15
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ НУЖД ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА
2.1. Расчет тепловой схемы котельной для нескольких расчетных режимов
2.1.1. Основные положения
Расчет тепловой схемы выполняется для четырех режимов: максимально-
зимнего, среднеотопительного, холодного месяца и летнего.
Деаэрация питательной воды осуществляется в атмосферном деаэраторе
при давлении 0,12 МПа.
Деаэрация подпиточной воды для подпитки сетевой воды осуществляется
в вакуумном деаэраторе 0,065 МПа.
2.1.2. Расчет тепловой схемы котельной и выбор котельных
агрегатов
Расчет тепловой схемы котельной в максимально-зимнем режиме.
Расчет теплофикационного узла
Рисунок 2.1. Схема теплофикации [3]
Расход сетевой воды в тепловой сети:
21
hh
QQ
W
hОиВ
, (2.1)
16
где
21
,hh
теплосодержание воды в прямой и обратной линии при
температурном режиме 70-150
0
С;
ГВОТиВ
Q,Q
расчетные тепловые нагрузки согласно заданию,
соответственно
ОТиВ
Q
= 5,9 Гкал/ч,
h
Q
= 3,9 Гкал/ч.
6
5,9 3,9 10
34,0 ,
150 70 3600
СВ
W кг с
Расход пара на сетевой подогреватель (нагрузка на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение):
КП
hОиВ
П
tch
QQ
D
3600
19,4
, (2.2)
где
П
h
теплосодержание греющего пара, при давлении 6 ата,
П
h
= 2757 кДж/кг /6/;
K
tc
теплосодержание конденсата греющего пара на выходе из
подогревателя,
4,670
K
tc
кДж/кг.
КПД теплообменника, здесь и далее принимается равным 0,98.
6
4,19 24,7 16,3 10
5,58
3600 2757 670,4 0,98
П
D кг с
Расход греющего теплоносителя на охладитель конденсата равен расходу
пара на сетевой подогреватель, т.е.
5,58
пар конд
DW кг с
(2.3)
Определим температуру сетевой воды на выходе из охладителя
конденсата.
Уравнение теплового баланса для охладителя конденсата:
)()(
''''''
свсвсвккконд
ctсtWctсtW
, (2.4)
где
'
к
t
температура конденсата греющего пара при давлении 6 ат,
Сt
о
к
159
'
/6/;
'
св
t
температура сетевой воды на входе в охладитель конденсата,
Сt
о
св
70
'
;
17
''
св
t
температура сетевой воды на выходе из охладителя конденсата.
В ходе проектирования принимаем
Сt
о
св
83
''
.
Температура конденсата греющего пара на выходе из охладителя
конденсата равна:
С
W
ttW
tt
о
конд
свсвсв
кк
,
)(
'''
'''
(2.5)
''
34,0 (83 70)
159 80
5,58
о
к
t С
Определение потерь конденсата из-за невозврата с производства
Расход возвращенного конденсата в конденсатный бак:
прВ
DW
(2.6)
где α – доля возврата конденсата от технологических потребителей пара, по
заданию, α = 0,75;
пр
D
отпуск пара технологическим потребителям при давлении пара р
п
=1,4
МПа, D
пр
= 8,33 кг/с.
0,75 8,33 6,25
В
W
кг/с
Потери конденсата из-за невозврата с производства:
прпр
DW
1
(2.7)
1 0,75 8,33 2,08
п
W кг с
.
Определение расхода пара на выходе из котельной
Расход пара на выходе из котлов определяется по формуле:
2п пр д д пот МАЗ
D D D D D D D
, (2.8)
где D
п
– расход пара на сетевой подогреватель, кг/с;
ПР
D
отпуск пара на производство, кг/с;
1Д
D
расход пара на деаэратор 1,2 ат, кг/с;
2Д
D
расход пара на деаэратор 0,65 ат, кг/с;
ПОТ
D
прочие потери пара в котельной, кг/с.
МАЗ
D
расход пара на мазутное хозяйство, кг/с.
18
Принимаем, что
- расход пара на деаэратор 1,2 ат
ПРД
DD 05,0
1
,
- расход пара на деаэратор 0,65 ат
ПД
DD 05,0
2
- прочие потери пара в котельной составляют в сумме
0,02
ПОТ МАЗ ПР П
D D D D
.
