Расчет тепловой схемы производственно-отопительной котельной в маткаде

Лист замечаний

СОДЕРЖАНИЕ

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

1.1 Основные положения о тепловой схеме котельной

Современная производственно-отопительная котельная оснащена разнообразным тепломеханическим оборудованием с развитой сетью паропроводов, трубопроводов сырой и питательной воды, конденсатопроводов, дренажей. Кроме котельного агрегата – основного источника теплоснабжения, в котельной устанавливаются паро­водяные подогреватели сетевой и горячей воды для отопления, бытового горячего водоснабжения и производственно-технологических нужд. Для подогрева холодной воды и утилизации низкопотенциальных тепловых выбросов устанавливаются водо-водяные теплообменники. Подготовка воды требуемого качества осуществляется в деаэраторе и оборудовании химводоочистки. Перемещение потоков воды, воздуха, требуемого для горения топлива, и продуктов сгорания происходит с помощью питательных и циркуляционных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов.

Для определения необходимой мощности котельной и выбора основного и вспомогательного оборудования выполняется расчет тепловой схемы.

При расчете тепловой схемы котельной для каждого потребителя определяют требуемый расход воды или пара, расход теплоносителя на восполнение утечек и рассчитывается необходимая производительность химводоочистки. По результатам расчета тепловой схемы выбирает­ся тип и количество котлоагрегатов, производительность и мощность насосов и тягодутьевых устройств.

Перед расчетом в соответствии с заданием и исходными данными составляется принципиальная тепловая схема в виде чертежа. На ней условными обозначениями изобра­жается всё основное и вспомогательное оборудование ко­тельной, линии потоков пара и воды, записываются пара­метры и величины потоков (расходы) пара, воды и теплоты. Эле­менты оборудования располагают на схеме по определенной системе: котлоагрегаты и главный паро­провод помещают в верхней части схемы, ниже группируют всё остальное, причём теплообменники и трубопроводы с большими давлениями и температурами изображают выше.

Для удобства расчета тепловой схемы и анализа полученных  результатов, выделяют внешнее теплопотребление и собственных нужд котельной. Расчет проводят в следующей последовательности. Снача­ла определяются расходы воды, пара и теплоты внешними потре­бителями, к которым относятся производственно-технологические нужды, отопление и вентиляция производственных поме­щений, отопление и горячее водоснабжение жилого поселка. Далее подсчитываются расходы пара и воды на собствен­ные нужды котельной: деаэрацию питательной воды, паро­водяные подогреватели и др.

Точность расчета тепловой схемы зависит от числа по­следовательных приближений величин полученных при расчете, к величинам, которыми предварительно задавались. В инженерной практике проектирования котельных точность расчета должна находить­ся в пределах не более 2-3 %.

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

Составим принципиальную тепловую схему производственно-отопительной котельной промышленного предприятия, и выполним её расчет при следующих условиях. Котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу пара и горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жило­го поселка.

В результате расчета тепловой схемы определим необхо­димую максимальную паропроизводительность (мощность) ко­тельной, выберем тип и количество котлоагрегатов, другого основного и вспомогательного оборудования и рассчитаем электрические мощности для их привода.

В расчетах будем исполь­зовать международную систему единиц СИ по ГОСТ 9867-61.

Исходные данные для расчета тепловой схемы производственно-отопительной котельной согласно варианту №31 представлены в таблице 1.

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета котельной (вариант №31).

2.1 Тепловые нагрузки внешних потребителей

1) Расход пара на производственно-технологические нуж­ды составляет= 0,83 кг/с. Параметры отпускаемого пара: давление= 1,3 МПа, пар насыщенный. Температура конденсата с производства tкпр=600С, процент возврата =40% . Вид топлива – древесные отходы.

2) Расход горячей воды на производственно-технологические нужды = 0,278 кг/с  при температуре = 55°С. Подогрев горячей воды производится в паро­водяном подогревателе, насыщенным паром давлением 0,6 МПа, поступающим из главного паропровода через редукционный клапан. Вся горячая вода расходуется на производстве и в котельную не возвращается.

