Расчет тепловой схемы паровой котельной

8. Расчет тепловой схемы паровой котельной

Один из возможных вариантов принципиальной тепловой схемы котельной, работающей на открытые тепловые сети, представлен на рис. 4.

Вырабатываемый в котле К пар используется для подогрева сетевой воды в подогревателе ПС (Д_пс). Конденсат этого пара через охладитель конденсата ОК подается в деаэратор питательной воды ДР 1. В этот же деаэратор поступает конденсат греющего пара подогревателя сырой воды ПСВ и подогревателя химочищенной воды ПХВ, а также добавка химочищенной воды m_хов и отсепарировавшийся пар из расширителя непрерывной продувки СНП. Небольшой расход пара  необходимый для подогрева этих потоков до 102...104 °С, подается в деаэратор Др1 через редукционную установку РУ. Подпитка тепловой сети осуществляется деаэрированной водой, подаваемой насосом сырой воды НСВ через ПСВ, химводочистку ХВО, охладитель деаэрированной воды ОДВ в деаэратор ДР2 и оттуда подпиточным насосом НП_од подпиточным насосом в обратную магистраль перед сетевым насосом НС. Некоторое количество редуцированного пара используется на нагрев подпиточной воды в деаэраторе ДР2 (), на технологические нужды (D_т), на паровое отопление ( )и на собственные нужды (D_сн).

В задачу расчета тепловой схемы паровой котельной входит определение расходов, температур и давлений теплоносителей (пара и воды) по их потокам в пределах установки, а также суммарной паропроизводительности котельной.

D_o = D_т +  D_сн + + + D_псв + D_пхв + D_сп. (33)

Расход пара на технологические нужды:

Dт =

(34)

где  - тепловая мощность, отпускаемая технологическим потребителям, кВт;

 - энтальпия пара, кДж/кг (определяется по давлению и по температуре для перегретого пара или же по давлению (температуре) насыщения и по степени сухости пара).

D_т =

Расход пара на отопление производственных помещений, если отопление паровое:

(35)

где  - тепловая мощность, идущая на отопление производственных помещений, кВт;

- тепловая мощность, идущая на вентиляцию производственных помещений, кВт;

 - энтальпия возвращаемого конденсата (= 4,19×t_к, где t_к=70 °С).

Расход пара на собственные нужды принимается

Dсн=0,050× Dотп

(36)

Расход пара на деаэрацию потока подпиточной воды  определяется из уравнения теплового баланса деаэратора ДР2:

(mпод. - )×с×+×ho = mпод. ×c×tд,

(25)

где - температура воды на входе в деаэратор ДР2, (=80...85 °С);

t_д - температура деаэрированной воды, равная температуре насыщенного пара в деаэраторе при р_д=0,12 МПа, определяем t_д=105 ⁰С;

h_o - энтальпия пара, вырабатываемого котлом, кДж/кг, при р=0,2 МПа h₀=2600 кДж/кг (по h, d - диаграмме).

=

(26)

Определяем тепловую мощность, передаваемой по тепловой сети:

Ф_сет=∑Ф_к^р-∑Ф_с.н., (27)

где: ∑ Ф_к^р - расчетная тепловая мощность котельной, (Вт);

∑Ф_с.н - тепловая мощность, потребляемая на собственные нужды, Вт. Предварительно принимается до 3% от общей тепловой мощности котельной установки.

Ф_с.н.=0,03×Ф_к^р =0,03×6478149,8=194344,5 Вт;

Ф_сет =6478149,8-194344,5 =6283805,3 Вт.

Расход воды в подающей сети:

, (28)

где: t_п - температура прямой сетевой воды на выходе из котла, °С;

t₀ - температура обратной сетевой воды на входе в котел, ⁰С;

Температуры t_п и t₀ определяем по температурному графику (лист А1).

m_п=6283805,3 /4,19×(150-70)=18,74 кг/с.

Расход подпиточной воды при закрытом режиме тепловой сети:

m_под=(0,01...0,03)×m_п (29)

m_под =(0,01 ...0,03)×18,74 =0,1874...0,5622 кг/с, принимаем m_под=0,3 кг/с.

Расход воды в обратной тепловой сети:

m_о= m_п- m_под, (30)

m_о=18,74-0,3=18,44 кг/с.

По формуле (26) определяем :

Расход пара для подогрева сырой воды D_псв. до температуры 25...30 °С перед химводочисткой определяется из уравнения теплового баланса ПСВ:

Dпсв. =

(31)

где t_х - температура исходной воды (зимой 5 °С, летом 15 °С);

h_к - энтальпия конденсата при р_к=0,12 МПа, h_к=t_д×с=105×4,19=439,95 кДж/кг;

h_п - к.п.д. подогревателя (0,95...0,98).

Dп.с.в. =0,3×4,19×(30-5)/(2600-439,95)×0,96=0,015 кг/с. Температура подпиточной воды определяется из уравнения теплового баланса охладителя деаэрированной воды ОДВ: mпод. ×с ×(tд- tпод.) × hп = (mпод. - ) × ( - tг) ×с, 2.50 Отсюда: tпод. =, 2.51 0С Температуру сетевой воды перед сетевыми насосами tсм определяем из уравнения теплового баланса точки смешения подпиточной и сетевой воды:  mпод. ×с × tпод. + mо ×с × tо = mп ×с × tсм, (34) 2.52 Преобразуя формулу (34) получим:  tсм =  (35)

(32) (33)

t_см =(0,3×49,8+18,44×70)/18,74=69,68 ⁰С.

Расход пара на сетевые подогреватели D_с.п. определяется из уравнения теплового баланса вместе с охладителями конденсата ОК:

Dсп. × (ho - ) ×hп = mп. ×с ×(tп - tсм),

(36)

где  - энтальпия конденсата после охладителей ОК,

= t_ох×с=30×4,19=125,7 кДж/кг.

Давление греющего пара принимается в ПС исходя из того, что температура насыщения его на 10...15 °С выше, чем t_п.

Из уравнения (36) находим:

Dс.п. =

(37)

Расход химочищенной воды на подпитку тепловой схемы котельной, m_х.в.о рассчитывается на компенсацию потерь пара и воды в схеме котельной:

mх.в.о = Dсн.+(1-mв) × Dт + Dпр + Dсеп,

(38)

где m_в - коэффициент возврата конденсата, отдаваемого потребителям технологического пара (m_в=0,5...0,7), если же технологические процессы потребляют пар без возврата конденсата, например, кормоцех, то m_в=0;

D_пр - расход воды на продувку котла, D_пр = (0,03...0,05) × D_с.п., кг/с;

D_сеп - количество пара, отсепарированного в расширителе СНП непрерывной продувки, направляемый в деаэратор ДР 1,

D_сеп = (0,2...0,3) × D_пр.

D_пр.=0,04×2,66=0,11 кг/с;

D_сеп.=0,25×0,11=0,028 кг/с;

По формуле (38) определяем m_х.в.о:

m_х.в.о=0,0078 +(1-0,6)×0,062+0,11+0,028=0,17 кг/с.

Расход греющего пара на деаэратор питательной воды определяется из уравнения теплового баланса деаэратора:

×ho+mхов×с×+Dпс× +(Dпсв+Dпхв)×+×+Dт ×mвс×= mп.в×с×tд,

(39)

где - температура возвращенного конденсата технологического пара (= 40...70 °С);

m_п.в - расход питательной воды в котле, рассчитанный на выработку пара D_ок с учетом продувки котла:

mп.в = Dсп + Dпр,

(40)

m_п.в=2,66+0,11=2,77 кг/с.

 - энтальпия конденсата после отопительных приборов

= 4,19× tк,

(41)

( t_к можно принять равной 70 °С),

= 4,19×70=293,3 кДж/кг,

После преобразования уравнения (38) находим:

=

(42)

Определяем паропроизводительность котельной из уравнения (21): D_o = D_т +  D_сн + + + D_псв + D_пхв + D_сп.

D_o= 0,062+0,156+0,0078+0,011+0,29+0,015 +0+2,66=2,97 кг/с.

N=

 

9. Технико-экономические показатели производства тепловой энергии

Работа котельной оценивается ее технико-экономическими показателями.

1. Часовой расход топлива (кг/ч):

 (43)

q- удельная теплота сгорания топлива, по заданию для каменного угля:=21000 кДж/кг;

- к.п.д. котельного агрегата, — при работе на твердом топливе (приложение 14/1/);

2. Часовой расход условного топлива (кг/ч):

 (44)

3. Годовой расход топлива (т или тыс. м³):

 , (45)

где Q_год — годовой расход теплоты, ГДж/год.

 т.

4. Годовой расход условного топлива (т или тыс. м³):

 (46)

 т.

5. Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс. м³/ГДж):

 т/ГДж. (46)

6. Удельный расход условного топлива (т/ГДж или тыс. м³/ГДж):

 т/ГДж.

7. Коэффициент использования установленной мощности котельной:

 , (47)

где Ф_уст — суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт;

 8760 — число часов в году.

Библиографический список

 

1)  А.А.Захаров "Практикум по применению и теплоснабжению в с/х" - М.: Колос, 1995.- 176с.:ил.

2)  А.А. Захаров "Применение тепла в с/х" - 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Колос, 1980.- 311с.

3)  Д.Х. Мигранов "Методические указания к выполнению расчетно-графических работ" - Уфа: БГАУ, 2003.

4)  Драганов Б.Х. и др. "Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве".- М.: Агропромиздат, 1990.- 463с.: ил.