Описание тепловой схемы

1. Описание тепловой схемы.

 

Насыщенный пар из котлов с рабочим давлением Р = 0,8 МПа поступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара отбирается на оборудование установленное в котельной, а именно на: подогреватель сетевой воды; подогреватель горячей воды; деаэратор. Другая часть пара направляется на производственные нужды предприятия.

Конденсат от производственного потребителя самотёком возвращается, в размере 30% при температуре 80 ^оС, в конденсатосборник и далее конденсатным насосом направляется в бак горячей воды.

Подогрев сетевой воды, также как и подогрев горячей воды, производится паром в последовательно включённых двух подогревателях, при этом подогреватели работают без конденсатоотводчиков, отработанный конденсат направляется в деаэратор.

В деаэратор, также поступает химически очищенная вода из ХВО, восполняющая потери конденсата.

Насосом сырой воды вода из городского водопровода направляется на ХВО и в бак горячей воды.

Периодическая продувка из котлов в размере 2 % направляется в барботер.

Деаэрированная вода с температурой около 104 ^оС питательным насосом нагнетается в экономайзеры и далее поступает в котлы.

Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается подпиточным насосом из бака горячей воды.

Основной целью расчёта тепловой схемы являются:

1.  определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды,

2.  определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,

3.  определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, топлива и т.д.).

Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную паропроизводительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для 3-х характерных режимов:

1.  максимально-зимнего,

2.  наиболее холодного месяца,

3.  летнего.

2. Исходные данные для расчёта тепловой схемы.

 

Физическая величина	Обозна-чение	Обоснование	Значение величины при характерных режимах работы котельной.
			Макси-мально – зимнего	Наиболее холодного месяца			летнего
Расход теплоты на производственные нужды, Гкал/ч.	Qт	Задан	4,2	4,2			4,2
Расход теплоты на нужды отопления и вентиляции, Гкал/ч.	Qо.в.	Задан	5,3	–––			–––
Расход воды на горячие водоснабжение, т/ч.	Gг.в.	Задан	11,5	11,5			11,5
Температура горячей воды, оС	t3	СНиП 2.04.07-86.	60	60			60
Расчётная температура наружного воздуха для г. Якутска, оС:
– при расчёте системы отопления:	tр.о.	СНиП 23-01-99	-54	-45			–––
– при расчёте системы вентиляции:	tр.в.		-45	–––			–––
Возврат конденсата производственным потребителем, %	β	Задан	30	30			30
Энтальпия насыщенного пара давлением 0,8 Мпа, Гкал/т.	iп	Таблица водяных паров	0,6616
Энтальпия котловой воды, Гкал/т.	iкот	»	0,1719
Энтальпия питательной воды, Гкал/т.	iп.в.	»	0,1044
Энтальпия конденсата при t = 80 оС, Гкал/т.	iк	»	0,08
Энтальпия конденсата с “пролётным” паром, Гкал/т.	i|к	»	0,1562
Температура конденсата возвращаемого из производства, оС	tк	Задана	80
Температура сырой воды, оС	tс.в.	СП 41-101-95	5		5	15
Продувка периодическая, %	ρпр	Принята	2
Потери воды в закрытой системе теплоснабжения, %	Кут.	Принят	2
Расход пара на собственные нужды котельной, %	Кс.н	Принят	5
Потери пара в котельной и у потребителя, %	Кпот.	Принят	2
Коэффициент расхода сырой воды на собственные нужды ХВО.	Кхво	Принят	1,25

3. Расчёт тепловой схемы.

 

1. Расход пара на производство, т/ч:

Q_т – расход теплоты на производственные нужды, Гкал/ч;

i_п – энтальпия пара, Гкал/т;

i_п – энтальпия конденсата, Гкал/т;

η – КПД оборудования производственного потребителя.

2. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:

t_вн – внутренняя температура отапливаемых зданий, ^оС;

t_н – текущая температура наружного воздуха, ^оС;

t_р.о – расчётная температура наружного воздуха, ^оС.

3. Расход воды на подогреватель сетевой воды т/ч:

Q_о.в. – расход теплоты на отопление и вентиляцию, т/ч;

t₁ – расчётная температура воды в подающей линии тепловой сети,  ^оС;

t₂ – расчётная температура воды в обратной линии тепловой сети,  ^оС;

С_в – теплоёмкость воды, Гкал/т· ^оС.

4. Температура воды в подающей линии тепловой сети, для режима наиболее холодного месяца, ^оС (можно также определить по графику регулирования):

5. Температура воды в обратной линии тепловой сети, для режима наиболее холодного месяца, ^оС (можно также определить по графику регулирования):

6. Расход пара на подогреватель сетевой воды, т/ч:

 – энтальпия конденсата с пролётным паром, Гкал/т;

η – КПД подогревателя сетевой воды.

7. Расход подпиточной воды на восполнение утечек в системе теплоснабжения, т/ч:

К_ут – потери воды в закрытой системе теплоснабжения, %.

8. Возврат конденсата от технологического потребителя, т/ч:

β – возврат конденсата производственным потребителем, %.

9. Расход сырой воды на бак горячей воды, т/ч:

G_гв. – расход воды на горячие водоснабжение, т/ч.

10. Средняя температура воды в баке горячей воды, ^оС:

t_к – температура конденсата от производственного потребителя, ^оС;

t_cв.– температура сырой водопроводной воды, ^оС;

11. Расход пара на подогреватель горячей воды, т/ч:

t₃ – температура горячей воды, ^оС

η – КПД подогревателя ГВС.

12. Расход пара внешними потребителями, т/ч:

13. Расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:

К_с.н. – расход пара на собственные нужды котельной, %.

14. Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч,:

15. Потери пара у потребителя, т/ч:

К_пот. – потери пара в котельной и у потребителя, %.

16. Расход воды на периодическую продувку, т/ч:

ρ_пр. – продувка периодическая, %.

17. Расход химически очищенной воды на деаэратор, т/ч:

18. Расход сырой воды на ХВО, т/ч:

К_хво – коэффициент расхода сырой воды на собственные нужды ХВО.

19. Расход сырой воды, т/ч:

20. Средняя температура потоков воды, вошедших в деаэратор, ^оС:

i_хов – энтальпия химически очищенной воды, Гкал/т;

21. Расход греющего пара на деаэратор, т/ч:

22. Действительная паропроизводительность котельной, т/ч:

23. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:

Если невязка получится меньше 3 %, то расчёт тепловой схемы считается законченным. При большей невязке расчёт следует повторить, изменив расход пара на собственные нужды.

Расчёт тепловой схемы сведён в таблицу №1.

 

Таблица №1: “Расчёт тепловой схемы”.
Физическая величина	Обозна-чение	Значение величины при характерных режимах работы котельной.
		Максимально – зимнего	Наиболее холодного месяца	летнего
1. Расход пара на производство, т/ч:	Dт	7,23	7,23	7,23
2. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:	Ко.в.	1	0,875	–––
3. Расход воды на подогреватель сетевой воды т/ч:	G	212	212	–––
4. Температура воды в подающей линии тепловой сети, оС:	t1	95	85,4	–––
5. Температура воды в обратной линии тепловой сети, оС:	t2	70	63,5	–––
6. Расход пара на подогреватель сетевой воды, т/ч:	Dп.с.в.	10,7	9,4	–––
7. Расход подпиточной воды на восполнение утечек в системе теплоснабжения, т/ч:	Gут.	4,24	4,24	–––
8. Возврат конденсата от технологического потребителя, т/ч:		2,2	2,2	2,2
9. Расход сырой воды на бак горячей воды, т/ч:		13,57	13,57	9,3
10. Средняя температура воды в баке горячей воды, оС:	t4	15,3	15,3	27,4
11. Расход пара на подогреватель горячей воды, т/ч:	Dп.г.в.	1	1	0,76
12. Расход пара внешними потребителями, т/ч:	Dвн	18,93	17,66	8
13. Расход пара на собственные нужды котельной, т/ч:	Dс.н.	0,947	0,883	0,4
14. Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч,:		19,9	18,543	8,4
15. Потери пара у потребителя, т/ч:	Dпот.	0,4	0,371	0,17
16. Расход воды на периодическую продувку, т/ч:	Gпер.пр.	0,4	0,371	0,17
17. Расход химически очищенной воды на деаэратор, т/ч:	Gхов	8,03	7,97	7,57
18. Расход сырой воды на ХВО, т/ч:		10,04	9,9	9,5
19. Расход сырой воды, т/ч:	Gс.в.	23,61	23,44	18,8
20. Средняя температура потоков воды, вошедших в деаэратор, оС:	tд	95	90,6	27,9
21. Расход греющего пара на деаэратор, т/ч:	Dд	0,33	0,57	1,16
22. Действительная паропроизводительность котельной, т/ч:	Dк	19,65	17,37	9,34
23. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:	ΔD	1,3	0,3	10,2
24. Уточнённый расход пара на деаэратор, т/ч:		–––	–––	1,17
25. Уточнённая паропроизводительность котельной		–––	–––	9,36

График центрального качественного регулирования отпуска теплоты для системы отопления и вентиляции.

Центральное качественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя на входе в прибор, при сохранении постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую установку.

Температура воды в тепловой сети является функцией относительной нагрузки, которую находят по формуле:

Относительная нагрузка может принимать значение от 0 до 1. Значение текущих температур в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от относительной нагрузки определяется по формулам:

 и  – расчётные температуры воды в подающем и обратном трубопроводе.

Расчёт графика центрального качественного регулирования сведён в таблицу №2.

Таблица №2
tн, оС		, оС	, оС
+ 8	0,162	32,2	28,1
+ 5	0,203	35,2	30,1
0	0,27	40,3	33,5
- 5	0,338	45,3	36,9
- 10	0,405	50,4	40,3
- 15	0,473	55,5	43,6
- 20	0,541	60,5	47
- 25	0,608	65,6	50,4
- 30	0,676	70,7	53,8
- 35	0,743	75,7	57,2
- 40	0,811	80,8	60,5
- 45	0,878	85,9	63,9
- 50	0,946	91	67,3
- 54	1	95	70

 

График годового расхода теплоты.

Для определения годового расхода тепла, планирования в течении года загрузки оборудования котельной и составления графика ремонта используют график годового расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

Температура наружного воздуха в течение суток может колебаться, частично эти колебания компенсируются аккумулирующей способностью здания. Поэтому принято строить график в зависимости от продолжительности стояния данной температуры наружного воздуха.

Продолжительность стояния данной температуры наружного воздуха находят из климатологических справочников и СНиП.

Нагрузка производственного потребителя в течение года постоянна.

Нагрузка на ГВС в течение отопительного периода постоянна. В летний период нагрузка на ГВС меньше чем в отопительный период.

Повторяемость температур наружного воздуха:

–  49,9 ÷ – 45  ^оС – 587 ч,

–  44,9 ÷ – 40 ^оС – 507 ч,

–  39,9 ÷ – 35 ^оС – 523 ч,

–  34,9 ÷ – 30 ^оС – 573 ч,

–  29,9 ÷ – 25 ^оС – 462 ч,

–  24,9 ÷ – 20 ^оС – 423 ч,

–  19,9 ÷ – 15 ^оС – 410 ч,

–  14,9 ÷ – 10 ^оС – 394 ч,

–  9,9 ÷ – 5 ^оС – 454 ч,

–  4,9 ÷ – 0 ^оС – 523 ч,

0,1 ÷ – + 5 ^оС – 512 ч,

5,1 ÷ – + 8 ^оС – 728 ч,

Нагрузки для расчёта графика:

 Гкал/ч,

 Гкал/ч,

 Гкал/ч,

 Гкал/ч,

Основные расчётные зависимости:

1. Минимальная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха +8 ^оС:

 Гкал/ч;

2. Минимальная тепловая нагрузка необходимая внешним потребителям при t_н = +8 ^оС:

 Гкал/ч;

3. Максимальная тепловая нагрузка необходимая внешним потребителям при t_н = +54 ^оС:

 Гкал/ч;

График годового расхода пара.

График годового расхода пара рассчитывается и строится аналогично графику годового расхода тепла, только в формулах вместо соответствующей тепловой нагрузки (Q) подставляется соответствующий расход пара (D).

Нагрузки для расчёта графика:

 т/ч,

 т/ч,

 т/ч,

 т/ч,

Основные расчётные зависимости:

1. Минимальная паровая нагрузка на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха +8 ^оС:

 т/ч;

2. Минимальная паровая нагрузка необходимая внешним потребителям при t_н = +8 ^оС:

 т/ч;

3. Максимальная паровая нагрузка необходимая внешним потребителям при t_н = +54 ^оС:

 т/ч;

Расчёт расхода топлива.

Часовой расход топлива, определяется по формуле, м³/ч:

D_расч. – максимальный часовой расход пара вырабатываемый котлом, кг/ч,

D_расч = 19650 кг/ч.

G_пр. – максимальный часовой расход продувочной воды, кг/ч,

G_пр = D_расч ·0,01·ρ_пр. = 19650·0,01·2 = 393 кг/ч

ρ_пр – процент на периодическую продувку, %,

Δi – разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:

ккал/кг.

i_п – энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,

i_п.в. – энтальпия питательной воды, ккал/кг,

i_пр. – энтальпия котловой воды, ккал/кг,

 – низшая теплота сгорания топлива, ккал/м³,

η_к – КПД котла,

 м³/ч.

Годовой расход топлива, определяется по формуле, м³/год:

– расчётный годовой расход пара, кг/год:

– годовой расход пара на подогреватель сетевой воды, кг/год:

D_п.с.в.– максимальный расход пара на подогреватель сетевой воды, кг/ч,

t_вн – средняя внутренняя температура отапливаемых помещений, ^оС,

t_н – расчетная температура наружного воздуха, ^оС,

t_ср.от – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС,

n_о – продолжительность отопительного периода,

кг/год.