3) Насыщенный пар для обеспечения вентиляционной нагрузки производственных помещений не расходуется.

4) Расход теплоты на отопление жилого поселка и служебных зданий предприятия равен Qот= 3000 кВт. Температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети равна, соответственно, =130 0С и  =70 0С.

Подогрев сетевой воды производится в пароводяном теплообменнике (бойлере) насыщенным паром давлением 0,6 МПа. Образующийся конденсат во избежание последующего вскипания в деаэраторе охлаждается до tкот = 75°С в водо-водяном теплообменнике - охладителе конденсата. Таким образом, обратная сетевая вода до поступления в основной пароводяной подогреватель нагревается, проходя через охладитель конденсата. Потери сетевой воды потребителями принимаем равными 1,5 % от её общего расхода Gсет.

5) Потери теплоты в поверхностных пароводяных и водо-водяных подогревателях принимаем равными 2% или коэффициент сохранения теплоты  (тепловой КПД подогревателей) считаем равным ηп=0,98. Потери конденсата греющего пара в пароводяных по­догревателях принимаем равными 2% от расхода пара.

Потери всех теплоносителей восполняются через химводоочистку и деаэратор котельной.

6) Расчетную температуру сырой воды для зимних усло­вий принимаем равной tс.в= 5°С.

2.2 Тепловые нагрузки собственных нужд котельной

Собственные нужды котельной складываются из расхода пара на подогрев воды в деаэраторе, подогрев сырой воды перед химводоочисткой, расход теплоты с про­дувкой котлов, с утечками пара и питательной воды, прочие неучтенные потери.

1) Деаэрация питательной и подпиточной сетевой воды происходит в смешивающем подогревателе - деаэраторе атмо­сферного типа. Греющий теплоноситель - насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

2) Перед химводоочисткой сырая вода должна быть подо­грета до температуры tхво= 30С. Расход пара на подо­греватель сырой воды определяется расчетом. Для подогрева используется насыщенный пар давлением 0,12 МПа.

3) Расход пара на другие собственные нужды котельной (обдувка поверхностей нагрева котлоагрегата, неучтенные по­тери и т.д.) принимаем равным 3 % от паропроизводительности котельной (от общего расхода пара на внешние потребители и собственные нужды).

4) Расход котловой воды на непрерывную продув­ку котлоагрегата принимаем равным 3 % от его паропроизводительности.

Продувочная вода поступает в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. Образующийся насыщенный пар давлением 0,12 МПа подается в коллектор пара или непосредственно в деаэратор. Горячая вода, выходящая из расширителя, пропускается через подогреватель сырой воды, который является первой ступенью подогрева сырой холодной водопроводной воды. Охлажденная до tсл = 50оС продувочная вода сливается в канализацию или используется для технических целей.

Необходимые для расчёта параметры пара и горячей воды в зависимости от варианта задания определим по таблицам приложений 2 и 3 или специальным компьютерным программам.

После расчёта вычисленные значения расходов и параметры теплоносителей нанесем на принципиальную тепловую схему котельной, которую рекомендуется выполнить с помощью графических редакторов на формате А3. При нанесении расчетных расходов будем обращать внимание на то, что для каждого элемента (узла) схемы суммы входящих и исходящих потоков могут отличаться не более чем на 2...3 %. Баланс по отдельным узлам показан в Приложении 1. Заданная точность вычислений достигается соблюдением изложенного ниже расчёта, основанного на методе последовательных приближений.

3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ

3.1 Расчет основного и вспомогательного оборудования

3.1.1 Расход пара на подогреватель горячей воды для производственных нужд предприятия определяется по формуле, кг/с (т/ч),

где   - расход горячей воды на производство, кг/с (т/ч);

св - удельная теплоемкость воды, св = 4,19 кДж/кг·град;

и - температуры горячей и холодной воды, °С;

- энтальпия греющего пара давлением Рн = 0,6 МПа, кДж/кг;

- энтальпия конденсата при Рн = 0,6 МПа, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потерю теплоты в подогревателе, = 0,98.

После подстановки в формулу (1) заданных величин: