Составление и расчет принципиальной тепловой схемы котельной

6. Составление и расчет принципиальной тепловой схемы котельной

Расчет тепловой схемы котельной базируется на решении уравнений теплового и материального баланса, составляемых для каждого элемента схемы. Увязка этих уравнений производится в конце расчета в зависимости от принятой котельной. При расхождении предварительно принятых в расчете величин с полученными в результате расчета более чем на 3 % расчет следует повторить, подставив в качестве исходных данных полученные значения.

Расчет тепловой схемы котельной с водогрейными котлами , работающей на закрытую систему теплоснабжения, рекомендуется производить в такой последовательности:

1.  Составить таблицу исходных данных для расчета. Эта таблица составляется на основании проекта системы теплоснабжения или расчета расходов теплоты различными потребителями по укрупненным показателям. В этой же в таблице указываются значения величин, предварительно принятые в последующих расчетах.

Таблица 6.1 - Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной, работающей на закрытую систему теплоснабжения:

Наименование	Обо- зна- чение	Обоснование	Значение величины при характерных режимах работы котельной
			Максимально-зимнем		летнем
Место расположения котельной	_	задано	г. Владимир
Максимальные расходы теплоты ( с учетом потерь и расхода на мазутное хозяйство), МВт:  на отопление жилых и общественных зданий  на вентиляцию общественных зданий на горячее водоснабжение	Q Q Q	- - -	5,23 0,62 1,98	- - 0,7
Расчетная температура наружного воздуха для отопления, °C  Расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, °C Температура воздуха внутри помещений, °C Температура сырой воды, °C Температура подогретой сырой воды перед химводоочисткой, °C Температура подпиточной воды после охладителя деаэрированной воды, °C Коэффициент собственных нужд химводоочистки Температура воды на выходе из водогрейных котлов,°C  Температура воды на входе в водогрейный котел,°C Расчетная температура горячей воды после местных теплообменников горячего водоснабжения, °C Предварительно принятый расход химически очищенной воды, т/ч  Предварительно принятый расход воды на подогрев химически очищенной воды, т/ч	t t t t t´ t´´ К t t t G´ G	Принята - СНиП ІІ_36-73 Принята - Принят Принята - - Принят -	-28 -16 18 5 19 70 1,25 150 70 60 2 1,5	- - - 15 19 70 1,25 120 70 60 0,5 0,5

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

К= , [2] стр. 164 (37)

К= = 0,739

где t - принятая температура воздуха внутри отапливаемых помещений, °C;

t – расчетная температура наружного воздуха;

t – температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц

Температура воды на нужды отопления и вентиляции в подающей линии для режима наиболее холодного месяца (°C ) :

t = 20 + 64,5 К +67,5 К [2] стр.164 (38)

t = 18 + 64,5 ×(0,739) +67,5 ×0,739= 118,5

Температура обратной сетевой воды после систем отопления и вентиляции для режима наиболее холодного месяца (°C ):

t = t – 80 К [2] стр.164 (39)

t = 118,5– 80 ×0,739= 59,4

Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию с учетом потерь для максимально- зимнего режима ( МВт):

Q = Q + Q [2] стр.164 (40)

где Q – расход теплоты на отопление, МВт;

Q – расход теплоты на вентиляцию, МВт;

Q = 5,23 + 0,62=5,85

для режима наиболее холодного месяца:

Q = (5,23+0,62)×0,739= 4,3

Суммарный расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для максимально- зимнего режима (МВт):

Q = Q + Q [2] стр.164 (41)

где Q – расход теплоты на горячее водоснабжение, МВт;

Q = 5,23+ 0,62+1,98=7,83

для режима наиболее холодного месяца:

Q = 4,3+1,98=6,28

Расход воды в подающей линии системы теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения, ( т/ ч):

при двухступенчатой схеме присоединение местных теплообменников для максимально - зимнего режима:

G =  [2] стр.164 (42)

где t – температура горячей воды, подаваемой потребителям; t – температура сырой воды;