Тогда расход пара на выходе из котлов :
.,12,1 скгDDD
ППР
(2.9)
1,12 (8,33 5,58) 15,58 .D кг с
Расчет расширителя непрерывной продувки
Количество воды поступающей в котел:
скгDW ,05,1
(2.10)
1,05 1,05 15,58 16,36WD кг с
Определим количество продувочной воды, если постоянная продувка из
верхнего барабана равна 5% и шламовая продувка 3%:
скгD
ПР
W ,08,0
(2.11)
0,08 15,58 1,25
ПР
W кг с
Уравнение материального баланса расширителя непрерывной продувки:
'
ПРРПР
WDW
(2.12)
Рисунок 2.2. Схема к уравнению материального баланса [3]
19
Уравнение теплового баланса расширителя непрерывной продувки
РПРРРПРПР
tcWxhDtcW
'
, (2.13)
где
Р
D
количество вторичного пара, кг/с;
'
ПР
W
количество сбросной воды, кг/с;
Р
h
теплосодержание вторичного пара, при 0,12 МПа, h
р
= 2684 кДж/кг [35];
x – степень сухости вторичного пара, принимается 0,98;
ПР
t
температура котловой продувочной воды определяется, как температура
насыщения при давлении в барабане котла
ПР
t
= 194
о
С;
ПР
tc
теплосодержание котловой продувочной воды при температуре
ПР
tc
=
194·4,19 = 813 кДж/кг;
с·t
р
– теплосодержание продувочной воды при 104
о
С, кДж/кг.
Количество вторичного пара:
скг
cthx
tctcW
D
РР
РПРПР
Р
,
(2.14)
1,25 194 104 4,19
0,21
0,98 2684 4,19 104
Р
D кг с
Количество сбросной воды:
РпрПР
DWW
'
, (2.15)
'
1,25 0,21 1,03
ПР
W
кг/с
Расчет потерь конденсата
Расход на восполнение потерь в тепловых сетях:
СВСВ
WG 02,0
кг/с, (2.16)
где
СВ
G
потери воды в тепловых сетях, принимаются равными 2 % часового
расхода воды циркулирующей в теплосети.
0,02 34,03 0,68
СВ
G
кг/с
Потери пара в котельной:
0,02 ,
ПОТ МАЗ ПР П
D D D D кг с
(2.17)
20
0,02 (8,33 5,58) 0,28
ПОТ МАЗ
DD кг с
Расход на восполнение потерь пара, конденсата, продувочной воды:
К
ПОТ ПОТ МАЗ ПР ПР
G D D W W
, кг/с (2.18)
0,28 1,03 2,08 3,40 /
К
ПОТ
G кг с
Расход на восполнение потерь в тепловых сетях, с конденсатом, с
продувочной водой и прочие потери (суммарные потери пара, конденсата и
воды в котельной):
К
ПОТСВПОТ
GGG
, кг/с (2.19)
0,68 3,40 4,08 /
ПОТ
G кг с
Расход химически очищенной воды равен:
ПОТХВО
GG
кг/с (2.20)
4,08 /
ХВО
G кг с
Расход сырой воды определяется по формуле:
ХВОХВОсв
GКG
, кг/с (2.21)
где К
х.о.в.
– коэффициент, учитывающий расход сырой воды на
собственные нужды химводоочистки, принимаем равным 1,25.
1,25 4,08 5,09 /
св
G кг с
Расчет охладителя продувочной воды
Рисунок 2.3. Схема к расчет охладителя [3]
Уравнение теплового баланса охладителя продувочной воды:
21
ХВСДРРПР
tctcGtctcW
'
...
'
, (2.22)
Теплосодержание сырой воды после охладителя продувочной воды:
'
'
..
ПР Р ДР
Х
св
W с t t
c t c t
G
кДж/кг (2.23)
'
1,08 4,19 104 40 0,98
5 4,19 74,9 /
5,09
ct кДж кг
.
Температура сырой воды после охладителя продувочной воды:
С
c
tc
t
0
,
, (2.24)
'
/0
74,9
17,8
4,19
tC
.
Расчет первого подогревателя воды после ХВО
Рисунок 2.4. Схема к расчету первого подогревателя воды после
ХВО [3]
Расход пара на подогреватель сырой воды определяется по формуле:
пп
//
х.о.в.
1
сh
h
t
tc
GD
хвохв
, кг/с, (2.25)
где h'
х.о.в.
–энтальпия ХВО воды после подогревателя с температурой t=30
о
С,
h'
х.о.в.
= 125,7 кДж/кг;
'
tc
– энтальпия сырой воды после охладителя непрерывной продувки,
кДж/кг,
'
tc
= 14,8·4,19 = 61,94 кДж/кг;
h
к
= ct
п
– энтальпия конденсата редуцированного пара давлением 4 ата
22
ct
п
= 604,7 кДж/кг.
1
125,7 61,94
(4,08 1,07) 0,08 /
0,98 (2739 604,7)
хв
D кг с
Расчет второго подогревателя воды после ХВО
Рисунок 2.5. Схема к расчету второго подогревателя воды после
ХВО [3]
Расход пара на подогреватель ХВО воды определяется по формуле:
пп
///
х.о.в.
2.
сh
h
t
tc
GD
ховвх
, кг/с, (2.26)
где h
//
хов
– энтальпия ХВО воды после подогревателя с температурой t =
50
о
С, h'
х.о.в.
= 209,5 кДж/кг;
'
tc
– энтальпия ХВО воды перед подогревателем, кДж/кг,
'
tc
= 30*4,19 = 125,7 кДж/кг;
h
к
= ct
п
– энтальпия конденсата редуцированного пара давлением 4 ата
ct
п
= 604,7 кДж/кг.
2
209,5 125,7
(4,08 0,7) 0,14 /
0,98 2739 604,7
хв
D кг с
Расчет деаэратора 1,2 ат
23
Рисунок 2.6. Схема к расчету деаэратора 1,2 ат [3]
Уравнение теплового баланса деаэратора
11 хвхвховховкПРР
сtDhGtcDhxD
rвхвхв2
ctWhDсtD
дд
дпв
tcG
,
где
р
D
количество вторичного пара, кг/с;
В
W
расход конденсата, возвращаемого с производства, кг/с;
П
D
расход пара на сетевой подогреватель, кг/с;
хов
G
расход химически очищенной воды, кг/с;
1хв
D
расход пара на подогреватель ХВО воды №1, кг/с;
2хв
D
расход пара на подогреватель ХВО воды №2, кг/с;
Д
t
температура деаэрированой воды, при давлении 0,12 МПа, равна
С104
0
,
D
д
– расход греющего пара в деаэратор, кг/с.
h
х.о.в.
– энтальпия химически очищенной воды перед деаэратором,
температура t = 50
о
С, h''
х.о.в.
= 209,5 кДж/кг.
Расход воды на выходе из деаэратора:
G
пв
= W + G
к
пот
(2.27)
G
пв
= 21,85 + 5,92 =27,76 кг/с
Расход греющего пара на деаэратор:
24
Д
пхвховхвкПРРДПВ
Д
h
сtDhDhGtcDhxDctG
D
хвхв.21
, (2.28)
0,92 /
Д
D кг c
Расчет деаэратора 0,65 ат.
Рисунок 2.7. Схема к расчету деаэратора 0,65 ат [3]
Уравнение теплового баланса деаэратора
/
сtG
хов
дд
hD
дсв
tcG
, (2.29)
где D
д
– расход греющего пара в деаэратор, кг/с.
G
хов
– расход ХВО воды на деаэратор, кг/с
G
св
– расход воды на восполнение потерь в тепловых сетях, кг/с
Д
t
температура деаэрированой воды, при давлении 0,065 МПа, равна
С
0
88
.
Д
дсв
Д
h
сtGctG
D
/
хов
(2.30)
0,16
Д
D
кг/с
Проверка расчета
Расход свежего пара без учета потерь определяется по формуле:
D
вн
= D
пр
+D
п
+D
с.в..
+ D
хво
+ D
д
+ D
д1
(2.31)
где D
пр
– расход свежего пара на технологические нужды давлением 1,4
МПа, D
пр
= 8,33 кг/с.