– годовой расход пара на подогреватель горячей воды, кг/год:

– расход пара на подогреватель горячей воды в максимально-зимний период, кг/ч,

– расход пара на подогреватель горячей воды в летний период, кг/ч,

n_г.в. – число дней в году работы системы горячего водоснабжения (350),

кг/год.

– годовой расход пара на производство, кг/год:

кг/год.

кг/год – годовой расход пара на деаэратор,

– годовые потери пара, кг/год:

– потери пара у потребителя, %.

кг/год.

кг/год.

кг/год.

м³/год.

Выбор оборудования котельной.

Котлы.

 

В соответствии со СНиП “Котельные установки” расчётная мощность котельной определяется суммой мощностей требующихся потребителям на технологические процессы, отопление, вентиляцию и горячие водоснабжение при максимально-зимнем режиме.

При определении мощности котельной должны также учитываться мощности расходуемые на собственные нужды котельной и покрытия потерь в котельной и тепловых сетях.

Потребители тепла по надёжности теплоснабжения относятся:

1. К первой категории – потребители, нарушение теплоснабжение, которых связано с опасностью для жизни людей и со значительным ущербом народному хозяйству.

2. Ко второй категории – остальные потребители.

Перечень потребителей первой категории утверждает Министерство и Ведомство.

Котельные по надёжности отпуска тепла потребителям относятся:

1. К первой категории – котельные являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечивающие потребителей Ι категории не имеющих индивидуальных резервных источников тепла.

2. Ко второй категории – остальные котельные.

Все котельные сооружаемые в северной строительной климатической зоне относятся к Ι категории независимо от категории потребителей тепла.

Количество и единичную производительность котлоагрегата устанавливаемых в котельной следует выбирать по расчётной производительности котельной, проверяя режим работы котлоагрегатов для тёплого периода года, при этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла котельной Ι категории оставшиеся должны обеспечивать отпуск тепла потребителям Ι категории:

1. на технологическое теплоснабжение и системы вентиляции в количестве определяемом минимальной допустимой нагрузкой.

2. на отопление и ГВС в количестве определяемом режимом наиболее холодном месяце.

В котельной ГУП ФАПК установлены следующие типы котлов:

1.  ДКВР 10-13 – 2 шт.

2.  ДЕ 10-14ГМ – 1 шт.

Техническая характеристика котлов:

 

1.  Номинальная производительность: 10 т/ч,

2.  Температура пара: насыщенный,

3.  Температура питательной воды: 100 ^оС,

4.  Площадь поверхности нагрева:

–  радиационная: 47,9 м², (39,02 м²),

–  конвективная: 229,1 м², (110 м²),

–  общая котла: 277 м², (149,02 м²),

5.  Объём: – паровой: 2,63 м³,

– водяной: 9,11 м³,

6.  Запас воды в котле при видимых колебаниях уровня в водоуказательном стекле 80 мм.: – 1,07 м³,

– 5,8 мин,

7.  Видимое напряжение парового объёма: 545 м³/(м³·ч),

8.  Живое сечение для прохода газов: – в котельном пучке: 1,28 м³,

9.  Температура газов за котлом: – газ: 295 ^оС, (273 ^оС),

– мазут: 320 ^оС, (310 ^оС),

10.  Расчётное КПД: – газ: 91,8 %, (92,1 %),

– мазут: 89,5 %, (90,99 %),

11.  Расчётное газовое сопротивление: – газе и мазуте при номинальной нагрузке: 300 Па, (1,96 кПа),

– газе и мазуте при повышенной на 30 % нагрузке: 500 Па,

12.  Длина цилиндрической части барабана: – верхнего: 6325 мм,

– нижнего: 3000 мм,

13.  Расстояние между осями барабанов: 2750 мм,

14.  Диаметр и толщина стенки передних опускных труб: 159х4,5 мм,

15.  Количество труб экранов: – боковых: 29х2 = 58 шт,

– фронтового: 20 шт,

– заднего: 20 шт,

16.  Количество кипятильных труб: – по оси барабана 27 + 1 шт,

– по ширине котла 22 шт,

17.  Общее количество кипятильных труб: 594 шт.

18.  Габаритные размеры:

–  длина котла в тяжёлой обмуровке: 6860 мм, (6530 мм),

–  ширина котла в тяжёлой обмуровке: 3830 мм, (4300 мм),

–  высота котла от пола до оси верхнего барабана: 5715 мм,

–  высота котла от пола до патрубков на верхнем барабане 6315 мм, (5050 мм),