Расчет принципиальной тепловой схемы паровой котельной для выбора основного оборудования

Для определения  величины тепловая нагрузка подогревателя рассчитывается по формуле, МВт

,

где – расход сырой воды на подпитку тепловой сети, ;

 – температура сырой воды после подогревателя, принимается по рекомендациям равной 30 ;

 – температура сырой воды до подогревателя, принимается равной 5 .

Величина  определяется по формуле,

,

где – коэффициент потерь сырой воды в ХВО, принимается равным 0,25;

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

Уравнение материального  баланса

,

где – температура подпиточной воды после ДПТС, которая принимается равной температуре насыщения при давлении в ДПТС 0,12 МПа;

 – температура химочищенной  воды перед ДПТС;

 – энтальпия пара на входе в ДПТС;

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

;

;

;

 

 

.

Определяем  величину ,

.

Определяем  тепловую нагрузку подогревателя, МВт

.

Определяем расход пара на подогреватель сырой воды,

 

где

.

4.1.3. Способ дальнейшего расчета для определения величины виден из расчетной схемы на рис. 2

Расход  пара низкого давления после РОУ ()  равен сумме заданного расхода пара и ранее определенных величин ,

 

Расход  пара перед РОУ () определяется из уравнений материального и теплового баланса РОУ

,

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

(при – энтальпия охлаждающей воды перед РОУ.

;

;

;

 

 

В итоге  величина равна,

 

4.2. Определение величины

4.2.1. Расчётная производительность котельной

 

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

 

Так как величина , зависящая от , пока неизвестна, задаемся значением в диапазоне и определяем предварительное значение и по этому значению определяем расходы пара на собственные нужды и уточненное значение . Принимаю .

 

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

1. питательная вода на обеспечение непрерывной продувки котлов ;
2. пар на подогрев сырой воды для подготовки добавочной воды для котлов ;
3. пар на подогрев ХОВ для котлов ;
4. пар на подогрев мазута ;
5. пар на бытовые тепловые нагрузки котельной (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) ;
6. пар на калорифер для подогрева воздуха для котлов ;
7. пар на ДПВ .

4.2.2. Расход питательной воды для обеспечения непрерывной продувки котлов

,

где .

4.2.3. Расход пара на подогрев сырой воды для подготовки добавочной воды котлов,

 

где – тепловая нагрузка подогревателя,

,

где – расход сырой воды для подготовки добавочной воды котлов, ;

;

 – температура сырой  воды перед подогревателем, .

4.2.3.1. Величина определяется аналогично величине при по величине ,

,

где – расход химочищенной воды для подготовки добавочной воды котлов,

,

где – потери пара и конденсата с утечками в котельной, принимается равной 3% от ,

;

 – потери конденсата у внешних потребителей,

 

 – расход сбросной продувочной  воды после расширителя непрерывной  продувки котлов,

,

где (при – давление конденсата);

 – давление в барабане котла, МПа

;

(при  – давление пара);

(при  – давление конденсата).

;

;

;

 

 

Расход химочищенной воды для подготовки добавочной воды котлов равен,

.

Расход  сырой воды для подготовки добавочной воды котлов равен,

 

4.2.3.2. Величина определяется из теплового баланса охладителя сбросной продувочной воды,

 

где – температура сбросной воды перед охладителем;

 – температура сбросной воды  после охладителя;

 – температура нагреваемой  воды перед охладителем.

 

 

Определяем  тепловую нагрузку подогревателя, МВт

 

В итоге  определяем расход пара на подогрев сырой  воды для подготовки добавочной воды котлов,

 

4.2.4. Расход пара на подогрев мазута () для угольных котельных принимается в размере 2,5% от ,

 

4.2.5. Расход пара на бытовые нагрузки котельной рекомендуется принимать при отсутствии данных в размере 5% от ,

 

4.2.6. Расход пара на калорифер для подогрева дутьевого воздуха,

 

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

4.2.7. Для определения расхода пара на подогреватель ХОВ перед ДПВ определяется тепловая нагрузка подогревателя, МВт

 

где – температура химочищенной воды после подогревателя, ;

 

где – температура насыщения при давлении в ДПВ равная .

4.2.7.1. Для схемы подогрева ХОВ при открытой системе теплоснабжения величину рекомендуется принимать на ниже температуры сырой воды перед ХВО, которая принимается равной 30

 

Теперь  определяем тепловую нагрузку, МВт

 

4.2.7.2. Составляем тепловой баланс охладителя конденсата

,

где – температура греющего потока конденсата перед охладителем, ;

 – температура греющего потока  конденсата после охладителя,;

 – температура ХОВ перед охладителем конденсата.

Определяем  расход греющей воды, равный сумме  потоков конденсата от ПВД, от калорифера дутьевого воздуха и от подогревателя воды на бытовые нагрузки котельной

.

Температура греющего потока конденсата перед охладителем  равна температуре конденсата на линии насыщения при давлении пара в подогревателях, т.е. 0,6 МПа.

 

Определяем  температура греющего потока конденсата после охладителя по формуле

 

 

Полученное значение удовлетворяет условию

 

 

Расход пара на подогреватель ХОВ  для подпитки котлов,

 

 

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

4.2.9.1. Для составления этих уравнений нужна расчетная схема (рис. 3)

Рисунок 3 – Расчетная схема  материального баланса ДПВ

В уравнениях материального и теплового баланса  ДПВ известны следующие величины:

1. расход и температура химочищенной воды перед ДПВ

;

;

2. расход и энтальпия пара вторичного вскипания из РНП, равная энтальпии сухого насыщенного пара при давлении в РНП

;

;

3. суммарный поток конденсата из конденсатоочистки и средняя температура этого потока; величина этого потока определяется по формуле,

;

где – расходы конденсата, возвращаемого в котельную от потребителей пара , ;

.

Средняя температура потока конденсата после  конденсатоочистки определяется как  температура смеси потоков конденсата, возвращаемого от внешних потребителей с заданными температурами. Т.к. конденсат  от потребителей не возвращается, то и  температура отсутствует.

4. расход и температура конденсата от мазутохозяйства

;

.

5. расход и температура конденсата от ПСВ

;

.

6. суммарный расход и температура конденсата от подогревателей с давлением пара 0,6 МПа, т.е. из коллектора 4.3

Суммарный расход определяется по формуле,

 

где – расход конденсата от калорифера дутьевого воздуха, ;

 – расход конденсата от ПВД, ;

 – расход конденсата от подогревателя, .

Величины  этих расходов конденсата равны соответствующим  расходам пара.

 

.

7. суммарный расход и температура конденсата от подогревателей с давлением пара 0,12 МПа, т.е. из коллектора 4.4

Суммарный расход определяется по формуле,

,

где – расход пара на подогреватель ХОВ для подпитки ТС, ;

.

4.2.9.2 Температура суммарного потока конденсата и расходы пара на подогреватели ХОВ для подпитки тепловой сети и котлов зависят от схемы теплоснабжения

При открытой системе определение указанных  величин производится в 3 этапа:

1 этап

Определяем  температуру химочищенной воды после  охладителя подпиточной воды 3.5 () из уравнения теплового баланса охладителя

 

где – температура греющей воды до охладителя;

 – температура греющей воды  после охладителя;

 – температура химочищенной  воды на выходе из ХВО. Принимается  на  ниже температуры сырой воды перед ХВО;

 

 

2 этап

Определяем температуру общего потока конденсата из коллектора 4.3 после охладителя этого потока 3.6 из уравнения теплового баланса этого охладителя

 

 

 

Полученное значение не удовлетворяет условию

 

 

 

3 этап

На этом этапе  надо выполнить уточняющий расчет теплового  баланса охладителя конденсата, в  котором задаться новым значением  которое удовлетворяет условию. При этом должно быть определено значение , которое будет меньше 94. Для нагрева ХОВ до температуры 94 будет использоваться дополнительный пароводяной подогреватель 3.7.

 

 

 

4.2.9.3. Определяем тепловую нагрузку подогревателя ХОВ перед ДПТС, МВт

 

Определяем  расход пара на подогреватель,

 

Суммарный расход конденсата из коллектора 4.4,

 

4.2.9.4. При всех схемах подогрева ХОВ расход конденсата из коллектора 4.4 определяется с учетом расхода конденсата от подогревателей ХОВ перед ДПВ и ДПТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.10. Величина оказалась отрицательной и это означает, что средняя энтальпия всех входящих в ДПВ потоков, кроме , оказалась выше энтальпии сухого насыщенного пара при давлении в ДПВ. В курсовом проекте рекомендуется принимать отрицательное значение .

4.2.11. Расход охлаждающей воды на РОУ () и расход пара на РОУ из паропровода  после котлов  () определяется путем повторного (уточняющего) решения уравнений материального и теплового балансов РОУ, которые составляются с использованием ПТС котельной и расчетной схемы (рис. 2)

 

где – расход пара низкого давления после РОУ, ;

 – энтальпия пара после  РОУ, которая определяется по  заданным параметрам пара во  внешнем паропроводе;

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

 – энтальпия охлаждающей  воды, которая принимается равной  энтальпии конденсата на линии  насыщения при давлении в ДПВ.

Определяем  значение ,

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.12. Расход питательной воды,

 

4.2.13. По величине   находим уточненное значение ,

Полученное  значение сравнивается с предварительно принятым значением .

 

 

 

 нужно принять большее значение этих величин .

4.2.14. По уточненной величине определяются:

а) уточненное значение коэффициента собственных нужд котельной по расходу пара от котлов

 

 

б) значение коэффициента собственных нужд паровой котельной по расходу теплоты

 

где – расчетная тепловая мощность котельной, МВт;

 – расчетная суммарная тепловая  нагрузка внешних потребителей  в паре и горячей воде, МВт.

Величина  определяется по формуле, МВт

 

где – энтальпия пара на выходе из котла, ;

  – энтальпия питательной воды,

Величина  определяется по формуле, МВт

 

где – тепловая нагрузка промышленных потребителей пара соответственно с высоким и низким давлением, МВт.

Величина  определяется по формуле, МВт

 

где – расчетный расход пара высокого давления, ;

 – энтальпия пара высокого  давления, ;

 – условная энтальпия возвращаемого  конденсата, . Т.к. конденсат не возвращается от потребителя, то

 

Величина  определяется по формуле, МВт

 

где – расчетный расход пара низкого давления, ;