G =

Для определения расхода воды на местные теплообменники при режиме наиболее холодного месяца предварительно вычисляется тепловая нагрузка подогревателя первой ступени:

Q = 0,00116 G[t-(t+t)] [2] стр.165 (43)

где t- минимальная разность температур греющей и подогреваемой воды, принимается равной 10 °C ;

Q = 0,00116 ×30,96×[59,4-(10+5)]=1,59

Тепловая нагрузка подогревателя второй ступени (МВт):

Q = Q- Q [2] стр.165 (44)

Q = 1,98- 1,59= 0,39

Расход сетевой воды на местный теплообменник второй ступени, т.е на горячее водоснабжение для режима наиболее холодного месяца ( т/ ч):

G=  [2] стр.165 (45)

где Q- расход теплоты потребителями горячего водоснабжения для летнего режима, МВт; t- температура сетевой воды в прямой линии горячего водоснабжения при летнем режиме, ºC:

G=

Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию (т/ч):

G= [2] стр.165 (46)

для максимально - зимнего режима:

G=

для режима наиболее холодного месяца:

G=

Расход воды внешними потребителями на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (т/ч):

G=G+G [2] стр.165 (47)

для максимально - зимнего режима:

G=100,6+0=100,6

для режима наиболее холодного месяца:

G=62,57+5,68=68,25

для летнего режима:

G=0+10,09=10,09

Температура обратной сетевой воды после внешних потребителей (°С):

при двухступенчатой (последовательной или смешанной) схеме присоединения местных теплообменников для режимов максимально-зимнего и наиболее холодного месяца:

t=t- [2] стр.165 (48)

для максимально-зимнего режима:

t=70-

для режима наиболее холодного месяца:

t=59,4

а для летнего режима при той же схеме проверяется температура

t= t- [2] стр.166 (49)

где  — КПД подогревателя, во всех расчетах принимается равным 0,98

t=70-

Расход подпиточной воды для восполнения утечек в тепловых сетях и в системе потребителей (т/ч):

G=0,01×K×G [2] стр.166 (50)

где K— потери воды в закрытой системе теплоснабжения и в системе потребителей, принимаются 1,5—2 % часового расхода воды внешними потребителями.

для максимально- зимнего режима:

G=0,01×2×100,6=2,01

для режима наиболее холодного месяца:

G=0,01×1,8×68,25=1,2

для летнего режима:

G=0,01×2×10,09=0,2

Количество сырой воды, поступающее на химводоочистку (т/ч):

G=1,25×G [2] стр.166 (51)

для максимально- зимнего режима:

G=1,25×2,01 =2,5

для режима наиболее холодного месяца:

G=1,25×1,2=1,5

для летнего режима:

G=1,25×0,2=0,25

При установке деаэратора, работающего при давлении 0,12 МПа и температуре деаэрированной воды около 104 °С определяется температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды (°С):

t"= [2] стр.166 (52)

для максимально- зимнего режима:

t"=

для режима наиболее холодного месяца:

t"=

для летнего режима:

t"=

Температура химически очищенной воды, поступающей в деаэратор (°С):

t= [2] стр.166 (53)

где G - расход греющей воды на подогреватель химически очищенной воды, им следует предварительно задаваться, т/ч;t- температура воды на выходе из водогрейного котла, °С; t - температура греющей воды после подогревателя химически очищенной воды, ею также следует предварительно задаться (обычно ее принимают на 4—6 °С выше температуры насыщения при давлении в деаэраторе).

для максимально- зимнего режима:

t=

для режима наиболее холодного месяца:

t=

для летнего режима:

t=

Проверка температуры сырой воды перед химводоочи- сткой с учетом температур (°С):

 [2] стр.167 (54)

для максимально- зимнего режима:

для наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход греющей воды на деаэратор (т/ч):

 [2] стр.167 (55)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход химически очищенной воды на подпитку теплосети (т/ч):

 [2] стр.167 (56)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход теплоты на подогрев сырой воды, химически очищенной воды, на деаэратор и мазутное хозяйство. При установке охладителя подпиточной воды определяется расход теплоты на него.

