где - расчетная тепловая мощность котельной;

- расчетная суммарная тепловая нагрузка внешних потребителей в паре и горячей воде.

Величина определяется по формуле:

МВт

где и - энтальпия пара на выходе из котлов и энтальпия питательной воды, которые определяются по параметрам котлов:

кДж/кг (энтальпия пара на выходе из котла, для Е – 160 - 4, 0)

кДж/кг (при ⁰С)

Величина определяется по формуле:

а) Величина определяется по формуле:

МВт

где - расчетный расход пара высокого давления:

т/ч = 97, 2 кг/с

- энтальпия пара высокого давления, определяемая по заданным параметрам пара:

кДж/кг

- условная энтальпия возвращаемого конденсата:

кДж/кг

где - энтальпия возвращаемого конденсата от потребителей пара высокого давления, определяется по заданной температуре возвращаемого конденсата:

кДж/кг (при ⁰С)

- энтальпия сырой воды для подготовки добавочной воды, восполняющей потери конденсата у потребителей пара, определяемая при температуре сырой воды 5 ⁰С;

кДж/кг

- расход конденсата, возвращаемого от потребителей пара высокого давления

т/ч = 9, 72 кг/с

- расход сырой воды для подготовки добавочной воды, восполняющей потери конденсата у потребителей пара, который рекомендуется принять равным количеству невозвращенного конденсата

т/ч = 87, 5 кг/с

б) Величина определяется по формуле:

МВт

т/ч = 36, 1 кг/с

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кг/с

кг/с

3.3. Предварительный выбор числа котлов

По выбранному типу паровых котлов и по определенному значению выбирается предварительное число котлов из номенклатурных справочников котлов, выпускаемых заводами-изготовителями.

Выбор паровых котлов производится с учетом следующих рекомендаций проектных организаций:

- число котлов должно быть не меньше 3-х;

- выбираются котлы с наибольшей производительностью одинакового типоразмера.

Предварительное число котлов определяется по формуле:

8 шт.

Выбираю котёл Е -160- 4, 0 в количестве 8 шт.

где - расчетная (номинальная) производительность выбранного котла (единичная мощность)