Расход теплоты на подогрев сырой воды (МВт):

 [2] стр.167 (57)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды (МВт):

 [2] стр.167 (58)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход теплоты на деаэратор (МВт):

 [2] стр.167 (59)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход теплоты на подогрев химически очищенной воды в охладителе деаэрированной воды (МВт):

 [2] стр.167 (60)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Суммарный расход теплоты, который необходимо получить в котлах (МВт):

 [2] стр.188 (61)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход воды через водогрейные котлы (т/ч):

 [2] стр.168 (62)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход воды на рециркуляцию (т/ч):

 [2] стр.168 (63)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход воды по перепускной линии (т/ч):

 [2] стр.168 (64)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход сетевой воды от внешних потребителей через обратную линию (т/ч):

 [2] стр.168 (65)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расчетный расход воды через котлы (т/ч):

 [2] стр.168 (66)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Расход воды, поступающей к внешним потребителям по прямой линии (т/ч):

 [2] стр.168 (67)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

для летнего режима:

Разница между найденным ранее и уточненным расходом воды внешними потребителями (%):

 [2] стр.168 (68)

для максимально- зимнего режима:

для режима наиболее холодного месяца:

Таблица 6.2 – Расчет тепловой схемы

Физическая величина	обозначение	обоснование	Значение величины при характерных режимах работы
			Максимально – зимнего	Наиболее холодного месяца	летнего
Коэффициент расхода теплоты на отопление и вентиляцию	К		0,739
Температура воды в подающей линии на нужды отопления и вентиляции, ºС	t		118,5
Температура обратной сетевой воды после систем отопления и вентиляции, ºС	t		59,4
Отпуск теплоты на отопление и вентиляцию, МВт	Q		5,85	4,3
Суммарный отпуск теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС, т/ч	Q		7,83	6,28
Температура обратной воды после внешних потребителей, ºС	t		52,7	39	24,1
Расход подпиточной воды для восполнения утечек в теплосети внешних потребителей, т/ч	G		2,01	1,2	0,2
Количество сырой воды поступающей на химводоочистку, т/ч	G		2,5	1,5	0,25
Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды, ºС	t		24,7	22,3	20,3
Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды	t		30,6	28,2	22,9
Расход греющей воды на деаэратор, т/ч	G		1,3	1,8	0,92
Суммарный расход теплоты, необходимый в водогрейных котлах, МВт	∑Q		9,055	7,474	12,952
Расход воды через водогрейные котлы, т/ч	G		155,7	128,6	222,8
Расход воды на рециркуляцию, т/ч	G		40,02	49,2	155,2
Расход воды по перепускной линии, т/ч	G		0	1,26	3,06

Расчет тепловой схемы закончен (все конечные результаты приведены в таблице 6.2), так как невязка с предварительно принятой теплопроизводительностью котельной меньше 3 % .

В соответствии с расчетом тепловой схемы принимаем три котла КВ-ГМ-4-150. По данным завода изготовителя мощность одного котла составляет 49,5 т/ч. Расчет расхода воды через один котел при максимально- зимнем режиме 146 < 48,9 < 49,5. В связи с этим сохраним температуру воды на выходе из котлов t =120 ºС, необходимо при эксплуатации увеличить расход воды подаваемый рециркуляционным насосом на 0,6 т/ч через каждый котел. Это приведет к увеличению температуры воды на входе, что несколько уменьшит коррозию конвективных поверхностей нагрева котлов, но увеличит расход электроэнергии привода рециркуляционного насоса.

При летнем режиме теплоснабжение потребителей будет обеспечено одним котлом, который запущен 52 %. При режиме наиболее холодного месяца в работе будут находиться три котла. В случае выхода из строя одного котла подачу теплоты на вентиляцию общественных зданий и потребителям II категории сокращать не придется, т.к. 6,28 – 4,652= –3. Поэтому в котельной достаточно установить три котла, не предусматривая резервного.